ISO 10815:2016
(Main)Mechanical vibration — Measurement of vibration generated internally in railway tunnels by the passage of trains
Mechanical vibration — Measurement of vibration generated internally in railway tunnels by the passage of trains
ISO 10815:2016 establishes the basic principles for measuring, processing and evaluating vibration generated internally in railway tunnels by the passage of trains. By establishing a standard procedure, comparative data may be obtained on response of the tunnel elements from time to time, provided that the excitation source is the same. Data obtained in different tunnels may also be compared. The measurements considered in ISO 10815:2016 concern the response of the structure and secondary elements mounted in the tunnel. They do not concern the response of persons in the tunnel or in its vicinity, or of passengers on trains running through the tunnel.
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations produites à l'intérieur des tunnels ferroviaires par le passage des trains
L'ISO 10815 :2016 établit les principes fondamentaux de mesurage, de traitement et d'évaluation des vibrations produites au niveau interne dans les tunnels ferroviaires par le passage des trains. L'établissement de modes opératoires normalisés peut permettre d'obtenir des données comparatives sur la réponse des différents éléments d'un tunnel, par intervalles, à condition que la source d'excitation soit la même. II est également possible de comparer les données obtenues dans différents tunnels. Les mesurages considérés dans le cadre de l'ISO 10815 :2016 concernent la réponse des éléments de structures et des éléments secondaires fixés dans le tunnel. Ils ne concernent pas la réponse des personnes se trouvant dans le tunnel ou à proximité, ni celle des passagers de trains circulant sous le tunnel.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10815
Second edition
2016-09-15
Mechanical vibration — Measurement
of vibration generated internally in
railway tunnels by the passage of trains
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations produites à
l’intérieur des tunnels ferroviaires par le passage des trains
Reference number
ISO 10815:2016(E)
ISO 2016
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ISO 10815:2016(E)
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ii © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 10815:2016(E)
Contents Page
Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv
Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v
1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1
2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1
3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1
4 Factors affecting vibration ......................................................................................................................................................................... 1
4.1 Tunnel-related factors ...................................................................................................................................................................... 1
4.1.1 General...................................................................................................................................................................................... 1
4.1.2 Tunnel types and conditions ................................................................................................................................. 2
4.1.3 Natural frequencies and damping ratios..................................................................................................... 2
4.1.4 Soil ................................................................................................................................................................................................ 2
4.2 Source-related factors ....................................................................................................................................................................... 2
5 Quantities to be measured ......................................................................................................................................................................... 2
6 Measurement methods .................................................................................................................................................................................. 3
6.1 Positioning the transducers with respect to passage of trains ...................................................................... 3
6.2 Fastening the transducers ............................................................................................................................................................. 4
6.3 Signal-to-noise ratio ........................................................................................................................................................................... 4
7 Measuring instruments ................................................................................................................................................................................. 5
8 Measurement for internal sources .................................................................................................................................................... 5
8.1 Conditions of the track ..................................................................................................................................................................... 5
8.2 Conditions of the train ...................................................................................................................................................................... 5
9 Types of test ............................................................................................................................................................................................................... 6
9.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 6
9.2 Full tests ........................................................................................................................................................................................................ 6
9.3 Limited tests .............................................................................................................................................................................................. 6
10 Evaluation of measurements ................................................................................................................................................................... 7
11 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 7
Annex A (informative) Tunnel vibration resulting from the passage of trains ........................................................9
Annex B (informative) Examples of railway tunnels .........................................................................................................................10
Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................20
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ISO 10815:2016(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
The committee responsible for this document is ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition
monitoring, Subcommittee SC 2, Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied
to machines, vehicles and structures.This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10815:1996), of which it constitutes a
minor revision with the following changes:— normative references have been updated;
— subclause numbering has been updated;
— bibliography has been updated.
iv © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 10815:2016(E)
Introduction
Railway tunnels are regularly exposed to vibration originating from internal sources (trains and
service carriages. maintenance work, etc.).In this document, only vibration resulting from the passage of trains is considered.
Vibration is measured in tunnels for different purposes, which are summarized as follows.
When a tunnel is reported to be exposed to vibration which might cause concern regarding its integrity,
suitable measurements (see 9.2) should be taken to assess whether the levels are acceptable.
Measurements of vibration might be carried out in the following cases:— when the maximum allowable vibration level has been established and a regular check is required
(see 9.3);— when the dynamic performance of a newly built tunnel has been predicted and performance has to
be checked against design data (see 9.2);— a special situation may arise when the tunnel has been exposed to abnormal external action (e.g.
