La masse arrête le son
Un son qui frappe une paroi la fait vibrer, et la paroi qui vibre rayonne à son tour du son de l’autre côté. Plus la paroi est lourde, moins elle bouge, et moins le son passe. C’est la loi de masse : pour une paroi simple et homogène, l’isolement augmente d’environ 6 dB chaque fois que la masse surfacique double, et d’environ 6 dB à chaque doublement de fréquence. Les graves sont donc toujours plus difficiles à arrêter que les aigus.
Les formules
- Masse surfacique : m = masse volumique × épaisseur, en kg/m²
- Loi de masse (champ diffus) : R ≈ 20 log₁₀(m × f) − 47 dB, avec f en Hz
- Estimation de Rw pour les parois lourdes : Rw ≈ 37,5 log₁₀(m) − 42 dB, pour m ≥ 150 kg/m²
L’indice Rw est défini par la norme NF EN ISO 717-1. On l’exprime souvent avec ses termes correctifs, Rw + C pour les bruits de la vie courante et Rw + Ctr pour le bruit routier, notés R_A et R_A,tr dans la réglementation française.
Exemple : un voile de béton de 16 cm
- Masse surfacique : 2 300 kg/m³ × 0,16 m = 368 kg/m²
- À 500 Hz : 20 log₁₀(368 × 500) − 47 = 58 dB
- À 125 Hz : 46 dB ; à 2 000 Hz : 70 dB
- Rw ≈ 37,5 × log₁₀(368) − 42 = 54 dB
Une simple plaque de plâtre BA13, d’environ 9 kg/m², n’apporte qu’environ 26 dB à 500 Hz selon la loi de masse.
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- Une voix forte atteint environ 70 dB. Avec 50 dB d’isolement, elle arrive à 20 dB, à peine audible dans une pièce calme.
- Doubler l’épaisseur d’un mur en béton n’apporte qu’environ 6 dB à une fréquence donnée, pour un poids doublé.
- Les cloisons légères atteignent de bonnes performances grâce au principe masse-ressort-masse : deux parements sur ossatures séparées, une lame d’air et un isolant absorbant. La loi de masse d’une paroi simple les sous-estime dans les fréquences moyennes.
Limites
Une paroi réelle fait moins bien que la loi de masse près de sa fréquence critique, où les ondes de flexion du panneau coïncident avec la longueur d’onde du son dans l’air : vers 100 Hz pour un béton épais, entre 1 000 et 3 000 Hz pour le verre ou le plâtre. Dans un bâtiment, l’isolement réel est encore plus faible à cause des transmissions latérales par les planchers, les plafonds et les jonctions, et des fuites autour des portes, des prises et des gaines. En logement neuf, la réglementation acoustique impose un isolement standardisé D_nT,A d’au moins 53 dB entre logements : ce calcul sert aux premières estimations et comparaisons, pas à justifier la conformité.