ainsi qu`une accumulation de fatigue - Académie d`Orléans

ACADÉMIE D’ORLÉANS-TOURS
NOTE D’INFORMATION n°50
SANTÉ ET SÉCURITÉ
AOUT 2014
Francis MINIER
Inspecteur santé et sécurité au travail
Secrétariat : Brigitte BARRIER poste 46 73
Fax : 02 38 79 42 34 ou 02 38 79 46 14
Site internet : http://www.ac-orleans-tours.fr/rh/sante_et_securite_au_travail/
Préambule
Cette note technique informe sur l’importance de la qualité acoustique des
locaux d’enseignement et de l’environnement sonore sur l’efficacité des
apprentissages d’une part et sur la santé d’autre part.
Elle complète la note n°42 consacrée plus spécifiquement à des études techniques
réalisées dans des locaux de l’académie.
Sommaire
-
-
Introduction
Données physiologiques
Données physiques
Traumatismes sonores
Perception et intelligibilité de la parole
Réverbération acoustique
Mesures dans un gymnase
Réglementation
Bibliographie
Nota : Le contenu de cette note d’information s’inspire des différentes publications
existantes dans le domaine de la santé et de la sécurité, dont les informations
fournies par le ministère de la santé, et des textes réglementaires ; il ne saurait s’y
substituer.
Les textes réglementaires sont repérés en caractères italiques
1
INTRODUCTION
La qualité de l’acoustique des locaux d’enseignement est primordiale. Elle contribue aux
bonnes conditions de travail des enseignants et des élèves.
Une grande partie du message pédagogique est transmis oralement. Une ambiance
acoustique adaptée permet à un enseignant d’économiser sa voix et d’être assuré que ce
qu’il dit est entendu.
Quelque soit la qualité d’un message pédagogique, son intérêt est moindre s’il n’est pas
parfaitement vu ou entendu par les élèves.
Dans cette note d’information, sont évoqués les effets que peut avoir une mauvaise
acoustique sur la santé et le bien être des adultes et également les influences sur la
pédagogie, les deux étant liés puisqu’un message oral mal perçu par l’élève sera pénalisant
pour celui-ci mais également pour l’enseignant avec divers troubles lié à la voix et à
l’audition ainsi qu’une accumulation de fatigue.
DONNEES PHYSIOLOGIQUES
Physiologie de l’oreille
L’oreille est l’organe périphérique de l’audition. On y distingue trois parties :
•
l’oreille externe qui, par le pavillon et le conduit auditif externe, concentre vers le
tympan les vibrations des particules de l’air ;
•
l’oreille moyenne, qui a pour fonction, à l’aide de la chaîne des osselets (marteau,
enclume, étrier), de transformer mécaniquement les vibrations de l’air en vibrations
mécaniques ;
•
l’oreille interne dans laquelle se trouve la cochlée (ou limaçon). On y trouve les
mécanismes de transformation des sons en phénomènes « électriques ». La cochlée
est une cavité spiralée contenant des liquides qui vont transmettre les vibrations
provenant du tympan. Au sein de la cochlée, se trouve l’organe de Corti. Il s’agit d’un
élément important de l’ouïe, comprenant les cellules sensorielles de l’audition,
appelées les cellules ciliées. Ces dernières sont peu nombreuses, environ 15 000 par
oreille (ce qui est très peu en comparaison avec les millions de cellules rétiniennes
utilisées pour la vision).
2
Les cils des cellules ciliées en se déplaçant sous l’effet de l’onde de pression mécanique
dans le liquide en signal électrique ; ce dernier est transmis au cerveau par le nerf auditif.
DONNEES PHYSIQUES
Deux données physiques principales permettent de caractériser un son :
- la fréquence : nombre de vibrations par seconde exprimée en Hertz (Hz)
- le niveau sonore exprimé en décibel (dB).
L'échelle des décibels pour les pressions acoustiques utilise comme pression de référence
la pression du bruit le plus faible qu'une jeune personne en bonne santé peut entendre : On
définit ainsi le seuil de 0dB.