due to fires, earthquakes, blasting, pile drivers or demolition of nearby buildings) and the integrity
of the structure has to be checked (see 9.2);— when any modification to the track and/or internal vibration sources (e.g. load on vehicle axles) has
been made.© ISO 2016 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10815:2016(E)
Mechanical vibration — Measurement of vibration
generated internally in railway tunnels by the passage of
trains
1 Scope
This document establishes the basic principles for measuring, processing and evaluating vibration
generated internally in railway tunnels by the passage of trains.By establishing a standard procedure, comparative data may be obtained on response of the tunnel
elements from time to time, provided that the excitation source is the same. Data obtained in different
tunnels may also be compared.The measurements considered in this document concern the response of the structure and secondary
elements mounted in the tunnel. They do not concern the response of persons in the tunnel or in its
vicinity, or of passengers on trains running through the tunnel.2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1683, Acoustics — Preferred reference values for acoustical and vibratory levels
ISO 5348, Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
tunnel
underground structure in which passenger trains, freight trains or service trains travel
3.2background noise
sum of all the signals except the one under investigation
4 Factors affecting vibration
4.1 Tunnel-related factors
4.1.1 General
The dynamic characteristics of a tunnel depend largely on its geometry, secondary elements, depth of
the tunnel and soil properties.© ISO 2016 – All rights reserved 1
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ISO 10815:2016(E)
A lined tunnel is usually a system of discrete elements (concrete, ventilation channels, etc.) each coupled
with the soil. They may have different response characteristics and coupling with the surrounding soil
and/or rock.4.1.2 Tunnel types and conditions
There are many kinds of tunnels, all of which respond to vibration in a different way. Examples are
given in Annex B.4.1.3 Natural frequencies and damping ratios
For this document, the frequencies of interest are likely to relate to the response of the tunnel elements
and not to a fundamental frequency of the tunnel cavity in the surrounding medium. The natural
frequencies of these elements can be determined as follows:— measurement of the response of the tunnel elements when they are affected by a large, transient
external influence such as, for instance, pile driving or blasting;— the use of a shaker as a mono-frequency source together with measurement of the response
amplitude;— measurement of the response using ambient excitation and spectrum analysis.
Accurate determination of damping is a difficult task, especially for tunnels containing both lightly
damped elements, such as beams, and elements which are in firm contact with the tunnel surfaces and
therefore are highly damped due to wave radiation.4.1.4 Soil
The soil surrounding the tunnel has an important effect on the stiffness of the tunnel and on the
tunnel response to vibration, and as such is therefore of main concern when making predictions about
response. Its characteristics depend on soil particle size, compaction, saturation, underground water
level and bedding, and upon amplitude, frequency and duration of the excitation.4.2 Source-related factors
The vibration produced by the passage of trains may be classified according to the signal type, the
duration and the frequency range (see ISO 4866).The signal depends on the mechanical properties of the train, the track, the wheel-rail contact and on
the loading and speed of the train.The frequency range to be analysed depends on the spectral distribution of the excitation forces and
the transfer function from the source to the tunnel walls or linings.The frequency range from 1 Hz to 100 Hz covers the responses of different elements of the tunnel. On
the rail, the frequency range of interest is usually up to 2 kHz, although higher frequencies are often
present.5 Quantities to be measured
In the frequency range of interest for tunnel vibration, usually a kinematic value such as velocity or
acceleration is measured.In the lower frequency range, velocity measurement is preferred although in the higher frequency
range, instrumental factors dictate that acceleration be measured.2 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 10815:2016(E)
6 Measurement methods
6.1 Positioning the transducers with respect to passage of trains
Ideally, a straight stretch of the tunnel, at least 200 m long, should be available for the readings. The
transducers should be placed away from any visible singular features (major cracks, water seepages,
switch points and crossings), unless the effect of such a feature is to be investigated. To investigate the
tunnel response, the transducers should preferably be oriented in line with the three principal axes of
the tunnel (one vertical, two horizontal; see Figure 1).Dimensions in metres
Type of test Measurement points
Full (see 9.2) a, b, c, d, e
Limited (see 9.3) b, d, e
Figure 1 — Measurement points at a cross-section, depending on the type of test
In the following assignment of measurement points, it is assumed that the train is running over the left
track (see Figure 1).For full and limited tests (see 9.2 and 9.3), the transducers should be arranged as follows:
— on the invert at the cross-section vertical centre line (point d of Figure 1), between two sleepers in
the case of tracks laid on ballast, or between two successive fasteners or rail spikes for other types
of track;— on the vault (point e of Figure 1), directly above point d;
— on the tunnel wall close to the track where the train will run, 1,20 m above the level of the rails
(point b of Figure 1).In order to investigate the relationship between trains as excitation sources and vibration transmitted
to the tunnel, measurements should be made on the foot of the rail perpendicular to the plane of the
rails (point a of Figure 1).Position a is prone to local effects and its typicality and stability should be established before its
selection as a control point for a limited test.Allowance should be made for the slope shaping the foot of the rail (see Figure 2).
If the invert is not accessible, the transducer should be placed at the nearest suitable point and any
element between the transducer and the invert should be indicated.© ISO 2016 – All rights reserved 3
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ISO 10815:2016(E)
For full tests (see 9.2), readings shall also be taken at other two sections away from the middle section
(typically 20 m) in order to minimize local influences. However, when the signal issuing from two
corresponding points on two sections placed 20 m away from each other are equal, measurements may
...ISO TC 108/SC 2
Date: 2016-09-15
ISO 10815:2016(F)
ISO TC 108/SC 2
Secrétariat: DIN
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations produites à l'intérieur des
tunnels ferroviaires par le passage des trains
Mechanical vibration — Measurement of vibration generated internally in
railway tunnels by the passage of trains
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le
droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet
de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails
concernant les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés
lors de l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations
de brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes de
l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC)
voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/foreword.html.Le comité chargé de l'élaboration du présent document est l'ISO/TC 108, Vibrations et chocs
mécaniques, et leur surveillance, sous‐comité SC 2, Mesure et évaluation des vibrations et chocs
mécaniques intéressant les machines, les véhicules et les structures.Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10815:1996), qui a fait l'objet d'une
révision technique avec les modifications suivantes:— les références normatives ont été mises à jour;
— la numérotation des paragraphes a été mise en jour;
— la Bibliographie a été mise à jour;
— le document a fait l'objet d'une révision éditoriale.
