Validation du Logiciel MITHRA
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- Anaïs Perrot
- il y a 6 ans
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1 Validation du logiciel MITHRA Page 1 Validation du Logiciel MITHRA Cette note complémentaire rassemble, sous forme de fiches, des résultats de validation du logiciel relatifs à un certain nombre de sites existants ou fictifs (appelés alors cas d'école). Selon les sites étudiés, la validation a été effectuée : soit par des mesures in situ, soit par des mesures sur maquettes, soit par des calculs théoriques de référence (utilisation d'un code de calcul appelé MICADO utilisant la Méthode des Eléments de Frontière ou BEM Boundary Element Method). Sur chacune des fiches, les éléments suivants sont récapitulés : Situation géographique Configuration géométrique du site Comparaison entre niveaux mesurés/simulés et niveaux calculés par MITHRA Remarques éventuelles La liste des sites répertoriés dans les fiches suivantes est donnée ci-après. Validations par mesures in situ site N 1 : route en remblai site N 2 : route en remblai site N 3 : route au niveau du TN site N 4 : route avec butte en bordure Validations par mesures sur maquette site N 5 : route en tranchée Validations par calculs BEM site N 6 : route avec écran en bordure (cas d'école) site N 7 : route avec écrans de chaque côté (cas d'école) Validation de l'effet caisse-écran (ferroviaire) par mesures in situ site N 8 : voie ferrée au niveau du TN Remarque Tous les résultats de calculs MITHRA reportés dans les fiches suivantes ont été obtenus avec la méthode de prévision NMPB-96.
2 Validation du logiciel MITHRA Page 2 Site N 1 - route en remblai validation par mesures in-situ Situation géographique Est de la France - rase campagne Configuration géométrique du site 1,8 m route 2x2 voies R3 0,25 m 2,75 m 4 m 1 m 30 m 300 m 550 m calcul jour (6h-22h) débit = 2272 véh./h P.L. = 19 % vitesse = 111 km/h Lw = 86,7 db(a)/m météo favorable = 25 % calcul nuit (22h-6h) débit = 316 véh./h P.L. = 31 % vitesse = 122 km/h Lw = 79,5 db(a)/m météo favorable = 83 % Comparaison entre niveaux mesurés in-situ et niveaux calculés par MITHRA LAeq 6h-22h LAeq 22h-6h récepteur R3 R3 calcul MITHRA 72,5 56,6 52,6 65,6 52,4 48,7 mesures in situ 73,8 56,9 53,3 66,5 54,8 51,5
3 Validation du logiciel MITHRA Page 3 Site N 2 - route en remblai validation par mesures in-situ Situation géographique Est de la France - rase campagne Configuration géométrique du site 1 m autoroute 2x2 voies 1,49 m 2,29 m 1,99 m R3 30 m 120 m 240 m calcul jour (6h-22h) débit = 1136 véh./h P.L. = 12 % vitesse = 100 km/h Lw = 82,2 db(a)/m météo favorable = 19 % Comparaison entre niveaux mesurés in-situ et niveaux calculés par MITHRA LAeq 6h-22h récepteur R3 calcul MITHRA 68,1 60,3 55,1 mesures in situ 68,4 60,7 55,2 Remarques Dans une telle configuration (ie. peu d'effet de sol), les résultats de calculs avec 100% de conditions favorables est proche de celui obtenu en conditions homogènes (voir tableau ci-dessous). Les effets météorologiques restent faibles. LAeq - Homogène (0% Fav.) LAeq - 100% Favorable récepteur R3 R3
4 Validation du logiciel MITHRA Page 4 calcul MITHRA 68,0 60,0 54,4 68,4 61,5 57,5
5 Validation du logiciel MITHRA Page 5 Site N 3 - route au niveau du TN validation par mesures in-situ Situation géographique Nord de la France - rase campagne Configuration géométrique du site route nationale 3 voies R3 R4 30 m 60 m 120 m 240 m calcul LAeq débit = 768 véh./h P.L. = 21 % vitesse = 100 km/h Lw = 82,7 db(a)/m météo favorable = 0%, 100% Comparaison entre niveaux mesurés in-situ et niveaux calculés par MITHRA LAeq Homogène (0% Fav.) LAeq 100% Favorable récepteur R3 R4 R3 R4 calcul MITHRA 66,6 60,5 53,7 47,0 68,1 64,3 60,4 56,3 mesures in situ 68,3 60,8 53,8 49,9 69,5 65,3 62,1 59,2 Remarques Dans une telle configuration où l'effet de sol en conditions homogènes est relativement important (notamment aux grandes distances de propagation), une prise en compte précise des effets météorologiques moyens constitue un enjeu primordial.
6 Validation du logiciel MITHRA Page 6 Site N 4 - route avec butte en bordure validation par mesures in-situ Situation géographique Est de la France - rase campagne - site complexe Configuration géométrique du site (simplifié ici) butte bâtiment autoroute 6 voies 7 m 7 m 7 m 3m 9 m 9 m m calcul pour 0% Favorable débit = 6600 véh./h P.L. = 10 % vitesse = 100 km/h Lw = 87,9 db(a)/m météo favorable = 0% Comparaison entre niveaux mesurés in-situ et niveaux calculés par MITHRA LAeq - 0% Fav. LAeq - 38% Fav. LAeq - 94% Fav. récepteur calcul MITHRA 83,1 60,3 83,7 61,8 78,6 57,8 mesures in situ 83,7 59,8 83,5 63,4 77,1 58,6 Remarques Le site étudié ici est complexe. La configuration géométrique est donnée ci-dessus à titre indicatif, de façon à offrir une vue du site dans un plan vertical perpendiculaire à la voie. Cette vue en coupe ne permet pas à elle seule de définir le projet ni de mener des calculs de vérifications.
