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Description jointe à une demande de BREVET BELGE déposée par les sociétés dites : 1) Fraunhofer-Gesellschaft zur Forderung der angewandten Forschung e. V.
2) Ewald Dirken AG ayant pour objet : Composant de construction à isolation phonique et son utilisation pour la construction de superstructures, d' de tunnels et de véhicules
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: rale d'Allemagne le 10 septembre 1982 sous le n"P 32 33 654.
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L'invention concerne un composant de construction à absorption phonique formé de feuilles présentant des cavités à en cas d'impact phonique pour entrer en oscillation avec infrastructures,pertes, les bords supérieurs des cavités alvéolaires étant recouvertes ensemble par une autre nappe de matériau plane.
Dans un tel composant de construction à absorption phonique, tel qu'il est décrit dans sa réalisation de base dans le DE-0S 27 58 041, l'absorption phonique s'effectue grace aux oscillations propres de plaques des faces des cavités alvéolaires, et ce, essentiellement des faces de fond dont les dimensions sont choisies de telle façon que leurs oscil- lations propres coïncident avec la gamme de fréquence du son audible.
Les deux caractéristiques importantes de tels élé- ments de construction à absorption phonique sont la répartition relative de la capacité d'absorption phonique sur les diffé- rentes fréquences audibles et le pouvoir absolu d'absorption phonique pour les différentes fréquences audibles sur l'ensem- ble de la gamme de fréquences audibles.
La répartition relative de la capacité d'absorption phonique devrait être répartie aussi régulièrement que possible sur l'ensemble de la gamme de fréquences acoustiques en tenant compte de la sensibilité acoustique, dépendant de la fréquence, de l'oreille humaine et du spectre de fréquences acoustiques apparaissant
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chaque fois à l'endroit d'utilisation du composant de construc- tion à absorption phonique, pour que l'énergie acoustique qui apparaît soit absorbée le plus régulièrement possible sur l'ensemble du spectre de fréquences acoustiques. Le pouvoir absolu d'absorption phonique pour les diverses fréquences acoustiques devrait être le plus élevé possible pour que l'énergie acoustique soit absorbée autant que possible et
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qu'ainsi le niveau de bruit soit aussi réduit que possible.
Les deux caractéristiques peuvent se résumer en une courbe
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dite d'absorption acoustique, qui indique le pouvoir d'absorption phonique en fonction de la fréquence acoustique. est capacité d'absorption phonique sur les diverses fréquences précitéesacoustiques, un pouvoir intégral d'absorption phonique élevé, comme cela peut être déterminé par intégration de la courbe d'absorption phonique sur la gamme concernée des fréquences acoustiques.
La répartition relative de la capacité d'absorp-
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tion phonique sur les différentes acoustiques peut être régularisée, comme indiqué dans le DE-0S 27 58 04i et le DE-0S 2 921 959, tout simplement en augmentant le plus possible le nombre des diverses oscillations propres possi- fréquencesbles des plaques et leurs harmoniques ainsi que les suroscillations de ces oscillations propres de plaques.
Cela peut se faire selon les façons les plus diverses, par exemple en rendant les faces de fond des cavités alvéolaires rectanglaires au lieu de carrées, car des plaques rectangulaires ont plus d'états oscillatoires propres que des plaques carrées, ainsi qu'en prévoyant plusieurs groupes de cavités alvéolaires disposées côte a cote en réseau, qui se distin-
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guent entre elles par le fait que les faces de fond des différents groupes sont de dimensions différentes.
Il s'est révélé, lors des recherches qui ont conduit à la présente invention, qu'il n'est pas possible avec les composants de construction à absorption phonique actuels dont les cavités alvéolaires ont chaque fois une face de fond de 8 cm x 9 cm, d'absorber simultanément l'énergie
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acoustique dans les gammes de fréquences acoustiques basses et hautes : ce fait est explicité plus loin à l'aide de la figure 6.