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Introduction
Les tunnels ferroviaires sont régulièrement soumis à des vibrations, dont les sources sont de nature
interne (trains et voitures de service, travaux de maintenance, etc.).Seules les vibrations résultant du passage des trains sont prises en considération dans la présente
Norme internationale.Les différentes raisons justifiant le mesurage des vibrations dans les tunnels sont présentées comme
suit.Lorsqu'on sait qu'un tunnel est exposé à des vibrations susceptibles de mettre en doute son intégrité, il
convient d'effectuer les mesurages appropriés (voir 9.2) afin de vérifier si les niveaux atteints sont
acceptables.Les mesurages des vibrations peuvent être effectués lorsque
— le niveau de vibration maximal acceptable a été déterminé et qu'une vérification régulière est
requise (voir 9.3);— les performances dynamiques d'un tunnel construit récemment ont été prévues et qu'il faut les
vérifier par rapport aux données de conception (voir 9.2);— le tunnel subit des phénomènes externes à caractère exceptionnel (par exemple en raison
d'incendies, de tremblements de terre, d'explosions, d'engins de battage ou de démolition de
bâtiments à proximité) et que l'intégrité de la structure doit être vérifiée (voir 9.2);
— une modification quelconque de la voie et/ou des sources de vibration interne (par exemple la
charge sur l'essieu des véhicules) a été effectuée.---------------------- Page: 3 ----------------------
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations produites
à l’intérieur des tunnels ferroviaires par le passage des trains
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale établit les principes fondamentaux de mesurage, de traitement et
d'évaluation des vibrations produites au niveau interne dans les tunnels ferroviaires par le passage des
trains.L'établissement de modes opératoires normalisés peut permettre d'obtenir des données comparatives
sur la réponse des différents éléments d'un tunnel, par intervalles, à condition que la source d'excitation
soit la même. II est également possible de comparer les données obtenues dans différents tunnels.
Les mesurages considérés dans le cadre de la présente Norme internationale concernent la réponse des
éléments de structures et des éléments secondaires fixés dans le tunnel. Ils ne concernent pas la
réponse des personnes se trouvant dans le tunnel ou à proximité, ni celle des passagers de trains
circulant sous le tunnel.2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent
document et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l'édition citée
s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y
compris les éventuels amendements).ISO 1683, Acoustique — Valeurs de référence recommandées pour les niveaux acoustiques et vibratoires
ISO 5348, Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1tunnel
structure souterraine dans laquelle circulent des trains de voyageurs, des trains de marchandises ou
des trains de service3.2
bruit de fond
somme de tous les signaux à l'exception de celui en cours de recherche
4 Facteurs influençant les vibrations
4.1 Facteurs liés aux tunnels
4.1.1 Généralités
Les caractéristiques dynamiques d'un tunnel dépendent en grande partie de la géométrie, des éléments
secondaires et de la profondeur du tunnel ainsi que des propriétés du sol.---------------------- Page: 4 ----------------------
En règle générale, un tunnel maçonné est un système d'éléments discrets (par exemple béton, conduits
de ventilation, etc.), chacun de ces éléments étant couplé au sol. Ces éléments peuvent avoir des
caractéristiques de réponse différentes et un couplage différent avec le sol et/ou la roche environnants.
4.1.2 Type et état des tunnelsIl existe de nombreux types de tunnels répondant tous de manière différente aux vibrations. Des
exemples sont donnés dans l'Annexe B.4.1.3 Fréquences propres et amortissement
Pour la présente Norme internationale, il est probable que les fréquences d'intérêt soient liées à la
réponse des éléments du tunnel et non à une fréquence fondamentale de la galerie du tunnel dans le
milieu ambiant. Les fréquences naturelles peuvent être déterminées de la manière suivante:
— mesurage de la réponse des éléments du tunnel lorsqu'ils subissent d'importants phénomènes
externes à caractère exceptionnel et transitoires tels que, par exemple, engins de battage ou
explosions;— utilisation d'un vibreur comme source monofréquentielle et mesurage de la réponse en amplitude;
— mesurage de la réponse par l'excitation ambiante et l’analyse de spectrale.La détermination exacte de l'amortissement est une tâche difficile, notamment pour les tunnels
comprenant à la fois des éléments légèrement amortis, tels que des poutres, et des éléments en contact
étroit avec les surfaces du tunnel et donc fortement amortis en raison du rayonnement d'onde.