Les niveaux de bruit sont basés sur une échelle logarithmique.
En admettant que le niveau sonore d’une tondeuse à gazon mesuré au niveau de l’utilisateur
est de 90dB, le niveau sonore de deux tondeuses mises cote à cote (configuration utile pour
l’explication mais d’un intérêt plus réduit pour la tonte !) ne sera pas de 180 dB mais de
93dB.
Le doublement du niveau sonore se traduit par une augmentation de 3 dB.
Échelle des fréquences
Les sons perçus par l’homme ont des fréquences comprises entre 20 Hz à 20 000Hz
(dont les fréquences de la parole de 100 à 6000 Hz).
Ne sont pas perçus :
- les infrasons (< 20 Hz)
- les ultrasons (> 20 000Hz)
Bruit et son
On peut dire que le bruit est un ensemble de sons désagréables. Cette notion est subjective
selon les individus et les conditions du moment. Un niveau sonore très élevé est
généralement perçu comme gênant et néfaste pour la santé.
Le bruit fait partie de la vie. D’ailleurs, l’absence totale de bruit est reconnue comme très
difficilement supportable pour l’homme.
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Données indicatives
TRAUMATISMES SONORES
Le bruit en milieu de travail a été parmi les premiers agents identifiés comme facteur de
risque ayant des conséquences sur la santé décrit par Bernardo Ramazzini dès 1713 (voir
note sur l’histoire de la prévention sur le site académique).
En France, plus de trois millions de salariés sont exposés sur leur lieu de travail, de manière
prolongée, à des niveaux de bruit potentiellement nocifs.
Le bruit est reconnu comme cause de maladies professionnelles depuis 1963 (tableau n°42
des maladies professionnelles relatives à la surdité provoquée par les bruits lésionnels).
C’est l’une des maladies professionnelles les plus coûteuses pour la collectivité.
Les traumatismes sonores et leurs conséquences
La base de l’intelligibilité du langage est liée à l’état des cellules ciliées. Or, ce sont les
premiers éléments à être endommagés par une exposition trop importante au bruit. Les
cellules ciliées endommagées ne sont pas remplacées ; leur perte est irréversible et
responsable de troubles de l’audition et de l’équilibre.
Lorsque les cellules ciliées externes sont endommagées, notre oreille perd sa sensibilité et
ne peut plus discriminer les fréquences : l’intelligibilité du langage est altérée.
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Deux états dans la physiopathologie de l’oreille peuvent résulter d’un traumatisme sonore :
•
la fatigue auditive (phénomène physiologique) : elle correspond à un déficit
temporaire d’audition qui se caractérise par une diminution de la sensibilité auditive
pendant un temps limité après la fin de la stimulation acoustique ;
•
la perte auditive définitive (traumatisme acoustique) : elle se caractérise par son
irréversibilité.
LA PERCEPTION DE LA PAROLE
Ecouter et comprendre ce qui nous est dit est un enjeu que nous réalisons de façon
automatique, mais cette tâche est d’une grande complexité.
Nous traitons environ 200 mots par minute, ce qui implique que nous ne disposions que de
300 millisecondes pour apparier chaque mot à sa représentation lexicale et lui associer un
sens. Ces valeurs sont vraies pour un adulte connaissant les mots prononcés, elles sont
moindrew pour un enfant en phase d’apprentissage.
Si la communication se fait dans un environnement bruyant et avec une réverbération
acoustique importante le traitement du signal de parole est plus complexe.
Voyelles et consonnes
Phonétiquement, on appelle voyelle un son qui est produit par le libre passage de l'air dans
les cavités au-dessus de la glotte : cavité buccale et/ou fosses nasales, cavités qui font
office de résonateurs. La majorité des voyelles sont sonores, donc produites avec une
vibration des cordes vocales, La consonne est un son produit par l'obstruction du passage
de l'air dans les cavités situées au-dessus de la glotte.
Le mot consonne signifie littéralement qui est joint à la «sonante» c'est-à-dire la voyelle.
D’une façon générale ce sont les voyelles que l’on distingue le mieux.