Théoriquement et pratiquement, on peut obtenir une amélioration de l'absorption dans une gamme de fréquences acoustiques plus élevée en utilisant des cavités alvéolaires avec des faces de fond plus faibles, par exemple avec des
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faces de fond de 9 cm x 4 cm, mais on aboutit simultanément à une dégradation de la capacité d'absorption phonique dans la gamme moyenne et basse des fréquences acoustiques ; ces faits sont explicités plus en détail à propos de la figure 7.
Si on utilise par contre des cavités alvéolaires avec des faces de fond plus importantes, on obtient inversement une amélioration du pouvoir d'absorption phonique dans la gamme basse des fréquences acoustiques, mais le pouvoir d'absorption phonique se dégrade dans ce cas, dans la gamme moyenne et haute des Pour obtenir donc une régularisation de la capacité d'absorption phonique pour les diverses fréquences acoustiques, il serait donc nécessaire, comme on l'a déjà indiqué plus haut et qu'il est indiqué dans le DE-0S 2 921 050, de prévoir dans le composant de construction à absorption phonique cote des cavités avec des faces de fond petites et grandes.
Mais une telle solution a l'inconvénient que le pouvoir absolu d'absorption phonique chute, car-indépendamment des recoupements dans la gamme moyenne des fréquences une moitié des cavités n'est active pour la gamme inférieure des fréquences acoustiques et seule l'autre moitié des cavités est active dans la gamme haute des fréquences acoustiques, dans la mesure où on a fait l'hypothèse par exemple, que la quantité globale de cavités alvéolaires se décompose par moitié en cavités faces de fond petites et par moitié en cavités à faces de fond plus grandes.
Il en résulte certes globalement, à surface entière inchangée des faces de fond des cavités alvéolaires, une régularisation de la surface d'absorption, donc une amélioration de la répartition relative de la capacité d'absorption phonique, mais à un niveau beaucoup plus plat du pouvoir absolu d'absorption phonique pour les différentes fréquences acoustiques, de sorte qu'on n'améliore pas le pouvoir intégral absolu d'absorption phonique pour l'ensemble de la gamme de
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fréquences comme on pouvait s'y attendre en soi.
0n a trouvé de façon tout à fait surprenante dans le cadre de la présente invention que, contrairement à toute attente, on pouvait obtenir simultanément aussi bien une amélioration importante de la répartition relative de la capacité d'absorption phonique dans les diverses fréquences acoustiques qu'une augmentation notable-à l'exception de certaines pointes-du pouvoir absolu d'absorption phonique pour les diverses fréquences acoustiques, en réalisant un composant de construction à phonique du type cité plus haut, de telle façon que les faces de fond des cavités alvéolaires sont subdivisées en sous-faces par une ou plusieurs cavités en forme de rainures, dont la profondeur est notablement inférieure la profondeur des cavités De cette manière, on a résolu le problème, considéré tout d'abord comme insoluble,
de relever le pouvoir d'absorption à basses et hautes fréquences et d'augmenter simultanément le pouvoir intégral d'absorption phonique pour l'ensemble de la gamme de fréquences avec une surface d'ensemble inchangée des faces de fond des cavités alvéolaires, ou respectivement latérales avec une quantité de matière d'absorption à utiliser ; fait est en détail cidessous en référence la figure 8.
0n choisit donc tout d'abord la grandeur de la face de fond des cavités alvéolaires une valeur telle que la gamme basse de fréquences soit suffisamment bien couverte, et pour couvrir la gamme haute de fréquences, on pratique dans ces faces de fond des sous-faces par des cavités en forme de rainures ou moulures de telle façon que les grandes faces de fond puissent osciller seules sans gêne, et que les sousfaces oscillent en elles-mêmes et prennent en compte les fréquences plus élevées.
Comme on l'a trouvé lors des recherches dans le cadre de l'invention, les cavités en forme de rainures ne doivent représenter qu'une partie de la profondeur des cavités
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alvéolaires, sinon le pouvoir d'oscillation des grandes faces de fond, gui sont subdivisées par les cavités en forme de rainures, est bloqué.