4.1.4 Solsol environnant le tunnel a un effet important sur la rigidité du tunnel et sur la réponse du tunnel aux
vibrations; par conséquent, le sol environnant constitue un élément majeur à prendre en compte lors
des prévisions relatives à la réponse. Ses caractéristiques dépendent de la taille des particules, du
tassement, de la saturation, du niveau de la nappe phréatique et des couches du sol, ainsi que de
l'amplitude, de la fréquence et de la durée de l'excitation.4.2 Facteurs liés à la source
Les vibrations produites par le passage des trains peuvent être classées selon le type de signal, la durée
et la gamme de fréquence (voir l’ISO 4866).Le signal dépend des caractéristiques mécaniques du train, de la voie, du contact roue‐rail, ainsi que de
la charge et de la vitesse du train.La gamme de fréquence à analyser dépend de la répartition spectrale des forces d'excitation et de la
fonction de transfert depuis la source jusqu'aux parois ou aux revêtements du tunnel.
La gamme de fréquence de 1 Hz à 100 Hz couvre les réponses des différents éléments du tunnel. Sur le
rail, la gamme de fréquence d'intérêt s'étend en général jusqu'à 2 kHz, bien que des fréquences plus
élevées soient souvent présentes.5 Grandeurs à mesurer
Dans la gamme de fréquence d'intérêt pour les vibrations du tunnel, une valeur cinématique, telle que la
vitesse ou l'accélération, est habituellement mesurée.Dans la gamme de fréquence inférieure, le mesurage de la vitesse est préférable, alors que, dans la
gamme de fréquence supérieure, des facteurs instrumentaux requièrent le mesurage de l'accélération.
---------------------- Page: 5 ----------------------6 Méthodes de mesure
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains
Idéalement, il convient qu'un tronçon droit du tunnel, d'au moins 200 m de long, soit disponible pour
les relevés. Il convient de placer les capteurs loin de tout élément singulier visible (fissures importantes,
suintements d'eau, aiguilles et appareils de voie), à moins que l'effet d'un tel élément ne soit étudié).
Pour déterminer la réponse du tunnel, il convient d'orienter de préférence les capteurs selon les trois
axes principaux du tunnel (un axe vertical et deux axes horizontaux; voir Figure 1).
Dimensions en mètresType d'essai Points de mesurage
Complet (voir 9.2) a, b, c, d, e
Partiel (voir 9.3) b, d, e
Figure 1 — Points de mesurage à un croisement, en fonction du type d'essai
Lors de l'affectation des points de mesurage, il est supposé que le train roule sur la voie de gauche (voir
Figure 1).Pour les essais complets et les essais partiels (voir 9.2 et 9.3), il convient de disposer les capteurs de la
manière suivante:— sur le radier, au niveau de l'axe vertical de la section transversale (point d de la Figure 1), entre
deux traverses posées sur voies ballastées, ou entre deux fixations successives ou deux tirefonds de
rail successifs pour les autres types de voies;— sur la voûte (point e de la Figure 1), directement au‐dessus du point d;
— sur la paroi du tunnel à proximité de la voie sur laquelle le train va circuler, à 1,20 m au‐dessus du
niveau des rails (point b de la Figure 1).Afin d'établir la relation entre les trains en tant que sources d'excitation et les vibrations transmises au
tunnel, il convient d'effectuer des mesurages sur la semelle du rail, perpendiculairement au plan des Deleted: effectués
rails (point a de la Figure 1).La position a est davantage sujette aux effets locaux et il convient d'établir la représentativité et la
stabilité avant de choisir cette position comme point de contrôle pour un essai partiel.
Il convient de tenir compte de la pente liée à la forme de la semelle du rail (voir Figure 2).
---------------------- Page: 6 ----------------------Si le radier est inaccessible, il convient de placer le capteur à l'endroit approprié le plus proche et
d'indiquer tout élément situé entre le capteur et le radier.Pour les essais complets (voir 9.2), des relevés doivent être également effectués en deux autres sections
éloignées de la section médiane (en général 20 m) afin de réduire autant que possible les influences
locales. Cependant, lorsque les signaux provenant de deux points correspondants sur deux sections
situées à 20 m l'une de l'autre sont égaux, il est possible d'effectuer les mesurages sur une seule section.
Si, toutefois, ces signaux diffèrent systématiquement de 25 % (2 dB) ou plus, il convient de ne pas en
tenir compte et de choisir une troisième section.Si les valeurs issues des trois sections ne concordent pas, il convient d'examiner les conditions locales et
de choisir une autre section de mesurage.6.2 Fixation des capteurs
Pour le montage des capteurs, les principes énoncés dans l'ISO 5348 doivent être suivis de façon à
reproduire le mouvement des éléments vibrants, tout en réduisant autant que possible la réponse due
au système de montage.Par conséquent, le système de montage doit être rigide et aussi léger que possible.
Lors de la fixation des capteurs à la semelle du rail, il convient de fixer solidement (de préférence par
soudure) une plaque façonnée en acier entre le capteur et le rail; sinon, il n'est pas possible de monter
les capteurs perpendiculairement à la semelle du rail (voir Figure 2).Légende
1 capteur
2 plaque façonnée en acier
Figure 2 — Point de mesurage au niveau de la semelle du rail
Il est important que le système constitué des capteurs, du support de montage et de la visserie ait une
fréquence de résonance beaucoup plus élevée que la fréquence supérieure de la gamme d'intérêt (voir
l'ISO 5348).Il est à noter que les accéléromètres peuvent être très sensibles à la réponse couplée à l'air lors du
passage d'un train. Il est donc nécessaire de les protéger contre les bruits aériens.
