Calcul acoustique urbanisme — Nuisances sonores

La formule de l'émergence globale et ses variables

L'émergence globale s'écrit E = LAeq,ambiant − LAeq,résiduel. LAeq,ambiant est le niveau de pression acoustique continu équivalent pondéré A mesuré pendant le fonctionnement de la source en cause, en dB(A). LAeq,résiduel est ce même niveau mesuré en l'absence de la source, tous les autres bruits habituels du lieu étant présents. E s'exprime en dB(A).

L'article R. 1334-33 du code de la santé publique fixe les valeurs limites : 5 dB(A) en période diurne, de 7 heures à 22 heures, et 3 dB(A) en période nocturne, de 22 heures à 7 heures. Ces valeurs ne sont pas les seuils finaux : il faut y ajouter un terme correctif fonction de la durée cumulée d'apparition du bruit particulier.

Le terme correctif lié à la durée d'apparition

Un bruit bref est jugé moins gênant qu'un bruit permanent de même niveau. Le code de la santé publique traduit ce constat par une tolérance dégressive avec la durée cumulée du bruit sur la période de référence.

• Durée cumulée inférieure ou égale à 1 minute : terme correctif de 6 dB(A).
• Durée supérieure à 1 minute et inférieure ou égale à 5 minutes : 5 dB(A).
• Durée supérieure à 5 minutes et inférieure ou égale à 20 minutes : 4 dB(A).
• Durée supérieure à 20 minutes et inférieure ou égale à 2 heures : 3 dB(A).
• Durée supérieure à 2 heures et inférieure ou égale à 4 heures : 2 dB(A).
• Durée supérieure à 4 heures et inférieure ou égale à 8 heures : 1 dB(A).
• Durée supérieure à 8 heures : 0 dB(A), aucune tolérance supplémentaire.

Seuils de déclenchement et émergence spectrale

L'article R. 1334-32 écarte du dispositif les ambiances déjà très calmes : les valeurs limites d'émergence ne s'appliquent que si le niveau de bruit ambiant mesuré, comportant le bruit particulier, est supérieur à 25 dB(A) à l'intérieur des pièces principales d'un logement, fenêtres ouvertes ou fermées, et à 30 dB(A) dans les autres cas. En dessous, la mesure n'est pas exploitable pour caractériser une infraction.

L'article R. 1334-34 ajoute une seconde condition, indépendante de la première, pour les activités professionnelles, sportives, culturelles ou de loisirs : l'émergence spectrale, évaluée par bandes d'octave normalisées, ne doit pas dépasser 7 dB dans les bandes centrées sur 125 Hz et 250 Hz, ni 5 dB dans les bandes centrées sur 500 Hz, 1 000 Hz, 2 000 Hz et 4 000 Hz. Un équipement dont l'émergence globale est conforme peut ainsi être non conforme sur une bande basse fréquence, ce qui est fréquent avec les compresseurs et les groupes froids.

Deux opérations de calcul indispensables sur les décibels

Les décibels ne s'additionnent pas arithmétiquement. Pour retrouver le niveau de la source seule à partir du niveau ambiant et du niveau résiduel, on applique une soustraction énergétique : L_source = 10 × log10(10^(L_ambiant/10) − 10^(L_résiduel/10)).

Inversement, pour cumuler deux sources indépendantes : L_total = 10 × log10(10^(L1/10) + 10^(L2/10)). Deux sources identiques de 45 dB(A) donnent 48 dB(A), et non 90 : le doublement d'énergie correspond à 10 × log10(2) = 3,01 dB.

Enfin, en champ libre et pour une source assimilable à une source ponctuelle, doubler la distance divise l'intensité par quatre et fait chuter le niveau de 10 × log10(4) = 6,02 dB. Éloigner un équipement de 2 m à 4 m fait donc gagner environ 6 dB(A) — souvent plus efficace et moins coûteux qu'un capotage.

Exemple 1 — Extraction de restaurant en journée

Mesures : niveau ambiant en limite de propriété, extraction en fonctionnement, LAeq = 58 dB(A). Niveau résiduel, extraction à l'arrêt, LAeq = 52 dB(A). Fonctionnement continu de 11 h à 15 h, soit une durée cumulée de 4 heures en période diurne.

Émergence : E = 58 − 52 = 6 dB(A).

Seuil applicable : limite diurne de 5 dB(A), majorée du terme correctif de 2 dB(A) correspondant à une durée supérieure à 2 heures et inférieure ou égale à 4 heures. Seuil = 5 + 2 = 7 dB(A).

Conclusion : 6 dB(A) mesurés pour un seuil de 7 dB(A), la situation est conforme. Niveau de la source seule, à titre indicatif : 10 × log10(10^5,8 − 10^5,2) = 56,8 dB(A).

Exemple 2 — Pompe à chaleur en fonctionnement continu

Mesures : niveau ambiant 47 dB(A) avec la pompe à chaleur en marche, niveau résiduel 41 dB(A). Fonctionnement quasi continu en journée, durée cumulée supérieure à 8 heures.

Émergence : E = 47 − 41 = 6 dB(A).

Seuil applicable : limite diurne de 5 dB(A), terme correctif nul au-delà de 8 heures. Seuil = 5 dB(A).

Conclusion : dépassement de 1 dB(A), la situation est non conforme. Niveau de la source seule : 10 × log10(10^4,7 − 10^4,1) = 10 × log10(50 119 − 12 589) = 10 × log10(37 530) = 45,7 dB(A).