Les mots composés de deux syllabes - ou plus - sont mieux reconnus que les mots
monosyllabiques, probablement grâce à la redondance des indices acoustiques.
INTELLIGIBILITÉ DE LA PAROLE
Les deux facteurs les plus nuisibles à l’intelligibilité dans une salle sont le bruit ambiant et la
réverbération.
Une étude a montré que le taux d’erreur de compréhension par un groupe d’adultes, pour un
même mot prononcé par haut-parleur (à 70dB), varie selon l’environnement sonore :
- Il est de 4% lorsque le niveau sonore ne dépasse pas 55dB(A)
- Il est de 15% lorsque le niveau sonore est supérieur à 60dB(A).
5
REVERBERATION
Trois sons arrivent simultanément aux oreilles de l’élève :
- le son direct émis par l’enseignant,
- ce même son réverbéré par les parois,
- le bruit : bruit provenant de l’extérieur et autres bruits parasites provenant de la salle.
Atténuation de l’intensité du son avec la distance
La distance enseignant / élèves est également à prendre en compte dans l’intensité du son
direct que va percevoir l’élève : par exemple si le niveau de voix normal moyen d’un
professeur est d’environ 60 dB mesuré à une distance d’un mètre du professeur, si l’on
mesure ce même signal à 6 mètres, on observe une diminution du niveau qui atteint 44,4dB.
Temps de réverbération
Le temps de réverbération d’un local est le temps qui s’écoule entre l’émission d’un son et le
moment ou l’intensité de ce son renvoyé par la salle en écho est atténuée de 60dB.
6
Sur le graphe ci-dessus on a émis un son bref d’intensité 120 dB et déclenché un
chronomètre. On mesure en permanence l’intensité sonore et dès que celle-ci à diminué de
60dB, on en déduit le temps de réverbération du local.
Exemple d’une situation concrète :
- une salle de classe ayant un temps de réverbération de 1s – situation courante si le
local n’a pas bénéficié d’aménagement acoustique tel la pose de dalles de plafond
absorbant phonique en particulier
- l’enseignant énonce le mot « bateau » avec une intensité de 60dB (intensité sonore
normal dans un environnement calme)
Si l’on admet qu’un élève continue à entendre tout signal jusqu’à 0dB (voir définition
précédente), il percevra le mot bateau renvoyé par la salle durant 1s. L’intensité du son
renvoyé par la salle va bien sur décroitre durant cette minute et seuls les premiers dixièmes
de secondes seront très perturbants.
On comprend pourquoi le temps de réverbération est fixé réglementairement et qu’il doit être
inférieur à 0,8 s pour un local d’enseignement (voir note n°42).
INFLUENCE DE LA REVERBERATION SUR LA COMPRERENSION
Si le mot prononcé revient longuement, en écho, des parois de la salle, il se superpose à la
perception de la parole directe rendant le signal peu intelligible.
BATEAU SUR L’EAU
BATEAU SUR L’EAU
Temps de réverbération faible : signal audible
La syllabe « BA » réverbérée par la salle (en rouge) est peu décalée par rapport à la syllabe
« BA » directement émise par l’enseignant (en bleu). Le temps de réverbération est réduit, il
s’est écoulé quelques centièmes de seconde entre les deux signaux perçus par l’élève.
BATEAU SUR L’EAU
BATEAU SUR L’EAU
Temps de réverbération important : signal inaudible
7
La syllabe « BA » réverbérée par la salle est très décalée, plusieurs dixièmes de seconde
voir plus d’une seconde parfois. Il arrive aux oreilles de l’élève bien après le signal initial
émis par l’enseignant.
Aux oreilles de l’élève, elle vient se superposer à la syllabe « TEAU »: la phrase devient très
peu audible.
INFLUENCE DU RAPPORT SIGNAL BRUIT SUR LA COMPREHENSION
Pour que le message puisse être bien perçu, le rapport signal/bruit doit être supérieur ou
égal à 15dB.