---------------------- Page: 7 ----------------------6.3 Rapport signal-bruit
Si possible, il est recommandé de mesurer le bruit de fond (voir 3.2), après avoir désactivé les sources
de vibrations à mesurer. Par exemple, lorsque les vibrations engendrées par le passage d'un train sont
enregistrées, il convient que le signal présent en l'absence du train soit enregistré et traité de la même
manière. Les résultats des deux mesurages sont comparés; leur rapport constitue le rapport signal‐bruit
(S/N).Lorsque le niveau du signal est supérieur à plus de trois fois le niveau du bruit (S/N > 10 dB), les
résultats peuvent être acceptés sans correction. Lorsque le niveau du signal est supérieur de deux à
trois fois le niveau du bruit (6 dB ≤ S/N ≤ 10 dB), il convient de corriger les résultats et de mentionner
la méthode de correction dans le rapport d’essai. Deleted: celaDeleted: d'essai
Lorsque le niveau du signal est inférieur au double du niveau de bruit (S/N < 6 dB), les résultats ne sont
pas fiables et ont seulement une valeur indicative.7 Instruments de mesure
Le choix des capteurs est important pour une évaluation correcte du mouvement vibratoire (voir
l'ISO 4866). Il convient que les capteurs soient choisis en fonction de la grandeur à mesurer, en tenant
compte de ses gammes de fréquence (voir 4.2) et d'amplitude, ainsi que de l'environnement dans lequel
il convient que ces capteurs soient utilisés.La fréquence de résonance et la réponse en phase des capteurs, ainsi que fonction de transfert complexe
des intégrateurs pouvant conduire à des résultats différents pour la même caractéristique mécanique
constituent des paramètres particulièrement importants.Un accéléromètre est utilisé dans la plupart des mesurages effectués sur un rail; sur les autres points, il
est recommandé d'utiliser des géophones avec une fréquence propre inférieure à la fréquence minimale
étudiée.Il convient que la chaîne de mesurage soit étalonnée avant et après la séquence de mesurages et que les
composants de la chaîne de mesurage soient é...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10815
Deuxième édition
2016-09-15
Vibrations mécaniques — Mesurage
des vibrations produites à l’intérieur
des tunnels ferroviaires par le passage
des trains
Mechanical vibration — Measurement of vibration generated
internally in railway tunnels by the passage of trains
Numéro de référence
ISO 10815:2016(F)
ISO 2016
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ISO 10815:2016(F)
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.ISO copyright office
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ISO 10815:2016(F)
Sommaire Page
Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv
Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v
1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1
2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1
3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1
4 Facteurs influençant les vibrations ................................................................................................................................................... 2
4.1 Facteurs liés aux tunnels ................................................................................................................................................................ 2
4.1.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 2
4.1.2 Type et état des tunnels ............................................................................................................................................. 2
4.1.3 Fréquences propres et amortissement ......................................................................................................... 2
4.1.4 Sol ................................................................................................................................................................................................. 2
4.2 Facteurs liés à la source ................................................................................................................................................................... 2
5 Grandeurs à mesurer ....................................................................................................................................................................................... 3
6 Méthodes de mesure ........................................................................................................................................................................................ 3
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains ................................................................ 3
6.2 Fixation des capteurs......................................................................................................................................................................... 4
6.3 Rapport signal-bruit ........................................................................................................................................................................... 5
7 Instruments de mesure ................................................................................................................................................................................. 5
8 Mesurage pour les sources internes ................................................................................................................................................ 6
8.1 État de la voie ........................................................................................................................................................................................... 6
8.2 État des trains .......................................................................................................................................................................................... 6
9 Types d’essais .......................................................................................................................................................................................................... 6
9.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 6
9.2 Essais complets....................................................................................................................................................................................... 6
9.3 Essais partiels .......................................................................................................................................................................................... 7
10 Évaluation des mesurages .......................................................................................................................................................................... 7
11 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................... 8
Annexe A (informative) Vibration du tunnel résultant du passage des trains..........................................................9
Annexe B (informative) Exemples de tunnels ferroviaires ........................................................................................................10
Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................20
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ISO 10815:2016(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien
suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
et leur surveillance, sous-comité SC 2, Mesure et évaluation des vibrations et chocs mécaniques intéressant
les machines, les véhicules et les structures.Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10815:1996), dont elle constitue
une révision mineure avec les modifications suivantes:— les références normatives ont été mises à jour;
— la numérotation des paragraphes a été mise en jour;
— la Bibliographie a été mise à jour.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10815:2016(F)
Introduction
Les tunnels ferroviaires sont régulièrement soumis à des vibrations, dont les sources sont de nature
interne (trains et voitures de service, travaux de maintenance, etc.).Seules les vibrations résultant du passage des trains sont prises en considération dans le présent
document.Les différentes raisons justifiant le mesurage des vibrations dans les tunnels sont présentées comme suit.