Dans un perfectionnement de l'invention, les cavités en forme de rainures sont prévues dans un composant de construction à phonique tel que les faces ou respectivement surfaces latérales de développement voisines des cavités sont remplacées par une face ou respectivement surface de développement dans le DE-0S 30 30 Les cavités en forme de rainures peuvent traverser les faces ou respectivement de développement, quoi on une constructionparticulièrement et une possibilité de fabrication particulièrement bonne pour de tels composants de construction à absorption phonique dans lesquels chaque cavité alvéolaire possède ses propres faces ou respectivement surfaces latérales de développement, comme cela est décrit par exemple dans les DE-OS 27 28 et 29 21 050.
Il est cependant possible également de réaliser les cavités en forme de rainures de telle façon qu'elles aient leurs propres faces frontales qui ferment les cavités en forme de rainures à leurs extrémités longitudinales. Un tel mode de réalisation est à privilégier pour le composant de construction à absorption phonique mentionné plus haut, dans lequel les faces ou respectivement surfaces latérales de développement des sont chaque fois remplacées par une ou de de composants de construction à absorption phonique, les cavités forme de rainures peuvent être réalisées de façon préférentielle, de telle sorte que leurs faces frontales soient a des faces ou respectivement surfaces latérales de développement de sorte que la capacité d'osciller des grandes faces de fond ou respectivement de toutes les faces de fond soit aussi peu influencée que possible.
réalisation peut en particulier être faite dans ce cas, de telle sorte que les faces frontales des cavités en forme de rainures sont prévues pour se rencontrer avec les faces
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ou respectiva nt de développement au niveau des faces de fond des cavités alvéolaires, et leur distance par rapport à ces faces ou respectivement surfaces latérales de développement nes s'accroît vers les faces de fond des cavités en forme de rainures. De cette manière, on obtient aussi bien une répartition optimale des faces de fond des cavités alvéolaires qu'on évite une influence sur les oscillations propres de la totalité des faces de fond des cavités alvéolaires.
Les cavités en forme de rainures sont réalisées de préférence, au cas où les faces de fond des cavités laires sont limitées par des lignes droites, de façon à s'étendre parallèlement une ou plusieurs de tion latérales des cavités alvéolaires. peut ainsi prévoir dans chaque face de fond des cavités au moins deux cavités en forme de rainures, se croisant et de façon préférentielle perpendiculaires l'une par rapport à l'autre.
0n peut finalement obtenir une régularisation encore plus élevée de la capacité d'absorption phonique dans un perfectionnement de l'invention, en prévoyant plusieurs cavités en forme de rainures ayant des profondeurs différentes dans une face de fond de la cavité alvéolaire, de telle sorte que les sous-faces formées par les cavités en forme de rainures de profondeur plus importante sont subsdivisées en d'autres sous-faces par les cavités en forme de Le composant de construction à absorption phonique selon l'invention peut être selon l'invention, en tant qu'absorbeur à feuille pouvant être excité pour osciller avec pertes en cas d'impact phonique, dans la construction de superstructure, d'infrastruture et de tunnels, ainsi que pour la construction terrestre, maritime et aéronautique.
Ce composant de construction à absorption phonique peut donc être utilisé de façon extraordinairement diverse partout où de l'énergie acoustique indésirable, qui pénètre dans un espace fermé ou ouvert ou est générée dans un tel espace,
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doit être absorbée et où le niveau phonique dans cet espace doit être sensiblement réduit, où il faut entendre également par espace ouvert de façon générale, un domaine extérieur non limité, par exemple l'environnement proche d'une autoroute, d'un aéroport, ou similaires.
