Brevet FR2700787A1 — publié le 19940729

La présente invention concerne l'isolation phonique des voies de circulation de véhicules. En effet, les concepteurs et réalisateurs de voies de circulation attachent une importance de plus en plus grande à la protection de l'environnement. Il en découle des exigences particulièrement strictes, lorsque ces voies sont implantées en milieu urbain ou dans des sites remarquables. Pour satisfaire ces exigences, il est nécessaire de diminuer la gêne acoustique habituellement produite par de telles voies et de leur donner un aspect esthétique agréable. Les voies de circulation de véhicules dont l'aménagement est ainsi prévu, sont plus particulièrement les routes et autoroutes, et les voies ferrées. De nombreuses solutions ont déjà été proposées pour réduire le bruit propagé par une voie de circulation. I1 a été proposé de placer de part et d'autre de la voie des murs antibruit de structures très variables. A titre d'exemple, on se référera à la demande de brevet français FR-2.609.072, à la demande de brevet européen EP-0.384.996 et à la demande de brevet allemand DE33.38.303. Par ailleurs, on sait également qu'il est possible de faire passer la voie de circulation dans un tunnel, de préférence enterré, ce qui permet de diminuer les bruits propagés. Toutefois, ce dernier type de réalisation ne peut pas toujours être mis en oeuvre, pose des problèmes de ventilation,de sécurité et coût, et, lorsque le tunnel est apparent, d'aspect esthétique. Le but de l'invention est donc de proposer une enceinte acoustique pour voie de circulation de véhicules qui produise une forte atténuation du bruit. L'autre but de l'invention est de proposer une telle enceinte acoustique qui soit agréable à l'oeil et permette la réalisation d'effets esthétiques variés. C'est encore un but de l'invention de proposer une telle enceinte acoustique qui, par sa structure même, permette une ventilation efficace, discrète et sûre. Le désenfumage des voies de circulation en cas d'incendie est entièrement naturel et ne nécessite pas de ventilation mécanique. A cet effet, l'enceinte acoustique pour voie de circulation de véhicule de l'invention comporte une enveloppe phoniquement absorbante. Cette enveloppe est formée de deux couvertures partielles, face à face1 ayant chacune, en coupe transversale, approximativement la forme d'un arc d'ellipse. Elle présente, de préférence, les caractéristiques suivantes, prises dans toutes leurs combinaisons techniquement possibles. - Elle comporte au moins une prise d'air à la base de ladite enveloppe phoniquement absorbante, et une sortie d'air entre les deux couvertures, à leurs parties supérieures. - Au moins une prise d'air est située à un niveau inférieur à la voie de circulation. - Elle comporte des arcs principaux portant l'enveloppe phoniquement absorbante. - Les arcs principaux sont dans des plans verticaux, formant un angle avec l'axe de la voie de circulation, ayant une valeur absolue d'environ 15". - Les arcs principaux forment deux ensembles d'arcs parallèles, symétriques par rapport à l'axe de la voie de circulation, se coupant au sommet de l'ellipse et se rejoignant, de chaque côté, au niveau du grand axe de l'ellipse. Le principe structurel permet d'assurer une stabilité de la couverture évitant l'effondrement en chaîne des structures. - Elle comporte une structure secondaire, formant une maille bidimensionnelle portée par les arcs principaux et renforçant leur stabilité. - L'enveloppe phoniquement absorbante est formée de caissons élémentaires, et la structure secondaire forme des logements, dans lesquels les caissons élémentaires sont placés. - L'enveloppe phoniquement absorbante comporte les couches suivantes, de l'intérieur vers l'extérieur . une couche de finition en tôle perforée, . une couche de laine de roche, une membrane d'étanchéité, une couche composite acoustiquement opaque. - Ladite enveloppe phoniquement absorbante forme une enveloppe intérieure, fixée à l'intérieur des arcs principaux, et comporte une enveloppe extérieure perforée, fixée à l'extérieur des arcs principaux. - Les deux couvertures partielles sont des arcs d'une ellipse, dont le grand axe est parallèle à la voie de circulation, et est situé à une hauteur comprise entre 0,50 m et 2 m au-dessus de celle-ci. - La voie de circulation a un support stable, et les arcs principaux sont reliés à ce support par des bracons, approximativement horizontaux. - Chaque arc principal est formé de demi-arcs reliés à leur sommet. - Au moins certains arcs principaux sont reliés, à leur partie inférieure, au support de la voie de circulation, en dessous de celle-ci. - Au moins certains arcs principaux reposent, à leur partie inférieure, sur le support de la voie de circulation. Un mode de réalisation particulier de l'invention sera décrit ci-après en détail, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la