Lorsqu’on sait qu’un tunnel est exposé à des vibrations susceptibles de mettre en doute son intégrité,
il convient d’effectuer les mesurages appropriés (voir 9.2) afin de vérifier si les niveaux atteints sont
acceptables.Les mesurages des vibrations peuvent être effectués lorsque
— le niveau de vibration maximal acceptable a été déterminé et qu’une vérification régulière est
requise (voir 9.3);— les performances dynamiques d’un tunnel construit récemment ont été prévues et qu’il faut les
vérifier par rapport aux données de conception (voir 9.2);— le tunnel subit des phénomènes externes à caractère exceptionnel (par exemple en raison d’incendies,
de tremblements de terre, d’explosions, d’engins de battage ou de démolition de bâtiments à
proximité) et que l’intégrité de la structure doit être vérifiée (voir 9.2);— une modification quelconque de la voie et/ou des sources de vibration interne (par exemple la
charge sur l’essieu des véhicules) a été effectuée.© ISO 2016 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 10815:2016(F)
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations
produites à l’intérieur des tunnels ferroviaires par le
passage des trains
1 Domaine d’application
Le présent document établit les principes fondamentaux de mesurage, de traitement et d’évaluation des
vibrations produites au niveau interne dans les tunnels ferroviaires par le passage des trains.
L’établissement de modes opératoires normalisés peut permettre d’obtenir des données comparatives
sur la réponse des différents éléments d’un tunnel, par intervalles, à condition que la source d’excitation
soit la même. II est également possible de comparer les données obtenues dans différents tunnels.
Les mesurages considérés dans le cadre du présent document concernent la réponse des éléments de
structures et des éléments secondaires fixés dans le tunnel. Ils ne concernent pas la réponse des personnes
se trouvant dans le tunnel ou à proximité, ni celle des passagers de trains circulant sous le tunnel.
2 Références normativesLes documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).ISO 1683, Acoustique — Valeurs de référence recommandées pour les niveaux acoustiques et vibratoires
ISO 5348, Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp
3.1
tunnel
structure souterraine dans laquelle circulent des trains de voyageurs, des trains de marchandises ou
des trains de service3.2
bruit de fond
somme de tous les signaux à l’exception de celui en cours de recherche
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO 10815:2016(F)
4 Facteurs influençant les vibrations
4.1 Facteurs liés aux tunnels
4.1.1 Généralités
Les caractéristiques dynamiques d’un tunnel dépendent en grande partie de la géométrie, des éléments
secondaires et de la profondeur du tunnel ainsi que des propriétés du sol.En règle générale, un tunnel maçonné est un système d’éléments discrets (béton, conduits de ventilation,
etc.), chacun de ces éléments étant couplé au sol. Ces éléments peuvent avoir des caractéristiques de
réponse différentes et un couplage différent avec le sol et/ou la roche environnants.
4.1.2 Type et état des tunnelsIl existe de nombreux types de tunnels répondant tous de manière différente aux vibrations. Des
exemples sont donnés dans l’Annexe B.4.1.3 Fréquences propres et amortissement
Pour le présent document, il est probable que les fréquences d’intérêt soient liées à la réponse des
éléments du tunnel et non à une fréquence fondamentale de la galerie du tunnel dans le milieu ambiant.
Les fréquences naturelles peuvent être déterminées de la manière suivante:— mesurage de la réponse des éléments du tunnel lorsqu’ils subissent d’importants phénomènes
externes à caractère exceptionnel et transitoires tels que, par exemple, engins de battage ou
explosions;— utilisation d’un vibreur comme source monofréquentielle et mesurage de la réponse en amplitude;
— mesurage de la réponse par l’excitation ambiante et l’analyse de spectrale.La détermination exacte de l’amortissement est une tâche difficile, notamment pour les tunnels
comprenant à la fois des éléments légèrement amortis, tels que des poutres, et des éléments en contact
étroit avec les surfaces du tunnel et donc fortement amortis en raison du rayonnement d’onde.
4.1.4 SolLe sol environnant le tunnel a un effet important sur la rigidité du tunnel et sur la réponse du tunnel
aux vibrations; par conséquent, le sol environnant constitue un élément majeur à prendre en compte
lors des prévisions relatives à la réponse. Ses caractéristiques dépendent de la taille des particules,
du tassement, de la saturation, du niveau de la nappe phréatique et des couches du sol, ainsi que de
l’amplitude, de la fréquence et de la durée de l’excitation.4.2 Facteurs liés à la source
Les vibrations produites par le passage des trains peuvent être classées selon le type de signal, la durée
et la gamme de fréquence (voir l’ISO 4866).Le signal dépend des caractéristiques mécaniques du train, de la voie, du contact roue-rail, ainsi que de
la charge et de la vitesse du train.La gamme de fréquence à analyser dépend de la répartition spectrale des forces d’excitation et de la
fonction de transfert depuis la source jusqu’aux parois ou aux revêtements du tunnel.
La gamme de fréquence de 1 Hz à 100 Hz couvre les réponses des différents éléments du tunnel. Sur
le rail, la gamme de fréquence d’intérêt s’étend en général jusqu’à 2 kHz, bien que des fréquences plus
élevées soient souvent présentes.2 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10815:2016(F)
5 Grandeurs à mesurer
Dans la gamme de fréquence d’intérêt pour les vibrations du tunnel, une valeur cinématique, telle que la
vitesse ou l’accélération, est habituellement mesurée.Dans la gamme de fréquence inférieure, le mesurage de la vitesse est préférable, alors que, dans la
gamme de fréquence supérieure, des facteurs instrumentaux requièrent le mesurage de l’accélération.
