Brevet FR2669048A1 — publié le 19920515

PAROI DE PROTECTION PHONIQUE La présente invention est relative à une paroi de protection phonique pour l'isolation de bruit provenant de véhicules, le cas échéant automoteurs. Les véhicules automoteurs, qu'ils soient à essence ou électriques, présentent en règle générale un niveau de bruit plus haut que les véhicules qui ne sont que tirés ou qui roulent sur une pente Les véhicules roulant le long d'une pente sont par exemple rencontrés sur les buttes de triage lorsque des wagons sont lâchés pour descendre et ainsi constituer un train Dans le cas des véhicules automoteurs, qu'ils soient roulants sur rails ou non, on reçoit, en plus du bruit inévitable du moteur, un bruit encore plus fort des roues coopérant soit avec la route ou les rails du fait de la transmission des efforts d'accélération ou de ralentissement. On cherche maintenant à réduire autant que possible d'un côté l'émission de bruit autant du moteur que des roues et que du reste du véhicule, et d'un autre côté l'impact du bruit dans des zones particulières, telles que des zones d'habitation, au moyen de dispositifs de protection phonique stationnaires prévus le long des voies de circulation Le moyen le plus J simple, lorsque des surfaces de base suffisantes sont à disposition, consiste en la réalisation de talus de part et d'autre des voies de circulation Les sources de bruit peuvent être considérées théoriquement comme des sources ponctuelles d'émission, faisant qu'une protection peut seulement être obtenue lorsqu'une protection phonique est installée entre le point d'observation et la source de bruit Forcément, ce type de talus présente seulement un angle de protection relativement faible, de telle sorte que, pour atteindre la hauteur nécessaire pour obtenir la totalité de protection phonique voulue, il est nécessaire de disposer d'une très grande surface de base pour un tel barrage De telles surfaces de base ne sont malheureusement pas disponibles en règle générale dans les régions o on rencontre un besoin particulier pour de telles protections phoniques, notamment les régions à forte densité d'habitation. Une autre mesure de protection phonique consiste à planter de chaque côté de la voie de circulation des végétaux montant très haut Cette protection phonique n'est malheureusement efficace que lorsque les plantes portent des feuilles. A côté de ces différents dispositifs de protection phonique naturels, on connaît également différentes parois de protection phonique Ce genre de paroi anti-bruit peut, par exemple, être construit avec des poteaux entre lesquels sont disposés des éléments de bois L'atténuation phonique de ce type d'éléments est faible compte-tenu de leur masse petite, par contre la réflexion des ondes de bruit est particulièrement basse. On connaît également des panneaux de béton, par exemple de type lamellaire, disposés obliquement par rapport à la surface de circulation, ces plaques de béton présentant une très grande atténuation de bruit, mais en même temps une forte réflexion de celui-ci La disposition oblique de ces panneaux individuels est uniquement faite pour que le bruit ne se réfléchisse pas vers le haut mais vers le bas de la voie de roulement. A la place des éléments de bois, on connaît également des éléments d'absorption de bruit construits en matériaux artificiels, par exemple, un cadre en aluminium ajouré rempli de laine minérale ou équivalents. Le but de la présente invention est une paroi de protection phonique qui, d'un côté, ne nécessite qu'un faible emplacement pour permettre son installation dans des régions d'habitation à haute densité, et qui d'un autre côté, présente de grandes propriétés d'atténuation phonique pour effectuer une atténuation importante et pour ne réfléchir le bruit qu'en des proportions minimes. En modulant les distances et les dimensions des couches des éléments de paroi, on doit pouvoir optimiser le degré d'absorption phonique pour des bandes de fréquence particulières correspondant aux sources de bruit. Selon l'invention, la paroi de protection phonique prévue pour l'atténuation de bruit émis par des véhicules, notamment véhicules automoteurs et plus particulièrement ferroviaires, comprend, le long des voies de circulation, des éléments de paroi qui sont construits avec des liants liquides et des matériaux de remplacement tels que des cailloutis, graviers ou équivalents La surface supérieure, qui subit de temps en temps des sources de bruit, est structurée Cette paroi de protection phonique