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ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY
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Etudes & Réalisations – 4ème année
2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex
Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16
www.esstin.univ-lorraine.fr
	
  
RAPPORT PROJET ETUDES & REALISATIONS
ER 4A14-38
Création d’un système de protection acoustique innovant en bordure
d’autoroute
Mairie de Maxéville
Commanditaire : M. Christophe Choserot Tuteur : M. Frédéric Rynkiewicz
Réalisé par : Fabian Armellini Encadré par : Luc Lossent
Rémy Collard Frédéric Gabrysiak
Marco Terzi
 
	
  
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Remerciements
Nos remerciements vont à l’ensemble des personnes de la Mairie de Maxéville pour
leur accueil et leur disponibilité.
Merci à M. Choserot et M. Rynkiewicz qui nous ont permis de mener à bien ce projet
en nous communiquant les informations nécessaires à sa réalisation.
Nous n’oublierons pas de citer Messieurs, M.Pizzi et M.Calvos pour les informations
techniques qu’ils nous auront fait parvenir.
Nous tenons également à remercier nos tuteurs ESSTIN, M. Lossent, enseignant à
l’ESSTIN, et M. Gabrysiak, enseignant agrégé génie civil pour le suivi et la rigueur
scientifique qu’ils nous ont apportés. Leurs aides et conseils nous ont été précieux pendant la
durée de ce projet.
Nous remercions Mme Fennerich pour l’impression de nos rapports.
Nous adressons aussi nos remerciements à M. Rivière, responsable du pôle Etudes et
Réalisations, qui nous a autorisé à réaliser ce projet dans le cadre de notre 4ème
année.
Toutes ces personnes n’ont pas hésité à nous donner conseils et renseignements et ont
contribué à faire de ce projet une expérience très enrichissante dont nous garderons un
excellent souvenir.
 
	
  
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SOMMAIRE
I. Présentation de la Mairie de Maxéville.........................................................................4
II. Les prémices du projet....................................................................................................5
III. Réalisation de l’état de l’art ...........................................................................................6
1. Recherches sur les praticiens de l’acoustique.............................................................6
2. Prise en compte des aspects scientifiques....................................................................7
3. Recherche sur les systèmes existants ...........................................................................8	
  
Le mur antibruit de Maxéville, aspect gabion (2011).....................................................9
Le mur antibruit de Villeneuve d’Ascq et son béton de bois (2013) .............................10
L’entreprise Canevaflor et son mur végétalisé innovant ..............................................11
Exemple du mur végétalisé de la gare Magenta de Lyon .............................................13
Projet européen Hosanna..............................................................................................14
Projet RUCONBAR.......................................................................................................15
III. Recherche d’innovations ..............................................................................................17
Mousse synthétique .......................................................................................................17
Les futurs murs en cristaux soniques ............................................................................18
IV. Aspects financiers..........................................................................................................20
V. Difficultés rencontrées ..................................................................................................22
VI. Conclusion Générale .....................................................................................................23
Références bibliographiques .................................................................................................25
 
	
  
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I. Présentation	
  de	
  la	
  Mairie	
  de	
  Maxéville	
  
	
  
La ville de Maxéville est une commune française située dans le
département de Meurthe-et-Moselle, en région Lorraine. Elle appartient à la
communauté urbaine du grand Nancy et regroupe environ 10 000 habitants
sur une superficie de 6 km2
. C’est une commune limitrophe de Nancy,
longée à l’Est par la Meurthe, et traversée par l’autoroute A31 en direction
de Metz.
Depuis les élections municipales de Mars 2014, Monsieur Christophe Choserot, vice
président de la région Lorraine, en charge de l’enseignement supérieur et de l’innovation, est
maire de Maxéville. Il est entouré par son conseil municipal, représentant des habitants.
Le budget primitif de la Mairie a été voté par le Conseil municipal lors de la séance du
3 février 2014. Pour l’année 2014, il s’élève à 12,9
millions d’Euros.
La construction du budget communal pour l’année 2014
s’inscrit dans un contexte financier difficile, marqué
notamment marqué par la baisse des dotations de l’état qui
impacte fortement les finances des collectivités
territoriales. La Mairie poursuit son engagement en faveur
de la cohésion sociale en développant une offre de
services pour l’ensemble des habitants et en soutenant les
acteurs associatifs de son territoire.
Le budget 2014 mobilise 2,414
millions d’Euros hors reports 2013 pour
améliorer le cadre de vie des Maxévillois. Ces
investissements s’expriment dans les domaines
de l’éducation et des services aux familles, de
la culture et des loisirs, de l’environnement et
de l’accessibilité.
 
	
  
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II. Les	
  prémices	
  du	
  projet	
  
	
  
L’intitulé de notre projet a été trouvé en accord avec nos tuteurs ESSTIN ainsi
qu’avec la mairie de Maxéville sous la dénomination suivante :
Création d’un système de protection acoustique innovant
La Mairie de Maxéville est bordée par l’autoroute A31. Construite dans les années
1960, elle est devenue au fil des années un axe majeur entre Rotterdam et Lyon. De par cette
liaison économique le trafic est devenu très soutenu, notamment au niveau des poids lourds.
La pollution sonore est devenue préoccupante pour le bassin du Grand Nancy. Plusieurs
études comme des cartes du bruit ont été réalisé et mettent en avant cette nuisance très
marquée.
La Mairie de Maxéville est donc susceptible de recevoir très prochainement un écran
acoustique le long de sa commune en bordure de l’autoroute A31. Or, la tendance de ces
dernières années tend vers des murs basiques dont les qualités acoustiques sont
approximatives. En cela, nous avons aperçu la possibilité d’en tirer un intérêt pédagogique au
vu de notre Projet Industriel de 4ème
année. Au fil des semaines, nous nous sommes rencontrés
avec M. Lossent pour établir la possibilité d’instaurer un projet concret entre l’ESSTIN et la
Mairie de Maxéville.
La mairie fait part d’une volonté d’informer ses habitants sur les différentes
possibilités qui sont, aujourd’hui, possible à réaliser. Il a donc été décidé que notre groupe de
projet soit chargé de proposer de nouvelles solutions techniques à la création d’écran
acoustique. Un point essentiel fut aussi de se tourner vers le caractère innovant, en effet les
murs n’exploitent pas la multitude de matériaux disponibles de nos jours.
Grâce au travail fourni, la Mairie de Maxéville pourra donc disposer d’un éventail de
solutions entre différentes structures de murs utilisant ainsi différents types de matériaux. Cet
écran acoustique aura donc un caractère original de par la combinaison et l’utilisation de
matériaux peu répandus dans le milieu des écrans acoustiques.
Le but final est donc de permettre à la Mairie d’être force de proposition aux instances
de construction.
Pour notre part notre travail sera donc dans un premier temps d’établir un état de l’art
concernant les écrans acoustiques.
Plusieurs parties ont constitué cette tâche :
 
	
  
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Tout d’abord il a été primordial d’effectuer des recherches sur les différentes
entreprises, institutions et laboratoires travaillant dans le domaine de l’acoustique et la
construction d’écran. Nous avons pu établir différentes listes de contacts pour identifier « Qui
fait quoi ! » et ainsi saisir les liens entre l’acoustique et le génie civil.
Ensuite, nous nous sommes intéressés à la partie acoustique et les différents
phénomènes existants. Pour cela, nous nous sommes aidés d’une thèse qui énumérait les
principes de bases de l’acoustique. Cette thèse nous a permis de définir les différentes
situations auxquelles nous nous sommes confrontés ainsi que les différents éléments
perturbateurs à l’efficience d’un écran acoustique.
Enfin, nous nous sommes penchés sur l’existant, nous avons étudié en détail les options à la
réalisation d’écran acoustique. Dans cette recherche de l’existant, deux types de recherches
ont été nécessaires, sur les différentes structures dans un premier temps puis sur les matériaux
utilisables. Pour ces recherches nous avons pu bénéficier de différents supports tels que des
documents techniques de murs existants.
Finalement, de part nos recherches et nos connaissances acquit sur les matériaux et les
structures, nous sommes dans la possibilité de proposer plusieurs solutions.
III.	
   Réalisation	
  de	
  l’état	
  de	
  l’art	
  
Une partie primordiale dans notre projet est l’état de l’art, ou étude de l’existant. En
effet, dans la création d’un système de protection acoustique innovant, nous devions reporter
toutes les solutions existantes avant de vouloir créer quelque chose de nouveau. C’est la
première étape par laquelle passe l’innovation, la découverte de l’existant.
Pour commencer notre projet nous avons donc commencé par faire des recherches.
Les recherches ont portées sur les aspects scientifiques et les systèmes existants, mais aussi
sur toutes les structures (entreprises, laboratoires etc…) travaillant dans le domaine de
l’acoustique.
1. Recherches sur les praticiens de l’acoustique
Pour mettre un premier pied dans le domaine de l’acoustique, nous avons commencé
par chercher les structures où l’on pratique l’acoustique et où l’on serait susceptible de
réaliser des murs acoustiques.
 
	
  
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Nous avons donc répertorié les entreprises prestataires de services acoustiques telles
qu’Eurovia, SETP, Ingérop. Nous avons recherché les créations de ces entreprises dans le
thème de la protection acoustique. Le but ici était de nous faire une idée de ce qui existe, de
ce que les entreprises offrent comme services.
Nous avons recherché des bureaux d’études et laboratoires pour voir les recherches qui
ont été effectuées et les solutions qui sont proposées. Cela nous a donc permis de considérer
des établissements comme EMA, Alhyange, Gipsa-Lab, LABE: Laboratoire Européen
d’Acoustique du Bâtiment adapté à l’Industrie, LMA (Laboratoire de Mécanique et
d’acoustique), Société Française d’Acoustique
Nous nous sommes aussi documentés sur le site internet du CIDB (Centre
d’Information et de Documentation sur le Bruit) pour obtenir des informations importantes
sur le bruit en général afin de mieux le comprendre et donc savoir comment le prévenir.
Par exemple, on peut y trouver des informations sur le bruit provenant du trafic routier :
« En France, 7 millions de personnes, soit 12 % de la population, sont exposées à des niveaux
de bruit extérieur excédant le seuil de 65 dB(A) de jour et subissent ainsi une forte gêne.
Environ trois-quarts de ces personnes sont des riverains d’infrastructures de transports
terrestres, routières notamment. On le voit, la réduction du bruit émis par les infrastructures
routières constitue un défi de taille pour les pouvoirs publics et les gestionnaires des voies.
Que la voie soit nouvelle ou existante, un certain nombre de dispositions réglementaires
permettent de limiter l’impact sonore de la circulation. » (Texte extrait du CIDB)
2. Prise en compte des aspects scientifiques
Pour réaliser un écran acoustique, il faut comprendre les phénomènes qui provoquent le
« bruit », mais aussi les phénomènes qui influent sur ce bruit.
Nous avons donc étudié les principaux phénomènes acoustiques intervenant:
- Divergence
- Absorption
- Diffraction
- Effet de sol
Ces phénomènes sont expliqués plus en détails dans le rapport technique.
 
