Mots clés : bâtiment, portée de dalle, fondation, mode vibratoire
Couplage sol-bâtiment (TF2)
Le couplage entre le sol et le bâtiment dépend du type de sol, du type de fondation (pieux, semelle, nombre de sous-sol, …) et de la position de la source (à la même altitude que le bâtiment, déblai, remblai, tunnel).
Le fonction FT2 prend en compte l’ajout d’un bâtiment sur les ondes vibratoires en champ libre.
Sur cette plateforme Biovib des hypothèses sur les données de sol (3 cas) et de fondations (3 cas) sont proposées afin d’ajuster les résultats de TF2. Cependant comme montré dans le paragraphe « Quelques comparaisons avec des mesures » (lien hypertexte), les hypothèses de modélisations permettent de bien l’exprimer.
Les ondes vibratoires excitent les fondations et la partie enterrée du bâtiment puis remontent dans les parties porteuses du bâtiment mettant en vibration les murs porteurs et les planchers.
Niveau vibratoire sur le plancher (TF3)
La fonction FT3 correspond au rapport entre le niveau vibratoire au niveau des fondations et celui sur le plancher (pièce la plus exposé au R+1 dans notre cas).
Elle dépend de la géométrie et de la propriété des matériaux (du béton dans notre cas) du bâtiment (épaisseurs des planchers, épaisseur des murs, type de matériaux utilisé, longueur de portée de dalle.
D’une manière générale, les modes de structures amplifient les vibrations. Le bâtiment aynat une réponse modale et les murs/planchers dans les étages n’étant pas « bloqués » par le sol, le niveau vibratoire est donc, en général, plus important sur le plancher qu’au niveau des fondations.
Dans Biovib, la construction modélisée est relativement simple de type assemblage de plaques en béton. Les poutres et poteaux ne sont pas modélisés. De plus, seules trois configurations de bâtiments sont simulées. Ainsi en cas de bâtiment dit « atypique » comme par exemple une construction légère ou ne faisant pas partie de la base de données, les résultats de la TF3 ne seront pas très représentatifs. Il s’agit là d’une limite majeure de Biovib en l’état sachant que des travaux de recherche sont engagés pour intégrer cette problématique dans une prochaine version.
Ainsi en cas de structure poteau/poutre ou de bâtiment différent de ceux de la base de données merci de vous référer au paragraphe « Que dois-je faire si le bâtiment n’est pas disponible ? » .
Estimation du bruit solidien (TF4)
La mise en vibration des planchers/murs va générer de l’énergie qui se dissipe sous forme de bruit.
La fonction FT4 est proposée pour deux tailles de pièces courantes, une chambre de 9 m2 et un séjour de 18 m2, avec des caractéristiques d'absorption standard.
L’estimation du bruit solidien dépend donc du résultat du niveau vibratoire de la dalle, de ses dimensions et de la réverbération de la pièce. De plus le calcul intègre le facteur de rayonnement modal qui dépend de la fréquence propre du plancher.
Amplification vibratoire dans le bâtiment liée à ses modes vibratoires
Les ondes vibratoires du sol se propagent de la source au bâtiment et viennent exciter les parties enterrées de ce dernier. Le couplage entre le sol et le bâtiment joue donc un rôle important (voir https://gambahelp.freshdesk.com/fr/support/solutions/articles/80000022102-le-sol-et-ses-caractéristiques).
La réponse du bâtiment dépend de ses dimensions, matériaux, portées de dalle et modes vibratoires.
Dans certain cas, il est possible de faire des études d’optimisation du bâtiment pour éviter une désolidarisation (effet d’écran d’une partie du bâtiment, portée de dalle, épaisseur de plancher, …). La plateforme ne gère pas ces calculs en détail. Pour cela nous vous invitons à nous contacter directement.
La Figure 1 compare l’influence de la portée de dalle sur la fonction de transfert bâtiment. Ainsi en fonction de la gamme de fréquence que l’on souhaite ne pas amplifier, le choix de la portée de dalle joue un rôle prépondérant.
Figure 1 Comparaison de la réponse du bâtiment pour un petit collectif sur sol moyen pour 2 portées de dalle différentes. |
Par exemple, dans ce cas, s’il ne faut pas amplifier les vibrations entre 20 et 40 Hz, il sera conseillé d’utiliser une portée de dalle de 6 m. En revanche, si la source émet de forte vibration entre 40 et 80 Hz, la portée de dalle de 4 m sera plus adaptée.
A quoi correspond la portée de dalle ?
La portée de dalle correspond à la longueur entre deux murs porteurs sur une coupe transversale à la voie ferrée.
Le tableau ci-dessous montre des exemples de portée de dalle :
Plan | Commentaire |
| La longueur de la portée de dalle doit être perpendiculaire à la voie ferrée. Ici elle correspond à la longueur la plus longueur, identifiée en vert. |
| La longueur de la portée de dalle doit être perpendiculaire à la voie ferrée. Ici elle correspond à la longueur la plus longueur. Elle ne correspond donc pas à la longueur ici indiquée en rouge |
| La longueur de la portée de dalle doit être perpendiculaire à la voie ferrée.
Elle correspond à la longueur la plus courte, identifiée en vert |
| La longueur de la portée de dalle doit être perpendiculaire à la voie ferrée. Ici elle correspond à la longueur la plus coute, identifiée en vert |
| La longueur de la portée de dalle doit être perpendiculaire à la voie ferrée. Ici elle correspond à la longueur la plus coute. Elle ne correspond donc pas à la longueur ici identifiée en rouge |
Descriptifs des bâtiments
Pour l’instant, 3 types de bâtiments sont disponibles. D’autres type viendront par la suite.
Tous les bâtiments sont de type béton plein avec les caractéristiques suivantes :
- Plancher et murs en béton plein
- Epaisseur des planchers : 20 cm
- Epaisseur des refends intérieurs : 18 cm
- Epaisseur des murs de façade : 16 cm
- Portée de dalle variable : 4, 6, 8, 10 ou 12 m
La Figure 2 montre un schéma des bâtiments disponibles :
Figure 2 : Bâtiments disponibles pour la simulation : (1) maison individuelle (2) petit collectif (3) grand collectif |
| Maison individuelle | Petit collectif | Grand collectif |
Nombre d’étages | R+1 | R+2 | R+5 |
Nombre de sous-sols | 0 | 0 | 1 |
Type de fondations | Dallage + Semelles filantes | Vide sanitaire + Semelles filantes | Dallage + Semelles filantes |