est particulière en ce que la surface supérieure structurée de l'élément de paroi est couverte au moins partiellement et avec un certain écartement par une plaque perméable et poreuse au gaz ou liquide, cette plaque présentant un poids volumique faible, et plus particulièrement inférieur à la moitié du poids volumique de l'élément de paroi. On est ainsi parvenu à installer entre la source d'émission de bruit et les objets à protéger un élément à haut poids volumique La protection phonique est d'un côté d'autant meilleure que la masse installée entre le lieu de l'émission du bruit et le lieu de réception est importante D'un autre côté, une dispersion particulièrement bonne du bruit est obtenue par une plaque à matériaux poreux placés pas tout à fait contre l'élément de paroi, dispersion obtenue bien que cet élément de paroi possède un poids spécifique très important (comme lorsque par exemple il est réalisé en béton) réfléchissant trop bien le bruit Maintenant, si le bruit de la source d'émission traverse la plaque poreuse, alors on obtient de très bonnes dispersions et le bruit atteint l'élément de paroi avec des directions déjà différentes Contre cette paroi, ce bruit sera d'une part absorbé et transformé sous une autre forme d'énergie, et d'autre part réfléchi pour une faible partie, la surface supérieure structurée se chargeant d'une part de retenir ce bruit et d'autre part d'apporter une atténuation supplémentaire par les différents angles de réflexion Grâce aux différents poids volumiques de cet élément de paroi, venant des différentes plaques la composant, on obtient d'une manière simple à la fois une atténuation particulièrement grande et des valeurs faibles de réflexion. Bien que les plaques puissent être réalisées en différents matériaux tels que, par exemple, des mousses plastiques inorganiques ou organiques avec des pores ouvertes, ces plaques sont particulièrement efficaces lorsqu'elles sont réalisées en fibres inorganiques De manière évidente, les fibres se mettent à osciller lorsqu'elles sont atteintes par le bruit, ce qui se traduit par une transmission de force aux autres fibres qui, du fait de la dispersion de ces fibres (comme 6 2669048 par exemple dans un tapis de fibres crochetées) se traduit par une grande absorption pour une large gamme de fréquences différentes. Si plusieurs plaques sont combinées avec une ou plusieurs autres plaques, et avantageusement avec un interstice ou un espace aménagé entre au moins deux plaques, on obtient alors un bon équilibre des caractéristiques d'absorption du bruit et plus particulièrement la réalisation d'un maximum d'absorption. Si la plaque est réalisée avec au moins deux sous-plaques différentes et avantageusement en fibres différentes, alors on peut obtenir d'une façon assez simple l'atténuation de bruit de fréquences différentes, et ce notamment par des fibres de poids volumique différent et par aussi par des fibres avec compactages différents Si la plaque orientée vers l'émission de bruit comporte une couche supplémentaire imperméable la recouvrant totalement, voire même juste une couche rapportée peinte, alors on est sûr que même à la suite de pluies intenses, les caractéristiques de protection phonique des couches ne seront pas spécialement modifiées par l'introduction d'humidité qui à terme peut geler et qui peut modifier profondément les réactions de ces couches pendant des heures, des jours ou des semaines. Si la couche supplémentaire étanche n'est pas liée matériellement avec la sous-plaque, alors on évite que toute la plaque poreuse n'agisse comme membrane, ce qui permet de séparer avantageusement la fonction d'étanchéité de la fonction d'atténuation du bruit. Si le ou les plaques sont arrangées dans l'encadrement de forme stable, tel qu'un cube, dont les surfaces orientées vers l'élément de paroi et vers la source de bruit présentent des coupures, alors on a réalisé d'une part la stabilité mécanique nécessaire qui est exigée par la grande vitesse des véhicules passant devant (notamment véhicules ferroviaires); et d'autre part on a préservé l'efficacité des plaques poreuses. Si l'encadrement est muni d'un cadre sur sa surface orientée vers l'élément de paroi, alors on peut minimiser de manière particulièrement aisée les surfaces réfléchissant le bruit de cet encadrement. Si l'élément de paroi présente dans sa zone supérieure un élément de protection phonique dirigé vers le haut, et plus particulièrement un élément de protection interférenciel contre le bruit, alors on obtient