	
  
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3. Recherche sur les systèmes existants
On parle ici de « système » car la protection (mur) acoustique sera composée de deux
parties : le matériau choisi et la structure donnée au mur. Les deux parties doivent être
adaptées l’une à l’autre pour créer un système de protection efficace.
Nous avons donc fait des recherches simultanées sur les matériaux et les formes de murs
existants. Pour ce qui est des différentes structures des murs existants, nous nous sommes
renseignés dans la documentation du SETRA (Service d'Études Techniques des Routes et
Autoroutes). Nous y avons vu les deux principaux types de protection acoustique existant qui
sont les merlons et les écrans, plus communément appelés murs.
Le merlon est un ouvrage qui s’édifie à partir de terres extraites du terrain naturel et
présente au moins deux faces. Le merlon «butte de terre» reste toutefois essentiellement
utilisé en périphérie urbaine et en rase campagne du fait de la plus grande disponibilité
surfacique et du prix inférieur des terrains. L’installation d’un merlon nécessite également une
grande surface sur laquelle entreposer la terre. C’est d’ailleurs pour cette raison que lors de
notre étude nous avons dû exclure cette option en raison des caractéristiques du terrain.
Image 2: Photographie d’un merlon acoustique tirée de la documentation du Setra
Les écrans acoustiques sont plus souvent utilisés en zone urbaine : plus grande
efficacité à protéger à proximité des bâtiments, plus facile à mettre en place sur un moindre
espace. Ainsi, nous nous sommes concentrés sur ce type de protection pour trouver notre
solution.
 
	
  
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Grâce à la documentation du Setra, nous avons aussi pu nous rendre compte des limites de ces
protections. En effet, elles présentent des inconvénients :
- problème d’intégration paysagère
- vieillissement et manque d’entretien
- coupure de l’ensoleillement pour les riverains
Ø Le mur antibruit de Maxéville, aspect gabion (2011)
Pour mieux voir l’existant et enrichir notre état de l’art, nous avons étudié des
ouvrages existants et bordant déjà les autoroutes. Nous avons pris de la documentation sur
l’ouvrage du parc linéaire à Maxéville, où un mur acoustique y a été installé en 2011. Il s’agit
d’un mur revêtu de pierres donnant l’aspect d’un mur gabion: des cages métalliques contenant
des roches de différentes tailles. Nous avons été, accompagné de nos tuteurs, voir directement
sur place ce mur.
Images 3 et 4: Photographies prises sur le site de Maxéville
Ici nous voyons donc le système avec le matériau (parement de roches) et la forme
(empilement de cages métalliques).
En résumé, la solution présentée à Maxéville en 2011 résulte de la combinaison d’un
écran béton qui est entouré par des pierres, de style gabion. Dans le cas de notre projet, la
présence de ce mur sur la même commune enlèvera l’aspect innovant de la solution.
 
	
  
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Ø Le mur antibruit de Villeneuve d’Ascq et son béton de bois (2013)
Nous avons utilisé une autre source d’information, il s’agit d’un dossier de
consultation des entreprises (DCE) contenant un appel d’offre et un dossier architectural pour
un autre ouvrage de mur acoustique situé dans le département du Nord. Il concerne la Route
Départementale 6 au niveau de l’échangeur de Babylone sur le territoire de la commune de
Villeneuve d’Ascq. Pour ce mur, la solution qui a été retenue est le béton de bois comme
matériau.
Extrait du dossier architectural :
«Béton de bois / Intentions Architecturales
La solution arbore une façade béton de bois sur la façade routière. Ce principe a l’avantage
de minimiser l’entretien […]. Le béton de bois sera d’une teinte naturelle rappelant celle du
bois. […]
Enfin, côté riverain, les panneaux acoustiques auront une finition en bois sous forme de clins
horizontaux. Le bois sera laissé dans sa teinte naturelle. Un grillage métallique viendra
devant la façade bois et recevra la végétation. »
En ce qui concerne la structure du mur et les fondations, vous trouverez une explication plus
détaillée dans le rapport technique.
Nous nous sommes intéressés au matériau, le béton de bois, afin de savoir si ce
matériau pourrait convenir comme solution du mur de Maxéville.
Il s'agit d'un matériau naturel, mélange de ciment et de sciure de bois.
Aussi solide mais moins lourd que le béton normal, le béton de bois est un mélange poreux,
qui permet les échanges gazeux.
On peut trouver plus d’informations sur le site internet de THERMIBLOC
(www.thermibloc.fr), où Xelis la société du groupe familiale Renou présente son produit, le
thermibloc :
« Pour la construction d'habitats, on fabrique des blocs de béton de bois. Ces blocs,
les THERMIBLOC ou T-BLOC sont obtenus après simple séchage de la matière. […]
Il ne demande donc pas de grosses ressources énergétiques pour sa production, et par sa
nature, il absorbe plus de CO2, qu'il n'en est émis lors de sa fabrication ! […]
De plus, la capacité du bois à amortir, voire confiner les ondes sonores, n'est plus à prouver.
Elle confère ainsi au « béton de bois » une très bonne qualité en termes d'isolation phonique.»
(Texte extrait de www.thermibloc.fr).
 
	
  
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Image 5 : Photographie d’un Thermibloc extrait du site
internet www.thermibloc.fr
L’écran acoustique de Villeuneuve d’Ascq nous a permis de prendre connaissance
d’un autre type de structure mais aussi de l’utilisation d’un matériau différent, qui est le béton
de bois. Malgré la multitude d’informations vendant les mérites de ce béton composite, nous
n’avons pas trouvé d’avis technique concernant ce matériau.	
  
Ø L’entreprise Canevaflor et son mur végétalisé innovant1
Société de Tarare basée à Lyon et pionner français des technologies vertes, Canevaflor
a habillé des milliers de kilomètres carrés aux quatre coins de la planète, des mûrs végétaux
avec des capacités brevetées d’isolations thermiques et phoniques et même de dépollution qui
lui ont valu une réputation internationale. Un de leurs partenaires japonais ayant créé une
filiale qui s’appelle ecologreen, se base sur les technologies de Canevaflor. Un gros impayé
en pleine période de crise économique les a conduits dans l’impasse. Les chantiers ont été
arrêtés, l’entreprise fermée, et les 15 membres du personnel se sont retrouvés sans emploi.
Canevaflor présente son projet :
« A partit de 60db ce n’est plus vivable, donc si
on arrive là à 50-55db, on est dans un milieu
urbain calme alors qu’on était au bord d’une
autoroute dans un milieu invivable. Donc sur
les résultats acoustiques, c’est assez bluffant. »
affirme Pascal Peleszezak, PDG de Canevaflor.
Image 6 : Exemple de mur végétalisé réalisé par Canevaflor
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
1	
  Dépôt de brevet EP2692225 - 2014-02-05
Classification CIB : A01G 9/02
« Structure de mur végétalisé et mur végétalisé comportant cette
structure »
	
  
 
	
  
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- Une construction monumentale
Le point le plus haut du mûr est situé à 8 mètres du sol avec 3,50 mètres de béton en dessous.
Cette structure a été calculée par rapport au vent, c’est une section très importante. 706 m
c’est le plus grand mûr autoportant de la planète en écran acoustique.
-Une irrigation automatisée
Un système d’irrigation est mis en place dans les mûrs, ensuite la gestion de l’irrigation est
faite par un automate. Dans chaque projet, un automate est installé dans un local. Cet
automate est relié à une ligne internet et connecté avec le mûr par des sondes de température,
d’hydrométrie, d’humidité, qui nous relève des informations et réagit en fonction des besoins.
Un suivi visuel existe depuis les locaux.
-Une isolation acoustique
Le mûr représente plus de 500 mètres carrés de protection acoustique végétalisé, il y a 40 cm
d’épaisseur pour ce mur qui est un mûr végétalisé d’un coté et de l’autre. Au milieu de ces 40
cm, se trouve un écran supplémentaire qui est un écran de polymère recyclé à partir de pneus
d’automobiles. La conception a été faite à l’université de Bradford, en Angleterre.
Au Royaume-Uni, cette entreprise est partenaire de projets de recherches Européens dont un
qui s’appelle Hosanna. Hosanna est un projet qui a pour objectif de développer des solutions
durables, naturelles, de recyclage pour traiter au mieux les problématiques de bruit en milieu
urbain. Une évaluation est donc faite en situation réelle pour mesurer l’efficacité d’une
solution mise en œuvre dans le cadre de ce projet.
- Une végétation autosuffisante
Les plantes sont choisies en fonction de leur exposition : les plantes d’ombres sont exposées
au Nord, et les plantes de soleil exposées au Sud. Pour limiter les pertes, le choix de plantes
plus résistantes est plus judicieux.
A ces qualités biofiltrantes, acoustiques, et thermiques, on peut ajouter au mur
végétalisé la qualité de donner un environnement beaucoup plus agréable en milieu urbain,
aux citadins, en leur donnant la végétalisation des façades, la végétalisation des bords de
routes qui peuvent être bruyant, ou de certains immeubles qui peuvent être disgracieux. C’est
un des aspects très important qu’ils développent, à savoir rendre la vie plus agréable en ville.
Ce n’est pas « tagable », ça rafraichit les villes, ça atténue le bruit, ça dépollue et ça permet à
la biodiversité de se développer.
 
	
  
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Les murs végétalisés de Canevaflor s’inscrivent dans une optique environnementale
qui correspond totalement avec notre projet. Cependant, chaque mur est différent en fonction
de leur situation géographique, ainsi que de l’ensoleillement. Malheureusement la société a
rencontré plusieurs difficultés économiques qui l’ont amené à déposer le bilan.
Ø Exemple du mur végétalisé de la gare Magenta de Lyon
Il a été prouvé à travers plusieurs projets qu’un mur
végétal avait diverses fonctions en dehors de celle d’atténuer le
son.
Prenons l’exemple d’un projet initié fin 2008 qui porte sur la
création d’un mur végétal dépolluant en espace clos :
Le premier mur végétal dépolluant en espace clos a été mis en
place par Transilien SNCF à la gare Magenta sur la ligne E du
RER.
Image 7 : Mur végétal dépolluant à la gare de Magenta
Installé dans le pôle Alsace de la gare de Magenta, sur le passage de 70 000 voyageurs
quotidiens, il pèse prés de 18 tonnes et associe plus de 3000 plantes dépolluantes (de 31
espèces végétales différentes), dont les effets purificateurs sont notamment reconnus par le
CSTB2
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
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   Le CSTB, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, a pour mission de rassembler,
développer et partager avec les acteurs de la construction les connaissances scientifiques et
techniques déterminantes pour faire progresser la qualité et la sécurité des bâtiments et de
leur environnement.
Son rôle d'accompagnement des professionnels constitue une priorité et
ses activités sont organisées pour être accessibles à l'ensemble des acteurs et partenaires du
monde de la construction.
L'évaluation des innovations par le CSTB apporte aux acteurs de la construction des
informations fiables sur les niveaux de performances et de durabilité des composants
(procédés, matériaux, éléments ou équipements...) dans un domaine d'emploi et des
conditions de mise en oeuvre bien définis. Le CSTB accompagne les acteurs de la
construction en favorisant l'émergence d'innovations et leur accès au marché, tout en les
sécurisant. À l'échelle européenne, le CSTB est organisme d'évaluation technique.
 