6 Méthodes de mesure6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains
Idéalement, il convient qu’un tronçon droit du tunnel, d’au moins 200 m de long, soit disponible pour les
relevés. Il convient de placer les capteurs loin de tout élément singulier visible (fissures importantes,
suintements d’eau, aiguilles et appareils de voie), à moins que l’effet d’un tel élément ne soit étudié).
Pour déterminer la réponse du tunnel, il convient d’orienter de préférence les capteurs selon les trois
axes principaux du tunnel (un axe vertical et deux axes horizontaux; voir Figure 1).
Dimensions en mètresType d’essai Points de mesurage
Complet (voir 9.2) a, b, c, d, e
Partiel (voir 9.3) b, d, e
Figure 1 — Points de mesurage à un croisement, en fonction du type d’essai
Lors de l’affectation des points de mesurage, il est supposé que le train roule sur la voie de gauche (voir
Figure 1).Pour les essais complets et les essais partiels (voir 9.2 et 9.3), il convient de disposer les capteurs de la
manière suivante:— sur le radier, au niveau de l’axe vertical de la section transversale (point d de la Figure 1), entre deux
traverses posées sur voies ballastées, ou entre deux fixations successives ou deux tirefonds de rail
successifs pour les autres types de voies;— sur la voûte (point e de la Figure 1), directement au-dessus du point d;
— sur la paroi du tunnel à proximité de la voie sur laquelle le train va circuler, à 1,20 m au-dessus du
niveau des rails (point b de la Figure 1).© ISO 2016 – Tous droits réservés 3
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ISO 10815:2016(F)
Afin d’établir la relation entre les trains en tant que sources d’excitation et les vibrations transmises
au tunnel, il convient d’effectuer des mesurages sur la semelle du rail, perpendiculairement au plan des
rails (point a de la Figure 1).La position a est davantage sujette aux effets locaux et il convient d’établir la représentativité et la
stabilité avant de choisir cette position comme point de contrôle pour un essai partiel.
Il convient de tenir compte de la pente liée à la forme de la semelle du rail (voir Figure 2).
Si le radier est inaccessible, il convient de placer le capteur à l’endroit approprié le plus proche et
d’indiquer tout élément situé entre le capteur et le radier.Pour les essais complets (voir 9.2), des relevés doivent être également effectués en deux autres sections
éloignées de la section médiane (en général 20 m) afin de réduire autant que possible les influences
locales. Cependant, lorsque les signaux provenant de deux points correspondants sur deux sections
situées à 20 m l’une de l’autre sont égaux, il est possible d’effectuer les mesurages sur une seule section.
Si, toutefois, ces signaux diffèrent systématiquement de 25 % (2 dB) ou plus, il convient de ne pas en
tenir compte et de choisir une troisième section.Si les valeurs issues des trois sections ne concordent pas, il convient d’examiner les conditions locales et
de choisir une a...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 10815
ISO/TC 108/SC 2
Vibrations mécaniques — Mesurage
Secrétariat: DIN
des vibrations produites à l’intérieur
Début de vote:
2016-06-15 des tunnels ferroviaires par le passage
des trains
Vote clos le:
2016-08-10
Mechanical vibration — Measurement of vibration generated
internally in railway tunnels by the passage of trains
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 10815:2016(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
TION NATIONALE. ISO 2016
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.ISO copyright office
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
Sommaire Page
Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv
Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v
1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1
2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1
3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1
4 Facteurs influençant les vibrations ................................................................................................................................................... 1
4.1 Facteurs liés aux tunnels ................................................................................................................................................................ 1
4.1.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 1
4.1.2 Type et état des tunnels ............................................................................................................................................. 2
4.1.3 Fréquences propres et amortissement ......................................................................................................... 2
4.1.4 Sol ................................................................................................................................................................................................. 2
4.2 Facteurs liés à la source ................................................................................................................................................................... 2
5 Grandeurs à mesurer ....................................................................................................................................................................................... 2
6 Méthodes de mesure ........................................................................................................................................................................................ 3
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains ................................................................ 3
6.2 Fixation des capteurs......................................................................................................................................................................... 4
6.3 Rapport signal-bruit ........................................................................................................................................................................... 4
7 Instruments de mesure ................................................................................................................................................................................. 5
8 Mesurage pour les sources internes ................................................................................................................................................ 5
8.1 État de la voie ........................................................................................................................................................................................... 5
8.2 État des trains .......................................................................................................................................................................................... 5
9 Types d’essais .......................................................................................................................................................................................................... 6
9.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 6
9.2 Essais complets....................................................................................................................................................................................... 6
9.3 Essais partiels .......................................................................................................................................................................................... 6
10 Évaluation des mesurages .......................................................................................................................................................................... 7
11 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................... 7
Annexe A (informative) Vibration du tunnel résultant du passage des trains..........................................................9
Annexe B (informative) Exemples de tunnels ferroviaires ........................................................................................................10
Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................20
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir le lien
suivant: www.iso.org/iso/fr/foreword.html.Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
et leur surveillance, sous-comité SC 2, Mesure et évaluation des vibrations et chocs mécaniques intéressant
les machines, les véhicules et les structures.Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10815:1996), qui a fait l’objet d’une
révision technique avec les modifications suivantes:— les références normatives ont été mises à jour;
— la numérotation des paragraphes a été mise en jour;
— la Bibliographie a été mise à jour;
— le document a fait l’objet d’une révision éditoriale.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
Introduction
Les tunnels ferroviaires sont régulièrement soumis à des vibrations, dont les sources sont de nature
interne (trains et voitures de service, travaux de maintenance, etc.).Seules les vibrations résultant du passage des trains sont prises en considération dans la présente
Norme internationale.Les différentes raisons justifiant le mesurage des vibrations dans les tunnels sont présentées comme suit.
