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Sol amortissant

Sol amortissant

L'amortissement expliqué : les systèmes d'amortissement au sol

 

Les sols sont présents dans tous les bâtiments et, tout comme les gratte-ciel et les ponts, ils peuvent être affectés par les vibrations.

 

Si les sols bougent trop, ils peuvent exercer une influence significative sur une variété d'espaces. Les fortes vibrations du sol, par exemple, peuvent rendre les personnes dans un espace très mal à l'aise. Dans les cas extrêmes, comme les gradins bougeant de manière importante dans une arène, les vibrations peuvent même provoquer la panique.

 

Des niveaux inférieurs de vibrations peuvent également avoir un impact sur les espaces, en particulier avec des processus sensibles comme la chirurgie médicale. Les chirurgiens veulent avoir des vibrations inférieures à ce qu'ils peuvent percevoir, car cela élimine les vibrations du sol en tant que distraction potentielle. Cependant, des vibrations encore plus petites que celles-ci peuvent toujours causer des problèmes - des vibrations plus petites que ce que nous pouvons percevoir peuvent encore perturber les performances des équipements de recherche et médicaux sensibles, tels que les IRM.

 

Lorsque les vibrations du sol sont susceptibles d'être problématiques, elles peuvent être atténuées par l'ajout de masse, de rigidité ou d'amortissement à la structure. Parmi ces propriétés, l'amortissement est probablement la plus difficile à comprendre, mais cela signifie simplement la dissipation d'énergie. Toutes les structures contiennent intrinsèquement de petites quantités d'amortissement; cependant,un amortissement supplémentaire peut être ajouté au système, ce qui peut souvent réduire considérablement les vibrations de la structure. Lorsqu'il s'agit de sols, nous appelons souvent les dispositifs d'amortissement supplémentaires, des amortisseurs de sol.

 

Quels types d'espaces nécessitent un amortissement au sol?

 

De plus en plus, les concepteurs créent des espaces plus uniques avec de longues portées ouvertes dans le but de produire une esthétique ouverte et spécifique. L'ajout de colonnes renforcerait le sol, l'augmentation de l'épaisseur du sol ajouterait de la masse et l'augmentation de la taille des poutres pourrait ajouter à la fois de la masse et de la rigidité. Ces modifications atténueraient les vibrations du sol mais modifieraient également l'apparence souhaitée. L'incorporation d'amortisseurs de sol au sol aide à réduire les vibrations tout en permettant aux architectes de réaliser la conception qu'ils avaient en tête.

 

Un excellent exemple de ceci est une grande salle de bal à portée ouverte, qui est  sensible aux vibrations du sol en raison à la fois de ses structures flexibles et légères et des activités des foules qui les occupent. Destiné à des foules nombreuses dansant sur un rythme rythmé, les utilisateurs de l'espace se déplacent souvent tous à la même fréquence, et sont donc susceptibles d'exciter la structure à sa fréquence de résonance. Dans ces cas, l'ajout d'amortisseurs de sol peut considérablement atténuer les vibrations et améliorer les performances du sol.

 

Les mises à jour ou les extensions d'un hôpital ou d'un centre de recherche nécessitent souvent également une atténuation des vibrations du sol, en particulier lorsque des équipements sensibles sont impliqués. Le déplacement d'équipements médicaux sensibles nécessite souvent de mesurer l'espace existant pour déterminer les niveaux de vibration qui fonctionnent actuellement pour l'équipement et de concevoir le nouveau sol en conséquence. Dans ces cas, l'atténuation est souvent mieux réalisée en augmentant la masse ou la rigidité plutôt qu'en ajoutant de l'amortissement, comme indiqué ci-dessous.

 

Trouver la bonne équation : ajouter un amortisseur, une masse ou une rigidité

 

Lorsque les vibrations du sol doivent être réduites, l'ajout d'un amortissement - par le biais d'amortisseurs de sol supplémentaires - au système est souvent le plus grand "bénéfice pour votre argent". Un amortisseur de sol est un type d'amortisseur de masse accordé (TMD). C'est une masse auxiliaire ajoutée au sol qui est accordée à la fréquence naturelle du sol. Lorsque le sol bouge, le mouvement de l'amortisseur de sol est juste derrière le mouvement du sol. L'énergie est transférée du sol au registre et dissipée par un dispositif de dissipation d'énergie à l'intérieur du registre.

 

Les amortisseurs de sol fonctionnent mieux lorsque le sol réagit principalement dans un ou quelques modes. Un exemple de ceci est un plancher léger à longue portée qui réagit au mouvement en se déplaçant de haut en bas principalement au centre du plancher. L'ajout d'un amortisseur de sol à ce point peut réduire considérablement la réponse du sol au mouvement.

 

Dans les sols plus rigides et plus lourds, la réponse des sols est souvent mieux comprise en déterminant la réponse combinée de nombreux modes agissant ensemble. Dans de telles situations, nous sommes concernés par la réponse à de nombreux points différents sur le sol, et il peut ne pas être possible de mettre des amortisseurs à chaque point de réponse significatif sur le sol. Dans ces situations, l'ajout de masse ou de rigidité au système peut être nécessaire pour atténuer les vibrations du sol.

 

Combien de vibrations est trop?

 

Dans les hôpitaux, les centres de recherche et autres bâtiments où seuls de très faibles niveaux de vibration peuvent être tolérés, les critères de vibration utilisés sont généralement assez spécifiques. En effet, des objectifs spécifiques doivent être atteints pour que l'équipement sensible fonctionne correctement.

 

Lorsque les préoccupations vibratoires concernent le confort humain plutôt que des équipements sensibles, les critères vibratoires sont beaucoup plus variables. En effet, la tolérance humaine aux vibrations dépend des attentes des personnes qui subissent les vibrations et des activités dans lesquelles elles sont engagées. Dans de nombreux cas, il est possible d'avoir des conversations avec les architectes et les propriétaires d'un espace sur la façon dont ils veulent qu'il soit perçu et s'attendent à ce qu'il soit utilisé. Les critères acceptables concernant les vibrations du sol sont ensuite déterminés en fonction de ces conversations.

 

Construisez-le et oubliez-le : les vibrations du sol ne sont-elles traitées que dans les nouvelles constructions ?

 

Non – certaines modifications apportées aux bâtiments existants peuvent également causer des problèmes de vibrations au sol. Un tel exemple est l'élimination de la masse des sols, comme lorsque les bureaux se dématérialisent. Cela implique de retirer les systèmes de classement en papier épais des sols, ce qui peut entraîner des mouvements et des vibrations supplémentaires provenant de sources telles que les personnes qui se promènent dans le bureau.

Des mouvements supplémentaires sur les sols peuvent également entraîner des problèmes de vibration des sols dans les bâtiments existants. L'ajout d'une salle de sport dans un immeuble de bureaux est un exemple courant, car courir sur des tapis roulants et, en particulier, rebondir de manière synchronisée à partir de cours d'aérobic, peut causer des problèmes sur un sol conçu à l'origine pour accueillir des personnes assises à des bureaux.

 

Les bâtiments existants peuvent également être convertis, comme un immeuble de bureaux en laboratoire médical, ce qui modifie les critères de vibration. Les équipements sensibles, tels que les appareils IRM et les tomodensitomètres, sont très sensibles aux vibrations du sol. Les sols d'un immeuble de bureaux n'auraient pas été conçus pour supporter des équipements sensibles, c'est pourquoi des problèmes de vibrations nécessitant des stratégies d'atténuation après la construction peuvent survenir pendant le processus de conversion du bâtiment.

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