	
  
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Grâce à un système perfectionné et robuste de pompes aspirantes, l'air ambiant de la
gare est capté et envoyé dans le terreau, qui piège les poussières et les particules gazeuses
diverses. Les particules polluantes se fixent dans le substrat qui joue le rôle de filtre. La
dépollution est effectuée par bio-filtration grâce à l'action des micro-organismes présents dans
le substrat et par l'action assainissant des plantes et de leurs racines, choisies pour leur
capacité d’absorption. La gare RER de Magenta a été choisie en raison de la présence de
grands volumes et de murs peu encombrés. Pour la réalisation de ce projet innovant, SNCF a
fait appel au savoir-faire de la société lyonnaise Canevaflor, experte en murs végétalisés.
Ø Projet européen Hosanna
Le projet HOSANNA s’inscrit dans la thématique sur les transports terrestres durables
ouverte en 2008 dans le 7ème
PRCD (Programme-Cadre de Recherche et Développement) de
l’union européenne. Il a pour but de trouver des solutions globales pour réduire les niveaux de
bruit par des solutions naturelles et artificielles combinées et durables. « Acoucité », pôle de
compétence sur l’environnement sonore urbain et observatoire du bruit du grand Lyon est
partenaire de ce projet Européen. La mission écologie du Grand Lyon a apporté son appui en
favorisant l’expérimentation sur le territoire de l’agglomération : un test de micro écran
acoustique végétalisé a eu lieu au printemps 2011 à Lyon, dans le 5ème
arrondissement, sur le
quai Fulchiron, face à l’Eglise Saint Georges.
Le projet est structuré en 8 modules de travail, et c’est le module 6 « designs
acoustique holistique et évaluation de la perception par auralisation » qui était concerné.
Ce projet permet :
-­‐ la création d’un outil d’évaluation globale de solutions acoustiques combinées à de
la végétation,
-­‐ la réalisation d’un guide d’aide à la végétalisation des espaces d’un point de vue
acoustique.
Le budget total est de 3,9 millions d’euros (sur 3 ans), dont 50% à 80% subventionné par le
PCRD.
Douze partenaires européens ont participé à ce projet : universités et centres de recherche,
collectivités territoriales, syndicats de transports et entreprises dans le secteur du
développement durable. Les principaux acteurs ont été :
 
	
  
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- CSTB : conception de l’écran
- Canevaflor : réalisation et installation de l’écran
- Université de Stockholm: conception du questionnaire
- Acoucité : participation à la réalisation du questionnaire, recherche du site, enquête
de terrain, mesures et prises de son.
Nous avons donc pris contact avec M. Bruno Vincent, Docteur en psycho acoustique
appliquée en environnement et Directeur « Acoucité », observatoire environnement sonore
sous convention Grand Lyon.
Ø Projet RUCONBAR
On peut également observer et apprendre des projets développés ailleurs qu’en France.
Par exemple, lors de notre étude nous nous sommes intéressés de près à un projet développé
en Croatie.
Le projet RUCONBAR, un projet croate, partiellement financé par
l’Initiative Eco-Innovation du Programme-cadre de l’Union
européenne pour la Compétitivité et l’Innovation, veut prouver que,
en les recyclant, les pneus de voitures peuvent devenir des produits
utiles à l’environnement : des murs antibruit installés le long des routes et des voies ferrées.
Le projet RUCONBAR (mur antibruit en béton caoutchouté) est coordonné par une
équipe de recherche de la Faculté d’ingénierie civile de l’Université de Zagreb. La faculté a
développé ce mur antibruit en partant de projets plus anciens, et a testé, prouvé et breveté le
concept. Les murs sont faits en « béton caoutchouté » : la couche qui absorbe le bruit est
composée d’agrégats de pierre et de 40 % de granulés de caoutchouc, provenant de pneus de
voitures.
Image 8 : Photographie du porteur du projet RUCOMBAR
 
	
  
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Les murs RUCONBAR sont aussi efficaces que les murs en béton ordinaire pour
réduire le niveau sonore et le sont bien plus que les panneaux en bois ou en plastique.
L’avantage principal des murs RUCONBAR est qu’ils sont plus durables que les murs en
béton classique. L’analyse de leur impact environnemental a montré que les émissions de
carbone sur l’ensemble du cycle de vie du produit (y compris l’énergie utilisée pour les
fabriquer) sont 31 % inférieures à celle des murs utilisés habituellement en Croatie. Ils
permettent d’économiser des matières premières et évitent que l’on jette les pneus usés dans
les décharges. Les murs antibruit RUCONBAR utilisent 46,4 tonnes de caoutchouc par
kilomètre, grâce au recyclage de 7 800 pneus de voiture usés. Les partenaires du projet
déclarent que cela pourrait devenir un usage important pour les pneus usagés, car environ
30 % des pneus usés sont jetés dans les décharges en Europe de l’Est et dans les Balkans de
l’Ouest. En Europe de l’Ouest, la proportion est bien plus faible, autour de 5 %.
Le projet RUCONBAR a démarré en septembre 2011, avec un budget total de 1,1 million
d’euros (l’Initiative Eco-Innovation en finance 50 %).
L’objectif est de faire de ces murs antibruit un produit facilement transférable et
reproductible, qui peuvent être vendus en Croatie et ailleurs. RUCONBAR envisage de
promouvoir les murs antibruit en Bosnie Herzégovine, en Bulgarie, en Croatie, au
Monténégro et en Serbie, où on estime la demande à plus de 745 000 kilomètres de murs
antibruit.
Image 9 : Photographie d’un mur acoustique réalisé dans le cadre du projet
RUCOMBAR
 
	
  
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Ce projet semble très prometteur par son aspect écologique, le recyclage des matériaux
est de nos jours très exploité. Or ce recyclage a des limites, en effet les pneus sont composés
de caoutchouc mais aussi de différents métaux lourds. Il s’est avéré que les métaux lourds ont
un facteur de pollution énorme et représentent un danger pour la quasi-totalité des
écosystèmes.
III. Recherche	
  d’innovations	
  
	
  
Après avoir établi l’état de l’art pour visualiser les solutions existantes, nous nous
sommes penchés sur une recherche d’innovations.
Nous avons donc recherché des matériaux innovants qui pourraient correspondre au domaine
de la protection acoustique extérieure. Ces matériaux devraient comprendre plusieurs critères
important pour correspondre à notre besoin. En effet, ces matériaux innovants, c'est-à-dire
non encore utilisés à l’heure actuelle dans la construction des murs anti-bruit, doivent :
- posséder de bonnes propriétés acoustiques (absorption du bruit par exemple)
- respecter les conditions environnementales (ne pas polluer le milieu et nuire à la
faune/flore)
- être durables (ces matériaux seront placés en milieu extérieures, face à la pluie, au
soleil)
- avoir une bonne capacité d’absorption de la pollution (ces matériaux seront placés en
vis-à-vis d’un trafic routier intense en permanence)
D’autres critères rentreront bien sûr en compte dans la suite de nos recherches, mais l’on peut
déjà considérer ceux-là comme premiers critères de recherche.
Ø Mousse synthétique
Dans nos recherches, nous nous sommes particulièrement intéressés aux mousses
naturelles, qui semblent posséder de très bonnes propriétés acoustiques, notamment en termes
d’absorption. Nous nous sommes donc focalisés dans des recherches de mousses qui
pourraient correspondre à notre besoin de matériaux pour mur acoustique. Ces recherches
nous ont mené vers un type de mousse particulier, les mousses de tanins.
Nous avons eu connaissance de recherches sur ces mousses effectuées par M. Antonio Pizzi,
enseignant/chercheur en chimie industrielle à l’université de Lorraine au sein du Lermab
(Laboratoire d’Etudes et de la Recherche sur le Matériau Bois).
 
	
  
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Nous avons donc pris contact avec M. Pizzi dans le cadre de notre projet, afin de lui exposer
notre problématique, et de lui expliquer nos recherches et nos besoins.
Nous avons pu faire quelques échanges par courriels, où M. Pizzi a pu répondre à certaines de
nos questions concernant ces mousses. Il nous a également transmis deux publications que
nous retrouverons dans la bibliographie.
On peut observer dans la deuxième publication plusieurs types de mousses de tanins,
où chacune possède différents comportements acoustiques en fonction de la fréquence donnée
du son. Pour nos besoins, nous nous sommes intéressés de plus près à la mousse de type
Quebracho. En effet, c’est cette mousse qui semble le mieux réagir en terme d’absorption face
à des fréquences de son que l’on retrouve sur les autoroutes et qui occasionnent des nuisances
sonores.
Cette mousse semble être encore à un stade expérimentale, et peu d’applications ont
déjà vu le jour pour le moment, il faudrait donc pousser les recherches dans le but d’obtenir
une application directe pour une protection acoustique.
D’après M. Pizzi, cette mousse serait industrialisable, et aurait été testée et approuvée pour
correspondre au critère de durabilité.
On peut voir dans la deuxième publication, les avantages des mousses/composites de
tanin en « sandwich ». En effet, en créant des couches de différentes mousses et en les
superposant, on obtient les différentes propriétés de chacune des mousses combinées. Ces
couches de mousses assemblées présentent même une bonne résistance tout en gardant leur
souplesse
Ø Les futurs murs en cristaux soniques
Un nouveau matériau attire l’attention des chercheurs et commence à se répandre peu
à peu dans différentes expérimentations. Les cristaux soniques sont des métas matériaux ayant
des capacités acoustiques importantes ainsi que des propriétés de surface fine. Les métas
matériaux sont des matériaux créés par l’homme ayant des propriétés introuvables dans la
nature.
En acoustique, on parle de cristaux phononiques ou cristaux soniques car ils sont
souvent constitués de réseaux périodiques de diffuseurs. Lorsque le son arrive sur ce cristal, il
est réémis dans toutes les directions par chacun des diffuseurs. Il existe une gamme de
fréquence pour laquelle le son va s’éteindre lorsque les ondes réémises se rencontrent. Pour
obtenir un tel effet, il faut un savoir-faire très précis. Plus généralement, on dit que les
cristaux soniques ont la particularité de pouvoir influencer le trajet d’une onde sonore (la
stopper, l’absorber ou la dévier) alors que les inclusions sont de très petite dimension par
rapport à la longueur d’onde; chose impossible avec des matériaux classiques. C’est pour cela
 
	
  
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que les différentes recherches scientifiques sont d’une importance capitale pour agrandir les
connaissances sur ce principe très prometteur.
Comme dit précédemment il est possible de classer les cristaux soniques en plusieurs
catégories, selon leur gamme de fréquence utile :
o les cristaux soniques (1 Hz - 20 kHz), relatif au son audible, qui sont donc la
catégorie qui nous intéresse ici.
o les cristaux ultrasoniques (20kHz - 1 GHz), gamme de fréquence utilisée
traditionnellement pour l’imagerie et le contrôle non-destructif.
o les cristaux hypersoniques (> 1 GHz), gamme de fréquence utilisée pour l’acousto-
optique, le traitement du signal ou encore la thermoélectricité.
Image 10 : Cristal phononique usiné dans le silicium
Le secret de l’efficacité des cristaux soniques repose donc dans la mise en forme périodique
d’éléments de même taille et de circonférence similaire.
Image 11 : Œuvre artistique d’Eusebio Sempere
L’exemple d’une œuvre artistique d’Eusebio
Sempere représente à elle-même le principe ainsi que
l’efficacité du principe des cristaux soniques. La forme de
cette sculpture est similaire à la configuration des cristaux
 