Figure 1 est une vue en coupe de l'enceinte acoustique de 1 invention, la voie de circulation étant supportée par un pont - la Figure 2 est une vue du dessus éclatée de l'enceinte acoustique - la Figure 3 est une vue de côté de cette même enceinte - la Figure 4 est une vue en coupe détaillée d'un élément de l'enceinte acoustique - la Figure 5 est une vue en coupe de l'enceinte acoustique de 1 invention, la voie de circulation étant supportée par un remblai - la Figure 6 montre schématiquement les liaisons de l'enceinte acoustique au support de la voie de circulation dans un mode de réalisation particulier - les Figures 7 et 8 sont des représentations détaillées de la fixation des demi-arcs principaux - les Figures 9, 10 et 11 sont des représentations détaillées des arcs principaux au niveau du grand axe de l'ellipse - les Figures 12 et 13 sont des représentations détaillées des liaisons de l'enceinte acoustique avec le support de la voie. Sur la Figure 1, la voie de circulation 1 pour les véhicules 2 et 3 a été représentée sur un pcnt formant son support 4. Ce support est, par exemple, formé de caissons en béton appuyés sur les piles 5 et 6. Des séparateurs homologués 7, 8 et 9 délimitent les travées de la voie de circulation 1. L'enceinte acoustique, généralement référencée 10, enveloppe la voie de circulation 1. Elle comporte une enveloppe phoniquement absorbante, formée de deux couvertures partielles 11 et 12. Ces couvertures partielles 11, 12 sont placées de chaque côté de la voie de circulation, face à face, et ont chacune, en coupe transversale, approximativement la forme d'un arc d'ellipse. Elles s'inscrivent, de préférence, toutes deux, dans la même ellipse, dont le grand axe est parallèle au plan de la voie de circulation 1, placé à un niveau légèrement supérieur à celle-ci, et sont reliées au support 4 de la voie de circulation I en dessous de ce niveau. Le grand axe de l'ellipse est avantageusement compris entre 0,50 m et 2 m au-dessus de la voie de circulation. L'enceinte acoustique comporte au moins une prise d'air 13, 14 à sa partie inférieure, et une sortie d'air 15, 16 entre les deux couvertures partielles 11, 12, à leurs parties supérieures. Chacune des prises d'air 13, 14 comporte, de préférence, des chicanes phoniquement absorbantes 17, 18 limitant la propagation du son. Les chicanes acoustiques sont avantageusement des éléments plans, par exemple réalisés en matériau composite formé d'un sandwich de tôle perforée à 50 %, de laine de roche ensachée et de tôle d'acier pleine pour la chicane extérieure 17, et en un matériau de type fibre agglo pour la chicane intérieure 18. Cette enceinte acoustique 10 diminue considérablement la propagation du bruit produit par le passage des véhicules sur la voie de circulation, et est particulièrement bien adaptée aux voies à circulation fluide cheminant dans des formes urbaines en tissu ouvert avec des bâtiments éloignés peu denses, tels qu'indiqués dans le Guide du Bruit des Transports Terrestres de l'Administration française. L'encerclement des sources de bruit permet des solutions d'atténuation acoustique particulièrement performantes produisant, notamment à grande distance, des atténuations bien supérieures à celle dues aux seuls écrans d'éléments approximativement verticaux. La disposition des enceintes acoustiques 10 permet la réalisation d'une ventilation naturelle de qualité. En effet, par son utilisation, la voie de circulation subit généralement un échauffement. L'air, à son entrée dans l'enceinte acoustique, est réchauffé par la voie de circulation 1 et s'élève donc naturellement vers les sorties d'air 15, 16 placées à la partie supérieure de l'enceinte 10. Cette ventilation naturelle permet d'éviter le recours aux moteurs qui caractérisent les ventilations forcées et sont eux mêmes une source de bruit. Pour certaines configurations particulières, la ventilation naturelle est assistée par des introducteurs d'air mécaniques, équipés de silencieux, placés en partie basse des enveloppes. L'enveloppe phoniquement absorbante 11, 12 est portée par des arcs principaux 20 à 23. Ces arcs principaux sont approximativement plans, ils sont également elliptiques et leurs plans forment un angle, avec l'axe de la voie de circulation, qui a une valeur de plus ou moins 150. Ils forment, de préférence, deux ensembles d'arcs parallèles, symétriques par rapport à l'axe de la voie de circulation 1, se coupant au sommet 24 de l'ellipse et se rejoignant, de chaque côté, au niveau du grand axe 25. Cette structure permet facilement de suivre le tracé de la voirie, quelles que soient ses courbures. Dans ce dernier cas, les orientations et angles relatifs des arcs peuvent être amenés à varier légèrement. Les arcs principaux forment ainsi une structure portante, globalement tubulaire, de section elliptique. Aux arcs principaux 20 à 