Aménagements urbains et bruit

GDR VISIBLE – Ecole d’Automne « Ville et Acoustique » – Nantes, 21-25 Octobre 2013

Aménagements urbains et bruit

M. BÉRENGIERLUNAM – Ifsttar – Département AME

Laboratoire d’Acoustique Environnementale

École d’Automne “Ville et Acoustique”

Nantes, 21-25 Octobre 2013


Plan de la présentation

• Contexte général

• Contexte réglementaire

• Qu’appelle t’on “Aménagement urbain” ?

• Objectifs des aménagements urbains

• Impact sonore des aménagements urbains

• Conclusions et perspectives


Contexte général (1)

Source : Enquête INSEE 2002

54% des françaissont gênés par le bruitles principales nuisancessonores dénoncéessont principalementliées à la circulation

La prise en comptedu bruit n’est pasun phénomène de modemais un problèmede la vie quotidienne


Contexte général (2)

Source : Enquête INSEE 2006

En 2006, la quasi-totalité des catégories socio-professionnellesse disent gênées par le bruit de la circulation par rapport au bruit de voisinage


Contexte réglementaire français

• Loi « bruit » du 31 décembre 1992

• Décrets d’application– Bruits de voisinage

– Bruit des activités

– Bruit des transports terrestres

– Caractéristiques acoustiques des bâtiments publics

– Bruit au voisinage des aérodromes

– Bruit des installations classées

– Matériels et engins bruyants

– …


Contexte réglementaire européen

• Directive END 2002/49/CE sur l’évaluation de la gestion du bruit dans l’environnement

– Cartes de bruit stratégiques (agglomérations de plus de 100 000 habitants et grands réseaux de transport routier, ferroviaire et aérien)

– Mise en place de Plans de Prévention du Bruit dans l’Environnement (PPBE)

Source Synacoustique

Source Bruitparif


Aménagement urbain ?

• Vu comme un espace spécialement aménagé et comme un ensemble de politiques en interaction avec la mobilité urbaine


Objectifs des aménagements urbain

• Pour ce qui nous concerne, apporter des impacts positifs sur l’environnement sonore urbain par : – Des actions sur la source

– Des actions sur le trajet entre la source et le récepteur

– Des actions combinées

– Des actions sur l’environnement bâti

• Cependant, certains peuvent avoir des impacts négatifs sur l’environnement sonore urbain :– Principalement au niveau de la source


Les actions à la source (1)

• Réduction de la vitesse des véhicules– Mise en place d’obstacles transversaux

– Réduction de la vitesse au moyen de panneaux de signalisation

– Réduction de la vitesse au moyen de contrôleurs de vitesse (radars)

– Les « ondes vertes »

– Rétrécissement de la chaussée

– Mise en place de chicanes


Les actions à la source (2)

• Modification de la couche de roulement

• Modification de la planification du trafic– Rendre le flux de trafic plus fluide accompagné d’une

diminution conjointe de la vitesse et du nombre de véhicules

– Éloignement du trafic des centres villes vers des boulevards extérieurs (Boulevards périphériques)

– Transformation des carrefours à feux ou à «stop» par des carrefours giratoires optimisés


Réduction de la vitesse des véhicules (1)

• Relation entre niveau sonore et vitesse pour un véhicule léger (vitesse stabilisée – revêtement dense)

( ) ( )

⋅+≈Vref

Vlg30VrefLVL 10

• Quelques exemples (pour Vref = 90 km/h)

• Réduire sa vitesse de 130 à 90 km/h � - 4,8 dB(A)





Rappel : 3 dB(A) �� Doublement de trafic



• Relation entre niveau sonore et vitesse pour un flot de véhicules (vitesse stabilisée – revêtement dense)

( ) ( )

⋅+≈Vref

Vlg20VrefLVL 10

• Quelques exemples (pour Vref = 90 km/h)

• Réduire la vitesse du flot de 130 à 90 km/h � - 3,2 dB(A)





Rappel : 2 dB(A) �� seuil de perception auditive


Quelques exemples Moyen de Au centre de l’infrastructure A l'extrémité

Site Réduction ∆(LAeq) de jour ∆(LAeq) de nuit De l’infrastructure

Blois (41)

Substitution d'un obstacle

transversal par un rétrécissement de

la chaussée

- 2 dB(A)

-

-

Strasbourg

(67)

Rétrécissement de

la chaussée

- 3 → - 4 dB(A)

- 3 dB(A)