	
  
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soniques hormis que les distances entre chaque corps de cylindre soit plus importante.
Les mesures ont montré l'atténuation de certaines fréquences, ce qu'aucun phénomène
d'absorption ne peut expliquer, les tubes d'acier étant excessivement raides et se comportant
comme des diffuseurs très efficaces pour les ondes sonores. L'explication est ailleurs et réside
dans les interférences entre les multiples ondes diffusées par les tubes d'acier. Du fait de la
disposition périodique de ces tubes, ces interférences peuvent être constructives ou
destructives suivant la fréquence des ondes. Dans le cas où les interférences sont destructives,
on parle de bande interdite car les ondes acoustiques sont rapidement atténuées à la traversée
du cristal sonique, et ce d'autant plus que celui-ci est épais.
En conclusion, les systèmes présentés comme les cristaux soniques sont très
innovateurs et permettraient d’atteindre des niveaux d’atténuation bien au-dessus des écrans
actuels. La recherche scientifique devenant de plus en plus précise, grâce aux outils
technologiques, permettra d’aboutir à une utilisation quasi industrielle des cristaux soniques.
C’est pour cela que cette technologie s’inscrit dans le domaine de l’innovation pour
l’utilisation d’un écran acoustique pour la mairie de Maxéville. Or il est évident que cette
solution serait à retenir mais non sans attendre encore quelques temps, pour permettre à cette
technologie d’être utilisé avec efficience.
Ces deux idées innovatrices sont de beaux exemples de matériaux adaptables aux
écrans acoustiques. Selon les quelques données que nous avons obtenu, leurs propriétés
acoustiques semblent prometteuses or tout comme le béton de bois ces matériaux sont trop
« jeunes ». Aucun avis technique n’est disponible, il est donc nécessaire d’être patient afin de
savoir s’il est possible de les exploiter sur des écrans acoustiques.
IV. Aspects	
  financiers	
  
	
  
Cette partie est l’une des plus importantes, c’est généralement l’aspect financier qui
déterminera la solution à choisir en fonction des ressources financières disponibles.
Lors de nos recherches pour établir l’état de l’art nous nous sommes intéressés à un
écran acoustique situé à proximité de Villeneuve d’ Ascq. Ce mur ayant attiré notre attention
pour sa composition (béton de bois) mais aussi pour son mode d’implantation. En effet les
fondations de ce mur ont été réalisées à l’aide de pieux du fait du contexte géotechnique.
L’implantation de ce mur ressemble sensiblement à celle de la commune de Maxéville, avec
 
	
  
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peu d’espace entre les voies de circulations et les premières habitations. La méthode de pose
de ce mur est aussi une variante envisagée pour notre projet, l’utilisation de longrines qui
viendront supporter des panneaux acoustiques ayant des compositions différentes (végétalisés,
mousses,…)
Nous avons donc décidé de contacter les personnes encadrant ce projet d’écran
acoustique pour obtenir des informations techniques mais aussi financières sur les différents
éléments composant cet écran. Etant rentré en contact avec l’ingénieur responsable du projet,
il nous a été possible de récupérer plusieurs supports indiquant le détail complet du coût de
fabrication et d’installation de ce mur.
A noter que la décomposition des prix effectifs sur ce projet ne peut s’appliquer
seulement sur ce projet et en aucun cas il est possible d’établir un parallèle avec l’écran
envisagé sur la commune de Maxéville. En revanche, il est possible de comparer chaque
élément en exprimant le montant en pourcentage par rapport au prix total du projet. Cela aura
pour but d’identifier les plus grosses dépenses à envisager.
Le projet de Villeneuve d’Ascq repose sur l’installation d’un écran acoustique à
panneaux de bois, ces derniers sont maintenus par des mâts et reposent sur des longrines. Le
coût total de cet ouvrage s’élève à 670 642,65 euros TTC. Il est donc possible d’exprimer les
montants des éléments qui seront très probablement utilisés pour la réalisation du projet de
Maxéville.
Ci-dessous une liste non-exhaustive des éléments généraux avec leurs coûts :
• Pour commencer, les panneaux acoustiques sont réalisés en béton de bois (voir état de
l’art pour information technique), qui est potentiellement l’une des solutions qui serait
envisagée.
Le prix moyen est d’environ 130euros / m² TTC
• Ensuite intéressons-nous au montant nécessaire à la construction de la structure
porteuse. Celle-ci comprend plusieurs éléments, tels que les pieux qui permettent la
stabilité, les longrines qui supportent les panneaux ou les différentes armatures. Elle
peut aussi comprendre d’autres dépenses très banales comme l’utilisation de peinture
pour protéger les éléments béton.
Le prix moyen de cette partie représente 30,5% du coût total du projet
 
	
  
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• Enfin une partie non négligeable de chaque projet du Travaux Publics se trouve dans
les pré-études ainsi que les aménagements d’avant construction.
Cela regroupe environ 21,5% du coût total du projet
Il est évident que ces chiffres sont intéressants pour ce qui concerne la partie structure.
Concernant les autres matériaux utilisés en tant qu’éléments acoustiques, cela est plus
compliqué de donner des prix précis. Les autres surfaces de types bétons sont compliquées à
quantifier car des dizaines de process existent. Il est donc compliquer d’établir un prix moyen
en fonction du type de béton utilisé, de l’accessibilité du chantier, de la mitoyenneté,…
V. Difficultés	
  rencontrées	
  
	
  
La principale difficulté rencontrée fût de proposer des solutions innovantes sans
prendre en compte des informations techniques (localisation exacte,…) propres au projet de
Maxéville. En effet, à plusieurs reprises la mairie a tenté de rentrer en contact avec la DirEst
pour obtenir plus d’informations sur les études réalisées et identifier l’endroit exact de
l’implantation du mur. Sans ces informations, nos propositions et les différentes solutions que
nous proposons ne peuvent être qu’abstraites.
La DirEst (Direction Interdépartementales des Routes de l’Est) a plusieurs missions :
-­‐ Exploiter le réseau routier national non concédé par grands itinéraires afin de
permettre aux usagers de se déplacer avec les meilleures conditions de sécurité
possibles.
-­‐ Entretenir et gérer le réseau dont la DirEst a la charge pour assurer un haut niveau
de service à l’usager.
-­‐ Assurer la maîtrise d’ouvrage d’opérations d’aménagement du réseau routier
national.
-­‐ Concevoir et réaliser des travaux dans le cadre de programmes d’investissement
dont la maîtrise d’ouvrage est assurée par les DREAL (Directions Régionales de
l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement).
Par réception d’un courriel le 19 Mai, Monsieur Rynkiewicz nous a fait part de ses
échanges avec la DirEst qui lui ont finalement fait aboutir à la DREAL à Metz. La DREAL
est maître d’ouvrage des projets de protection phonique sur A31, A330, et travaille
actuellement sur le projet de Maxéville. En prenant contact avec Monsieur Frédéric Marchal,
 
	
  
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adjoint au responsable de la maîtrise d’ouvrage, nous avons appris que le projet est à priori au
niveau des études de bruit, modélisation des niveaux de bruit qui déterminera les zones
d’intervention.
VI. Conclusion	
  Générale	
  
	
  
A la suite des différentes recherches que nous avons mené et en dépit du manque
d’informations, nous avons pu établir un panel de choix à la composition de l’écran
acoustique sur la commune de la mairie de Maxéville.
N’ayant pas eu les informations concernant l’implantation exacte de l’écran, nous
avons décidé de nous concentrer sur les lieux les plus appropriés. Il a donc été évident de
sélectionner les maisons se situant entre l’A31 et la rue de la Justice, avec une distance
d’environ 1,1 kilomètre. Le lieu d’implantation étant complexe et disposant de très peu
d’espace, la solution du merlon fut très vite abandonnée.
Dés le début de notre projet, en raison de la situation topographique des lieux, la
solution du merlon en terre a été écarté. En ayant mené plusieurs recherches sur les différentes
structures de murs anti bruit il fut important de choisir la structure de mur la plus pratique en
fonction de la topologie du terrain. Pour cela, nous nous sommes basé sur le mur de
soutènement réalisé à Maxéville en 2011 ainsi que sur la structure (pieux et longrines) de
Villeneuve, qui comporte des caractéristiques différentes. En conclusion à cette question,
nous avons déterminé que la structure porteuse serait formée de pieux comme fondation en
réponse à l’espace d’implantation restreint. Le système de longrine et d’écran acoustique
décomposé en panneaux semble donc la solution la mieux adaptée à ce genre de système de
fondation.
Enfin venu la question du type de matériaux, après les multiples recherches et
l’établissement de l’état de l’art, un nombre restreint de « solutions nouvelles » s’offraient à
nous. Bien évidemment le but de ce projet était d’éviter à tout le prix l’utilisation d’un simple
écran en béton. A la fin de ce projet, des solutions comme le mur aspect gabion fut retenu
comme une éventuelle solution offrant la possibilité de le végétaliser sur une durée plus ou
moins importante à l’aide de plantes grimpantes. Le béton de bois était quant à lui une
solution plus écologique comparée au béton classique mais le manque de données techniques
sur son vieillissement reste un point essentiel à creuser.
 
	
  
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Finalement la solution qui nous a le plus marqué par son aspect écologique, propre et
esthétique fut le mur entièrement végétalisé. De très intéressants projets de ce genre de murs
commencent à fleurir peu à peu en Europe. En plus de son efficacité, le principe actif des
plantes permettrait de jouer un rôle écologique sur la pollution mais aussi une valorisation
visuelle pour les riverains.
 
