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RÉSUMÉ
Le bruit de roulement automobile ou bruit de contact pneumatique-chaussée constitue la source prépondérante de bruit d'un trafic routier. Sa réduction nécessite en priorité d'optimiser les revêtements de chaussées. Mais au préalable, il convient de connaître les phénomènes physiques responsables de la génération de bruit. Les méthodes expérimentales pour la mesure du bruit de roulement sont présentées, avec une revue exhaustive des modèles de prévision du bruit engendré. Enfin, les différents revêtements peu bruyants sont présentés, leur typologie, leur emploi et leur intérêt pour la réduction du bruit routier.
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Fabienne ANFOSSO-LÉDÉE : Docteur en acoustique, HDR - Directrice de recherche à l'IFSTTAR Nantes
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Julien CESBRON : Docteur en génie mécanique - Chargé de recherche à l'IFSTTAR Nantes
INTRODUCTION
Le bruit routier constitue depuis plusieurs décennies une nuisance majeure d'environnement en France et dans de nombreux autres pays. De récentes études montrent que plus de 30 % de la population européenne est exposée à des niveaux de bruit de trafic routier jugés dangereux pour la santé selon les limites fixées par l'OMS. L'enjeu de la réduction du bruit de trafic routier est donc particulièrement important. Si les écrans antibruit restent les outils de lutte contre le bruit routier les plus largement utilisés actuellement, les moyens de réduction à la source présentent l'énorme avantage d'être plus globaux (n'agissent pas seulement localement), moins intrusifs (visuellement) et moins coûteux pour la société. Au cours des vingt dernières années, les constructeurs automobiles sont parvenus à diminuer considérablement le bruit mécanique des véhicules (moteur, échappement, transmission). Par ailleurs, les vitesses considérées (inférieures à 130 km/h) sont trop faibles pour que le bruit aérodynamique lié au déplacement du véhicule dans l'air soit significatif. En conséquence, le bruit émis par le contact entre le pneumatique et la chaussée, ou « bruit de roulement », est devenu prédominant, même à faible vitesse de circulation, à partir de 50 km/h pour les véhicules légers (et même 30 km/h pour les véhicules neufs), et environ 80 km/h pour les poids lourds. Des solutions pratiques existent pour diminuer ce bruit de roulement, par action sur les caractéristiques du pneumatique, sur celles du revêtement de chaussée ou par limitation de la vitesse des véhicules. L'enjeu le plus important semble porter sur la chaussée, l'action sur les pneumatiques étant limitée par des problèmes de sécurité et de durabilité. Pour un même véhicule, une différence de l'ordre de 2 à 3 dB(A) est obtenue selon qu'il est ou non équipé de pneumatiques optimisés pour le bruit. En revanche, des différences d'une dizaine de décibels peuvent être atteintes en bordure de voie entre les revêtements les plus bruyants et les moins bruyants, et certains revêtements peu bruyants sont maintenant proposés comme des moyens de réduction du bruit routier à part entière.
La génération de bruit de roulement est un phénomène complexe qui a d'abord été appréhendé expérimentalement. Par la suite, une analyse fine des phénomènes physiques en jeu dans le processus de génération du bruit de contact pneumatique-chaussée s'est révélée nécessaire afin d'optimiser les pneumatiques et surtout les revêtements de chaussée. En effet, il n'existe pas de dispositif ou de modèle réduit reproduisant de façon réaliste le bruit de roulement en laboratoire et, pour prévoir l'effet de telle ou telle caractéristique du revêtement sur le bruit engendré, il faut réaliser en grandeur réelle plusieurs dizaines de mètres de chaussée. Un modèle prévisionnel faisant intervenir des paramètres physiques de chaussée, quantifiables en laboratoire, présente alors un intérêt considérable.
En parallèle, les méthodes de mesure du bruit de roulement ont évolué. Essentiellement deux méthodes sont utilisées actuellement : la mesure au passage et la mesure de proximité en continu. Ces méthodes de mesure ne sont pas équivalentes mais elles sont complémentaires. Elles permettent de valider les modèles, d'évaluer les propriétés acoustiques des revêtements de chaussée, de les comparer et de les suivre dans le temps, ou encore de vérifier des exigences d'un marché de renouvellement de revêtement.
Cet article présente les phénomènes physiques responsables de la génération de bruit de roulement, puis passe en revue les méthodes de mesure du bruit de roulement ainsi que leur intérêt respectif. Ensuite, les approches de modélisation physique et statistique (empirique ou hybride) sont présentées. Enfin, on fait le point sur les revêtements de chaussée peu bruyants, leur typologie, leur emploi et leur intérêt pour la réduction du bruit routier.
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- Version courante de nov. 2019 par Fabienne ANFOSSO-LÉDÉE, Julien CESBRON
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Conclusions4. Influence du revêtement de chaussée sur la réduction du bruit de roulement
4.1 Panorama des revêtements routiers peu bruyants
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La première génération des revêtements peu bruyants remonte au milieu des années 1980, avec le développement des bétons bitumineux drainants (BBDr), ou enrobés drainants traditionnels. Ces produits avaient pour premier objectif de réduire les projections d'eau et d'améliorer l'adhérence, par infiltration de l'eau de pluie au travers du revêtement de 4 cm d'épaisseur. La porosité ouverte (20 à 30 %), permettant la circulation interne de l'eau, était obtenue par une courbe granulométrique discontinue (absence de granulats de taille comprise entre 2 et 6 mm ou entre 2 et 4 mm) et par une très faible proportion de sable (10 %). Ces enrobés drainants absorbaient également les sons et limitaient leur propagation mais ils absorbaient aussi les particules fines, provoquant un colmatage des pores, plus ou moins rapide selon l'intensité du trafic, et une réduction des performances acoustiques. Ce colmatage est davantage marqué sur les voies où le trafic est lent ou pulsé. Pour cette raison, les enrobés drainants ont été rapidement exclus du milieu urbain et leur principale utilisation reste sur voie rapide ou autoroutière [46].