Exemple de mesures dans une salle de classe et dans une salle de restauration
Salle de classe avec plafond suspendu (isolant phonique) – élèves calmes
Audible
SIGNAL BRUIT
70 dB
45 dB
Salle de restauration plafond suspendu (dalles en fibres minérales sans isolant
phonique)
Le niveau sonore est conditionné par la voix des enfants et des personnes chargées du
service et divers bruits dont le choc des couverts, des pieds de chaises...
Inaudible
SIGNAL BRUIT
90 dB
83 dB
COMPREHENSION DE LA PAROLE DANS LE BRUIT
La compréhension du message de parole peut être dégradée si :
- le signal diffère légèrement de celui appris (prononciation, accents ...)
- l’environnement est bruyant : bruits extérieurs ou bavardages perturbateurs.
Même dans ces conditions dégradées nous sommes souvent capables de surmonter ces
difficultés pour nous focaliser sur le message qui nous intéresse. C’est l’effet Cocktail Party,
décrit par Cherry en 1953. Cet auteur présente une série d’expériences sur la perception de
la parole lorsque différents signaux sont présentés simultanément.
En effet les bruits environnants vont entrer en compétition avec le message d’intérêt, en
étant encodés en même temps au niveau de notre système auditif : c’est le phénomène de
masquage. Notre cerveau doit alors sélectionner le message cible et filtrer le signal auditif
afin d’en éliminer l’information concurrente.
Dans le masquage, une part est liée à la perception auditive, une à la connaissance des
mots (champ lexical).
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EXEMPLE DE MESURES DANS UN GYMNASE
Condition des mesures
Deux classes accompagnées de
2 enseignants sont présentes
dans le gymnase (configuration
fréquente).
Les élèves pratiquent l’ultimate,
sport où l’on utilise un frisbee.
Les enseignants signalent que
cette activité est moins bruyante
que la pratique des sports avec
ballons. L’activité sportive se
déroule normalement sans
aucune indiscipline de la part
des élèves.
L’intensité sonore moyenne mesurée est de 80dB. (pic à 91 dB, maximum instantané
mesuré).
L’intensité du message de l’enseignant doit être d’au moins 80 + 15 = 95 dB pour qu’il soit
perçu par les élèves. A 95 dB l’échange verbal est très difficile (voir tableau « données
indicatives ») et ne peut se faire qu’en criant !
Lors de l’entretien avec les professeurs de sport, ils signalent des baisses d’audition, des
acouphènes, des céphalées et de la fatigue liée au niveau de bruit.
Une enseignante est atteinte de surdité partielle sur une oreille qui est apparue il y a 10 ans.
Elle est appareillée. Elle enseigne dans le gymnase environ 2/3 de son temps et depuis une
vingtaine d’années.
Au delà de la fatigue et des acouphènes qui peuvent apparaitre, on constate, dans ce
gymnase particulièrement mal isolé, des intensités et des durées d’exposition au bruit
susceptibles de générer des lésions définitives.
La qualité de l'environnement sonore dans les bâtiments de sport est une problématique
essentielle pour la santé, le confort et parfois la sécurité des usagers.
En effet, il est fréquemment constaté dans ce type d'équipements des niveaux sonores trop
élevés et une réverbération excessive, qui exposent les enseignants ou les moniteurs à des
doses de bruit pouvant nuire à leur santé, diminuer leur vigilance, mais également gêner les
sportifs dans la pratique de leur activité et réduire l'intelligibilité des consignes. L'utilisation
de ces locaux dans le cadre scolaire implique par ailleurs une qualité d'écoute minimale à
obtenir, et une attention particulière à porter au public sensible que représentent les enfants.
Certains bâtiments de sport peuvent également être à l'origine de nuisances sonores pour le
voisinage de l'équipement.
La diminution de l'impact du bruit ainsi que la protection de la santé et de l'environnement
des enfants constituent deux axes essentiels du second Plan National Santé Environnement
pris en application des décisions du Grenelle de l'environnement.
En particulier, l'action 37 a pour objectif de veiller à la qualité acoustique des bâtiments
neufs et l'action 19 vise à réduire de l'exposition des enfants au bruit dans les bâtiments.