+ 1 → + 5 dB(A)

Drusenheim

(67)

Rétrécissement de

la chaussée

- 1 → - 2 dB(A)

- 2 → - 4 dB(A)

-

Chignat

(63)

Rétrécissement de la chaussée et

mise en place de chicanes

- 2 → - 4 dB(A)

0 → - 3 dB(A)

+ 2 dB(A)

Montargis

(45)

Réduction de la vitesse de 50 à

30 km/h par panneaux de signalisation

≈ 0 dB(A)

≈ 0 dB(A)

+ 1,5 → + 2 dB(A)


• Impact des contrôleurs de vitesse (radars)

� B

� A

Deux campagnes expérimentales

- 2001 : Avant installation

- 2006 : Après installation

Vitesse moyenne en km/h Avant radar (2001)

Face au radar (2006)

Après le radar (2006)

Voie extérieure 87 km/h 84 km/h 88 km/h

Voie intérieure* 90 km/h 88 km/h 87 km/h

* Dans ce sens de circulation, le radar n’est pas opérationnel



Exemple sur le périphérique nantais

Seul un impact significatif en période nocturne proche du radar

Avant radar Après radar

2001 2006 2001 2006

Journée[06h00 : 22h00]

LAeq (dBA) 59,0 59,5 53,0 53,0

Correction de traficentre 2001 et 2006

- 0,1 + 0,1

∆∆∆∆L (dBA) + 0,6 - 0,1

Soirée[22h00 : 06h00]

LAeq (dBA) 53,5 52,5 47,0 44,5

Correction de traficentre 2001 et 2006

+ 0,1 + 0,1

∆∆∆∆L (dBA) - 0,9 - 2,6


• Impact d’une « onde verte » (Simulation numérique)

Récepteur Distance (m) Position ∆∆∆∆Leq (dBA)

1 240 Au niveau de TL1 0

2 448 Au niveau de TL2 - 4,2

3 920 Au niveau de TL3 - 4,3

4 120 Avant TL1 0

5 350 Entre TL1 et TL2 - 2,0

6 700 Entre TL2 et TL3 + 1,5

7 1100 Après TL3 + 3,0



Moyen de Au centre de l’infrastructure A l'extrémité Site Réduction ∆∆∆∆(LAeq) de jour ∆∆∆∆(LAeq) de nuit De l’infrastructure

Strasbourg

(67)

Rétrécissement de la

chaussée

- 3 →→→→ - 4 dB(A)

- 3 dB(A)

+ 1 →→→→ + 5 dB(A)

Drusenheim

(67)

Rétrécissement de la

chaussée

- 1 →→→→ - 2 dB(A)

- 2 →→→→ - 4 dB(A)

-

Chignat

(63)

Rétrécissement de la chaussée et mise en

place de chicanes

- 2 →→→→ - 4 dB(A)

0 →→→→ - 3 dB(A)

+ 2 dB(A)

• Impact d’un rétrécissement de chaussée (chicanes)



• Depuis quelques années, d’importantes recherches sur les revêtements de chaussée ont été conduites en Europe

• Le bruit de contact pneumatique chaussée est directement fonction de la taille des granulats (sauf, partiellement, pour les revêtements poreux)

• Historiquement, mise en place de revêtements poreux (drainants) sur le réseau à grande vitesse, puis sur le réseau urbain

• Après mise en œuvre, gain d’environ 3 dB(A)• En milieu urbain, perte d’efficacité acoustique après 1 ou 2 ans

(problèmes de colmatage de la structure drainante)• Plus récemment, recherche sur des revêtements poreux en double

couche (grosse granularité en sous couche et granularité fine en couche de surface) et des revêtements poroélastiques

Modification de la couche de roulement


Classification des revêtements

Base de données du LRPC StrasbourgClassification en champ proche (7,50m ; 1,20m)

LAm

ax(9

0 km

/h)

en d

B(A

)

Peu bruyants Intermédiaires Bruyants

( ) ( )

⋅+≈Vref

Vlg30VrefLVL 10

( ) ( )AdB10maxL ≈∆


Un exemple nantais

Site

Revêtement

∆(LAeq) de jour

∆(LAeq) de nuit

Nantes Site # 1

Point # 1

BBSG 0/10 → BBTM 0/10

- 1,5 dB(A)

- 1,5 dB(A)

Nantes Site # 1

Point # 2

BBSG 0/10 → BBTM 0/10

- 0,5 dB(A)

- 2,5 dB(A)