une forte atténuation du bruit arrivant en ligne droite en s'élargissant Les éléments de protection phonique interférenciels sont prévus pour une fréquence ou une plage de fréquences particulières du bruit et agissent du fait qu'à partir de réflexions du bruit, on obtient des vibrations de longueur d'ondes différentes, dont de longueur moitié, de telle sorte que la vibration initiale n'est pas absorbée mais est annulée par une vibration de fréquences moitié. Si les éléments de protection phonique orientés vers le haut en direction de la source de bruit présentent un angle compris entre 30 et 50 par rapport à l'horizontale, alors on peut limiter à un niveau particulièrement bas la partie du bruit émis par le trafic ferroviaire qui ne tape pas directement dans la paroi de protection phonique Ce dispositif est particulièrement appréciable lorsqu'une salle d'attente est prévue derrière une paroi de protection phonique ou élément de protection phonique sensiblement vertical, les hommes devant pouvoir se tenir debout et se déplacer même lorsque les véhicules, tels que trains, parcourent la zone protégée contre le bruit Si les éléments de paroi présentent en leurs surfaces orientées vers la source d'émission du bruit également une structuration et/ou un recouvrement avec des éléments structurés suspendus, alors le bruit, déjà diminué et réorienté en grande partie, n'est plus transmis qu'en faible quantité ou se retrouve complètement éteint. Si les éléments de paroi sont reliés aux poteaux, réalisés notamment en acier et en forme de double T, au moyen de matériaux en gomme élastique atténuant le bruit tels que gomme, polypropylène, caoutchouc siliconé, mousse de polyuréthane, alors toute la paroi de protection phonique se retrouve découpée de manière très simple en unité isolée les unes des autres d'un point de vue de vibrations de telle sorte à éviter la transmission d'un bruit le long de la paroi de protection phonique Cette caractéristique est tout aussi importante pour des parois de protection phonique courtes, car la surpression d'air créée en amont du véhicule se modifie à l'entrée de la zone de protection phonique et créée une émission de bruit supplémentaire qui est peu ou pas transmise le long de la voie de par la présence de ces matériaux atténuant le bruit. Si les éléments de paroi sont installés dans un lit de pierraille, alors on évite de manière efficace une transmission de bruit au travers de matériaux compacts, permettant de plus d'assurer une très faible possibilité de transmission phonique dans le substrat se retrouvant à l'intérieur des éléments de paroi même à l'occasion de chocs phoniques. Si les éléments de paroi présentent une hauteur d'au moins 1,4 m et plus particulièrement 1,6 m mesurée à partir de l'horizontale de la surface de trafic et si la distance de la voie de circulation est tout au plus de 1,5 à 3 fois telle que mesurée de l'axe longitudinal du véhicule, et si il en est de même le long des routes, alors on a réalisé une bonne optimisation entre la protection phonique, l'angle de rayonnement des bruits et l'espace de service nécessaire entre la surface de trafic et l'élément de protection phonique, et ce plus particulièrement pour le trafic ferroviaire. Une optimisation particulièrement intéres- sante entre l'isolation phonique et l'impact sur un passager ferroviaire est atteinte lorsque la hauteur totale du mur de protection phonique reste dans un angle de vue compris entre 10 et 150 orienté sous l'horizontale dans le champ de vision d'un passager. L'invention va maintenant être décrite de manière plus détaillée sans caractère limitatif à l'aide des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'une paroi de protection phonique disposée parallèlement à une voie ferrée et, la figure 2 est une vue en coupe horizontale de la paroi de protection phonique au niveau d'un poteau. La paroi de protection phonique 1 illustrée sur la figure 2 est disposée parallèlement à une voie de chemins de fer 3 sans ballast L'élément de paroi 4 est réalisé en béton avec une épaisseur de l'ordre de 120 mm. Entre ces éléments de paroi individuels 4 sont arrangés des poteaux illustrés en coupe sur la figure 2 qui il tiennent ces éléments de paroi dans une position verticale Les poteaux sont pour leur part pris dans une fondation 6 de béton qui, pour éviter toute transmission de vibration, sont arrangés de telle sorte qu'aucune liaison matérielle ne soit établie entre cette fondation 6 et la voie 2 sans ballast L'élément de paroi 4 est entouré