L'invention va être décrite ci-après plus en détail en référence aux figures 1 l'aide de quelques modes de réalisation particulièrement et à l'aide de résultats de recherches i on a représenté sur : - figure 1 une vue en coupe à travers un premier mode de réalisation préférentiel d'une partie d'un composant de construction à absorption phonique selon l'invention - figure 2, une vue de dessus de la partie représentée sur la figure 1 du mode de réalisation d'un composant de construction à phonique i - figure 3 une vue en perspective d'une partie du mode de réalisation d'un composant de construction à absorption phonique selon les figures 1 et 2 i - figure 4, une vue de dessus d'une partie d'un composant de construction a absorption phonique selon un deuxième mode de réalisation d'après l'invention,
où la partie représentée du composant de construction à absorption phonique est représentée en perspective et à demi démontée pour montrer nettement la feuille supérieure qui forme les faces de fond des cavités alvéolaires, et où on n'a représenté que trois cavités en forme de rainures en forme de croix, alors qu'en fait ces cavités en forme de rainures sont prévues dans chacune des faces de fond des cavités alvéolaires - figure 5, une vue en perspective d'une face de fond avec une cavité en forme de rainure d'un composant de construction à absorption phonique de la figure 4 i - figure 6, un spectre d'absorption phonique qui reproduit le pouvoir d'absorption phonique d'un composant de construction à absorption phonique selon le DE-OS 041,
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où les faces de fond des cavités ont une grandeur de 8, 2 cm x 9, 2 cm ;
- figure 7, un spectre d'absorption phonique correspondant à la figure 6, avec cependant des faces de fond des cavités alvéolaires de 9, 2 x 4, 2 cm ; - figure 8, plusieurs courbes d'absorption phonique pour illustrer l'action obtenue avec un composant de construction à absorption phonique selon l'invention par rapport à d'autres composants de construction à absorption phonique dans lesquels les faces de fond des cavités alvéolaires n'avaient pas de cavités en forme de rainures - figure 9, un spectre d'absorption qui a été mesuré sur un composant de construction selon l'invention.
Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation.
0n explique tout d'abord en référence aux figures 1 3 un premier mode de réalisation d'un composant de construction à absorption phonique, où il faut remarquer qu'on n'a représenté chaque fois qu'une portion de coin d'un tel composant de construction, qui peut s'étendre sur de grandes surfaces de plusieurs mètres et plus. Le composant de construction à absorption phonique désigné dans son ensemble par 1, est composé de cavités alvéolaires 2 disposées à côte sous forme de réseau, qui sont le résultat d'une empreinte faite dans une feuille, de préférence une feuille de matière plastique, par exemple par emboutissage.
Ces cavités alvéolaires 2 possèdent des faces de fond 3 qui sont tournées vers le champ acoustique du son à absorber et qui sont excitées en oscillations propres de plaques avec pertes par ce champ acoustique, car leurs dimensions, leur poids par unité de surface ainsi que leurs autres carac- éristiques sont déterminées de telle sorte que leurs free-
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quences d'oscillation propres de plaques se trouvent dans la gamme des fréquences acoustiques. Les bords supérieurs 4 2 rieur des cavités alvéolaires 2 est fermé de façon étanche à l'air ou sensiblement étanche à l'air ; une étanchéité à simultanémentl'air n'est pas absolument indispensable. De ce fait, il règne dans l'espace intérieur des cavités alvéolaires 2 la
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même pression que dans l'atmosphère environnante.
La nappe de matière plane peut être une nappe de matière non oscillante, mais il est également possible que ce soit une nappe' de matière capable d'osciller, par exemple une feuille.
Les faces de fond 3 des cavités alvéolaires 2 sont subdivisées en sous-faces 7 par une ou plusieurs cavités
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en forme de rainures 6. La profondeur t de ces cavités 6 est notablement plus réduite que la profondeur T des cavités alvéolaires (voir figure 1).
Comme on le voit particulièrement sur la figure
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3, les cavités en forme de rainures 6 traversent les faces latérales ou les faces de développement 8 des cavités alvéolaires 8.