23, est associée une structure secondaire 26-29, composée de poutres Vierendeel dans le sens longitudinal 27, 28, et d'arcs en profilés HEA cintrés dans le sens transversal suivant la courbure de l'enveloppe intérieure 29. Les poutres longitudinales 27, 28 sont reliées par des bracons 26. La structure secondaire renforce la stabilité des arcs principaux et facilite leur mise en place lors de la construction de l'ouvrage. Toutes les connexions de la maille ainsi formée sont rigides dans le plan de courbure. La structure secondaire 26-29 est associée aux arcs principaux 20 à 23, dont elle constitue un entretoisement et renforçe la stabilité et la rigidité. La structure secondaire 26-29 forme, sur sa face intérieure, des logements 30 destinés chacun à recevoir un caisson élémentaire 31 phoniquement absorbant. Les caissons élémentaires 31 sont formés d'une succession de couches. En partant de l'intérieur vers l'extérieur, ils comportent une couche de finition en tôle perforée 32. Cette tôle perforée est avantageusement nervurée, son taux de perforation est de l'ordre de 50 % et elle peut être réalisée en acier galvanisé laqué. On trouve ensuite une couche de laine de roche 33, avantageusement ensachée dans un film polyéthylène. Des panneaux en tôle nervurée 34, par exemple en acier galvanisé, sont fixés sur les poutres HEA cintrées 29. Une membrane d'étanchéité 35 isole la laine de roche de l'extérieur. L'enveloppe intérieure comporte enfin une couche composite acoustiquement opaque 36, c'est-à-dire que cette couche est dense et apporte la composante pondéreuse nécessaire à une bonne isolation phonique. Elle est avantageusement en ciment-verre. Ces panneaux sont avantageusement réalisés en GRC nervurés moulés. Aux quatre coins des panneaux moulés, sont insérées des douilles taraudées permettant la fixation des panneaux par boulonnage sur des colliers d'acier moulés et galvanisés. Ces colliers de fixation sont constitués de deux demicoques assemblées par boulonnage sur les embases des bracons 26 reliant les poutres Vierendeel 27, 28. Une enveloppe extérieure 37, 38 repose sur les poutres Vierendeel 28. Elle comporte une structure porteuse 37 fixée sur les poutres Vierendeel 28, auxquelles sont associés des panneaux 38 de tôle perforée, par exemple de laiton déployé ayant un taux de transparence frontale de l'ordre de 70 %. Cette enveloppe extérieure 37, 38 permet l'obtention d'effets esthétiques variés. Ces tôles de laiton reçoivent, de préférence, un traitement de finition sous forme d'un vernis polyester transparent. Cette enveloppe extérieure contribue à donner à l'enceinte acoustique 10 son aspect esthétique, elle a au total une perméabilité à l'air de 65 %. Cette enveloppe extérieure recouvrant l'ensemble des arcs principaux permet ainsi d'assurer une bonne ventilation. Les arcs principaux 20-23 sont, de préférence, réalisés en caissons métalliques de hauteurs variables. Ils sont constitués chacun de deux demi-arcs, référencés 40 à 44 sur les Figures 7 et 8, représentant leur association à leur sommet 45. Chaque demi-arc 40, 41 d'une première direction est solidarisée d'un deuxième demi-arc 41, 42 ayant l'autre direction. Les ensembles ainsi formés reçoivent chacun une attache 44, 45. Ces deux attaches sont reliées par un boulon 46. Les arcs principaux 20-23 comportent, au niveau du grand axe de l'ellipse, des raidisseurs communs 47 à 50 présentant des trous de passage 51-52 destinés à recevoir des boulons d'assemblage. Les raidisseurs de chaque arc 47, 48 sont eux mêmes reliés par un boulonnage 53. Un entretoisement 54 renforce et stabilise la liaison des arcs principaux. Les arcs principaux sont avantageusement reliés au support 4 de la voie de circulation 1 par des pièces d'articulation 55, par exemple fixées à leur homologue 56, préscellée dans le tablier du pont-support 4 par des axes 70. Des bracons 57, 58, fixés aux arcs principaux d'une part, et au support 4 de la voie de circulation d'autre part, mis en traction, complètent la liaison de l'enceinte acoustique 10 avec le support 4 de la voie de circulation 1. Ces bracons 57, '58 peuvent recevoir une protection au feu, afin d'assurer une meilleure stabilité de l'enveloppe. L'enceinte acoustique 10 a, jusqu'à présent, été décrite associée à une voie de circulation portée par un pont. On comprend aisément qu'elle permet également d'obtenir d'excellents résultats, lorsqu'elle est associée à une voie de circulation 1 portée sur un remblai 58, comme représenté sur la Figure 5. Dans ce cas, les arcs principaux reposent sur le remblai 71 par l'intermédiaire d'une embase 59 prévue à cet effet. Les prises d'air 60 et 61 sont ménagées dans le remblai, également à un niveau inférieur à la surface de la voie de circulation 1, qui permet encore leur réchauffement à son voisinage et la mise en place d'une convection naturelle. L'invention permet la