Aménagements urbains et bruit

Aménagements urbains et bruit M. BÉRENGIER LUNAM 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) 54% des français sont gênés par le bruit les principales nuisances sonores dénoncées sont principalement liées à la circulation La prise en compte du bruit n est pas un phénomène de mode mais un problème de la vie quotidienne Source : Enquête INSEE 2002

Contexte général (2) En 2006, la quasitotalité des catégories socio-professionnelles se disent gênées par le bruit de la circulation par rapport au bruit de voisinage Source : Enquête INSEE 2006

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 Bruitparif Source Synacoustique

Aménagement urbain? Vu comme un espace spécialement aménagéet comme un ensemble de politiques en interaction avec la mobilitéurbaine

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 àla 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 àla source (2) Modification de la couche de roulement Modification de la planification du trafic Rendre le flux de trafic plus fluide accompagnéd 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 àfeux 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) ( V ) L( Vref ) + 30 lg L 10 Quelques exemples (pour Vref = 90 km/h) Réduire sa vitesse de 130 à90 km/h -4,8 db(a) Réduire sa vitesse de 110 à90 km/h -2,6 db(a) Réduire sa vitesse de 90 à80 km/h -1,5 db(a) Réduire sa vitesse de 90 à70 km/h -3,3 db(a) Réduire sa vitesse de 90 à50 km/h -7,7 db(a) V Vref Rappel : 3 db(a) Doublement de trafic

Réduction de la vitesse des véhicules (2) Relation entre niveau sonore et vitesse pour un flot de véhicules(vitesse stabilisée revêtement dense) ( V ) L( Vref ) + 20 lg L 10 Quelques exemples (pour Vref = 90 km/h) Réduire la vitesse du flot de 130 à90 km/h -3,2 db(a) Réduire la vitesse du flot de 110 à90 km/h -1,7 db(a) Réduire la vitesse du flot de 90 à80 km/h -1,0 db(a) Réduire la vitesse du flot de 90 à70 km/h -2,2 db(a) Réduire la vitesse du flot de 90 à50 km/h -5,1 db(a) V Vref 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) Chignat (63) Montargis (45) Rétrécissement de la chaussée Rétrécissement de la chaussée et mise en place de chicanes Réduction de la vitesse de 50 à 30 km/h par panneaux de signalisation - 1-2 db(a) - 2-4 db(a) - - 2-4 db(a) 0-3 db(a) + 2 db(a) 0 db(a) 0 db(a) + 1,5 + 2 db(a)

Réduction de la vitesse des véhicules (3) Impact des contrôleurs de vitesse (radars) B A Vitesse moyenne en km/h Deux campagnes expérimentales - 2001 : Avant installation - 2006 : Après installation 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 Avant radar Après radar 2001 2006 2001 2006 LA eq (dba) 59,0 59,5 53,0 53,0 Journée [06h00: 22h00] Correction de trafic entre 2001 et 2006-0,1 + 0,1 L (dba) + 0,6-0,1 LA eq (dba) 53,5 52,5 47,0 44,5 Soirée [22h00: 06h00] Correction de trafic entre 2001 et 2006 + 0,1 + 0,1 L (dba) -0,9-2,6 Seul un impact significatif en période nocturne proche du radar

Réduction de la vitesse des véhicules (4) Impact d une «onde verte»(simulation numérique) Récepteur Distance (m) Position L eq (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

Réduction de la vitesse des véhicules (5) Impact d un rétrécissement de chaussée (chicanes) 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) Chignat (63) Rétrécissement de la chaussée Rétrécissement de la chaussée et mise en place de chicanes - 1-2 db(a) - 2-4 db(a) - - 2-4 db(a) 0-3 db(a) + 2 db(a)

Modification de la couche de roulement 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 àgrande vitesse, puis sur le réseau urbain Après mise en œuvre, gain d environ 3 db(a) En milieu urbain, perte d efficacitéacoustique après 1 ou 2 ans (problèmes de colmatage de la structure drainante) Plus récemment, recherche sur des revêtements poreux en double couche (grosse granularitéen sous couche et granularitéfine en couche de surface) et des revêtements poroélastiques

Classification des revêtements LAmax (90 km/h) en db(a) Peu bruyants Intermédiaires Bruyants V Vref ( V ) L( Vref ) + 30 lg L 10 ( max ) 10 db ( A ) L Base de données du LRPC Strasbourg Classification en champ proche (7,50m ; 1,20m)

Un exemple nantais Site Revêtement (LAeq) de jour (LAeq) de nuit Nantes Site # 1 Point # 1 Nantes Site # 1 Point # 2 Nantes Site # 1 Point # 3 Nantes Site # 2 Nantes Site# 3 Périphérique BBSG 0/10 BBTM 0/10-1,5 db(a) - 1,5 db(a) BBSG 0/10 BBTM 0/10-0,5 db(a) - 2,5 db(a) BBSG 0/10 BBTM 0/6-2,5 db(a) - 3,5 db(a) BBSG 0/10 BBUM 0/6-2,0 db(a) - 2,0 db(a) 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 émission sonore du véhicule Détermination expérimentale de la puissance acoustique S: Régime moteur (rpm) A: Accélération (m/s²) V: Vitesse du véhicule (km/h) a i : Coefficients de régression Les coefficients de régression sont déterminés : à partir de mesures pour divers modes de conduite (accélération, décélération ), àpartir de véhicules test ou d un flot réel, à partir d une méthode de régression (algorithme de Levenberg-Marquardt, pour chaque bande de fréquence.