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REGLEMENTATION
En acoustique, la réglementation avance par domaine : la première réglementation sur le
bâtiment date de 1969 ; la dernière mise à jour a été faite en 1999 selon la NRA (nouvelle
réglementation acoustique), arrivée en 1994, qui s'adapte aux normes européennes pour les
nouveaux bâtiments d'habitation. Puis, le 25 avril 2003, de nouveaux arrêtés ont permis aux
hôtels, bâtiments d'enseignement et de santé d'entrer dans le champ de la réglementation
acoustique. En projet : une réglementation pour les locaux sportifs (gymnase, dojo, salles de
sport, piscine, patinoire...), de la petite enfance (crèches...) et du paramédical (maisons de
retraite, centre d'accueil sociaux...), derniers établissements de santé et d'enseignement à
se mettre au diapason avec les textes de la loi sur le bruit de 1995.
Arrêté du 25 avril 2003 relatif à la limitation du bruit dans les établissements d’enseignement
Salle de repos des écoles maternelles; salle d’exercice des écoles maternelles; salle de jeux
des écoles maternelles
Local d’enseignement; de musique; d’études; d’activités pratiques; salle de restauration et
salle polyvalente de volume ≤250 m3
Local médical ou social, infirmerie; sanitaires; administration; foyer; salle de réunion;
bibliothèque; centre de documentation et d’information
Local d’enseignement, de musique, d’études ou d’activités pratiques d’un volume > 250 m
, sauf atelier bruyant
Salle de restauration d’un volume > 250 m
Salle polyvalente d’un volume > 250 m
(1) En cas d’usage de la salle de restauration comme salle polyvalente, les valeurs à
prendre en compte sont celles données pour la salle de restauration.
(2) L’étude particulière est destinée à définir le traitement acoustique de la salle permettant
d’avoir une bonne intelligibilité en tout point de celle-ci.
Pour les locaux sportifs, le code de construction et de l’habitation (article R. 111-23-2)
NF P 90-207
Article R111-23-2 Code de l’environnement
•
Créé par Décret n°95-20 du 9 janvier 1995 - art. 1 JORF 10 janvier 1995
Les bâtiments auxquels s'appliquent les dispositions de la présente section sont construits et
aménagés de telle sorte que soient limités les bruits à l'intérieur des locaux, par une isolation
acoustique vis-à-vis de l'extérieur et entre locaux, par la recherche des conditions
d'absorption acoustique et par la limitation des bruits engendrés par les équipements des
bâtiments.
Des arrêtés conjoints des ministres chargés de la construction, de l'environnement, de
l'intérieur et, selon les cas, des autres ministères intéressés, pris après consultation du
Conseil national du bruit, fixent, pour les différentes catégories de locaux et en fonction de
leur utilisation, les seuils et les exigences techniques, applicables à la construction et à
l'aménagement, permettant d'atteindre les objectifs définis à l'alinéa 1er du présent article.
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Code de la construction
Article 1
Conformément aux dispositions des articles R. 111-23-2 du code de la construction et de
l'habitation et L. 147-3 du code de l'urbanisme, le présent arrêté fixe les seuils de bruit et les
exigences techniques applicables aux établissements d'enseignement. Il s'applique aux
bâtiments neufs ou parties nouvelles de bâtiments existants.
On entend par établissement d'enseignement les écoles maternelles, les écoles
élémentaires, les collèges, les lycées, les établissements régionaux d'enseignement adapté,
les universités et établissements d'enseignement supérieur, général, technique ou
professionnel, publics ou privés.
Les logements de l'établissement sont soumis à la réglementation concernant les bâtiments
à usage d'habitation, au regard de laquelle les autres locaux de l'établissement
d'enseignement sont considérés comme des locaux d'activité.
Article 2
Pour les établissements d'enseignement autres que les écoles maternelles, l'isolement
acoustique standardisé pondéré DnT,A entre locaux doit être égal ou supérieur aux valeurs
(exprimées en décibels) indiquées dans le tableau ci-après :
Les internats relèvent d'une réglementation spécifique.
