
Bienvenue dans la Foire Aux Questions des vibrations ferroviaires.
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Existe-t-il une loi sur les vibrations dans les bâtiments ?
A l'automne 2019, toujours pas, mais l'Assemblée Nationale a adopté le 17 septembre 2019 le projet de loi mobilités, dans lequel figure la nécessité de définir des indices et seuils vibratoires pour les vibrations dues aux infrastructures de transport ferroviaires et ce, avant le 31 décembre 2020.
Plus d'informations sur notre blog : Les nuisances générées par les vibrations des transports ferroviaires
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Quelles sont les recommandations en matière de vibrations ferroviaires ?
Oui des normes vibratoires existent, un groupement de scientifique au niveau mondial, dont nous faisons partie, travaille à la rédaction des normes « 14-837 », définissant de nombreux des indices vibratoires et vibro-acoustiques, ainsi que la méthodologie de caractérisation vibratoire des sols par méthode MASW que nous utilisons couramment afin de réaliser nos études avec précision.
Pour en savoir plus : nos services en matière de vibrations ferroviaires...
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Pour un bâtiment en bordure de train, de métro ou de tramway, quels sont les risques ?
La proximité d’un bâtiment de logements avec des voies de train, métro ou tramway, induit une très forte possibilité de gêne des futurs occupants, dont un fort risque de troubles du sommeil induisant selon les études l'Organisation Mondiale de la Santé une réduction directe de l'espérance de vie en bonne santé. Sans oublier que l’ensemble des désordres peut conduire à juger des logements dans une telle situation comme impropres à leur destination.
Les équipements sensibles aux vibrations, tels qu'appareils de mesures de très haute précision, serveurs informatiques, microscopes électroniques, etc. qui sont à l'intérieur de bâtiments exposés peuvent également subir des dommages plus ou moins préjudiciables.
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Comment savoir si mon projet de bâtiment est concerné par les vibrations de la voie ferrée à proximité ?
Tous les types de bâtiment nécessitent un niveau de bruit ambiant adapté à leur destination. Ainsi que cela soit dans un hôpital, une école, des bureaux ou des logements, il est nécessaire de vérifier le niveau de risque d’un impact vibro-acoustique.
Il n'y a pas de règle empirique simple d’éloignement à la voie d’un bâtiment par rapport à l’usage de celui-ci. Les vibrations étant transmises par l'intermédiaire du sol, de nature très complexe, la variabilité peut très élevée d'une parcelle à une autre. Toutefois, par expérience, un tramway peut avoir un impact vibratoire non négligeable sur un bâtiment de logements jusqu'à 15m de distance et un train de fret un impact jusqu'à 200 m sur des équipements de laboratoire.
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Peut-on désolidariser un bâtiment existant ?
La mise en œuvre de traitement vibratoire dans l’existant est possible, elle est toutefois plus complexe que dans le cas d'une intégration à la conception.
On peut traiter directement les locaux de réception (ceux qu'on veut protéger) et non pas l'ensemble du bâtiment. Ou dans le cas d'une réfection lourde, avec conservation de la façade, celle-ci est alors raccordée au nouveau bâtiment par le biais de traitements vibratoires complémentaires.
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Une étude d'impact vibratoire, pour quoi faire ?
L'étude d'impact vibratoire est utile pour :
- évaluer le niveau de risque d'une opération ;
- déterminer la nécessité de désolidariser ou non l’équipement (voie ferrée) ou le projet (bâtiment) ;
- pré-dimensionner les éventuels traitements anti-vibratoires.
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Quel est le coût de la mise en place d'un traitement anti-vibratoire pour un bâtiment en projet ?
Dans le cas de la désolidarisation d'un bâtiment, il est courant de parler, en première approche, en tonnes suspendues. Nos prestations prévoient le chiffrage des traitements "fournis/posés".
En ordre de grandeur, le coût de la coupure vibratoire peut varier pour une opération d'importance entre 100 k€ HT et 1 M€ HT ; une étude d'optimisation peut permettre de diviser son coût dans un facteur 3.
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Quelle est la différence entre perception tactile et bruit solidien ?
Les vibrations peuvent être perçues de deux manières :
- La perception tactile est la première des manières de percevoir les vibrations. L’eau qui tremble dans un verre, ou le tremblement d’un volant de voiture sont des exemples visibles et courants. Les vibrations peuvent être ressenties par l’ensemble de notre corps, des mains aux pieds en passant par de nombreux organes.
- La perception auditive des vibrations, plus couramment appelée le bruit solidien est la seconde manière de ressentir les vibrations et généralement la plus rencontrée. Si vous avez la chance d’habiter ou de visiter Paris, vous avez peut-être déjà entendu passer les métro et les trains, sans jamais les voir. Les vibrations transmises au bâtiment mettent en vibration la structure de ce dernier, qui traduit alors cette vibration en bruit dans la pièce. Ainsi, et généralement sans même ressentir tactilement les vibrations car elles sont assez faibles, nous les entendons.