par un ballast identique de part et d'autre et il s'élève à environ 1,7 m au-dessus de ce ballast Ces éléments de paroi sont éloignés d'environ 3,12 m de l'axe longitudinal des véhicules ferroviaires. Une plaque 8 est arrangée contre l'élément de paroi 4 au-dessus du ballast Cette plaque 8 présente elle-même une épaisseur de 4 cm, et est disposée à une distance de 5 cm parallèlement à l'élément de paroi 4 en étant fixée de manière détachable à des coins métalliques au moyen de vis La plaque 8 comprend un encadrement 9 de forme cubique comme on peut mieux l'observer sur la figure 2 De plus, cette plaque 8 présente sur sa face orientée vers les sources de bruit une couche imperméable 10, par exemple une feuille de plastique ou un papier imprégné de plastique, recouvrant une couche supplémentaire 11 de fibres de verre précédée par une couche 12 de fibres minérales comme, par exemple, fibres de résidus de hauts fourneaux Des matelas de granulés de gomme ont également donné de bons résultats Cet encadrement 9 est complété de coupures 13 sur sa face orientée vers la source de bruit Un cadre est prévu uniquement sur la face orientée vers l'élément de paroi. A la place des coupures 13 on peut également, à titre d'exemple, prévoir une grille extensible de telle sorte que le bruit réfléchissant sur cet encadrement 9 soit orienté dans de multiples directions. La surface supérieure 14 de l'élément de paroi faisant face à la plaque 8 présente une structure qui peut être obtenue, par exemple, par mise en place puis arrachage de jute ou par de légers coups de brosse ou analogues Une surface structurée à la manière de plaques de béton lavées peut éventuellement être prévue. Ces éléments de paroi présentent sur les surfaces 15 opposées à la source de bruit également une surface structurée Mais, on peut également prévoir, par exemple, une couche en béton plastifié ou alors des éléments structurés suspendus tels que des supports d'emballage pour oeufs. L'écartement entre deux poteaux est de l'ordre de 5 m Ces poteaux 5 en acier ayant une forme en double T maintiennent les éléments de paroi 4 d'un côté par une bande d'étanchéité collée 16 en polypropylène et de l'autre côté par une clavette 17 en plastique, un cordon de caoutchouc 18 et un masticage de caoutchouc siliconé 19. Tel qu'illustré sur la figure 1, l'élément de paroi présente dans sa partie supérieure un élément de protection phonique 20 orienté vers le haut et vers l'extérieur par rapport à la source de bruit, et qui, dans le cas présent, est conçu comme élément de protection phonique interférenciel A la place de cet élément de protection phonique interférenciel, on peut également envisager une partie de béton 21 (illustrée en tirets) érigée avec un angle de 450 par rapport à l'horizontale en direction de la source de bruit. La hauteur totale de la paroi de protection phonique est telle qu'elle autorise un champ de vision descendant jusqu'à un angle de 150 en dessous de l'horizontale 23 pour un passager 22. La paroi de protection phonique 1 est complétée d'une main courante 24 permettant aux personnes de service de se tenir ou d'aller le long de la paroi sans danger lors du passage d'un train. Le poids volumique des éléments de paroi correspond à celui du béton soit une valeur comprise entre 2 300 et 2 500 kg/m 3, alors que le poids volumique des couches rapportées de fibres minérales est de l'ordre de 100 kg/m 3 A la place de fibres minérales, on peut également envisager des fibres minérales liées, par exemple, par des colles organiques ou inorganiques Les fibres peuvent également provenir de substances naturelles ou artificielles telles que bois, polypropylène ou équivalents. Plusieurs parois d'isolation phonique de construction différente furent disposées le long d'une voie ferroviaire dressai La paroi d'isolation phonique comportant des surfaces structurées et une plaque préchargée ainsi qu'un élément de protection phonique érigé vers le haut présentait un niveau sonore d'environ de 10 d B inférieur à celui d'une paroi d'isolation phonique non structurée de dimension identique, sans plaque préchargée et sans élément de protection phonique érigé. Les plaques préchargées ont l'avantage supplémentaire de pouvoir augmenter sensiblement les valeurs d'absorption des vibrations de fréquence basse notamment celles ressenties comme les plus pertubatrices par les jeunes gens. REVENDICATIONS 1 Paroi de protection phonique pour l'atténuation d'émission de bruit de véhicules, notamment véhicules automoteurs et plus particulièrement ferroviaires, comprenant des éléments de paroi disposés le long des voies de circulation, lesquels éléments sont fabriqués avec des liants liquides et des matériaux de remplacement tels que cailloutis, graviers ou autres, et dont la surface supérieure subissant de temps à autre des sources de bruit, est structurée, caractérisée en ce que la surface supérieure structurée ( 14) de l'élément de paroi ( 4) est recouverte au moins partiellement et avec un écartement par une plaque ( 8) perméable et poreuse aux gaz et liquide, cette plaque présentant un poids volumique inférieur, et plus particulièrement de moitié, de celui des éléments de paroi. 