	
  
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Références	
  bibliographiques	
  
	
  
[1] C. Lacostea
, M.-C. Bassob
, A. Pizzia,e,∗
, A. Celzardd
, E. Ella Ebangc
, N. Gallonc
, B.
Charrierc, “Pine (P. pinaster) and quebracho (S. lorentzii) tannin-based foams asgreen
acoustic absorbers” (2013)
[2] X. Zhoua
, A. Pizzia,∗
, A. Saugeta
, A. Nicollina
, X. Lia
, A. Celzardb
, K. Rodec
, H.
Paschd
, “Lightweight tannin foam/composites sandwich panels and the coldset tannin
adhesive to assemble them” (2015)
[3] F. Koussa, “Evaluation performances anti bruit routier”, Thèse (2012)
[4] SETRA - DT3850, “Merlons, écrans et paysages routiers” (2003)
[5] PPBE, “Elaboration de la cartographie sonore des communes du Grand Nancy”,
Ingerop (2009)
[6] Studio M-Marseille, “Cours d’acoustique, role des frequencies” (2006)
[7] SNCF, “Respirez à la gare de Magenta”, Communiqué de presse (2010)
[8] Colloque ALE, “Végétalisation de murs et biofiltration”, Lyon (2008)
[9] CSTB, “Document technique d’application Thermibloc” (2012)
[10] « http://www.environnement.brussels/uploadedfiles/Contenu_du_site/Professionnels
/Themes/Bruit/Vademecum_du_bruit_routier_urbain/Vademecum_f1_tech_fr.pdf?lang
type=2060 »
[11] « https://www.rucombar.fr »
[12] « http://www.mairie-maxeville.fr »

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Rapport de communication projet ER4A14-38

