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Spécial « Vibrations dans les bâtiments »
Outils de modélisation de la propagation couplée sol-structure
Fig. 4. : Comparaison calcul 2D (recalés) – mesures ;
niveau vibratoire au centre du plancher d’un local
Cette méthode a permis des comparaisons entre mesu-
res et calculs 2D (Figure 4) suffisamment satisfaisantes
pour servir de base à une étude paramétrique. En effet,
les ordres de grandeur de niveau vibratoire sont accep-
tables, mais bien sûr les réponses modales d’éléments
de bâtiment obtenues en 2D ne sont pas nécessairement
bien positionnées en fréquence.
Différents paramètres du bâtiment considéré ont été modi-
fiés dans l’étude paramétrique : épaisseur du mur de façade,
épaisseur et portée des dalles, distance de la structure à
l’excitation ferroviaire. Le modèle a pu mettre en évidence
les effets de ces modifications de structure sur les niveaux
vibratoires des planchers des locaux. De plus, des calculs
d’exposition vibratoire ont été intégrés au modèle sur la
base de la norme norvégienne NS 8176 (prise comme exem-
ple) permettant de classer les différents cas testés dans
des catégories de gêne exprimées en termes de pourcen-
tage de gens gênés. Les résultats vont être publiés dans
le Noise Control Engineering Journal [6].
Vibrations de chantier
L’approche Source-Récepteur par mobilités exposée plus
haut a été appliquée au cas d’un bâtiment (Figure 5) sur
lequel des validations expérimentales ont pu être menées.
Cette étude visait à tester cette méthodologie dans le cas
de bruit et vibrations de chantier, de caractère impulsif.
À cette fin, une excitation par lâcher de masse sur le sol à
proximité du bâtiment a été employée (Figure 6). Le sol et
la base enterrée de l’immeuble (sous-sol) ont été calculés
en BEM 2,5D, le modèle étant calibré à partir de niveaux
vibratoires au sol mesurés séparément en champ libre à
différentes distances de la source placée au milieu d’un
terrain sans bâtiment. Le bâtiment en superstructure a
été modélisé par une technique d’éléments finis (logiciel
du commerce SAP2000). Les vitesses mesurées en diffé-
rents points du bâtiment ont été comparées avec le calcul
donnant des ordres de grandeur voisins ; toutefois même
avec un modèle 3D, les réponses modales d’éléments des
planchers ne sont pas nécessairement bien positionnées
en fréquence. Ce travail va être publié dans les annales
du congrès Eurodyn 2011 [7].
Fig. 6 : Source artificielle utilisée
Sources internes aux bâtiments
La problématique des nuisances sonores générées lors
de la construction de bâtiments a été à la base d’une
collaboration Bouygues-CSTB. Divers outils numériques
ont été employés afin de mettre en place une méthodolo-
gie et de construire un outil informatique simplifié dédié.
Fig. 5 : Simulation d’un bâtiment poteaux-poutres excité par un lâcher de masse (30 kg)