En outre, les cavités en forme de rainures 6 s'étendent chaque fois parallèlement et perpendiculairement
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aux lignes de limitations latérales de ces faces de fond 3 dans les faces de fond réalisées de façon rectangulaire dans le présent exemple de réalisation. Il est prévu présentement deux cavités en forme de rainure 6 se croisant et qui sont perpendiculaires entre elles dans chaque face de fond 3, de sorte qu'une face de fond 3 complète d'une cavité alvéolaire 2 est formée ici en quelque sorte de quatre sous-faces 7 et de deux cavités en forme de rainures 6.
Il est aussi possible, bien que cela ne soit pas représenté sur le dessin, que chacune des sous-faces 7 soit subdivisée en sous-sous-faces par une ou plusieurs cavités en forme de rainures, ces cavités supplémentaires en forme de
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rainures ayant de préférence, mais non de façon obligatoire, une profondeur plus faible que les cavités en forme de 6.
4 5 un construction à absorption phonique, désigné dans son ensemble par 9, dont seule une partie de coin dans un état de montage incomplet est représentée sur la figure 4. Dans ce composant de construction à absorption phonique 9, les faces latérales ou de développement chaque fois voisines des cavités alvéolaires 10 sont formées par une face latérale ou de développement commune, alors que les faces de fond 12 des cavités alvéolaires sont formées par une feuille commune 13.
Une nappe de matière plane 14 recouvre globalement les bords supérieurs (qui se trouvent en bas sur la figure 4) des cavités alvéolaires 10 et est de préférence une nappe de matière non susceptible d'osciller, c'est-à-dire une nappe de matière ne pouvant pas être excitée par des oscillations acoustiques dans l'état monté du composant de construction, pour subir des oscillations propres de plaques.
Des cavités en forme de rainures 15 sont en principe prévues de la même manière que dans le mode de réalisation, selon les figures de la figure 1 3 dans les faces de fond 12 des cavités alvéolaires 10, mais avec certaines différences qui sont expliquées ci-après : Comme le montre la figure 5, qui est une représentation agrandie d'une seule face de fond 12 d'une cavité alvéolaire les deux cavités en forme de rainures 15 qui se croisent ont des faces frontales 16 propres, qui ferment les cavités en forme de rainures 15 leurs extrémités longitudinales, c'est-à-dire à leurs extrémités qui se trouvent au voisinage des faces latérales ou de développement Il communes. Ces faces frontales 16 sont disposées à distance des faces latérales ou de développement communes.
Les cavités en forme de rainures débouchent cependant, au
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niveau des faces de fond 6, qui sont subdivisées par ces cavités en forme de rainures 15 en sous-faces, jusqu'aux faces latérales ou de développement communes. Par contre, les faces frontales 16 des cavités en forme de rainures 15 ont. un certain écart, bien que relativement faible, des faces latérales ou de développement Il, qui croît vers les faces de fond 18 des cavités en forme de rainures (voir figure 5).
On fait finalement référence aux figures 6, 7 et 8 qui montrent des résultats de recherches : Les figures 6 et 7 montrent le spectre d'absorption de fréquence de composants de construction à absorption phonique, dans lesquels les cavités alvéolaires en réseau ne possédaient pas de cavités en forme de rainures, la dimension des faces de fond valant 8, 2 cm x 9, 2 cm dans le cas de la figure 6 et 9, 2 cm x 4, 2 cm dans le cas de la figure 7. Une comparaison de ces deux figures montre que, grâce la réduction des faces de fond, le pouvoir d'absorption phonique figurant en ordonnée a certes augmenté aux fréquences plus élevées figurant en abscisse, mais a baissé pour les fréquences plus basses (les fréquences en abscisse sont représentées en Hertz).
0n a résumé sur la figure 8 les résultats de recherches représentés sur les figures 6 et 7 ainsi que d'autres, et on a représenté quatre courbes d'absorption phonique qui illustrent la relation entre le pouvoir d'absorption phonique figurant en ordonnée et la fréquence figurant en abscisse, c'est-à-dire : (a) la courbe l est la courbe d'absorption phonique qui est obtenue quand les cavités alvéolaires ont des faces de fond relativement grandes. 0n voit qu'on a un pouvoir maximal d'absorption vers environ 800 Hz, alors que le pouvoir d'absorption diminue très rapidement à partir de cette fréquence vers les deux côtés.