Nantes Site # 1 Point # 3

BBSG 0/10 → BBTM 0/6

- 2,5 dB(A)

- 3,5 dB(A)

Nantes Site # 2

BBSG 0/10 → BBUM 0/6

- 2,0 dB(A)

- 2,0 dB(A)

Nantes Site# 3

Périphérique

BBSG 0/10 → BBUM 0/6

- 2,0 → - 3,0 dB(A)

- 2,0 → - 3,0 dB(A)


Modification de la planification du trafic

• Impact d’un carrefour giratoire (schéma de principe)


Modélisation de l’émissionsonore du véhicule

S : Régime moteur (rpm)

A : Accélération (m/s²)

V : Vitesse du véhicule (km/h)

ai : : : : Coefficients de régression

Les coefficients de régression sont déterminés :• à partir de mesures pour divers modes de conduite (accélération, décélération…),

• à partir de véhicules test ou d’un flot réel,• à partir d’une méthode de régression (algorithme de Levenberg-Marquardt,• pour chaque bande de fréquence.

• Détermination expérimentale de la puissance acoustique


Partie « Accélération » Partie « Décélération »

Cellules infrarouges

microphones

Exemple d’un carrefour giratoire

• Site expérimental


Résultats des simulations :valeurs globales, trafic réel

• Impact d’un carrefour giratoire


Résultats des simulations :Comparaison mesure - calcul

Accélération


Carrefour giratoire

Zone à vitesse limitée

Ligne droite

Comparaison entre trois situations


Exemple de carte de bruit(Niveau sonore)

au voisinage d’un

aménagement routier, à trafic

constant (1000Hz)

Comparaison entre trois situations


Modification de la planification du trafic

• Effet d’un carrefour giratoire (quelques exemples)

Site

Infrastructure préexistante

∆(LAeq) de jour

∆(LAeq) de nuit

Malemort (19)

Carrefour à feux

- 2,0 dB(A)

-

Nantes (44)

Carrefour à feux

- 3 → - 4 dB(A)

- 2 → - 3 dB(A)

Egleton (19)

Carrefour avec "Stop"

- 1 → - 3 dB(A)

- 1 → - 2,5 dB(A)


Actions sur les trajets entrela source et le récepteur (1)

• Ecrans antibruit verticaux

• Buttes de terre


• Propagation en présence d’obstacles

Barrières – écrans

hauteur utile des écrans construits

diffraction

transmission

la diffraction limite l'efficacité des écransla transmission doit être négligeable



• Propagation en présence d’un écran (fonctionnement)

diffractée



• Propagation en présence d’un écran (zone de

diffraction)



• Propagation en présence d’un écran (calcul du

champ diffracté par l’abaque de Maekawa)

Atténuation fonction du nombre de Fresnel

l : longueur d’onde

δδδδ : Différence de trajet

( a + b - c)

λδ2

N =

( )N203lg10A 10diff +⋅=

ac

Att

én

uat

ion

(d

BA

)

Nombre de Fresnel (N)

5

N = 0

b



Exemple

2 m

2 m

40 m 80 m

4000 VL/h400 PL/h

78 dB(A) 75 dB(A)

2 m

2 m

68 dB(A) 77 dB(A)

Ecran 3 m réfléchissant

2 m

2 m

68 dB(A) 76 dB(A)

Ecran 3 m absorbant


• Dans un passé proche, les écrans antibruit constituaient l’unique moyen de protéger les riverains du bruit de la circulation routière

• Dans la zone de diffraction, le gain acoustique est de l’ordre de 8 à10 dB(A)

• A part quelques situations particulières, les écrans antibruit ne sont pas adaptés aux zones urbaines



Des actions combinées

Lors d’une utilisation combinée des moyens de protection (écran +

revêtement), le gain total sera en général inférieur aux gains respectifs apportés par des divers moyens de protection (sauf si écran peu efficace)


● Mise en place de deux écrans antibruit pour protéger des groupes scolaires

● Modification de trois carrefours à feux en carrefours giratoires

● Mise en place de passages pour piétons

● Mise en place d’un revêtement peu bruyant (BBTM 0/10)

Des actions combinées :exemple dans la ville de Nantes (1)


Points

Type d'infrastructure

∆(LAeq) de jour

∆(LAeq) de nuit

Point # 1 (hauteur : 1,5 m)

Ecran + Revêtement BBTM 0/10

- 10,5 dB(A)

- 10,5 dB(A)

