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Spécial « Vibrations dans les bâtiments »
Problématiques vibratoires dans la construction
De façon générale, tous les types de planchers peuvent être
représentés par un graphique de ce type sans nécessité
de changer l’échelle des ordonnées (10
-8
à 10
-4
m/s/N).
Les dallages et radiers massifs et rigides se trouvent
vers le bas de la figure, les planchers souples et légers
vers le haut.
Ci-dessous exemple :
Fig. 2 : Admittances de planchers R-1, RdC et R+1
Les planchers dont l’admittance dépasse 10
-5
m/s/N
peuvent être des planchers «à problèmes» (au sens de la
gêne vibratoire ressentie par les collaborateurs) car leur
réponse est élevée pour une sollicitation faible.
En général les problèmes de gêne vibratoire peuvent surve-
nir dans les cas suivants :
- coïncidence fréquentielle entre mode de résonance et
excitation (c’est le cas du plancher représenté),
- trop faible amortissement (par exemple planchers mixtes
non collaborants de grande portée, configuration paysa-
gée : 0.4%),
- trop faible masse surfacique et/ou trop grande
souplesse.
Système 1 ddl - Masse ressort
Avec
et
exprimé en % de l’amortissement critique.
L’admittance, rapport de la vitesse sur la force s’écrit :
Fig. 3 : Admittance du système 1 ddl à 6,2 Hz
Niveaux vibratoires engendrés par les piétons
sur les planchers
Les méthodes de conception actuelle des planchers utili-
sent des matériaux légers (structures mixte-poutres acier
et planchers bac acier collaborant).
Le confort vibratoire lors de la marche d’individus en est
rendu plus difficile à obtenir, que cela soit sur les plan-
chers légers de petite portée (manque de masse) que sur
les planchers de grande portée (possible coïncidence en
fréquence et faible amortissement).
Les vibrations fortement ressenties lors du passage d’un
groupe de personnes dans un couloir voire à l’étage supé-
rieur provoquent couramment une nette perception vibra-
toire qui induit une forte inquiétude et parfois des doutes
(injustifiés) concernant la pérennité de la structure.
Il est donc de plus en plus courant d’étudier les niveaux
vibratoires liés à la marche des individus, en amont des
projets. Cela passe par une étude fine du comportement
vibratoire du plancher (modèle aux éléments finis) et par
une modélisation des efforts induits par les piétons.
Les amplitudes des forces aux différentes harmoniques
dépendent du poids de l’individu et du modèle de marche
utilisé. Ces amplitudes sont exprimées en termes de DLF
(Dynamic Load Factor), rapport entre l’amplitude de l’har-
monique N et le poids du piéton (F=M*g).
La littérature donne plusieurs exemples de modèles [1-4].
La figure 4 présente les DLFs associés au modèle de
piéton défini dans l’ISO 10137.
La méthode de calcul la plus complète consiste à appliquer
les efforts temporels de chaque pas aux différents points
situés sur un cheminement de piéton représentatif.
La figure 5 donne l’exemple de 4 pas successifs pour
une cadence de marche de 1,8 Hz ainsi que la somme
de ces forces.