Comment les vibrations dans les bâtiments affectent-elles les humains ?
Les vibrations dans les bâtiments affectent les humains en raison des ondes mécaniques interagissant avec les structures corporelles. Les vibrations peuvent être transmises à un corps humain à travers la structure d’un bâtiment, faisant des humains des récepteurs passifs de ces vibrations. Des niveaux élevés de vibrations peuvent être dangereux et entraîner des troubles de santé tels qu’une maladie vibratoire ou un syndrome vibratoire, des troubles vasculaires, des problèmes neurologiques ou des problèmes du système squelettique. Les humains sont exposés à des vibrations résonnantes qui peuvent provoquer des symptômes tels que des nausées, une faiblesse, des étourdissements, des douleurs articulaires et musculaires et des crampes. Les vibrations font également partie des stimuli provoquant le mal des transports.
Que sont les vibrations dans les normes de mesure des bâtiments ?
Les normes de mesure des vibrations dans les bâtiments dépendent du pays. Les principales normes de vibration qui définissent les mesures des personnes dans les bâtiments sont :
- ISO 2631-2 : Cette norme internationale est largement utilisée dans toute l’UE. Il utilise la valeur quadratique moyenne (RMS) des vibrations avec pondération Wm pour quantifier l’exposition humaine aux vibrations du corps entier dans les bâtiments.
- BS 6472-1 : Principalement utilisée au Royaume-Uni, cette norme utilise la valeur de dose de vibration (VDV), une mesure plus sensible aux vibrations de courte durée et de haut niveau, qui sont généralement les plus gênantes ou dérangeantes pour les personnes. .
- DIN 4150-2 : Adoptée en Allemagne, cette norme utilise le niveau KörperBeurteilungspegel (KB), une unité qui évalue les effets des vibrations à court et à long terme sur les bâtiments et les personnes qui s’y trouvent.
Chacune de ces normes possède sa propre méthode d’évaluation et de limitation des vibrations pour assurer la sécurité et le confort des occupants du bâtiment.
Quelles sont les sources de vibrations dans les bâtiments ?
Vibrations dans les bâtiments Les sources génèrent des vibrations de manière continue ou périodique, et leur distance par rapport au bâtiment peut être constante ou variable. Les sources de vibrations peuvent se trouver à l’intérieur du bâtiment, comme le fonctionnement des machines ou la ventilation, mais elles peuvent également être des sources extérieures au bâtiment, comme le passage de véhicules lourds, de trains ou de tramways, ou des chantiers de construction. Les personnes peuvent être des récepteurs passifs de vibrations, ce qui signifie qu’elles n’ont aucune influence directe sur la source vibratoire. Si un bâtiment est exposé à des vibrations, il peut également, à travers la structure, les transmettre aux personnes à l’intérieur du bâtiment. Les ondes mécaniques transmises à travers la structure se transforment en ondes acoustiques, que nous entendons à l’intérieur ou qui nous affectent directement sous forme de vibrations.
Comment évaluer les vibrations dans les bâtiments ?
Pour évaluer les vibrations dans les bâtiments, il est nécessaire de choisir le bon choix de critères d’évaluation, d’indicateurs appropriés et de normes de mesure des vibrations. Les sources de vibrations, telles que le fonctionnement de machines ou de véhicules sur les routes, peuvent avoir un impact sur les personnes dans les bâtiments et doivent être évaluées à l’aide de valeurs de vibration efficaces dans des bandes de 1/3 d’octave, RMS ou VDV – valeur de dose de vibration.
Quelles sont les méthodes de mesures de vibrations dans les bâtiments ?
Deux méthodes de mesure des vibrations dans les bâtiments sont l’évaluation en 1/3 d’octave et l’évaluation basée sur des valeurs pondérées (RMS ou VDV). La principale différence entre les deux approches réside dans le niveau de détail : l’analyse par tiers d’octave donne des informations détaillées sur les vibrations à différentes fréquences, tandis que le RMS et le VDV fournissent une mesure globale unique du niveau ou de la dose de vibration. La méthode de mesure des vibrations appropriée à utiliser dépend de l’application spécifique et de la norme de mesure.
Qu’est-ce que le confort vibratoire ?
Le confort vibratoire est le niveau de vibration qui permet aux individus présents dans un bâtiment d’effectuer leurs activités spécifiques confortablement et efficacement, sans subir les effets néfastes de vibrations excessives ou dérangeantes. Ces seuils de vibrations acceptables garantissent que la qualité de vie, la productivité et le bien-être général des occupants ne sont pas compromis.