7 Validation du logiciel MITHRA Page 7 Site N 5 - route en tranchée validation par mesures sur maquettes Situation géographique Région parisienne (échelle maquette = 1/20e). Les mesures ont été effectuées au Centre des Maquettes du CSTB-Grenoble. La tranchée a une longueur de 300 m. Configuration géométrique du site murs de soutainement route 2x3 voies emplacement des récepteurs 30 m 15 m 5 m 2 25 m 100 m 300 m calcul jour (6h-22h) débit = 4998 véh./h P.L. = 10 % vitesse = 80 km/h enrobé drainant Lw = 83,2 db(a)/m météo favorable = 0 % σ sol = 600 cgs Comparaison entre niveaux maquettes et niveaux calculés par MITHRA (Laeq) murs réfléchissants distance (m) hauteur (m) calcul MITHRA 68,7 69,5 70,3 69,4 56,4 57,8 61,5 62,9 44,6 45,6 49,4 51,6 maquettes 66,4 68,8 71,6 70,9 55,5 57,3 62,4 64,4 44,5 45,0 51,0 53,5 murs absorbants avec α = 0,1(100Hz) 0,2(250Hz) 0,5(500Hz) 0,7(1kHz) 0,9(2kHz) 0,9(4kHz) distance (m) hauteur (m) calcul MITHRA 65,6 67,0 69,5 69,0 53,3 54,3 58,1 61,1 43,0 43,6 46,0 48,1 maquettes 62,5 65,0 69,0 70,0 52,1 53,5 58,0 61,5 43,5 44,5 48,0 49,5 Remarque :
8 Validation du logiciel MITHRA Page 8 l'effet de l'absorbant (par rapport au cas réfléchissant) est dans tous les cas bien simulé (les écarts MITHRA et mesures restent très proches)
9 Validation du logiciel MITHRA Page 9 Site N 6 - route avec écran en bordure validation par calcul BEM Configuration géométrique du cas d'école autoroute R4 R6 2x2 voies R3 R m 200 m 500 m Paramètres de calcul BEM 20 fréquences par tiers d'octave, 5 éléments par longueur d'onde, calcul 2D, σ sol = 300 cgs, σ chaussée = cgs, écran réfléchissant calcul jour (6h-22h) débit = 4000 véh./h P.L. = 20 % vitesse = 105 km/h Lw = 88,9 db(a)/m météo favorable = 0 % Comparaison des atténuations en db(a) dues à la mise en place de l'écran distance 50 m 200 m 500 m récepteur R3 R4 R5 R6 calcul MITHRA 10,4 11,1 8,9 10,1 7,1 8,9 calcul BEM 11,0 13,9 9,4 11,2 8,5 9,7 Remarques Les tendances sont bien respectées. Les atténuations obtenues par BEM sont légèrement supérieures à celles provenant du calcul MITHRA : ceci est dû au fait que le calcul BEM est mené pour des conditions idéalement homogènes de l'atmosphère. Dans la réalité, il existe toujours des phénomènes de turbulence qui ont notamment pour effet de diminuer la cohérence mutuelle entre deux rayons sonores provenant de la même source (rayon direct et rayon réfléchi sur le sol, par exemple). L'interférence (en fréquence) qui en résulte est alors moins "creusée"
10 Validation du logiciel MITHRA Page 10 (en terme d'atténuation) dans le cas réel que dans le cas idéal de la BEM. Cet effet naturel est pris en compte dans le calcul MITHRA (NMPB).
11 Validation du logiciel MITHRA Page 11 Site N 7- route avec écrans de chaque côté validation par calcul BEM Configuration géométrique du cas d'école 3 autoroute 2x2 voies R4 R6 R3 R m 200 m 500 m Paramètres de calcul BEM 20 fréquences par tiers d'octave, 5 éléments par longueur d'onde, calcul 2D, σ sol = 300 cgs, σ chaussée = cgs, écrans absorbants calcul jour (6h-22h) débit = 4000 véh./h P.L. = 20 % vitesse = 105 km/h Lw = 88,9 db(a)/m météo favorable = 0 % Comparaison des atténuations en db(a) dues à la mise en place des 2 écrans distance 50 m 200 m 500 m récepteur R3 R4 R5 R6 calcul MITHRA 8,6 9,2 5,9 7,7 3,5 6,2 calcul BEM 8,3 11,3 5,7 8,2 4,4 6,5 Remarques Les remarques faites précédemment (site N 6) restent valables ici. Les écrans sont recouverts, côté chaussée, d'un matériau type béton bois, dont les caractéristiques en absorption sont définies par : α = 0,15(100Hz) 0,4(250Hz) 0,99(500Hz) 0,85(1kHz 0,8(2kHz) 0,8(4kHz)
12 Validation du logiciel MITHRA Page 12 Site N 8- voie ferrée au niveau du TN validation par mesures in situ Situation géographique Ligne TGV-Atlantique Configuration géométrique du site train S 3,05 m R3 8,75 m 4,75 m R4 4,25 m 3m 15 m 25 m Comparaison des atténuations en db(a) dues à la mise en place de l'écran écran réfléchissant récepteur R3 R4 calcul MITHRA 8,4 4,2 1,6 5,2 mesures in situ 8,7 5,2 2,1 6,8 écran absorbant récepteur R3 R4 calcul MITHRA 10,3 5,1 1,7 7,4 mesures in situ 10,7 6,5 3,4 8,0 Remarques Les mesures ont été effectuées par la SNCF.
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