Prédiction de l’influence d’écrans anti-bruit sur la gêne de bruits de chantiers de construction

Les chantiers de construction sont à l’origine de nuisances sonores importantes pour les riverains [1], ce qui peut même se traduire par des effets sur leur santé [2]. Les indicateurs classiques d’exposition sonore utilisés actuellement pour qualifier la gêne liée à ces bruits tendent à montrer leurs limites [3]. Par ailleurs, les murs ou écrans anti-bruit constituent des alternatives classiques permettant d’atténuer le bruit environnemental, largement employé aux abords des voies ferrées ou des routes. Des outils de modélisation de ces derniers permettant de calculer des indicateurs classiques d’atténuation acoustique existent [4-8]. Cependant, étant donné que la prédiction de la gêne de bruits de chantier nécessite d’aller au-delà des indicateurs classiques d’exposition, ces outils de modélisation ne sont pas suffisamment précis pour une telle application. L’objectif est donc d’améliorer cette modélisation d’écrans (ou barrière)anti-bruit, de manière à ce qu’elle permette de prédire leur effet réel autour des bruits de chantiers. Cette modélisation sera employée dans un second temps en vue d’une optimisation visant à renforcer l’efficacité acoustique de ces écrans.
Les objectifs de la thèse sont les suivants :
- Développer des outils de calculs de transmission et diffraction adaptés à des écrans anti-bruit pouvant être mis en place aux abords de chantier ;
- Évaluer la capacité de ces simulations à prédire la réduction de gêne permise par ces écrans ;
- Optimiser l’efficacité acoustique des écrans antibruit en vue de réduire la nuisance perçue selon un cahier des charges établi.
La thèse pourra se dérouler selon différentes étapes :
1) Etude bibliographique centrée essentiellement sur les méthodes de modélisation numérique de la transparence acoustique et de la diffraction
2) Phase expérimentale d’essais en chambre semi-anéchoïque, avec différents types de parois. Caractérisation à la fois physique (diffraction et transmission), mais aussi perceptive (évaluation de la réduction de gêne apportée par la paroi, en fonction des signatures sonores des différentes machines de chantiers, en proposant des indicateurs de gêne adaptés).
3) Proposition d’indicateurs de gêne permettant, de prédire la nuisance perçue par ces différentes sources à partir des signaux enregistrés. On cherchera aussi à évaluer la gêne globale d’un ensemble de sources fonctionnant simultanément, comme c’est souvent le cas dans les chantiers de construction. Il s’agira d’étudier ici le lien entre la gêne spécifique de chaque machine (i.e. lorsqu’elle fonctionne seule) et la gêne globale de l’ensemble des machines.
4) Développement d’approches calcul, adaptées à la composition multi-couches d’un écran. Vérification de la conformité des calculs liés à la réduction de gêne prédite par des études perceptives . Amélioration des modélisations.
5) Optimisation de la composition et de la géométrie d’un écran, avec un critère combiné poids – efficacité de la réduction de gêne.
6) Vérification et validation expérimentale de l’efficacité acoustique de l’écran optimisé
Dans ce travail, le LVA contribuera par la mise à disposition de ses moyens expérimentaux (chambre semi-anéchoïques, outil d’acquisition multi-voies, cabine audiométrique pour les expériences perceptives) et les compétences du directeur de thèse en termes de perception acoustique et d’évaluation de la gêne.
PRISME apportera les compétences complémentaires relatives à la modélisation d’un écran acoustique, éventuellement composé de plusieurs éléments, et le calcul d’atténuation apporté par cet écran.
Il est prévu que l’étudiant soit basé essentiellement à Lyon (car le LVA dispose aussi des outils de calcul nécessaires), avec le soutien des encadrants de PRISME (à distance et grâce à plusieurs déplacements, de l’étudiant à Bourges ou de ses encadrants à Lyon).

Références bibliographiques
[1] C.F., Ng (2000). Effects of building construction noise on residents : a quasi experiment. J. of Env. Psy. 20, 375-385.
[2] M.,Mir., F.,Nasirzadeh, H.,Bereznicki, P.,Enticott, S.,Lee, A.,Mills (2023). Construction noise effects on human health : evidence from physiological measures. Sustainable cities and society 91, 104470.
[3] Y., Liu, B., Xia, C., Cui and M., Skitmore (2017). Community response to construction noise in three central cities of Zhejiang province, China. Environmental Pollution 230, 1109-1017
[4] S., Takafumi, M., Toru, N., Yosei, et al. Suppression of diffracted sound by green walls. Noise Control Engineering Journal, 2016, vol. 64, no 2, p. 142-152.
[5] I., Soto-Molina, M., Ausejo-Prieto et M., Arce-Ruiz. Modelizacion del ruido ambiental mediante el metodo de elementos finitos (FEM), como herramienta complementaria à los estudios realizados con cnossos-eu.
[6] S.,Sohrabi, T., Pamies-Gomez and J., Romeu-Garbi. Suitability of active noise barriers for construction sites. Applied sciences, 2020, vol. 10, no 18, p. 6160.
[7] F., Koussa, J., Defrance, P., Jean et al. Acoustic performance of gabions noise barriers: numerical and experimental approaches. Applied acoustics, 2013, vol. 74, no 1, p. 189-197.
[8] A., Jolibois, J., Defrance, H., Koreneff et al. In situ measurement of the acoustic performance of a full scale tramway low height noise barrier prototype. Applied Acoustics, 2015, vol. 94, p. 57-68.

La thèse se déroulera au sein du laboratoire LVA de l'INSA Lyon 

Titulaire d’un Master en Acoustique ou d’un diplôme d’école d’ingénieur avec formation en acoustique. Curieux, organisé, autonome, capacités rédactionnelles.