Exemple d un carrefour giratoire Site expérimental Partie «Accélération» microphones Partie «Décélération» Cellules infrarouges

Résultats des simulations : valeurs globales, trafic réel Impact d un carrefour giratoire

Résultats des simulations : Comparaison mesure - calcul Accélération

Comparaison entre trois situations 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, àtrafic constant (1000Hz)

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)

Ecrans antibruit verticaux Buttes de terre Actions sur les trajets entre la source et le récepteur (1)

Actions sur les trajets entre la source et le récepteur (2) Propagation en présence d obstacles Barrières écrans transmission diffraction hauteur utile des écrans construits la diffraction limite l'efficacité des écrans la transmission doit être négligeable

Actions sur les trajets entre la source et le récepteur (3) Propagation en présence d un écran (fonctionnement) diffractée

Actions sur les trajets entre la source et le récepteur (4) Propagation en présence d un écran (zone de diffraction)

Actions sur les trajets entre la source et le récepteur (5) Propagation en présence d un écran (calcul du champ diffracté par l abaque de Maekawa) Atténuation fonction du nombre de Fresnel Atténuation (dba) N = 2δ λ l : longueur d onde b a 5 c N=0 Nombre de Fresnel (N) δ : Différence de trajet ( a + b - c) A diff = 10 lg 10 (3 + 20 N ) GDR VISIBLE Ecole d Automne «Ville et Acoustique» Nantes, 21-25 Octobre 2013

Exemple 78 db(a) 75 db(a) 4000 VL/h 400 PL/h 2 m 2 m 40 m 80 m 68 db(a) 77 db(a) 2 m 2 m Ecran 3 m réfléchissant 68 db(a) 76 db(a) 2 m 2 m Ecran 3 m absorbant

Actions sur les trajets entre la source et le récepteur (6) Dans un passéproche, 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)

Des actions combinées : exemple dans la ville de Nantes (1) Mise en place de deux écrans antibruit pour protéger des groupes scolaires Modification de trois carrefours àfeux 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 (2) Points Type d'infrastructure (LAeq) de jour (LAeq) de nuit Point # 1 (hauteur : 1,5 m) Point # 2 Point # 3 Point # 4 (hauteur : 4 m) Point # 4 (hauteur : 1,5 m) Ecran + Revêtement BBTM 0/10 Ecran + Passage pour piétons Giratoire + Revêtement BBTM 0/10 Ecran + Revêtement BBTM 0/10 Ecran + Revêtement BBTM 0/10-10,5 db(a) - 10,5 db(a) - 5,5 db(a) - 5,5 db(a) - 2,5 db(a) - 3,0 db(a) - 9,5 db(a) - 11,0 db(a) - 8,0 db(a) - 9,0 db(a)

Actions sur l environnement bâti : orientation des façades des bâtiments mauvaise : murs parallèles (conditions extérieures empirées par les phénomènes d échos) intermédiaire : solution de murs en angle meilleure : espacements

Aménagements sur la surface de chaussée 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

Exemple d un premier site Mesures réalisées entre 20 et 30 km/h

Exemple d un second site Mesures réalisées entre 30 et 70 km/h

Exemple d un troisième site Mesures réalisées entre 30 et 40 km/h

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 donnéesfrancoallemande) à des configurations urbaines Réduire encore les émissions sonores àla source : extension du parc des véhicules électriques et hybrides en espace urbain

Références (1) M. BÉRENGIER, Projet Européen SILENCE : «UrbanTrafficNoise Management: French Experiments», Report H.R1, Rapport SILENCE_H.R1_100206_LCPC, février 2006. M. BÉRENGIER, J. PICAUT, Projet Européen SILENCE : «Methodsfor noise control by trafficmanagement: Impact of speed reducingequipments», Report H.R2, Rapport SILENCE_H.R2_100108_LCPC, janvier 2008. M. BÉRENGIER, Projet Européen SILENCE : «F3.3. DetectionSystems For Pavement Discontinuities: Overviewof technologies and systemsto detectpavement discontinuitiesincludingassessmentof 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-Allemandepour la classification acoustique des revêtements de chaussée, Acoustique et Techniques, n 54-55, 2008, pp. 45-51.

Références (2) J. PICAUT, M. BÉRENGIER, E. ROUSSEAU, Noise impact modellingof a roundabout, Internoise 2005, Rio de Janeiro, Brésil, août 2005. M. BÉRENGIER, H. BENDTSEN, M. HAIDER, A methodology to estimate the effectof pavement management on noise emissionin urbanarea. 19ème Congrès International d Acoustique, Madrid, Espagne, septembre 2007. M. BÉRENGIER, B. DROSTE, B. GAUVREAU, D. DUHAMEL, M. AUERBACH, DEUFRABASE: A German-French acousticdatabaseon 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, Internoise2008, Shanghai, Chine, octobre 2008. Base de données DEUFRABASE: http://deufrako.bast.de/

Merci pour votre attention M. BÉRENGIER LUNAM Ifsttar Département AME Laboratoire d Acoustique Environnementale michel.berengier@ifsttar.fr www.ifsttar.fr