Plusieurs indicateurs sont utilisés pour évaluer le confort vibratoire dans les bâtiments, parmi lesquels :
- RMS (Root Mean Square) : Il s’agit d’une mesure statistique qui quantifie l’ampleur du mouvement vibratoire. RMS fournit une mesure du contenu énergétique de la vibration, utile pour déterminer les niveaux globaux de vibration.
- VDV (Vibration Dose Value) : Le VDV est un indicateur qui prend en compte à la fois l’amplitude et la durée de la vibration, et est plus sensible aux vibrations de courte durée et de forte amplitude que la mesure RMS. VDV représente l’exposition cumulée sur une certaine période et est utilisé pour estimer la probabilité de commentaires indésirables de la part des personnes exposées aux vibrations.
- Analyse de fréquence (bandes de 1/3 d’octave) : La décomposition de la vibration totale en différentes bandes de fréquences peut donner des informations plus détaillées sur les caractéristiques de vibration. Certaines fréquences peuvent être plus perturbantes ou préjudiciables à la santé humaine que d’autres.
- Valeur maximale de vibration transitoire (MTVV) : elle est utilisée pour évaluer les vibrations intermittentes à court terme, qui peuvent également provoquer un inconfort ou des dommages.
- Facteur de crête : Il s’agit du rapport entre la valeur maximale et la valeur RMS. Un facteur de crête élevé peut indiquer une vibration avec des pics aigus, susceptibles de provoquer un inconfort ou des dommages même si la valeur RMS est relativement faible.
- Fréquence dominante : Il s’agit de la fréquence à laquelle se produit le niveau de vibration le plus élevé. Certaines fréquences peuvent être plus dérangeantes ou nocives que d’autres, et connaître la fréquence dominante peut donc s’avérer utile.
Qu'est-ce qu'une valeur de dose de vibration (VDV) ?
La valeur de dose de vibration (VDV) est un paramètre permettant d’évaluer la probabilité que des personnes portent plainte concernant des vibrations nuisibles dans les bâtiments. En réalité, il s’agit d’une mesure qui prédit la probabilité que les occupants du bâtiment trouvent les vibrations gênantes ou dérangeantes. VDV est une mesure utilisée pour quantifier l’exposition humaine aux vibrations, en tenant compte de l’amplitude de la vibration et de sa durée. Il représente l’exposition cumulée sur une période donnée et est particulièrement utile dans les situations où les niveaux de vibrations fluctuent considérablement. Le VDV est plus sensible aux vibrations de courte durée et de haut niveau, qui sont généralement les plus gênantes ou dérangeantes pour les personnes, ce qui en fait un paramètre clé pour évaluer le confort et la sécurité des personnes dans des environnements vibrants, tels que les bâtiments exposés à la circulation ou à l’activité industrielle.
How to evaluate Vibrations in Buildings based on VDV?
L’évaluation des vibrations dans les bâtiments sur la base de la valeur de dose de vibration (VDV) comprend plusieurs étapes :
- Mesure : Les niveaux de vibration sont mesurés ou prévus sur une durée spécifiée, généralement 16 heures pour le jour et 8 heures pour la nuit dans des lieux d’intérêt pertinents à l’intérieur du bâtiment. Ces mesures doivent être correctement pondérées pour refléter avec précision la réponse humaine aux vibrations.
- Calcul du VDV : La valeur de dose de vibration est dérivée des niveaux de vibration mesurés ou prévus. VDV prend en compte non seulement l’amplitude de la vibration mais également sa durée, représentant ainsi l’exposition cumulée sur la période donnée.
- Évaluation par rapport aux normes : le VDV calculé est ensuite comparé aux seuils définis dans les normes pertinentes, telles que l’ISO 2631-2, la BS 6472-1 ou les normes spécifiques au pays. Ces normes définissent les gammes VDV pour différents types de pièces (comme les immeubles d’habitation, les hôpitaux, les bureaux et les ateliers) et les heures de la journée.
Selon la BS 6472-1, pour les bâtiments résidentiels pendant une journée de 16 heures, les gammes VDV sont :
- Faible probabilité de commentaire défavorable : 0,2 à 0,4 m·s^1,75
- Commentaire défavorable possible : 0,4 à 0,8 m·s^1,75
- Commentaire indésirable probable : 0,8 à 1,6 m·s^1,75
Pour les immeubles d’habitation pendant une nuit de 8 heures, les gammes VDV sont :
- Faible probabilité de commentaire défavorable : 0,1 à 0,2 m·s^1,75
- Commentaire défavorable possible : 0,2 à 0,4 m·s^1,75
- Commentaire indésirable probable : 0,4 à 0,8 m·s^1,75
- Pour les bureaux et ateliers durant une journée de 16 heures, les fourchettes VDV doivent être multipliées respectivement par des facteurs de 2 et 4.