(b) La courbe II est la courbe d'absorption phonique qui est obtenue quand les cavités ont des faces de
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fond relativement petites ; on voit que le maximum d'absorption se trouve à plus de 1000 Hz et que ce sont les quand 50 % des cavités alvéolaires ont des surfaces de fond relativement petites et 50 % des surfaces de fond relativement grandes ; on voit qu'on obtient certes une régularisation du pouvoir d'absorption sur l'ensemble de la gamme de fréquences par rapport aux courbes l et II, mais que la valeur absolue du pouvoir d'absorption pour les diverses fréquences est inférieure au cas des courbes l et II, de sorte qu'il faut prévoir dans un espace donné environ une double quantité de matière absorbante.
(d) La courbe IV est la courbe d'absorption qui est obtenue quand on a des cavités alvéolaires avec des faces de fond relativement grandes, ces faces de fond étant subdivisées selon l'invention en quatre sous-faces par des cavités en forme de rainures ; on voit qu'on obtient aussi bien par rapport aux courbes l et II une régularisation de l'absorption phonique sur l'ensemble de la gamme de fréquences, que par rapport à la courbe III une augmentation du pouvoir d'absorption absolu pour les diverses fréquences.
Sur la figure 9, on montre finalement un spectre d'absorption phonique mesuré à la manière des figures 6 et 7, sur la base duquel la courbe IV de la figure 8 a été établie, où les cavités alvéolaires avaient une face de fond de 8, 8 cm x 7, 4 cm et cette face de fond avait été subdivisée en quatre sous-faces de grandeurs identiques par des cavités en forme de rainure dont la profondeur était inférieure à celle des cavités alvéolaires.
0n revient à la figure 5 dans laquelle on a indiqué par les deux lignes parallèles point-tiret que la face frontale 16 et la moitié de la face de fond associé 18, qui lui est voisine, peuvent aussi être réalisées de telle sorte
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que les deux forment une face frontale et de fond 20 commune s'étendant de façon continue, donc que la face frontale 16 et la moitié qui lui est voisine, de la face de fond 18, ne se raccordent ni par une brisure ni par une quelconque discontinuité.
Cette transformation n'a été indiquée sur la figure 5, pour des raisons de clarté de représentation, que pour une seule face frontale 16 et la moitié qui lui est voisine de la face de fond associée 18, par les lignes à point-tiret 19, mais en fait cette transformation est prévue pour toutes les faces frontales 16 et faces de fond 18, de sorte par exemple, toutes les quatre faces frontales et de fond 20 qui en résultent, peuvent s'inscrire dans une surface de demi-sphère commune. Il n'est cependant pas nécessaire que les faces frontales et de fond 20 individuelles se raccordent de façon continue, les lignes 19 pouvant plutôt être des droites, de sorte que chaque face frontale et de fond 20 se trouve sur un plan différent.
En outre, deux ou plusieurs composants de construction à absorption phonique 1 et/ou 9 peuvent être reliés, notamment soudés ensemble par leurs côtés dire par leurs côtés opposés aux faces de fond 3 respectivement 12, de sorte qu'ils absorbent le son de tous côtés quand ils sont disposés verticalement. Dans ce cas, on peut supprimer la nappe 5 respectivement 14, prévue sur les arrière, car les cavités 2 respectivement des composants de construction 1 respectivement 9 se recouvrent les unes les autres grâce la disposition dos-à-dos, les cavités alvéolaires d'un composant de construction à absorption phonique réalisant simultanément la fonction de la nappe de matière de recouvrement de l'autre composant de construction à absorption phonique qui lui est lié.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui
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rainurespeuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans
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s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention.