Validation du Logiciel MITHRA

Validation du logiciel MITHRA
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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 :
Ÿ soit par des mesures in situ,
Ÿ soit par des mesures sur maquettes,
Ÿ 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 :
Ÿ
Ÿ
Ÿ
Ÿ
Ÿ
Situation géographique
Configuration géométrique du site
Paramètres de calculs MITHRA
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
Ÿ
Ÿ
Ÿ
Ÿ
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
Ÿ site N°5 : route en tranchée
Validations par calculs BEM
Ÿ site N°6 : route avec écran en bordure (cas d'école)
Ÿ site N°7 : route avec écrans de chaque côté (cas d'école)
Validation de l'effet caisse-écran (ferroviaire) par mesures in situ
Ÿ site N°8 : voie ferrée au niveau du TN
ü Remarque
Ÿ Tous les résultats de calculs MITHRA reportés dans les fiches suivantes ont été obtenus
avec la méthode de prévision NMPB-96.
NOT1086 - Note complémentaire
mars 1998
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Site N°1 - route en remblai
validation par mesures in-situ
Situation géographique
Ÿ Est de la France - rase campagne
Configuration géométrique du site
R1
R3
route
2x2 voies
R2
6m
2,75 m
1,8 m
0,25 m
4m
1m
30 m
300 m
550 m
Paramètres de calculs MITHRA
calcul jour (6h-22h)
calcul nuit (22h-6h)
Ÿ débit = 2272 véh./h
Ÿ P.L. = 19 %
Ÿ vitesse = 111 km/h
Ÿ trafic fluide
Ÿ enrobé bitumé
Ÿ Lw = 86,7 dB(A)/m
Ÿ météo favorable = 25 %
Ÿ σ sol = 300 cgs
Ÿ débit = 316 véh./h
Ÿ P.L. = 31 %
Ÿ vitesse = 122 km/h
Ÿ trafic fluide
Ÿ enrobé bitumé
Ÿ Lw = 79,5 dB(A)/m
Ÿ météo favorable = 83 %
Ÿ σ sol = 300 cgs
Comparaison entre niveaux mesurés in-situ et niveaux calculés par MITHRA
LAeq 6h-22h
LAeq 22h-6h
récepteur
R1
R2
R3
R1
R2
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
NOT1086 - Note complémentaire
mars 1998
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Site N°2 - route en remblai
validation par mesures in-situ
Situation géographique
Ÿ Est de la France - rase campagne
Configuration géométrique du site
R1
autoroute
2x2 voies
R3
R2
6m
6m
1m
1,49 m
2,29 m
6m
1,99 m
30 m
120 m
240 m
Paramètres de calculs MITHRA
calcul jour (6h-22h)
Ÿ enrobé bitumé
Ÿ Lw = 82,2 dB(A)/m
Ÿ météo favorable = 19 %
Ÿ σ sol = 300 cgs
Ÿ débit = 1136 véh./h
Ÿ P.L. = 12 %
Ÿ vitesse = 100 km/h
Ÿ trafic fluide
Comparaison entre niveaux mesurés in-situ et niveaux calculés par MITHRA
LAeq 6h-22h
récepteur
R1
R2
R3
calcul MITHRA
68,1
60,3
55,1
mesures in situ
68,4
60,7
55,2
Remarques
Ÿ 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.)
récepteur
NOT1086 - Note complémentaire
R1
R2
R3
LAeq - 100% Favorable
R1
R2
R3
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calcul MITHRA
NOT1086 - Note complémentaire
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68,0
60,0
54,4
68,4
61,5
57,5
mars 1998
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Site N°3 - route au niveau du TN
validation par mesures in-situ
Situation géographique
Ÿ Nord de la France - rase campagne
Configuration géométrique du site
R1
R2
route nationale
3 voies
3m
R3
3m
R4
3m
3m
30 m
60 m
120 m
240 m
Paramètres de calculs MITHRA
calcul LAeq
Ÿ enrobé bitumé
Ÿ Lw = 82,7 dB(A)/m
Ÿ météo favorable = 0% , 100%
Ÿ σ sol = 300 cgs
Ÿ débit = 768 véh./h
Ÿ P.L. = 21 %
Ÿ vitesse = 100 km/h
Ÿ trafic fluide
Comparaison entre niveaux mesurés in-situ et niveaux calculés par MITHRA
LAeq Homogène (0% Fav.)
LAeq 100% Favorable
récepteur
R1
R2
R3
R4
R1
R2
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
Ÿ 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.
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Site N°4 - route avec butte en bordure
validation par mesures in-situ
Situation géographique
Ÿ Est de la France - rase campagne - site complexe
Configuration géométrique du site (simplifié ici)
bâtiment
autoroute
6 voies
2m
butte
R1
R2
7m
7m
7m
3m
9m
9m
3m
23 m
105 m
Paramètres de calculs MITHRA
calcul pour 0% Favorable
Ÿ enrobé bitumé
Ÿ Lw = 87,9 dB(A)/m
Ÿ météo favorable = 0%
Ÿ σ sol = 300 cgs
Ÿ débit = 6600 véh./h
Ÿ P.L. = 10 %
Ÿ vitesse = 100 km/h
Ÿ trafic fluide
Comparaison entre niveaux mesurés in-situ et niveaux calculés par MITHRA
LAeq - 0% Fav.
LAeq - 38% Fav.
LAeq - 94% Fav.
récepteur
R1
R2
R1
R2
R1
R2
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
Ÿ 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.
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Site N°5 - route en tranchée
validation par mesures sur maquettes
Situation géographique
Ÿ 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
7.6 m
5.6 m
30 m
15 m
5m
3m
emplacement
des récepteurs
route
2x3 voies
23 m
25 m
100 m
300 m
Paramètres de calculs MITHRA
calcul jour (6h-22h)
Ÿ débit = 4998 véh./h
Ÿ P.L. = 10 %
Ÿ vitesse = 80 km/h
Ÿ météo favorable = 0 %
Ÿ σ sol = 600 cgs
Ÿ trafic fluide
Ÿ enrobé drainant
Ÿ Lw = 83,2 dB(A)/m
Comparaison entre niveaux maquettes et niveaux calculés par MITHRA (Laeq)
murs réfléchissants
distance (m)
hauteur (m)
25
3
5
100
15
30
3
5
300
15
30
3
5
15
30
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
distance (m)
hauteur (m)
α = 0,1(100Hz)
0,2(250Hz) 0,5(500Hz) 0,7(1kHz) 0,9(2kHz) 0,9(4kHz)
25
3
5
100
15
30
3
5
300
15
30
3
5
15
30
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 :
NOT1086 - Note complémentaire
mars 1998
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Ÿ 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)
NOT1086 - Note complémentaire
mars 1998
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Site N°6 - route avec écran en bordure
validation par calcul BEM
Configuration géométrique du cas d'école
R2
autoroute
2x2 voies
3m
6m
R5
R3
2m
50 m
3 1 3m
6m
6m
R1
2m
R6
R4
2m
2m
200 m
500 m
Paramètres de calcul BEM
Ÿ 20 fréquences par tiers d'octave, 5 éléments par longueur d'onde, calcul 2D,
σ sol = 300 cgs, σ chaussée = 20000 cgs, écran réfléchissant
Paramètres de calculs MITHRA
calcul jour (6h-22h)
Ÿ trafic fluide
Ÿ enrobé bitumé
Ÿ Lw = 88,9 dB(A)/m
Ÿ débit = 4000 véh./h
Ÿ P.L. = 20 %
Ÿ vitesse = 105 km/h
Ÿ météo favorable = 0 %
Ÿ σ sol = 300 cgs
Comparaison des atténuations en dB(A) dues à la mise en place de l'écran
distance
50 m
200 m
500 m
récepteur
R1
R2
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
Ÿ 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"
NOT1086 - Note complémentaire
mars 1998
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(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).
NOT1086 - Note complémentaire
mars 1998
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Site N°7- route avec écrans de chaque côté
validation par calcul BEM
Configuration géométrique du cas d'école
3
R2
autoroute
2x2 voies
3m
R6
R4
6m
R1
2m
R5
R3
2m
50 m
3 1 3m
6m
6m
2m
2m
200 m
500 m
Paramètres de calcul BEM
Ÿ 20 fréquences par tiers d'octave, 5 éléments par longueur d'onde, calcul 2D,
σ sol = 300 cgs, σ chaussée = 20000 cgs, écrans absorbants
Paramètres de calculs MITHRA
calcul jour (6h-22h)
Ÿ trafic fluide
Ÿ enrobé bitumé
Ÿ Lw = 88,9 dB(A)/m
Ÿ débit = 4000 véh./h
Ÿ P.L. = 20 %
Ÿ vitesse = 105 km/h
Ÿ météo favorable = 0 %
Ÿ σ sol = 300 cgs
Comparaison des atténuations en dB(A) dues à la mise en place des 2 écrans
distance
50 m
200 m
500 m
récepteur
R1
R2
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
Ÿ Les remarques faites précédemment (site N°6) restent valables ici.
Ÿ 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)
NOT1086 - Note complémentaire
mars 1998
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Site N°8- voie ferrée au niveau du TN
validation par mesures in situ
Situation géographique
Ÿ Ligne TGV-Atlantique
Configuration géométrique du site
R3
train
8,75 m
R2
S
3,05 m
3m
R1
15 m
R4
4,75 m
4,25 m
2m
25 m
Comparaison des atténuations en dB(A) dues à la mise en place de l'écran
écran réfléchissant
récepteur
R1
R2
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
R1
R2
R3
R4
calcul MITHRA
10,3
5,1
1,7
7,4
mesures in situ
10,7
6,5
3,4
8,0
Remarques
Ÿ Les mesures ont été effectuées par la SNCF.
NOT1086 - Note complémentaire
mars 1998