Acoustique des ponts et des tunnels
Comprendre l’acoustique des ponts et des tunnels
Vous êtes un ingénieur acoustique chargé d’évaluer l’impact sonore d’un nouveau pont routier et d’un tunnel ferroviaire sur les zones résidentielles avoisinantes.
Le pont et le tunnel sont situés dans une région urbaine où le niveau de bruit ambiant est déjà élevé.
Données :
- Pont Routier :
- Longueur du pont : 500 mètres
- Hauteur du pont au-dessus du sol : 30 mètres
- Trafic quotidien estimé : 50 000 véhicules
- Distance moyenne entre les véhicules : 25 mètres
- Niveau sonore moyen par véhicule : 80 dB
- Tunnel Ferroviaire :
- Longueur du tunnel : 2 kilomètres
- Profondeur moyenne : 50 mètres sous terre
- Fréquence des trains : 20 trains par heure en heure de pointe
- Niveau sonore moyen par train : 100 dB
- Zone Résidentielle :
- Distance du pont le plus proche : 200 mètres
- Distance du tunnel le plus proche : 500 mètres
- Niveau de bruit ambiant sans le pont et le tunnel : 60 dB
Exercice :
- Calculer le niveau de bruit total prévu dans la zone résidentielle en raison du pont et du tunnel. Considérez l’atténuation du son due à la distance et éventuellement l’effet de masquage sonore.
- Évaluer si le niveau de bruit total dépasse les normes réglementaires pour les zones résidentielles. Supposons que la norme est de 65 dB pendant la journée et de 55 dB pendant la nuit.
- Proposer des mesures d’atténuation pour réduire l’impact sonore sur la zone résidentielle, en tenant compte de l’efficacité et de la faisabilité.
Correction : acoustique des ponts et des tunnels
1. Calcul du Niveau de Bruit Total dans la Zone Résidentielle
a. Bruit Provenant du Pont Routier :
Utilisons la formule pour l’atténuation du bruit avec la distance :
\[ L = L_0 – 20 \log_{10}\left(\frac{d}{d_0}\right) \]
où :
- \(L_0\) est le niveau sonore initial (80 dB par véhicule).
- \(d\) est la distance de la source (200 m pour le pont).
- \(d_0\) est la distance de référence, généralement 1 mètre.
Calculons l’atténuation :
\[ L = 80\ \text{dB} – 20 \log_{10}\left(\frac{200}{1}\right) \]
\[ L \approx 80\ \text{dB} – 46\ \text{dB} \] \[ L = 34\ \text{dB} \]
b. Bruit Provenant du Tunnel Ferroviaire :
- Même formule d’atténuation, mais avec le niveau sonore des trains et la distance au tunnel.
\[ L_0 = 100\ \text{dB},\quad d = 500\ \text{m}. \]
Calculons l’atténuation :
\[ L = 100\ \text{dB} – 20 \log_{10}\left(\frac{500}{1}\right) \]
\[ L \approx 100\ \text{dB} – 54\ \text{dB} \] \[ L = 46\ \text{dB} \]
c. Niveau de Bruit Total :
- On combine les bruits en considérant l’addition logarithmique des niveaux sonores.
La formule générale pour combiner deux niveaux sonores \(L_1\) et \(L_2\) est :
\[ L_{\text{total}} = 10 \log_{10}\left(10^{\frac{L_1}{10}} + 10^{\frac{L_2}{10}}\right) \]
Ici, \(L_1 = 34\ \text{dB}\) (pont) et \(L_2 = 46\ \text{dB}\) (tunnel).
Calculons le niveau de bruit total :
\[ L_{\text{total}} = 10 \log_{10}\left(10^{\frac{34}{10}} + 10^{\frac{46}{10}}\right) \]
\[ L_{\text{total}} \approx 46.4\ \text{dB} \]
2. Évaluation par Rapport aux Normes Réglementaires
- Le niveau de bruit total calculé est de 46.4 dB.
- Normes réglementaires : 65 dB le jour et 55 dB la nuit.
- Le bruit total est inférieur aux normes, tant le jour que la nuit.
3. Mesures d’Atténuation
- Installation de barrières phoniques : Réduit efficacement le bruit routier et ferroviaire.
- Revêtement anti-bruit pour le pont : Diminue la résonance sonore.
- Isolation acoustique des tunnels : Réduit la propagation du bruit des trains.
- Végétalisation : Les arbres et les buissons peuvent absorber une partie du bruit.
Acoustique des ponts et des tunnels
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