Pistes de correction, par ordre de coût croissant : éloigner l'unité extérieure, un doublement de distance en champ libre valant environ 6 dB ; désolidariser l'appareil par plots antivibratiles pour supprimer la transmission solidienne ; interposer un écran acoustique plein en respectant les dégagements aérauliques imposés par le constructeur ; en dernier recours, capoter l'équipement, ce qui suppose de vérifier que le débit d'air reste suffisant.

Exemple 3 — Événement bref en période nocturne

Mesures : niveau ambiant 44 dB(A), niveau résiduel 38 dB(A). Le bruit particulier apparaît par séquences totalisant 15 minutes entre 22 h et 7 h.

Émergence : E = 44 − 38 = 6 dB(A).

Seuil applicable : limite nocturne de 3 dB(A), majorée du terme correctif de 4 dB(A) correspondant à une durée cumulée supérieure à 5 minutes et inférieure ou égale à 20 minutes. Seuil = 3 + 4 = 7 dB(A).

Conclusion : 6 dB(A) pour un seuil de 7 dB(A), la situation est conforme. Ce cas illustre à lui seul le poids du terme correctif : la même émergence de 6 dB(A) est non conforme dans l'exemple 2 et conforme ici, uniquement en raison de la durée d'apparition. Le niveau ambiant, supérieur à 30 dB(A), permet bien d'exploiter la mesure au sens de l'article R. 1334-32.

Le classement en cinq catégories et la largeur des secteurs

L'arrêté du 30 mai 1996 modifié, notamment par l'arrêté du 23 juillet 2013, définit cinq catégories d'infrastructures selon les niveaux sonores de référence LAeq mesurés ou calculés sur les périodes 6 h - 22 h et 22 h - 6 h. À chaque catégorie correspond une largeur maximale de secteur affecté par le bruit, comptée de part et d'autre de l'infrastructure.

• Catégorie 1 : LAeq (6 h - 22 h) supérieur à 81 dB(A) et LAeq (22 h - 6 h) supérieur à 76 dB(A) — secteur affecté de 300 m.
• Catégorie 2 : LAeq (6 h - 22 h) de 76 à 81 dB(A) et LAeq (22 h - 6 h) de 71 à 76 dB(A) — secteur affecté de 250 m.
• Catégorie 3 : LAeq (6 h - 22 h) de 70 à 76 dB(A) et LAeq (22 h - 6 h) de 65 à 71 dB(A) — secteur affecté de 100 m.
• Catégorie 4 : LAeq (6 h - 22 h) de 65 à 70 dB(A) et LAeq (22 h - 6 h) de 60 à 65 dB(A) — secteur affecté de 30 m.
• Catégorie 5 : LAeq (6 h - 22 h) de 60 à 65 dB(A) et LAeq (22 h - 6 h) de 55 à 60 dB(A) — secteur affecté de 10 m.

L'isolement minimal en méthode forfaitaire

Pour un bâtiment implanté en rue en U, c'est-à-dire dans un tissu bâti continu de part et d'autre de la voie, l'article 6 de l'arrêté du 30 mai 1996 fixe directement l'isolement acoustique minimal de façade selon la catégorie de l'infrastructure : 45 dB en catégorie 1, 42 dB en catégorie 2, 38 dB en catégorie 3, 35 dB en catégorie 4 et 30 dB en catégorie 5.

Ces valeurs sont modulables. Elles sont diminuées d'une classe d'isolement pour les façades latérales et de deux classes pour les façades arrière, sans jamais pouvoir descendre en dessous de 30 dB. En tissu ouvert, l'isolement se détermine en fonction de la distance à l'infrastructure, avec des corrections tenant compte des masques : environ 3 dB pour une façade partiellement protégée par des bâtiments, 6 dB pour une protection quasi complète, 6 dB pour un écran de 2 à 4 m de hauteur situé à moins de 150 m, 9 dB pour un écran de plus de 4 m dans les mêmes conditions, 3 dB pour une façade latérale et 9 dB pour une façade arrière.

Une règle domine toutes les autres : la valeur obtenue après correction ne peut en aucun cas être inférieure à 30 dB. C'est le plancher absolu de l'isolement de façade pour un logement neuf en secteur affecté.

L'articulation avec le document d'urbanisme et le permis

Le classement sonore est arrêté par le préfet et annexé au plan local d'urbanisme. Il est donc consultable en amont de toute acquisition foncière et de toute esquisse. Vérifier, avant de dessiner, si la parcelle se situe dans un secteur affecté et de quelle catégorie relève la voie, évite de découvrir en phase de dépôt qu'il faut reprendre les menuiseries, les entrées d'air et parfois l'orientation du plan.

L'isolement acoustique de façade s'exprime par l'indicateur DnT,A,tr en dB, qui caractérise l'isolement standardisé pondéré vis-à-vis d'un bruit de trafic routier. Il dépend de la performance de la menuiserie, du vitrage, des coffres de volets roulants, des entrées d'air et de la façade elle-même : le maillon le plus faible détermine le résultat, et une excellente menuiserie associée à une entrée d'air non traitée ne donnera pas l'isolement attendu.

En parallèle, l'arrêté du 30 juin 1999 relatif aux caractéristiques acoustiques des bâtiments d'habitation fixe les exigences internes des logements neufs : isolement aux bruits aériens entre logements, niveau de bruit de choc standardisé pondéré à ne pas dépasser, niveau de bruit des équipements, et isolement minimal de façade de 30 dB. Les deux textes se cumulent : le classement sonore ne dispense jamais des exigences internes.