Vibration, ô vibration ! Mais gare aux dépassements

Vibra, comme Vibration, Vibra comme VIBRA-1

Imaginez vouloir améliorer la connexion ferroviaire entre deux villes. Peut-être que vous proposez d’augmenter le nombre de voies. Peut-être que vous envisagez de dessiner un nouveau tracé, traversant les villes par des tunnels ou en surface. Peut-être que vous voulez simplement augmenter la vitesse des trains ou leur fréquence.

Mais attention, gare aux vibrations ! En modifiant ou en créant une nouvelle installation, vous pourriez générer des nouvelles vibrations gênant les riverains selon la directive pour l'évaluation des vibrations et du bruit solidien des installations de transport sur rails (EVBSR, pour les intimes). Pour vous assurer de respecter cette directive, vous devriez réaliser comme premier pas une analyse VIBRA-1. Vous me direz : « Qu’est-ce que VIBRA-1 ? Qu’est-ce que cette directive ? »

VIBRA-1, c’est quoi ?

Lorsqu’un train passe, une vibration se propage de la source jusqu’aux bâtiments (…proches et moins proches). La vibration est transmise au bâtiment et continue sa course à travers les étages, pour finir dans les chambres.

Source : ZC Ziegler Consultants AG

Dans ce contexte, la directive fixe plusieurs seuils afin d’éviter une gêne potentielle pour les habitant-es de ces bâtiments. Pour vérifier que les modifications ou la création de la voie ne génère pas cette gêne, lancez-vous dans le logiciel VIBRA-1. Et c’est parti pour une première l’analyse ! 

Figure : Logiciel VIBRA-1

Pour commencer, il vous faut:

• pour définir la source : le type de trains avec leur fréquence, leur longueur et leur vitesse respectives.
• pour définir la propagation dans le sol: la géologie des lieux (tunnel, sol mou ou sol dur), la présence ou non d’aiguillage, la distance entre les rails et le bâtiment,
• pour définir le transfert entre le sol et le bâtiment : le type de couplage vibratoire entre le sol et la fondation du bâtiment. Cela définit comment les vibrations sont transférées du sol au bâtiment,

pour définir la propagation dans le bâtiment :  le type de construction (dalle en béton, poutre en bois) en question.

Figure : Mesure de la distance entre le bâtiment et les rails

Après avoir entré ces données dans le logiciel, VIBRA-1 entame pour vous les calculs ! Il contient une base de données de vibrations théoriques par type de train et simule des vibrations à la source et les propage dans le sol jusqu’au bâtiment. VIBRA-1 contient également une base de données de foncions de transfert typiques du sol-bâtiment et de transmission aux étages supérieurs selon le type de construction. VIBRA-1 peut calculer empiriquement les vibrations au milieu d’une pièce à l’étage. Et le tour est joué ! A partir des vibrations empiriques à l’étage, une quantité appelé KB (pour Kennwerte für Beurteilung von Erschütterungen), qui est une caractéristique pour l’évaluation des vibrations, est calculée au cours du temps. De cette quantité, VIBRA-1 déduit un maximum KBFMAX et une moyenne quadratique (RMS) pondérée KBFTR.

Evaluation

Ces quantités sont comparées aux seuils définis dans la norme DIN 4150-2 servant de base à la directive EVBSR: Ao = limite maximale, Au = limite minimale, Ar = « valeur moyenne ». Comme VIBRA-1 est fortement empirique, les seuils sont divisés par 2 afin de garantir une marge de sécurité. Dès lors, trois scénarii ressortent des calculs :

• Si le maximum KBFMAX est supérieur à la moitié de Ao/2 (oulà !), votre projet ne passe pas en l’état actuel.
• Si le maximum KBFMAX est inférieur à la moitié de Au/2 – c’est le gros lot : pas besoin d’aller plus loin – votre projet est accepté.
• Si le maximum KBFMAX est entre Au/2 et Ao/2, il faut prendre KBFTR et vérifier qu’il est plus petit ou égal à Ar. Si c’est le cas, votre projet est validé. Sinon, votre projet ne passe pas en l’état actuel.

Si votre projet ne passe pas à ce stade, pas de panique. Il existe VIBRA-2 ! Au lieu d’appliquer des vibrations théoriques, des mesures réelles sur site permettent de connaître plus précisément comment les vibrations sont transmises entre la source et les étages du bâtiment, améliorant la précision de l’étude. Ces mesures sont réalisées avec des géophones (communément utilisé sont les Syscom ou les Menhir). Mais tout ceci vous sera expliqué dans un prochain article. En attendant, pour vous donner une idée du déroulement de telles mesures, voici une petite vidéo :

Besoin d’une étude vibratoire pour votre projet ? N’hésitez pas à nous contacter :

Nadège Marchiando
nadege.marchiando@grolimund-partner.ch
032 720 26 06