Pour les écoles maternelles, l'isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A entre locaux
doit être égal ou supérieur aux valeurs (exprimées en décibels) indiquées dans le tableau ciaprès :
Article 3
La constitution des parois horizontales, y compris les revêtements de sols, et des parois
verticales doit être telle que le niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé
L'n,Tw du bruit perçu dans les locaux de réception énumérés dans les tableaux de l'article 2
ne dépasse pas 60 dB lorsque des chocs sont produits par la machine à chocs normalisée
sur le sol des locaux normalement accessibles, extérieurs au local de réception considéré.
Si les chocs sont produits dans un atelier bruyant, une salle de sports, les valeurs de niveau
de pression pondéré du bruit de choc standardisé, L'nT,w, doivent être inférieures à 45 dB
dans les locaux de réception visés ci-dessus.
Si les chocs sont produits dans une salle d'exercice d'une école maternelle, les valeurs de
niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé, L'nTw, doivent être inférieures à
55 dB dans les salles de repos non affectées à la salle d'exercice.
Article 4
La valeur du niveau de pression acoustique normalisé L nAT du bruit engendré dans les
bibliothèques, centres de documentation et d'information, locaux médicaux, infirmeries et
salles de repos, les salles de musique par un équipement du bâtiment ne doit pas dépasser
33 dB(A) si l'équipement fonctionne de manière continue et 38 dB(A) s'il fonctionne de
manière intermittente.
Ces niveaux sont portés à 38 et 43 dB(A) respectivement pour tous les autres locaux de
réception visés à l'article 2.
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Article 5
Les valeurs des durées de réverbération, exprimées en secondes à respecter dans les
locaux sont données dans le tableau ci-après. Elles correspondent à la moyenne
arithmétique des durées de réverbération dans les intervalles d'octave centrés sur 500, 1
000, et 2 000 Hz. Ces valeurs s'entendent pour des locaux normalement meublés et non
occupés.
Article 6
L'aire d'absorption équivalente des revêtements absorbants disposés dans les circulations
horizontales et halls dont le volume est inférieur à 250 m3 et dans les préaux doit
représenter au moins la moitié de la surface au sol des locaux considérés.
L'aire d'absorption équivalente A d'un revêtement absorbant est donnée par la formule :
A = S X alpha w où S désigne la surface du revêtement absorbant et alpha w son indice
d'évaluation de l'absorption.
On prendra l'indice alpha w des surfaces à l'air libre des circulations horizontales, halls et
préaux, égal à 0,8.
Les escaliers encloisonnés et les ascenseurs ne sont pas visés par le présent article.
Article 10
Les dispositions du présent arrêté sont applicables à tout établissement d'enseignement
ayant fait l'objet d'une demande de permis de construire ou d'une déclaration de travaux
relatifs aux surélévations de bâtiments d'établissements d'enseignement existants et aux
additions à de tels bâtiments, déposée à compter de six mois après la publication au Journal
officiel de la République française du présent arrêté.
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BIBLIOGRAPHIE
http://www.sante.gouv.fr/les-effets-extra-auditifs-du-bruit.html
http://www.sante.gouv.fr/les-effets-du-bruit-sur-l-oreille.html
http://www.bruit.fr/images/stories/pdf/avis_cnb_projet_arrete_batiments_sports_29_juin_201
1.pdf
http://www.grenoble.archi.fr/cours-en-ligne/atenzia/RA05-Correction-acoustique.pdf
http://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/acoustique_cours_procedes-generaux-deconstruction.pdf
http://www.owa.de/docs/pdf/DS_563_F_acoustique_scholaire_040410.pdf
http://www.bruit.fr/images/stories/pdf/A4_correction_acoustique.pdf
http://docnum.univlorraine.fr/public/BUE_MING_2012_CHAMPILOU_VINCENT_COUTANT_BASTIEN.pdf
http://theses.univlyon2.fr/documents/lyon2/2013/gautreau_a/pdfAmont/gautreau_a_these.pdf
http://www.afcp-parole.org/doc/theses/these_MD12.pdf
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