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Une seconde génération d'enrobés peu bruyants a alors été mise au point par les entreprises routières, afin de mieux s'adapter aux contraintes urbaines : faible épaisseur, facilité et rapidité d'application, homogénéité, bonnes propriétés de surface tant du point de vue de la génération de bruit que de la sécurité. Ce sont des revêtements en béton bitumineux très mince (BBTM), d'épaisseur 2 à 2,5 cm. Les BBTM de classe 2 (ou type 2) selon la norme NF EN 13108-2 (2007) présentent une teneur en vides élevée mais inférieure à celle d'un BBDr (entre 20 et 25 % pour les BBTM 0/6 et entre 18 et 25 % pour les BBTM 0/10). Pour limiter le bruit, la taille maximale des granulats est de 10 mm (BBTM 0/10) ou de 6 mm (BBTM 0/6). La courbe granulométrique présente une discontinuité bien marquée : coupure 2/4 pour les BBTM 0/6 et coupure 2/6 pour les BBTM 0/10. Les teneurs en fines particules sont assez élevées (6 à 8 %), de façon à rigidifier le mastic bitumineux qui enchâsse les gravillons en forte quantité. L'emploi de bitume modifié par des polymères améliore les propriétés mécaniques de l'enrobé...
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Influence du revêtement de chaussée sur la réduction du bruit de roulement
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SANDBERG (U.), EJSMONT (J. A.) - Tyre/road noise reference book - . Informex (2002).
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(2) - LCPC - Méthode d'essai des LPC no 63 : Mesure en continu du bruit de contact pneumatique/chaussée. - Techniques et Méthodes des Laboratoires des Ponts et Chaussées (2007).
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(3) - CFTR - Performances acoustiques in situ des revêtements de chaussées – Méthode expérimentale de caractérisation, de vérification et de suivi - . Comité Français des Techniques Routières. Note d'Information no 20, janv. 2010.
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(4) - KROPP (W.) - Ein Modell zur Beschreibung des Rollgeräusches eines unprofilierten Gürtelreifens auf rauher Strassenoberfläche - . T. U. Berlin (1992).
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(5) - HAMET (J.-F.), KLEIN (P.) - Use of a rolling model for the study of the correlation between road texture and tire noise. - Presented at Internoise, The Hague, The Netherlands (2001).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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AFNOR Acoustique – Mesurage de l'influence des revêtements de chaussée sur le bruit émis par la circulation – Partie 1 : méthode statistique au passage - NF EN ISO 11819-1 - 2002
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ISO Acoustics – Measurement of the influence of road surfaces on traffic noise – Part 4 : The Statistical Pass-By method using a backing board, (en cours de publication) - ISO/PAS 11819-4 - 2013
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ISO Statistique – Vocabulaire et symboles – Partie 1 : termes statistiques généraux et termes utilisés en calcul des probabilités - ISO 3534-1 - 2006
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ISO Acoustics – Measurement of the influence of road surfaces on traffic noise – Part 2 : close proximity method (20-12-2012) - ISO DIS 11819-2 - 2012
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AFNOR Acoustique – Caractérisation in situ des performances acoustiques des revêtements de chaussées – Mesures du bruit de contact pneumatique/chaussée en continu – Partie 1 : mesure d'expertise - XP S31-145-1 AFNOR - 2007
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AASHTO Standard Method of Test for Measurement of Tire/Pavement Noise using the On-Board Sound Intensity (OBSI) Method, American Association of State Highway and Transportation Officials - Specification...
Loi no 92-1444 du 31 décembre 1992 relative à la lutte contre le bruit, codifiée sous les articles L. 571-1 à L. 571-25 du code de l'environnement. En particuliers l'article 12 (L.571-9) sur les infrastructures nouvelles et l'article 13 (L.571-10) sur la construction de bâtiments nouveaux
Directive 2002/49/CE sur l'évaluation et la gestion du bruit dans l'environnement (transposée en France par l'ordonnance 2004-1199 du 12 novembre 2004)
Directive européenne 2001/43/EC modifiant la directive 92/23/CEE du Conseil relative aux pneumatiques des véhicules à moteur et de leurs remorques ainsi qu'à leur montage
Règlement (CE) no 1222/2009 du Parlement européen et du Conseil du 25 novembre 2009 sur l'étiquetage des pneumatiques en relation avec l'efficacité en carburant et d'autres paramètres essentiels (bruit, adhérence)
Règlement (CE) no 661/2009 du Parlement européen et du Conseil du 13 juillet 2009 sur les exigences d'homologation pour la sécurité des véhicules à moteur, de leur remorque et de leurs systèmes, composants et équipements techniques
Règlement UNECE (R. 117), Prescriptions uniformes relatives à l'homologation des pneumatiques en ce qui concerne le bruit de roulement et l'adhérence sur sol mouillé (2007)
Directive 70/157/CEE du Conseil, du 6 février 1970 (et modifications successives), concernant le rapprochement des législations des États membres relatives au niveau sonore admissible et au dispositif d'échappement des véhicules à moteur.
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