réalisation harmonieuse d'une enceinte acoustique efficace, à même de procurer un réel confort aux personnes présentes à son voisinage. Elle permet également d'assurer, dans de bonnes conditions, la transition entre les zones dans lesquelles la voie de circulation est sur un pont ou en surface, et les tunnels. Elle permet, par ailleurs, la mise en oeuvre d'un procédé de montage particulièrement simple et de nature à diminuer le coût de sa réalisation. Dans une première phase, des éléments en V, constitués de deux demi-arcs assemblés avec les structures secondaire et tertiaire et revêtus des enveloppes extérieure et intérieure, sont préfabriqués. Ces éléments peuvent être posés à l'aide d'un matériel o approprié. Dans une deuxième phase, les structures secondaire et tertiaire sont mises en place, depuis l'ouvrage, entre les éléments en V déjà installés. Les panneaux de l'enveloppe intérieure, de faibles dimensions, sont alors mis en place depuis l'intérieur. L'enveloppe extérieure est alors placée et fixée. Les panneaux nervurés, laqués de finition, sont alors fixés depuis l'intérieur en continuité sur toute la surface intérieure de l'enceinte acoustique. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1. Enceinte acoustique (10) pour voie de circulation (1) de véhicules (2 et 3) comportant une enveloppe phoniquement absorbante, caractérisée en ce que ladite enveloppe phoniquement absorbante est formée de deux couvertures partielles (11, 12), face à face, ayant chacune, en coupe transversale, approximativement la forme d'un arc d'ellipse. 2. Enceinte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une prise d'air (13, 14) à la base de ladite enveloppe phoniquement absorbante, et une sortie d'air (15, 16) entre les deux couvertures (11, 12), à leurs parties supérieures. 3. Enceinte acoustique selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'au moins une prise d'air (13, 14) est située à un niveau inférieur à la voie de circulation. 4. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des arcs principaux (20-23) portant l'enveloppe phoniquement absorbante (11, 12). 5. Enceinte acoustique selon la revendication 4, caractérisée en ce que les arcs principaux (20-23) sont dans des plans verticaux, formant un angle avec l'axe de la voie de circulation (1), ayant une valeur absolue d'environ 150. 6. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que les arcs principaux (20-23) forment deux ensembles d'arcs parallèles, symétriques par rapport à l'axe de la voie de circulation (1), se coupant au sommet (24) de l'ellipse et se rejoignant, de chaque côté, au niveau du grand axe (25) de l'ellipse. 7. Enceinte acoustique selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte une structure secondaire (26-29), formant une maille bidimensionnelle portée par les arcs principaux (20-23) et renforçant leur stabilité. 8. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que l'enveloppe phoniquement absorbante (11, 12) est formée de caissons élémentaires (31), et que la structure secondaire (26-29) forme des logements (30), dans lesquels les caissons élémentaires (31) sont placés. 9. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'enveloppe phoniquement absorbante (11, 12) comporte les couches suivantes de l'intérieur vers l'extérieur - une couche de finition en tôle perforée (32), - une couche de laine de roche (33), - une membrane d'étanchéité (35), - une couche composite acoustiquement opaque (36). 10. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que ladite enveloppe phoniquement absorbante (11, 12) forme une enveloppe intérieure, fixée à l'intérieur des arcs principaux (20-23), et qu'elle comporte une enveloppe extérieure perforée (37, 38), fixée à l'extérieur des arcs principaux (20-23). 11. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que les deux couvertures partielles (Il, 12) sont des arcs d'une ellipse, dont le grand axe est parallèle à la voie de circulation (1), et est situé à une hauteur comprise entre 0,50 m et 2 m au-dessus de celle-ci. 12. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisée en ce que la voie de circulation (1) a un support (4) stable, et que les arcs principaux (20-23) sont reliés à ce support (4) par des bracons (57, 58) approximativement horizontaux. 13. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 à 12, caractérisée en ce que chaque arc principal (20-23) est formé de demi-arcs reliés à leur sommet. 14. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisée en ce qu'au moins certains arcs principaux (20-23) sont reliés, à leur partie inférieure, au support (4) de la voie de circulation (1), en dessous de celle-ci. 15. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 4 à 14, caractérisée en ce qu'au moins certains arcs principaux (20-23) reposent, à leur partie inférieure, sur le support (71) de la voie de circulation (1).