2 Paroi de protection phonique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque ( 8) est fabriquée avec des fibres inorganiques, et plus particulièrement tout en fibres inorganiques. 3 Paroi de protection phonique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la plaque ( 8) est réalisée en deux sous- plaques distinctes ( 11,12), avantageusement en fibres différentes. 4 Elément de protection phonique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs plaques ( 8) avec une ou plusieurs sous- plaques ( 11,12); et en ce qu'un vide ou espace intermédiaire est prévu entre au moins deux des plaques ( 8,11,12). Paroi de protection phonique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la surface orientée vers la source d'émission de bruit de la plaque ( 8) est recouverte de manière importante par une plaque ou une couche supplémentaire ( 10) imperméable. 6 Paroi de protection phonique selon la revendication 5, caractérisée en ce que la plaque supplémentaire étanche ( 10) est appliquée contre la plaque ( 8) mais n'y est pas matériellement reliée. 7 Paroi de protection phonique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la (ou les) plaques est (ou sont) arrangées dans un encadrement ( 9) de forme stable, tel qu'un cube, dont les faces respectivement ( 13) orientées vers l'élément de paroi ( 4) et vers la source de bruit présentent des coupures ( 13). 8 Paroi de protection phonique selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'encadrement ( 9) est muni d'un cadre sur la surface orientée vers l'élément de paroi ( 4). f 17 2669048 9 Paroi de protection phonique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans sa partie supérieure, des éléments de protection phonique érigés vers le haut ( 20,21), et plus particulièrement des éléments de protection phonique interférenciels ( 20). Paroi de protection phonique selon la revendication 9, caractérisée en ce que les éléments de protection phonique ( 21) sont érigés vers le haut en direction de la source d'émission du bruit, et plus particulièrement avec un angle compris entre 30 et 500 par rapport à l'horizontale. 11 Paroi de protection phonique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la surface ( 14) orientée vers les sources d'émission de bruit d'un élément de paroi ( 4) présente pareillement une structuration et/ou une couche d'éléments structurés suspendus. 12 Paroi de protection phonique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que des poteaux ( 5) sont arrangés entre les éléments de paroi ( 4), plus particulièrement des poteaux en acier, par exemple des poteaux en double T, ces poteaux étant reliés en leurs surfaces de contact aux éléments de paroi ( 4) par des matériaux en caoutchouc élastique atténuant le bruit Ir I ( 16,17,18,19): par exemple en gomme, polypropylène, caoutchouc siliconé ou mousse de polyuréthane. 13 Paroi de protection phonique selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les éléments de paroi ( 4) sont pris de part et d'autre dans un lit de pierraille ( 7). 14 Paroi de protection phonique selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les éléments de paroi ( 4) ont une hauteur d'au moins 1,4 m et plus particulièrement au moins 1,6 m par rapport à l'horizontale de la surface de circulation; en ce qu'ils sont éloignés de la voie ferroviaire, tel que mesuré à partir de l'axe longitudinal du véhicule ferroviaire, d'une distance au moins égale à la hauteur et plus particulièrement au plus 1,5 à 3 fois cette hauteur; et en ce qu'ils sont éloignés d'une route d'une distance identique. Paroi de protection phonique selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la hauteur totale du mur de protection phonique reste dans un angle de vision compris entre 10 et 150 orienté vers le bas par rapport à l'horizontale pour un passager du moyen de locomotion.