Comment mesurer les vibrations en fréquence des bâtiments ?
Pour mesurer les vibrations dans la fréquence du bâtiment, l’analyse du RMS dans des bandes de ⅓ d’octave est utilisée. En mesurant dans des bandes de tiers d’octave, il est possible d’analyser exactement pour quelles fréquences les valeurs sont dépassées et d’identifier les sources de vibrations.
Quels instruments sont utilisés pour les mesures de vibrations dans les bâtiments ?
L’instrumentation utilisée pour les mesures de vibrations dans les bâtiments est définie par des normes appropriées telles que ISO 8041-1 ou DIN 45669-1. En pratique, les instruments de mesure des vibrations dans les bâtiments doivent respecter les exigences suivantes :
- Sensibilité des transducteurs : La sensibilité des transducteurs (capteurs) utilisés pour mesurer les vibrations doit être d’au moins 1 V/ms-2. Il s’agit d’une mesure de la quantité de signal de sortie électrique produite pour une quantité donnée de vibration.
- Résolution de la mesure : La résolution attendue d’une telle mesure est d’un minimum de 10-4 ms-2 de la valeur efficace du signal. Il s’agit du plus petit changement de niveau de vibration que le système de mesure puisse détecter.
- Gamme de fréquences de l’enregistreur : L’enregistreur doit capturer les vibrations à partir de 0,5 Hz. Il s’agit de la gamme de fréquences que le système peut mesurer avec précision.
- Fixation et orientation du capteur : Le capteur doit être fixé à un disque de mesure et doit enregistrer les vibrations dans trois directions. Il s’agit de capturer tous les mouvements possibles du bâtiment, qui pourraient se produire dans n’importe quelle direction.
- Disque de mesure : Le disque devrait avoir un diamètre d’environ 30 cm et peser 30 kg. Il devrait avoir trois points d’appui. Le poids et les supports assurent un bon couplage entre le capteur et la structure, nécessaire à des mesures précises.
Qu’est-ce qu’un rapport sur les vibrations dans un bâtiment ?
Un rapport sur les vibrations dans un bâtiment est un document complet qui détaille les procédures, les résultats et l’analyse des mesures de vibrations dans un bâtiment. Voici ce qu’il comprend généralement :
- Objectif des mesures : Le rapport doit indiquer clairement pourquoi les mesures ont été prises. Il peut s’agir d’un contrôle de routine, d’une réponse à des plaintes, de l’évaluation de nouvelles machines, etc.
- Méthodologie et conformité aux normes : le rapport doit indiquer les méthodes utilisées pour effectuer les mesures et confirmer que ces méthodes sont conformes aux normes pertinentes, telles que ISO 2631, BS 6472 ou DIN 4150.
- Sources de vibrations : Description des sources de vibrations, telles que les machines, la circulation, les activités de construction, etc., qui étaient présentes lors des mesures.
- Équipement utilisé : informations détaillées sur l’équipement utilisé pour prendre les mesures, y compris le type de capteurs, les systèmes d’acquisition de données et les logiciels utilisés pour l’analyse.
- Points de mesure : informations sur l’endroit où les mesures ont été prises. Les points de mesure utilisés lors des mesures doivent être clairement identifiables, souvent à l’aide de diagrammes ou de photographies pour faciliter cette identification.
- Résultats : un résumé des résultats de mesure, généralement présenté sous forme de tableau, souvent accompagné de présentations graphiques des données. Ceux-ci pourraient inclure des historiques temporels, des spectres de fréquence et des analyses statistiques des niveaux de vibration.
- Analyse : Une interprétation et une analyse des résultats, expliquant ce qu’ils signifient dans le contexte de l’objectif des mesures et tirant des conclusions sur l’impact des vibrations sur le bâtiment et ses occupants.
- Recommandations : Si nécessaire, recommandations d’actions pour réduire les vibrations ou pour des investigations plus approfondies.
Chaque rapport doit être préparé de manière à être clair et facilement compréhensible pour le public visé, qui peut aller des gestionnaires et occupants du bâtiment aux ingénieurs en passant par les autorités de réglementation.