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Quelles sont les difficultés de mise en œuvre des traitements anti-vibratoires ?
Comme en acoustique, la mise en œuvre des traitements anti-vibratoires nécessite une précision et une attention particulière des poseurs ; un suivi spécifique sur chantier est donc primordial pour permettre l’atteinte des objectifs vibro-acoustiques.
Parmi les difficultés couramment rencontrées (voire systématiquement), nous pourrons citer :
- Dans les bâtiments : les équipements d’ascenseur, pour lesquels il n’est pas autorisé d’interrompre les rails/guides de l’équipement au droit de la coupure vibratoire. Ce qui implique la création d’un pont vibratoire détériorant l’ensemble de la performance du traitement.
- En transport et bâtiment : les remontées verticales/latérales de la désolidarisation vibratoire présente le plus haut risque de défaut de réalisation, conduisant à la détérioration quasi totale de la performance des traitements.
Il existe malheureusement beaucoup de points d’attention particuliers concernant la mise en œuvre des traitements vibratoires pouvant conduire à non atteinte des objectifs vibro-acoustiques. Dans tous les cas, la seule manière de pas perdre énormément de temps à casser le travail précédemment réalisé, passe par la formation par le fabricant des traitements des ouvriers poseurs et la réalisation d’un suivi de chantier spécifique par un technicien ou ingénieur en vibrations.
Des mesures de transmission vibratoire peuvent également être réalisés en phase intermédiaire (chantier) afin de pouvoir effectuer les reprises à moindre coût.
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A quelle phase de la conception réaliser l'étude d'impact vibratoire ?
L’impact financier d’un traitement anti-vibratoire est non-négligeable et peut conduire à l’arrêt d’une opération dans certains cas. Il est donc nécessaire de réaliser l’étude d’impact vibratoire en phase avant-projet au plus tard. Une fois en phase de conception détaillée, notre travail impactant généralement autant les lots gros-œuvre que terrassement, les conclusions peuvent alors retarder le planning global de la conception.
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Peut-on faire écran à la propagation des vibrations dans le sol ?
Oui, au même titre que l’effet d’écran acoustique d’un mur anti-bruit au bord d’une route. Par exemple, le sous-sol d’un bâtiment situé au premier plan devant une infrastructure de transport peut protéger les bâtiments situés au second plan. Comme en acoustique, il faut noter que les ordres de grandeur des paramètres pour que l’effet d’écran soit intéressant sont très élevés. Ainsi une barrière vibratoire (correspondant à un écran anti-vibration enterré) présentera un effet d’écran plutôt limité vis-à-vis du sous-sol d’un bâtiment.
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Qu'est-ce que la règle des 7/12m en transport ferroviaire ?
C’est quasiment une relique du siècle précédent, une règle empirique dépassée qui fait implicitement l'hypothèse, pour les tramways, qu'il est possible de simplifier les zones de traitement en fonction de deux distances critiques, 7 et 12 mètres par rapport au bord de la voie.
Aujourd’hui, les matériels roulants urbains et les plateformes d’infrastructures ont des technologies bien différentes.
Notre expérience montre que cette règle est fausse, tantôt trop sécuritive (surcoûts) tantôt trop optimiste (prise de risque).
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La performance d'un traitement pour une voie ferrée peut-elle être simplifiée au tiers d'octave 63 Hz ?
Non, cela doit rester un ordre de grandeur qui, de surcroît, ne correspond plus vraiment à la réalité.
Le « fameux » 63 Hz, bien connu dans le milieu du ferré léger, vient de la fréquence d’excitation dominante des rames Alstom TFS (Tramway Français Standard), encore présentes sur quelques réseaux. L’évolution des matériels roulants dans ce domaine montre des fréquences d'excitation variant entre 40 et 125 Hz !
Par ailleurs, pour estimer la performance d’un traitement, il est impératif de prendre en compte l’interaction rame / plateforme (système à plusieurs degrés de liberté). Le traitement peut convenir pour un type de matériel roulant donné et pas du tout pour un autre.
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Quelle est la différence entre des modélisations par méthode forfaitaire et détaillée ?
Tout d’abord, il ne faut pas confondre méthode forfaitaire et empirique.
Ensuite, ce sont des niveaux de « précision » d’étude, visant à diminuer les incertitudes de modélisation au cours du projet pour ajuster et optimiser le rapport coût/performance des préconisations dans le projet.
La méthode forfaitaire est habituellement utilisée dès la phase avant-projet sur la base de mesures et de fonctions de transfert forfaitaires (d’où le nom !).
La méthode détaillée est utilisée en phase plus avancée (EXE) car il sera nécessaire de connaitre les détails (d’où le nom !) des modes constructifs, des matériels roulants… Elle peut aussi être utilisée en avant-projet pour affiner un résultat incertain pouvant être décisionnel pour le projet ; dans ce cas, il faudra faire des choix de détails.
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En quoi la rugosité (l’état du rail) influence les vibrations ?
Comme pour une route, le rail s’use avec le temps.