  • 1.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 1   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   RAPPORT PROJET ETUDES & REALISATIONS ER 4A14-38 Création d’un système de protection acoustique innovant en bordure d’autoroute Mairie de Maxéville Commanditaire : M. Christophe Choserot Tuteur : M. Frédéric Rynkiewicz Réalisé par : Fabian Armellini Encadré par : Luc Lossent Rémy Collard Frédéric Gabrysiak Marco Terzi
  • 2.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 2   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Remerciements Nos remerciements vont à l’ensemble des personnes de la Mairie de Maxéville pour leur accueil et leur disponibilité. Merci à M. Choserot et M. Rynkiewicz qui nous ont permis de mener à bien ce projet en nous communiquant les informations nécessaires à sa réalisation. Nous n’oublierons pas de citer Messieurs, M.Pizzi et M.Calvos pour les informations techniques qu’ils nous auront fait parvenir. Nous tenons également à remercier nos tuteurs ESSTIN, M. Lossent, enseignant à l’ESSTIN, et M. Gabrysiak, enseignant agrégé génie civil pour le suivi et la rigueur scientifique qu’ils nous ont apportés. Leurs aides et conseils nous ont été précieux pendant la durée de ce projet. Nous remercions Mme Fennerich pour l’impression de nos rapports. Nous adressons aussi nos remerciements à M. Rivière, responsable du pôle Etudes et Réalisations, qui nous a autorisé à réaliser ce projet dans le cadre de notre 4ème année. Toutes ces personnes n’ont pas hésité à nous donner conseils et renseignements et ont contribué à faire de ce projet une expérience très enrichissante dont nous garderons un excellent souvenir.
  • 3.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 3   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   SOMMAIRE I. Présentation de la Mairie de Maxéville.........................................................................4 II. Les prémices du projet....................................................................................................5 III. Réalisation de l’état de l’art ...........................................................................................6 1. Recherches sur les praticiens de l’acoustique.............................................................6 2. Prise en compte des aspects scientifiques....................................................................7 3. Recherche sur les systèmes existants ...........................................................................8   Le mur antibruit de Maxéville, aspect gabion (2011).....................................................9 Le mur antibruit de Villeneuve d’Ascq et son béton de bois (2013) .............................10 L’entreprise Canevaflor et son mur végétalisé innovant ..............................................11 Exemple du mur végétalisé de la gare Magenta de Lyon .............................................13 Projet européen Hosanna..............................................................................................14 Projet RUCONBAR.......................................................................................................15 III. Recherche d’innovations ..............................................................................................17 Mousse synthétique .......................................................................................................17 Les futurs murs en cristaux soniques ............................................................................18 IV. Aspects financiers..........................................................................................................20 V. Difficultés rencontrées ..................................................................................................22 VI. Conclusion Générale .....................................................................................................23 Références bibliographiques .................................................................................................25
  • 4.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 4   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   I. Présentation  de  la  Mairie  de  Maxéville     La ville de Maxéville est une commune française située dans le département de Meurthe-et-Moselle, en région Lorraine. Elle appartient à la communauté urbaine du grand Nancy et regroupe environ 10 000 habitants sur une superficie de 6 km2 . C’est une commune limitrophe de Nancy, longée à l’Est par la Meurthe, et traversée par l’autoroute A31 en direction de Metz. Depuis les élections municipales de Mars 2014, Monsieur Christophe Choserot, vice président de la région Lorraine, en charge de l’enseignement supérieur et de l’innovation, est maire de Maxéville. Il est entouré par son conseil municipal, représentant des habitants. Le budget primitif de la Mairie a été voté par le Conseil municipal lors de la séance du 3 février 2014. Pour l’année 2014, il s’élève à 12,9 millions d’Euros. La construction du budget communal pour l’année 2014 s’inscrit dans un contexte financier difficile, marqué notamment marqué par la baisse des dotations de l’état qui impacte fortement les finances des collectivités territoriales. La Mairie poursuit son engagement en faveur de la cohésion sociale en développant une offre de services pour l’ensemble des habitants et en soutenant les acteurs associatifs de son territoire. Le budget 2014 mobilise 2,414 millions d’Euros hors reports 2013 pour améliorer le cadre de vie des Maxévillois. Ces investissements s’expriment dans les domaines de l’éducation et des services aux familles, de la culture et des loisirs, de l’environnement et de l’accessibilité.
  • 5.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 5   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   II. Les  prémices  du  projet     L’intitulé de notre projet a été trouvé en accord avec nos tuteurs ESSTIN ainsi qu’avec la mairie de Maxéville sous la dénomination suivante : Création d’un système de protection acoustique innovant La Mairie de Maxéville est bordée par l’autoroute A31. Construite dans les années 1960, elle est devenue au fil des années un axe majeur entre Rotterdam et Lyon. De par cette liaison économique le trafic est devenu très soutenu, notamment au niveau des poids lourds. La pollution sonore est devenue préoccupante pour le bassin du Grand Nancy. Plusieurs études comme des cartes du bruit ont été réalisé et mettent en avant cette nuisance très marquée. La Mairie de Maxéville est donc susceptible de recevoir très prochainement un écran acoustique le long de sa commune en bordure de l’autoroute A31. Or, la tendance de ces dernières années tend vers des murs basiques dont les qualités acoustiques sont approximatives. En cela, nous avons aperçu la possibilité d’en tirer un intérêt pédagogique au vu de notre Projet Industriel de 4ème année. Au fil des semaines, nous nous sommes rencontrés avec M. Lossent pour établir la possibilité d’instaurer un projet concret entre l’ESSTIN et la Mairie de Maxéville. La mairie fait part d’une volonté d’informer ses habitants sur les différentes possibilités qui sont, aujourd’hui, possible à réaliser. Il a donc été décidé que notre groupe de projet soit chargé de proposer de nouvelles solutions techniques à la création d’écran acoustique. Un point essentiel fut aussi de se tourner vers le caractère innovant, en effet les murs n’exploitent pas la multitude de matériaux disponibles de nos jours. Grâce au travail fourni, la Mairie de Maxéville pourra donc disposer d’un éventail de solutions entre différentes structures de murs utilisant ainsi différents types de matériaux. Cet écran acoustique aura donc un caractère original de par la combinaison et l’utilisation de matériaux peu répandus dans le milieu des écrans acoustiques. Le but final est donc de permettre à la Mairie d’être force de proposition aux instances de construction. Pour notre part notre travail sera donc dans un premier temps d’établir un état de l’art concernant les écrans acoustiques. Plusieurs parties ont constitué cette tâche :
  • 6.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 6   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Tout d’abord il a été primordial d’effectuer des recherches sur les différentes entreprises, institutions et laboratoires travaillant dans le domaine de l’acoustique et la construction d’écran. Nous avons pu établir différentes listes de contacts pour identifier « Qui fait quoi ! » et ainsi saisir les liens entre l’acoustique et le génie civil. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la partie acoustique et les différents phénomènes existants. Pour cela, nous nous sommes aidés d’une thèse qui énumérait les principes de bases de l’acoustique. Cette thèse nous a permis de définir les différentes situations auxquelles nous nous sommes confrontés ainsi que les différents éléments perturbateurs à l’efficience d’un écran acoustique. Enfin, nous nous sommes penchés sur l’existant, nous avons étudié en détail les options à la réalisation d’écran acoustique. Dans cette recherche de l’existant, deux types de recherches ont été nécessaires, sur les différentes structures dans un premier temps puis sur les matériaux utilisables. Pour ces recherches nous avons pu bénéficier de différents supports tels que des documents techniques de murs existants. Finalement, de part nos recherches et nos connaissances acquit sur les matériaux et les structures, nous sommes dans la possibilité de proposer plusieurs solutions. III.   Réalisation  de  l’état  de  l’art   Une partie primordiale dans notre projet est l’état de l’art, ou étude de l’existant. En effet, dans la création d’un système de protection acoustique innovant, nous devions reporter toutes les solutions existantes avant de vouloir créer quelque chose de nouveau. C’est la première étape par laquelle passe l’innovation, la découverte de l’existant. Pour commencer notre projet nous avons donc commencé par faire des recherches. Les recherches ont portées sur les aspects scientifiques et les systèmes existants, mais aussi sur toutes les structures (entreprises, laboratoires etc…) travaillant dans le domaine de l’acoustique. 1. Recherches sur les praticiens de l’acoustique Pour mettre un premier pied dans le domaine de l’acoustique, nous avons commencé par chercher les structures où l’on pratique l’acoustique et où l’on serait susceptible de réaliser des murs acoustiques.
  • 7.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 7   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Nous avons donc répertorié les entreprises prestataires de services acoustiques telles qu’Eurovia, SETP, Ingérop. Nous avons recherché les créations de ces entreprises dans le thème de la protection acoustique. Le but ici était de nous faire une idée de ce qui existe, de ce que les entreprises offrent comme services. Nous avons recherché des bureaux d’études et laboratoires pour voir les recherches qui ont été effectuées et les solutions qui sont proposées. Cela nous a donc permis de considérer des établissements comme EMA, Alhyange, Gipsa-Lab, LABE: Laboratoire Européen d’Acoustique du Bâtiment adapté à l’Industrie, LMA (Laboratoire de Mécanique et d’acoustique), Société Française d’Acoustique Nous nous sommes aussi documentés sur le site internet du CIDB (Centre d’Information et de Documentation sur le Bruit) pour obtenir des informations importantes sur le bruit en général afin de mieux le comprendre et donc savoir comment le prévenir. Par exemple, on peut y trouver des informations sur le bruit provenant du trafic routier : « En France, 7 millions de personnes, soit 12 % de la population, sont exposées à des niveaux de bruit extérieur excédant le seuil de 65 dB(A) de jour et subissent ainsi une forte gêne. Environ trois-quarts de ces personnes sont des riverains d’infrastructures de transports terrestres, routières notamment. On le voit, la réduction du bruit émis par les infrastructures routières constitue un défi de taille pour les pouvoirs publics et les gestionnaires des voies. Que la voie soit nouvelle ou existante, un certain nombre de dispositions réglementaires permettent de limiter l’impact sonore de la circulation. » (Texte extrait du CIDB) 2. Prise en compte des aspects scientifiques Pour réaliser un écran acoustique, il faut comprendre les phénomènes qui provoquent le « bruit », mais aussi les phénomènes qui influent sur ce bruit. Nous avons donc étudié les principaux phénomènes acoustiques intervenant: - Divergence - Absorption - Diffraction - Effet de sol Ces phénomènes sont expliqués plus en détails dans le rapport technique.
  • 8.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 8   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   3. Recherche sur les systèmes existants On parle ici de « système » car la protection (mur) acoustique sera composée de deux parties : le matériau choisi et la structure donnée au mur. Les deux parties doivent être adaptées l’une à l’autre pour créer un système de protection efficace. Nous avons donc fait des recherches simultanées sur les matériaux et les formes de murs existants. Pour ce qui est des différentes structures des murs existants, nous nous sommes renseignés dans la documentation du SETRA (Service d'Études Techniques des Routes et Autoroutes). Nous y avons vu les deux principaux types de protection acoustique existant qui sont les merlons et les écrans, plus communément appelés murs. Le merlon est un ouvrage qui s’édifie à partir de terres extraites du terrain naturel et présente au moins deux faces. Le merlon «butte de terre» reste toutefois essentiellement utilisé en périphérie urbaine et en rase campagne du fait de la plus grande disponibilité surfacique et du prix inférieur des terrains. L’installation d’un merlon nécessite également une grande surface sur laquelle entreposer la terre. C’est d’ailleurs pour cette raison que lors de notre étude nous avons dû exclure cette option en raison des caractéristiques du terrain. Image 2: Photographie d’un merlon acoustique tirée de la documentation du Setra Les écrans acoustiques sont plus souvent utilisés en zone urbaine : plus grande efficacité à protéger à proximité des bâtiments, plus facile à mettre en place sur un moindre espace. Ainsi, nous nous sommes concentrés sur ce type de protection pour trouver notre solution.
  • 9.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 9   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Grâce à la documentation du Setra, nous avons aussi pu nous rendre compte des limites de ces protections. En effet, elles présentent des inconvénients : - problème d’intégration paysagère - vieillissement et manque d’entretien - coupure de l’ensoleillement pour les riverains Ø Le mur antibruit de Maxéville, aspect gabion (2011) Pour mieux voir l’existant et enrichir notre état de l’art, nous avons étudié des ouvrages existants et bordant déjà les autoroutes. Nous avons pris de la documentation sur l’ouvrage du parc linéaire à Maxéville, où un mur acoustique y a été installé en 2011. Il s’agit d’un mur revêtu de pierres donnant l’aspect d’un mur gabion: des cages métalliques contenant des roches de différentes tailles. Nous avons été, accompagné de nos tuteurs, voir directement sur place ce mur. Images 3 et 4: Photographies prises sur le site de Maxéville Ici nous voyons donc le système avec le matériau (parement de roches) et la forme (empilement de cages métalliques). En résumé, la solution présentée à Maxéville en 2011 résulte de la combinaison d’un écran béton qui est entouré par des pierres, de style gabion. Dans le cas de notre projet, la présence de ce mur sur la même commune enlèvera l’aspect innovant de la solution.