Point # 2

Ecran + Passage pour piétons

- 5,5 dB(A)

- 5,5 dB(A)

Point # 3

Giratoire + Revêtement BBTM 0/10

- 2,5 dB(A)

- 3,0 dB(A)

Point # 4 (hauteur : 4 m)


- 9,5 dB(A)

- 11,0 dB(A)

Point # 4 (hauteur : 1,5 m)


- 8,0 dB(A)

- 9,0 dB(A)

Des actions combinées :exemple dans la ville de Nantes (2)


Actions sur l’environnement bâti :orientation des façades des bâtiments

• mauvaise : murs parallèles(conditions extérieuresempirées par les phénomènes d’échos)

• intermédiaire : solution demurs en angle

• meilleure : espacements


• Divers aménagements au niveau de la surface de chaussée créent des discontinuités génératrices de bruit

• Quelques exemples :– Passages piétons surélevés

– Passages piétons pavés

– Traversées de voies de tramway

Aménagements sur la surface de chaussée


Exemple d’un premier site

Mesures réalisées entre 20 et 30 km/h



Exemple d’un second site



Exemple d’un troisième site


Impact acoustique global


Conclusions

• Depuis la loi du 31/12/92 et la parution des décrets d’application, les problèmes de bruit en milieu urbain sont mieux pris en compte

• Divers aménagements peuvent apporter un gain intéressant (Modification de la vitesse, de la couche de roulement, de la planification du trafic, mis en place d’écrans antibruit, etc.)

• D’autres en revanche peuvent avoir un impact négatif (ralentisseurs surélevés, voies de tramway, etc.)

• Les solutions mixtes donnent très souvent de meilleurs résultats.

• Si ce n’est pas suffisant, il faut isoler les façades (parois, fenêtres, portes, etc.)

• Lors de nouveaux projets : optimisation de l’exposition des façades

• Divers documents publiés par les organismes ministériels apportent une aide aux collectivités locales (par ex. Certu).


Perspectives

• Mise en place d’outils de simulation mieux adaptés aux complexités urbaines

• Utilisation de bases de données (ex. extension de la DEUFRABASE : base de données franco-

allemande) à des configurations urbaines

• Réduire encore les émissions sonores à la source : extension du parc des véhicules électriques et hybrides en espace urbain


• M. BÉRENGIER, Projet Européen SILENCE : « Urban Traffic Noise Management: French Experiments », Report H.R1, Rapport SILENCE_H.R1_100206_LCPC, février 2006.

• M. BÉRENGIER, J. PICAUT, Projet Européen SILENCE : « Methods for noise control by traffic management: Impact of speed reducing equipments », Report H.R2, Rapport SILENCE_H.R2_100108_LCPC, janvier 2008.

• M. BÉRENGIER, Projet Européen SILENCE : « F3.3. Detection Systems For Pavement Discontinuities: Overview of technologies and systems to detect pavement discontinuities including assessment of importance to noise reduction – Part 2: Results », Report F.R2, Rapport SILENCE_F.R2_130208_LCPC, février 2008.

• M. BÉRENGIER, B. DROSTE, B. GAUVREAU, D. DUHAMEL, M. AUERBACH, DEUFRABASE : une base de données Franco-Allemande pour la classification acoustique des revêtements de chaussée, Acoustique et Techniques, n°54-55, 2008, pp. 45-51.

Références (1)


• J. PICAUT, M. BÉRENGIER, E. ROUSSEAU, Noise impact modelling of a roundabout, Internoise 2005, Rio de Janeiro, Brésil, août 2005.

• M. BÉRENGIER, H. BENDTSEN, M. HAIDER, A methodology to estimatethe effect of pavement management on noise emission in urban area. 19ème Congrès International d’Acoustique, Madrid, Espagne, septembre 2007.

• M. BÉRENGIER, B. DROSTE, B. GAUVREAU, D. DUHAMEL, M. AUERBACH, DEUFRABASE: A German-French acoustic database on road pavements. Congrès Acoustics’08, Paris, France, juin-juillet 2008.

• M. BÉRENGIER, J. PICAUT, Methods for Noise Control by Traffic Management: Impact of speed reducing equipments, Internoise 2008, Shanghai, Chine, octobre 2008.

• Base de données DEUFRABASE : http://deufrako.bast.de/

Références (2)


Merci pour votre attention

M. BÉRENGIERLUNAM – Ifsttar – Département AMELaboratoire d’Acoustique [email protected]

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Aménagements urbains et bruit