Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

This research project aims to develop estimations of some parameters that influence the flanking airborne sound insulation in lightweight buildings, based on laboratory and field measurement data. Since numerous parameters affect flanking sound transmission in lightweight buildings, some of them will be focused on. The first parameter explored is the sound reduction of ventilation ducts, specifically the decreased sound insulation when the ducts are mounted through a lightweight wall. Three walls and three ventilation ducts (two circular and one rectangular) were measured in a laboratory setting. Comparative analysis is conducted between existing theories and the measurements with a proposed sound transmission model. Due to the apparent differences between the existing theory and the experimental measurements, the theoretical framework is revised. The proposed transmission model, incorporating modified existing and newly developed theories, aligns closely with measurement data, demonstrating a difference of 0-1 dB in the weighted sound reduction index across the various configurations. The second parameter considered is acoustical treatments on ventilation ducts, specifically external lagging of stone wool around the outer perimeter of ducts. While previous research has focused on silencers and internal lining, there is limited understanding of how external lagging, particularly with stone wool, affects the overall sound reduction. Based on existing measurements in a laboratory, estimations are developed through an iterative process for circular and rectangular ventilation ducts. Results show that external lagging with stone wool effectively reduces the flanking airborne sound transmission, and the developed estimations fit well with measurement data. The study emphasizes the importance of applying treatments closest to the wall and that external lagging is a practical solution to minimize airborne sound transmission when a large ventilation duct passes through a wall with high sound insulation values. The third parameter examined is the bearing direction of cross-laminated timber (CLT) elements. Given the design of CLT elements with several layers oriented in different directions, vibrations can decrease differently over the elements. Moreover, in relation to a junction, CLT elements can be oriented parallel or perpendicular. Velocity levels over a CLT wall and the vibration reduction index of junctions are measured in a building. Field measurements suggest a correlation between increased lamellas in the outer layer and decreased vibration levels in CLT elements. The study also concludes that bearing direction influences the vibration reduction index of CLT junctions, with a parallel orientation being deemed most favorable. The fourth parameter investigated is the building height of CLT buildings and the effect of increasing load lower down the buildings. 58 vertical airborne sound insulation measurements in four buildings with varying systems and interlayers reveal a decrease in sound insulation lower down the buildings. Furthermore, 12 vibration reduction index measurements of junctions in four buildings with varying junction details also reveal a decrease in the vibration reduction index lower down the buildings, especially for the Wall-Wall path, regardless of resilient interlayers in the junction. The decrease in airborne sound insulation is found to be approximately 0.5 dB per story, depending on the influence of flanking paths compared to other transmission paths. These findings underscore the importance of considering the building height effect in the design phase, as it can significantly influence the sound insulation in high-rise wooden buildings with multiple flanking paths between apartments.

Ce projet de recherche vise à développer des estimations de plusieurs paramètres qui influencent les transmissions latérales du bruit aérien dans les bâtiments légers en se basant sur des données de mesure en laboratoire et sur le terrain. Étant donné que de nombreux paramètres influencent les transmissions latérales du bruit aérien, nous nous concentrerons sur certains d’entre eux spécifiquement. Le premier paramètre étudié est l’affaiblissement acoustique des conduits de ventilation, en particulier la diminution de l’isolation acoustique lorsque les conduits sont montés à travers un mur léger. Trois murs et trois conduits de ventilation (deux circulaires et un rectangulaire) ont été en mesures en laboratoire. Une analyse comparative est effectuée entre les théories existantes et les mesures avec un modèle de transmission du son proposé. En raison des différences apparentes entre la théorie existante et les mesures expérimentales, le cadre théorique est révisé. Le modèle de transmission proposé, qui incorpore les théories existantes modifiées et les théories nouvellement développées, s’aligne étroitement sur les données de mesure, démontrant une différence de 0 à 1 dB dans l’indice de réduction sonore pondéré pour les différentes configurations. Le deuxième paramètre pris en compte est le traitement acoustique des conduits de ventilation, en particulier le calorifugeage externe en laine de roche autour du périmètre extérieur des conduits. Alors que les recherches précédentes se sont concentrées sur les silencieux et le revêtement intérieur, il est peu expliqué comment le calorifugeage extérieur, en particulier avec de la laine de roche, affecte la réduction globale du bruit. Sur la base de mesures effectuées en laboratoire, des estimations ont été élaborées par le biais d’un processus itératif pour des conduits de ventilation circulaires et rectangulaires. Les résultats montrent que le calorifugeage extérieur avec de la laine de roche réduit efficacement la transmission des bruits aériens latéraux, et que les estimations développées correspondent bien aux données de mesure. L’étude souligne l’importance d’appliquer les traitements au plus près du mur et que le calorifugeage extérieur est une solution pratique pour minimiser la transmission des bruits aériens lorsqu’une grande gaine de ventilation traverse un mur aux valeurs d’isolation acoustique élevées. Le troisième paramètre examiné est la direction d’appui des éléments en bois lamellé-croisé (CLT). Étant donné que les éléments CLT sont conçus avec plusieurs couches orientées dans des directions différentes, les vibrations peuvent diminuer différemment d’un élément à l’autre. De plus, par rapport à une jonction, les éléments CLT peuvent être orientés parallèlement ou perpendiculairement. Les niveaux de vitesse sur un mur en CLT et l’indice de réduction des vibrations des jonctions sont mesurés dans un bâtiment. Les mesures sur le terrain suggèrent une corrélation entre l’augmentation des lamelles dans la couche extérieure et la diminution des niveaux de vibration dans les éléments CLT. L’étude conclut également que la direction des appuis influence l’indice de réduction des vibrations des jonctions en CLT, une orientation parallèle étant considérée comme la plus favorable. Le quatrième paramètre étudié est la hauteur des bâtiments en CLT et l’effet de l’augmentation de la charge en bas des bâtiments. 58 mesures verticales de l’isolation contre les bruits aériens dans quatre bâtiments avec différents systèmes et couches intermédiaires révèlent une diminution de l’isolation contre les bruits aériens plus bas dans le bâtiment. En outre, 12 mesures de l’indice de réduction des vibrations des jonctions dans quatre bâtiments avec différents détails de jonction révèlent également une diminution de l’indice de réduction des vibrations plus bas dans les bâtiments, en particulier pour la voie mur-mur, indépendamment des couches intermédiaires résilientes dans la jonction. La diminution de l’isolation des bruits aériens est d’environ 0,5 dB par étage, en fonction de l’influence des voies latérales par rapport aux autres voies de transmission. Ces résultats soulignent l’importance de prendre en compte l’effet de la hauteur du bâtiment dans la phase de conception, car il peut influencer de manière significative l’isolation acoustique dans les immeubles de grande hauteur en bois avec de multiples chemins d’accès entre les appartements.