  • 10.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 10   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Ø Le mur antibruit de Villeneuve d’Ascq et son béton de bois (2013) Nous avons utilisé une autre source d’information, il s’agit d’un dossier de consultation des entreprises (DCE) contenant un appel d’offre et un dossier architectural pour un autre ouvrage de mur acoustique situé dans le département du Nord. Il concerne la Route Départementale 6 au niveau de l’échangeur de Babylone sur le territoire de la commune de Villeneuve d’Ascq. Pour ce mur, la solution qui a été retenue est le béton de bois comme matériau. Extrait du dossier architectural : «Béton de bois / Intentions Architecturales La solution arbore une façade béton de bois sur la façade routière. Ce principe a l’avantage de minimiser l’entretien […]. Le béton de bois sera d’une teinte naturelle rappelant celle du bois. […] Enfin, côté riverain, les panneaux acoustiques auront une finition en bois sous forme de clins horizontaux. Le bois sera laissé dans sa teinte naturelle. Un grillage métallique viendra devant la façade bois et recevra la végétation. » En ce qui concerne la structure du mur et les fondations, vous trouverez une explication plus détaillée dans le rapport technique. Nous nous sommes intéressés au matériau, le béton de bois, afin de savoir si ce matériau pourrait convenir comme solution du mur de Maxéville. Il s'agit d'un matériau naturel, mélange de ciment et de sciure de bois. Aussi solide mais moins lourd que le béton normal, le béton de bois est un mélange poreux, qui permet les échanges gazeux. On peut trouver plus d’informations sur le site internet de THERMIBLOC (www.thermibloc.fr), où Xelis la société du groupe familiale Renou présente son produit, le thermibloc : « Pour la construction d'habitats, on fabrique des blocs de béton de bois. Ces blocs, les THERMIBLOC ou T-BLOC sont obtenus après simple séchage de la matière. […] Il ne demande donc pas de grosses ressources énergétiques pour sa production, et par sa nature, il absorbe plus de CO2, qu'il n'en est émis lors de sa fabrication ! […] De plus, la capacité du bois à amortir, voire confiner les ondes sonores, n'est plus à prouver. Elle confère ainsi au « béton de bois » une très bonne qualité en termes d'isolation phonique.» (Texte extrait de www.thermibloc.fr).
  • 11.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 11   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Image 5 : Photographie d’un Thermibloc extrait du site internet www.thermibloc.fr L’écran acoustique de Villeuneuve d’Ascq nous a permis de prendre connaissance d’un autre type de structure mais aussi de l’utilisation d’un matériau différent, qui est le béton de bois. Malgré la multitude d’informations vendant les mérites de ce béton composite, nous n’avons pas trouvé d’avis technique concernant ce matériau.   Ø L’entreprise Canevaflor et son mur végétalisé innovant1 Société de Tarare basée à Lyon et pionner français des technologies vertes, Canevaflor a habillé des milliers de kilomètres carrés aux quatre coins de la planète, des mûrs végétaux avec des capacités brevetées d’isolations thermiques et phoniques et même de dépollution qui lui ont valu une réputation internationale. Un de leurs partenaires japonais ayant créé une filiale qui s’appelle ecologreen, se base sur les technologies de Canevaflor. Un gros impayé en pleine période de crise économique les a conduits dans l’impasse. Les chantiers ont été arrêtés, l’entreprise fermée, et les 15 membres du personnel se sont retrouvés sans emploi. Canevaflor présente son projet : « A partit de 60db ce n’est plus vivable, donc si on arrive là à 50-55db, on est dans un milieu urbain calme alors qu’on était au bord d’une autoroute dans un milieu invivable. Donc sur les résultats acoustiques, c’est assez bluffant. » affirme Pascal Peleszezak, PDG de Canevaflor. Image 6 : Exemple de mur végétalisé réalisé par Canevaflor                                                                                                                 1  Dépôt de brevet EP2692225 - 2014-02-05 Classification CIB : A01G 9/02 « Structure de mur végétalisé et mur végétalisé comportant cette structure »  
  • 12.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 12   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   - Une construction monumentale Le point le plus haut du mûr est situé à 8 mètres du sol avec 3,50 mètres de béton en dessous. Cette structure a été calculée par rapport au vent, c’est une section très importante. 706 m c’est le plus grand mûr autoportant de la planète en écran acoustique. -Une irrigation automatisée Un système d’irrigation est mis en place dans les mûrs, ensuite la gestion de l’irrigation est faite par un automate. Dans chaque projet, un automate est installé dans un local. Cet automate est relié à une ligne internet et connecté avec le mûr par des sondes de température, d’hydrométrie, d’humidité, qui nous relève des informations et réagit en fonction des besoins. Un suivi visuel existe depuis les locaux. -Une isolation acoustique Le mûr représente plus de 500 mètres carrés de protection acoustique végétalisé, il y a 40 cm d’épaisseur pour ce mur qui est un mûr végétalisé d’un coté et de l’autre. Au milieu de ces 40 cm, se trouve un écran supplémentaire qui est un écran de polymère recyclé à partir de pneus d’automobiles. La conception a été faite à l’université de Bradford, en Angleterre. Au Royaume-Uni, cette entreprise est partenaire de projets de recherches Européens dont un qui s’appelle Hosanna. Hosanna est un projet qui a pour objectif de développer des solutions durables, naturelles, de recyclage pour traiter au mieux les problématiques de bruit en milieu urbain. Une évaluation est donc faite en situation réelle pour mesurer l’efficacité d’une solution mise en œuvre dans le cadre de ce projet. - Une végétation autosuffisante Les plantes sont choisies en fonction de leur exposition : les plantes d’ombres sont exposées au Nord, et les plantes de soleil exposées au Sud. Pour limiter les pertes, le choix de plantes plus résistantes est plus judicieux. A ces qualités biofiltrantes, acoustiques, et thermiques, on peut ajouter au mur végétalisé la qualité de donner un environnement beaucoup plus agréable en milieu urbain, aux citadins, en leur donnant la végétalisation des façades, la végétalisation des bords de routes qui peuvent être bruyant, ou de certains immeubles qui peuvent être disgracieux. C’est un des aspects très important qu’ils développent, à savoir rendre la vie plus agréable en ville. Ce n’est pas « tagable », ça rafraichit les villes, ça atténue le bruit, ça dépollue et ça permet à la biodiversité de se développer.
  • 13.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 13   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Les murs végétalisés de Canevaflor s’inscrivent dans une optique environnementale qui correspond totalement avec notre projet. Cependant, chaque mur est différent en fonction de leur situation géographique, ainsi que de l’ensoleillement. Malheureusement la société a rencontré plusieurs difficultés économiques qui l’ont amené à déposer le bilan. Ø Exemple du mur végétalisé de la gare Magenta de Lyon Il a été prouvé à travers plusieurs projets qu’un mur végétal avait diverses fonctions en dehors de celle d’atténuer le son. Prenons l’exemple d’un projet initié fin 2008 qui porte sur la création d’un mur végétal dépolluant en espace clos : Le premier mur végétal dépolluant en espace clos a été mis en place par Transilien SNCF à la gare Magenta sur la ligne E du RER. Image 7 : Mur végétal dépolluant à la gare de Magenta Installé dans le pôle Alsace de la gare de Magenta, sur le passage de 70 000 voyageurs quotidiens, il pèse prés de 18 tonnes et associe plus de 3000 plantes dépolluantes (de 31 espèces végétales différentes), dont les effets purificateurs sont notamment reconnus par le CSTB2                                                                                                                 2   Le CSTB, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, a pour mission de rassembler, développer et partager avec les acteurs de la construction les connaissances scientifiques et techniques déterminantes pour faire progresser la qualité et la sécurité des bâtiments et de leur environnement.
Son rôle d'accompagnement des professionnels constitue une priorité et ses activités sont organisées pour être accessibles à l'ensemble des acteurs et partenaires du monde de la construction. L'évaluation des innovations par le CSTB apporte aux acteurs de la construction des informations fiables sur les niveaux de performances et de durabilité des composants (procédés, matériaux, éléments ou équipements...) dans un domaine d'emploi et des conditions de mise en oeuvre bien définis. Le CSTB accompagne les acteurs de la construction en favorisant l'émergence d'innovations et leur accès au marché, tout en les sécurisant. À l'échelle européenne, le CSTB est organisme d'évaluation technique.
  • 14.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 14   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Grâce à un système perfectionné et robuste de pompes aspirantes, l'air ambiant de la gare est capté et envoyé dans le terreau, qui piège les poussières et les particules gazeuses diverses. Les particules polluantes se fixent dans le substrat qui joue le rôle de filtre. La dépollution est effectuée par bio-filtration grâce à l'action des micro-organismes présents dans le substrat et par l'action assainissant des plantes et de leurs racines, choisies pour leur capacité d’absorption. La gare RER de Magenta a été choisie en raison de la présence de grands volumes et de murs peu encombrés. Pour la réalisation de ce projet innovant, SNCF a fait appel au savoir-faire de la société lyonnaise Canevaflor, experte en murs végétalisés. Ø Projet européen Hosanna Le projet HOSANNA s’inscrit dans la thématique sur les transports terrestres durables ouverte en 2008 dans le 7ème PRCD (Programme-Cadre de Recherche et Développement) de l’union européenne. Il a pour but de trouver des solutions globales pour réduire les niveaux de bruit par des solutions naturelles et artificielles combinées et durables. « Acoucité », pôle de compétence sur l’environnement sonore urbain et observatoire du bruit du grand Lyon est partenaire de ce projet Européen. La mission écologie du Grand Lyon a apporté son appui en favorisant l’expérimentation sur le territoire de l’agglomération : un test de micro écran acoustique végétalisé a eu lieu au printemps 2011 à Lyon, dans le 5ème arrondissement, sur le quai Fulchiron, face à l’Eglise Saint Georges. Le projet est structuré en 8 modules de travail, et c’est le module 6 « designs acoustique holistique et évaluation de la perception par auralisation » qui était concerné. Ce projet permet : -­‐ la création d’un outil d’évaluation globale de solutions acoustiques combinées à de la végétation, -­‐ la réalisation d’un guide d’aide à la végétalisation des espaces d’un point de vue acoustique. Le budget total est de 3,9 millions d’euros (sur 3 ans), dont 50% à 80% subventionné par le PCRD. Douze partenaires européens ont participé à ce projet : universités et centres de recherche, collectivités territoriales, syndicats de transports et entreprises dans le secteur du développement durable. Les principaux acteurs ont été :
  • 15.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 15   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   - CSTB : conception de l’écran - Canevaflor : réalisation et installation de l’écran - Université de Stockholm: conception du questionnaire - Acoucité : participation à la réalisation du questionnaire, recherche du site, enquête de terrain, mesures et prises de son. Nous avons donc pris contact avec M. Bruno Vincent, Docteur en psycho acoustique appliquée en environnement et Directeur « Acoucité », observatoire environnement sonore sous convention Grand Lyon. Ø Projet RUCONBAR On peut également observer et apprendre des projets développés ailleurs qu’en France. Par exemple, lors de notre étude nous nous sommes intéressés de près à un projet développé en Croatie. Le projet RUCONBAR, un projet croate, partiellement financé par l’Initiative Eco-Innovation du Programme-cadre de l’Union européenne pour la Compétitivité et l’Innovation, veut prouver que, en les recyclant, les pneus de voitures peuvent devenir des produits utiles à l’environnement : des murs antibruit installés le long des routes et des voies ferrées. Le projet RUCONBAR (mur antibruit en béton caoutchouté) est coordonné par une équipe de recherche de la Faculté d’ingénierie civile de l’Université de Zagreb. La faculté a développé ce mur antibruit en partant de projets plus anciens, et a testé, prouvé et breveté le concept. Les murs sont faits en « béton caoutchouté » : la couche qui absorbe le bruit est composée d’agrégats de pierre et de 40 % de granulés de caoutchouc, provenant de pneus de voitures. Image 8 : Photographie du porteur du projet RUCOMBAR
  • 16.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 16   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Les murs RUCONBAR sont aussi efficaces que les murs en béton ordinaire pour réduire le niveau sonore et le sont bien plus que les panneaux en bois ou en plastique. L’avantage principal des murs RUCONBAR est qu’ils sont plus durables que les murs en béton classique. L’analyse de leur impact environnemental a montré que les émissions de carbone sur l’ensemble du cycle de vie du produit (y compris l’énergie utilisée pour les fabriquer) sont 31 % inférieures à celle des murs utilisés habituellement en Croatie. Ils permettent d’économiser des matières premières et évitent que l’on jette les pneus usés dans les décharges. Les murs antibruit RUCONBAR utilisent 46,4 tonnes de caoutchouc par kilomètre, grâce au recyclage de 7 800 pneus de voiture usés. Les partenaires du projet déclarent que cela pourrait devenir un usage important pour les pneus usagés, car environ 30 % des pneus usés sont jetés dans les décharges en Europe de l’Est et dans les Balkans de l’Ouest. En Europe de l’Ouest, la proportion est bien plus faible, autour de 5 %. Le projet RUCONBAR a démarré en septembre 2011, avec un budget total de 1,1 million d’euros (l’Initiative Eco-Innovation en finance 50 %). L’objectif est de faire de ces murs antibruit un produit facilement transférable et reproductible, qui peuvent être vendus en Croatie et ailleurs. RUCONBAR envisage de promouvoir les murs antibruit en Bosnie Herzégovine, en Bulgarie, en Croatie, au Monténégro et en Serbie, où on estime la demande à plus de 745 000 kilomètres de murs antibruit. Image 9 : Photographie d’un mur acoustique réalisé dans le cadre du projet RUCOMBAR
  • 17.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 17   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Ce projet semble très prometteur par son aspect écologique, le recyclage des matériaux est de nos jours très exploité. Or ce recyclage a des limites, en effet les pneus sont composés de caoutchouc mais aussi de différents métaux lourds. Il s’est avéré que les métaux lourds ont un facteur de pollution énorme et représentent un danger pour la quasi-totalité des écosystèmes. III. Recherche  d’innovations     Après avoir établi l’état de l’art pour visualiser les solutions existantes, nous nous sommes penchés sur une recherche d’innovations. Nous avons donc recherché des matériaux innovants qui pourraient correspondre au domaine de la protection acoustique extérieure. Ces matériaux devraient comprendre plusieurs critères important pour correspondre à notre besoin. En effet, ces matériaux innovants, c'est-à-dire non encore utilisés à l’heure actuelle dans la construction des murs anti-bruit, doivent : - posséder de bonnes propriétés acoustiques (absorption du bruit par exemple) - respecter les conditions environnementales (ne pas polluer le milieu et nuire à la faune/flore) - être durables (ces matériaux seront placés en milieu extérieures, face à la pluie, au soleil) - avoir une bonne capacité d’absorption de la pollution (ces matériaux seront placés en vis-à-vis d’un trafic routier intense en permanence) D’autres critères rentreront bien sûr en compte dans la suite de nos recherches, mais l’on peut déjà considérer ceux-là comme premiers critères de recherche. Ø Mousse synthétique Dans nos recherches, nous nous sommes particulièrement intéressés aux mousses naturelles, qui semblent posséder de très bonnes propriétés acoustiques, notamment en termes d’absorption. Nous nous sommes donc focalisés dans des recherches de mousses qui pourraient correspondre à notre besoin de matériaux pour mur acoustique. Ces recherches nous ont mené vers un type de mousse particulier, les mousses de tanins. Nous avons eu connaissance de recherches sur ces mousses effectuées par M. Antonio Pizzi, enseignant/chercheur en chimie industrielle à l’université de Lorraine au sein du Lermab (Laboratoire d’Etudes et de la Recherche sur le Matériau Bois).