Plus il est usé, plus le contact entre le rail et la roue est mauvais et donc, génère des vibrations.
De nombreuses études montrent que la corrélation entre l’usure du rail et les vibrations induites est directe.
Nous avons d'un équipement (règle de rugosité) permettant de mesurer cette usure que nous utilisons dans le cadre des études concernant une infrastructure ferrée existante.
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A quel moment dois-je m’inquiéter des vibrations en tant que constructeur/entreprise ?
Avant même de parler de suivi de réalisation, il ne faut pas oublier la phase chantier.
Cette phase peut être très impactante sur les bâtiments aux alentours, parfois plus qu’une infrastructure ferroviaire de type FRET.
Le choix du type d’engin utilisé (BRH, vibrofonçage, battage, rouleau compacteur…) a un fort impact sur les vibrations émises lors du chantier.
Nous réalisons des études pour cibler et ajuster les engins en fonction des zones de chantier. Nous pouvons aussi installer des balises de suivi qui permettent de suivre le bruit et les vibrations en temps réel, et de prévenir directement le responsable "bruit & vibrations" du chantier sur son téléphone mobile lorsque les seuils définis sont excédés.
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Quels sont les différents types de traitement envisageables pour protéger un bâtiment contre les vibrations ?
Pour le traitement vibratoire d’un bâtiment, les solutions sont les suivantes :
- Boite à ressort précontrainte ou non ;
- Plot ou bande en élastomère ou caoutchouc ;
- Tapis en élastomère ou caoutchouc.
Le choix de l'une ou l'autre des solutions est conditionné par :
- le niveau de protection recherché (combien et dans quelle gamme de fréquences)
- les possibilités d'adaptation structurelle (l'anticipation est alors le maître mot).
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Quelle est la durée de vie d'un traitement vibratoire ?
A ce jour, l'expérience montre que la durée de vie des traitements est équivalente à celle du bâtiment.
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En cas de besoin, comment peut-on remplacer un plot ou une boîte à ressorts ?
Généralement il est plutôt nécessaire de corriger des "ponts vibratoires", dus à des coulées de laitance de béton par exemple. Dans le cas où un élément serait à remplacer (erreur de calcul de descente de charge par exemple), il est possible de soulever le bâtiment pour remplacer les systèmes défaillants.
Il est évident qu'il s'agit d'opérations longues et coûteuses.
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Les traitements vibratoires résistent-ils au feu ?
Les traitements de type plots ne présentent pas de performances coupe-feu suffisantes ; il est alors nécessaire de réaliser un habillage coupe-feu. Ceux-ci peuvent être réalisés à l'aide de tresse coupe-feu (type CFS-CO 60 de chez HILTI ou équivalent), ou de plaque de plâtre ou "Nergalto" ou équivalent, protégés par un flocage.
En infrastructure de transport, il n'est pas nécessaire que les produits présentent une résistance coupe-feu spécifique.
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Les traitements vibratoires résistent-ils à l'eau ?
En bâtiment, certains des types de traitements sont étanches, mais il est généralement préférable de disposer une nappe drainante du niveau bas de la coupure jusqu'au pied de façade. De même en infrastructure de transport guidés, certains traitements couramment utilisés sont étanches ou hydrofuges, il n'est donc généralement pas nécessaire de prévoir de traitement complémentaire.
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Quels sont les avantages et inconvénients des différents types de traitement vibratoire ?
Solutions bâtiment
- Boîtes à ressorts
C'est le traitement qui présente la meilleure performance anti-vibratoire. Il accepte des écarts de tolérance gros œuvre et de tassement plus élevés.
Mais c'est aussi le plus encombrant et le plus coûteux.
- Plot / Bande / Tapis élastomère (mousse de polyuréthanne)
Très bon ratio prix/performance. Faible encombrement des traitements.
Nécessite une mise en œuvre minutieuse. Performances inférieures à celles des boîtes à ressorts.
- Plot / Bande / Tapis caoutchouc
Très bon ratio prix/performance. Faible encombrement des traitements.
Nécessite une mise en œuvre minutieuse. Performances inférieures à celles des boîtes à ressorts.
Solutions voies ferrées
- Plot / Bande / Tapis élastomère
Réduction de la maintenance des voies. Moyen de production peu adapté aux faibles quantités. Nécessite une mise en œuvre minutieuse
- Plot / Bande / Tapis caoutchouc
Très bon ratio prix/performance. Faible encombrement des traitements. Nécessite une mise en œuvre minutieuse.
- Tapis laine minérale
Mise en œuvre des produits simple et rapide, de par sa légèreté. Produit recyclable
Hauteur trop élevée dans certaines configurations en tunnel.
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Quel est le traitement vibratoire le plus performant ?
Le traitement vibratoire le plus performant disponible sur le marché est le traitement type boite à ressorts. Toutefois, c'est généralement le plus couteux et le plus encombrant.
De plus, la mise en œuvre de ce type de traitement n’est pas toujours nécessaire ; la performance des autres types de traitement peut être suffisante pour traiter les problématiques vibro-acoustiques.