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Spécial « Vibrations dans les bâtiments »
Problématiques vibratoires dans la construction
Fig. 13 : Spectre de niveau vibratoire vertical sur différentes
parties d’un même bâtiment au passage d’un train
Les vibrations des parois du local en sous-sol induisent
un niveau sonore dont le spectre 1/3 octave est repré-
senté figure 13 ci-dessus.
Cette salle étant vide, inoccupée, répond fortement sur
un mode acoustique à 40 Hz qui gouverne ici le niveau
sonore en dB(A), cf figure 14.
L’amortissement des modes acoustiques à très basse
fréquence est donc un paramètre à ne pas négliger.
Suspensions antivibratiles
Suspension de bâtiments
Pour des constructions soumises à des nuisances ferroviai-
res importantes, il est nécessaire de prévoir une suspen-
sion antivibratile du bâtiment.
Cette désolidarisation consiste à «séparer» les supers-
tructures des infrastructures par insertion d’un produit
résilient (Exemple : polyuréthane) ou ressorts (typique-
ment suspension à 3 Hz).
Le principe de base de l’isolation sismique repose sur la
théorie du système masse ressort 1 ddl dont l’efficacité
de filtrage ne dépend que de la fréquence de suspension
et du taux d’amortissement (% de l’amortissement criti-
que) associé.
Cependant la souplesse des infrastructures mais aussi
celle des superstructures peut entraîner un écart par
rapport à cette efficacité (très) théorique.
La figure suivante présente différentes courbes en fréquence
d’amplification sismique (rapport entre les niveaux vibra-
toires sur la partie suspendue par rapport aux niveaux
vibratoires imposés à la base, en vertical) :
- pour illustrer l’influence de la souplesse des infrastruc-
tures sont comparés le système 1 ddl à 3 Hz et ce même
système posé sur deux poutres différentes (L=10 m). On
observe une dégradation du filtrage aux fréquences de
résonance des poutres et un filtrage plus efficace à certai-
nes fréquences. Ce phénomène est également dépendant
de la position du système 1ddl (au centre) vis-à-vis des
noeuds des modes propres d’ordre pair de la poutre.
- pour illustrer l’influence de la souplesse des infrastructu-
res, la comparaison de plusieurs structures suspendues
est menée: un système 1 ddl et deux poutres (L=10 m).
Chacun est suspendu à 3 Hz. On observe une forte dégra-
dation du filtrage aux modes de résonance des poutres
ainsi que sur toute la bande de fréquence d’étude.
Pour tous les calculs, l’amortissement est fixé à 1,5 % de
l’amortissement critique.
Fig. 15 : Influence de la souplesse des infrastructures
et des superstructures - Amplification sismique
Équipements techniques en terrasse
La suspension des équipements en terrasse se heurte à
deux problématiques : l’influence de la souplesse des châs-
sis (généralement de type poutre acier IPE) et celle de la
souplesse du plancher accueillant les équipements.
La figure suivante présente différentes courbes en fréquence
de transmissibilité en force (rapport entre la force après filtrage
et la force injectée, même équation que précédemment).
Fig. 14 : Spectre de niveau sonore (pondéré A) dans salle R-1.