  • 18.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 18   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Nous avons donc pris contact avec M. Pizzi dans le cadre de notre projet, afin de lui exposer notre problématique, et de lui expliquer nos recherches et nos besoins. Nous avons pu faire quelques échanges par courriels, où M. Pizzi a pu répondre à certaines de nos questions concernant ces mousses. Il nous a également transmis deux publications que nous retrouverons dans la bibliographie. On peut observer dans la deuxième publication plusieurs types de mousses de tanins, où chacune possède différents comportements acoustiques en fonction de la fréquence donnée du son. Pour nos besoins, nous nous sommes intéressés de plus près à la mousse de type Quebracho. En effet, c’est cette mousse qui semble le mieux réagir en terme d’absorption face à des fréquences de son que l’on retrouve sur les autoroutes et qui occasionnent des nuisances sonores. Cette mousse semble être encore à un stade expérimentale, et peu d’applications ont déjà vu le jour pour le moment, il faudrait donc pousser les recherches dans le but d’obtenir une application directe pour une protection acoustique. D’après M. Pizzi, cette mousse serait industrialisable, et aurait été testée et approuvée pour correspondre au critère de durabilité. On peut voir dans la deuxième publication, les avantages des mousses/composites de tanin en « sandwich ». En effet, en créant des couches de différentes mousses et en les superposant, on obtient les différentes propriétés de chacune des mousses combinées. Ces couches de mousses assemblées présentent même une bonne résistance tout en gardant leur souplesse Ø Les futurs murs en cristaux soniques Un nouveau matériau attire l’attention des chercheurs et commence à se répandre peu à peu dans différentes expérimentations. Les cristaux soniques sont des métas matériaux ayant des capacités acoustiques importantes ainsi que des propriétés de surface fine. Les métas matériaux sont des matériaux créés par l’homme ayant des propriétés introuvables dans la nature. En acoustique, on parle de cristaux phononiques ou cristaux soniques car ils sont souvent constitués de réseaux périodiques de diffuseurs. Lorsque le son arrive sur ce cristal, il est réémis dans toutes les directions par chacun des diffuseurs. Il existe une gamme de fréquence pour laquelle le son va s’éteindre lorsque les ondes réémises se rencontrent. Pour obtenir un tel effet, il faut un savoir-faire très précis. Plus généralement, on dit que les cristaux soniques ont la particularité de pouvoir influencer le trajet d’une onde sonore (la stopper, l’absorber ou la dévier) alors que les inclusions sont de très petite dimension par rapport à la longueur d’onde; chose impossible avec des matériaux classiques. C’est pour cela
  • 19.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 19   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   que les différentes recherches scientifiques sont d’une importance capitale pour agrandir les connaissances sur ce principe très prometteur. Comme dit précédemment il est possible de classer les cristaux soniques en plusieurs catégories, selon leur gamme de fréquence utile : o les cristaux soniques (1 Hz - 20 kHz), relatif au son audible, qui sont donc la catégorie qui nous intéresse ici. o les cristaux ultrasoniques (20kHz - 1 GHz), gamme de fréquence utilisée traditionnellement pour l’imagerie et le contrôle non-destructif. o les cristaux hypersoniques (> 1 GHz), gamme de fréquence utilisée pour l’acousto- optique, le traitement du signal ou encore la thermoélectricité. Image 10 : Cristal phononique usiné dans le silicium Le secret de l’efficacité des cristaux soniques repose donc dans la mise en forme périodique d’éléments de même taille et de circonférence similaire. Image 11 : Œuvre artistique d’Eusebio Sempere L’exemple d’une œuvre artistique d’Eusebio Sempere représente à elle-même le principe ainsi que l’efficacité du principe des cristaux soniques. La forme de cette sculpture est similaire à la configuration des cristaux
  • 20.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 20   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   soniques hormis que les distances entre chaque corps de cylindre soit plus importante. Les mesures ont montré l'atténuation de certaines fréquences, ce qu'aucun phénomène d'absorption ne peut expliquer, les tubes d'acier étant excessivement raides et se comportant comme des diffuseurs très efficaces pour les ondes sonores. L'explication est ailleurs et réside dans les interférences entre les multiples ondes diffusées par les tubes d'acier. Du fait de la disposition périodique de ces tubes, ces interférences peuvent être constructives ou destructives suivant la fréquence des ondes. Dans le cas où les interférences sont destructives, on parle de bande interdite car les ondes acoustiques sont rapidement atténuées à la traversée du cristal sonique, et ce d'autant plus que celui-ci est épais. En conclusion, les systèmes présentés comme les cristaux soniques sont très innovateurs et permettraient d’atteindre des niveaux d’atténuation bien au-dessus des écrans actuels. La recherche scientifique devenant de plus en plus précise, grâce aux outils technologiques, permettra d’aboutir à une utilisation quasi industrielle des cristaux soniques. C’est pour cela que cette technologie s’inscrit dans le domaine de l’innovation pour l’utilisation d’un écran acoustique pour la mairie de Maxéville. Or il est évident que cette solution serait à retenir mais non sans attendre encore quelques temps, pour permettre à cette technologie d’être utilisé avec efficience. Ces deux idées innovatrices sont de beaux exemples de matériaux adaptables aux écrans acoustiques. Selon les quelques données que nous avons obtenu, leurs propriétés acoustiques semblent prometteuses or tout comme le béton de bois ces matériaux sont trop « jeunes ». Aucun avis technique n’est disponible, il est donc nécessaire d’être patient afin de savoir s’il est possible de les exploiter sur des écrans acoustiques. IV. Aspects  financiers     Cette partie est l’une des plus importantes, c’est généralement l’aspect financier qui déterminera la solution à choisir en fonction des ressources financières disponibles. Lors de nos recherches pour établir l’état de l’art nous nous sommes intéressés à un écran acoustique situé à proximité de Villeneuve d’ Ascq. Ce mur ayant attiré notre attention pour sa composition (béton de bois) mais aussi pour son mode d’implantation. En effet les fondations de ce mur ont été réalisées à l’aide de pieux du fait du contexte géotechnique. L’implantation de ce mur ressemble sensiblement à celle de la commune de Maxéville, avec
  • 21.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 21   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   peu d’espace entre les voies de circulations et les premières habitations. La méthode de pose de ce mur est aussi une variante envisagée pour notre projet, l’utilisation de longrines qui viendront supporter des panneaux acoustiques ayant des compositions différentes (végétalisés, mousses,…) Nous avons donc décidé de contacter les personnes encadrant ce projet d’écran acoustique pour obtenir des informations techniques mais aussi financières sur les différents éléments composant cet écran. Etant rentré en contact avec l’ingénieur responsable du projet, il nous a été possible de récupérer plusieurs supports indiquant le détail complet du coût de fabrication et d’installation de ce mur. A noter que la décomposition des prix effectifs sur ce projet ne peut s’appliquer seulement sur ce projet et en aucun cas il est possible d’établir un parallèle avec l’écran envisagé sur la commune de Maxéville. En revanche, il est possible de comparer chaque élément en exprimant le montant en pourcentage par rapport au prix total du projet. Cela aura pour but d’identifier les plus grosses dépenses à envisager. Le projet de Villeneuve d’Ascq repose sur l’installation d’un écran acoustique à panneaux de bois, ces derniers sont maintenus par des mâts et reposent sur des longrines. Le coût total de cet ouvrage s’élève à 670 642,65 euros TTC. Il est donc possible d’exprimer les montants des éléments qui seront très probablement utilisés pour la réalisation du projet de Maxéville. Ci-dessous une liste non-exhaustive des éléments généraux avec leurs coûts : • Pour commencer, les panneaux acoustiques sont réalisés en béton de bois (voir état de l’art pour information technique), qui est potentiellement l’une des solutions qui serait envisagée. Le prix moyen est d’environ 130euros / m² TTC • Ensuite intéressons-nous au montant nécessaire à la construction de la structure porteuse. Celle-ci comprend plusieurs éléments, tels que les pieux qui permettent la stabilité, les longrines qui supportent les panneaux ou les différentes armatures. Elle peut aussi comprendre d’autres dépenses très banales comme l’utilisation de peinture pour protéger les éléments béton. Le prix moyen de cette partie représente 30,5% du coût total du projet
  • 22.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 22   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   • Enfin une partie non négligeable de chaque projet du Travaux Publics se trouve dans les pré-études ainsi que les aménagements d’avant construction. Cela regroupe environ 21,5% du coût total du projet Il est évident que ces chiffres sont intéressants pour ce qui concerne la partie structure. Concernant les autres matériaux utilisés en tant qu’éléments acoustiques, cela est plus compliqué de donner des prix précis. Les autres surfaces de types bétons sont compliquées à quantifier car des dizaines de process existent. Il est donc compliquer d’établir un prix moyen en fonction du type de béton utilisé, de l’accessibilité du chantier, de la mitoyenneté,… V. Difficultés  rencontrées     La principale difficulté rencontrée fût de proposer des solutions innovantes sans prendre en compte des informations techniques (localisation exacte,…) propres au projet de Maxéville. En effet, à plusieurs reprises la mairie a tenté de rentrer en contact avec la DirEst pour obtenir plus d’informations sur les études réalisées et identifier l’endroit exact de l’implantation du mur. Sans ces informations, nos propositions et les différentes solutions que nous proposons ne peuvent être qu’abstraites. La DirEst (Direction Interdépartementales des Routes de l’Est) a plusieurs missions : -­‐ Exploiter le réseau routier national non concédé par grands itinéraires afin de permettre aux usagers de se déplacer avec les meilleures conditions de sécurité possibles. -­‐ Entretenir et gérer le réseau dont la DirEst a la charge pour assurer un haut niveau de service à l’usager. -­‐ Assurer la maîtrise d’ouvrage d’opérations d’aménagement du réseau routier national. -­‐ Concevoir et réaliser des travaux dans le cadre de programmes d’investissement dont la maîtrise d’ouvrage est assurée par les DREAL (Directions Régionales de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement). Par réception d’un courriel le 19 Mai, Monsieur Rynkiewicz nous a fait part de ses échanges avec la DirEst qui lui ont finalement fait aboutir à la DREAL à Metz. La DREAL est maître d’ouvrage des projets de protection phonique sur A31, A330, et travaille actuellement sur le projet de Maxéville. En prenant contact avec Monsieur Frédéric Marchal,
  • 23.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 23   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   adjoint au responsable de la maîtrise d’ouvrage, nous avons appris que le projet est à priori au niveau des études de bruit, modélisation des niveaux de bruit qui déterminera les zones d’intervention. VI. Conclusion  Générale     A la suite des différentes recherches que nous avons mené et en dépit du manque d’informations, nous avons pu établir un panel de choix à la composition de l’écran acoustique sur la commune de la mairie de Maxéville. N’ayant pas eu les informations concernant l’implantation exacte de l’écran, nous avons décidé de nous concentrer sur les lieux les plus appropriés. Il a donc été évident de sélectionner les maisons se situant entre l’A31 et la rue de la Justice, avec une distance d’environ 1,1 kilomètre. Le lieu d’implantation étant complexe et disposant de très peu d’espace, la solution du merlon fut très vite abandonnée. Dés le début de notre projet, en raison de la situation topographique des lieux, la solution du merlon en terre a été écarté. En ayant mené plusieurs recherches sur les différentes structures de murs anti bruit il fut important de choisir la structure de mur la plus pratique en fonction de la topologie du terrain. Pour cela, nous nous sommes basé sur le mur de soutènement réalisé à Maxéville en 2011 ainsi que sur la structure (pieux et longrines) de Villeneuve, qui comporte des caractéristiques différentes. En conclusion à cette question, nous avons déterminé que la structure porteuse serait formée de pieux comme fondation en réponse à l’espace d’implantation restreint. Le système de longrine et d’écran acoustique décomposé en panneaux semble donc la solution la mieux adaptée à ce genre de système de fondation. Enfin venu la question du type de matériaux, après les multiples recherches et l’établissement de l’état de l’art, un nombre restreint de « solutions nouvelles » s’offraient à nous. Bien évidemment le but de ce projet était d’éviter à tout le prix l’utilisation d’un simple écran en béton. A la fin de ce projet, des solutions comme le mur aspect gabion fut retenu comme une éventuelle solution offrant la possibilité de le végétaliser sur une durée plus ou moins importante à l’aide de plantes grimpantes. Le béton de bois était quant à lui une solution plus écologique comparée au béton classique mais le manque de données techniques sur son vieillissement reste un point essentiel à creuser.
  • 24.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 24   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Finalement la solution qui nous a le plus marqué par son aspect écologique, propre et esthétique fut le mur entièrement végétalisé. De très intéressants projets de ce genre de murs commencent à fleurir peu à peu en Europe. En plus de son efficacité, le principe actif des plantes permettrait de jouer un rôle écologique sur la pollution mais aussi une valorisation visuelle pour les riverains.
  • 25.     ECOLE SUPÉRIEURE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INGÉNIEUR DE NANCY 25   Etudes & Réalisations – 4ème année 2, rue Jean Lamour – 54519 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex Tél. : 03 83 68 51 51 – Fax : 03 83 68 50 16 www.esstin.univ-lorraine.fr   Références  bibliographiques     [1] C. Lacostea , M.-C. Bassob , A. Pizzia,e,∗ , A. Celzardd , E. Ella Ebangc , N. Gallonc , B. Charrierc, “Pine (P. pinaster) and quebracho (S. lorentzii) tannin-based foams asgreen acoustic absorbers” (2013) [2] X. Zhoua , A. Pizzia,∗ , A. Saugeta , A. Nicollina , X. Lia , A. Celzardb , K. Rodec , H. Paschd , “Lightweight tannin foam/composites sandwich panels and the coldset tannin adhesive to assemble them” (2015) [3] F. Koussa, “Evaluation performances anti bruit routier”, Thèse (2012) [4] SETRA - DT3850, “Merlons, écrans et paysages routiers” (2003) [5] PPBE, “Elaboration de la cartographie sonore des communes du Grand Nancy”, Ingerop (2009) [6] Studio M-Marseille, “Cours d’acoustique, role des frequencies” (2006) [7] SNCF, “Respirez à la gare de Magenta”, Communiqué de presse (2010) [8] Colloque ALE, “Végétalisation de murs et biofiltration”, Lyon (2008) [9] CSTB, “Document technique d’application Thermibloc” (2012) [10] « http://www.environnement.brussels/uploadedfiles/Contenu_du_site/Professionnels /Themes/Bruit/Vademecum_du_bruit_routier_urbain/Vademecum_f1_tech_fr.pdf?lang type=2060 » [11] « https://www.rucombar.fr » [12] « http://www.mairie-maxeville.fr »