Lorsqu’on sait qu’un tunnel est exposé à des vibrations susceptibles de mettre en doute son intégrité,
il convient d’effectuer les mesurages appropriés (voir 9.2) afin de vérifier si les niveaux atteints sont
acceptables.Les mesurages des vibrations peuvent être effectués lorsque
— le niveau de vibration maximal acceptable a été déterminé et qu’une vérification régulière est
requise (voir 9.3);— les performances dynamiques d’un tunnel construit récemment ont été prévues et qu’il faut les
vérifier par rapport aux données de conception (voir 9.2);— le tunnel subit des phénomènes externes à caractère exceptionnel (par exemple en raison d’incendies,
de tremblements de terre, d’explosions, d’engins de battage ou de démolition de bâtiments à
proximité) et que l’intégrité de la structure doit être vérifiée (voir 9.2);— une modification quelconque de la voie et/ou des sources de vibration interne (par exemple la
charge sur l’essieu des véhicules) a été effectuée.© ISO 2016 – Tous droits réservés v
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 10815:2016(F)
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations
produites à l’intérieur des tunnels ferroviaires par le
passage des trains
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale établit les principes fondamentaux de mesurage, de traitement et
d’évaluation des vibrations produites au niveau interne dans les tunnels ferroviaires par le passage
des trains.L’établissement de modes opératoires normalisés peut permettre d’obtenir des données comparatives
sur la réponse des différents éléments d’un tunnel, par intervalles, à condition que la source d’excitation
soit la même. II est également possible de comparer les données obtenues dans différents tunnels.
Les mesurages considérés dans le cadre de la présente Norme internationale concernent la réponse
des éléments de structures et des éléments secondaires fixés dans le tunnel. Ils ne concernent pas
la réponse des personnes se trouvant dans le tunnel ou à proximité, ni celle des passagers de trains
circulant sous le tunnel.2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document
et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).ISO 1683, Acoustique — Valeurs de référence recommandées pour les niveaux acoustiques et vibratoires
ISO 5348, Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1tunnel
structure souterraine dans laquelle circulent des trains de voyageurs, des trains de marchandises ou
des trains de service3.2
bruit de fond
somme de tous les signaux à l’exception de celui en cours de recherche
4 Facteurs influençant les vibrations
4.1 Facteurs liés aux tunnels
4.1.1 Généralités
Les caractéristiques dynamiques d’un tunnel dépendent en grande partie de la géométrie, des éléments
secondaires et de la profondeur du tunnel ainsi que des propriétés du sol.© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
En règle générale, un tunnel maçonné est un système d’éléments discrets (par exemple béton, conduits
de ventilation, etc.), chacun de ces éléments étant couplé au sol. Ces éléments peuvent avoir des
caractéristiques de réponse différentes et un couplage différent avec le sol et/ou la roche environnants.
4.1.2 Type et état des tunnelsIl existe de nombreux types de tunnels répondant tous de manière différente aux vibrations. Des
exemples sont donnés dans l’Annexe B.4.1.3 Fréquences propres et amortissement
Pour la présente Norme internationale, il est probable que les fréquences d’intérêt soient liées à la
réponse des éléments du tunnel et non à une fréquence fondamentale de la galerie du tunnel dans le
milieu ambiant. Les fréquences naturelles peuvent être déterminées de la manière suivante:
— mesurage de la réponse des éléments du tunnel lorsqu’ils subissent d’importants phénomènes
externes à caractère exceptionnel et transitoires tels que, par exemple, engins de battage ou
explosions;— utilisation d’un vibreur comme source monofréquentielle et mesurage de la réponse en amplitude;
— mesurage de la réponse par l’excitation ambiante et l’analyse de spectrale.La détermination exacte de l’amortissement est une tâche difficile, notamment pour les tunnels
comprenant à la fois des éléments légèrement amortis, tels que des poutres, et des éléments en contact
étroit avec les surfaces du tunnel et donc fortement amortis en raison du rayonnement d’onde.
4.1.4 SolLe sol environnant le tunnel a un effet important sur la rigidité du tunnel et sur la réponse du tunnel
aux vibrations; par conséquent, le sol environnant constitue un élément majeur à prendre en compte
lors des prévisions relatives à la réponse. Ses caractéristiques dépendent de la taille des particules,
du tassement, de la saturation, du niveau de la nappe phréatique et des couches du sol, ainsi que de
l’amplitude, de la fréquence et de la durée de l’excitation.4.2 Facteurs liés à la source
Les vibrations produites par le passage des trains peuvent être classées selon le type de signal, la durée
et la gamme de fréquence (voir l’ISO 4866).Le signal dépend des caractéristiques mécaniques du train, de la voie, du contact roue-rail, ainsi que de
la charge et de la vitesse du train.La gamme de fréquence à analyser dépend de la répartition spectrale des forces d’excitation et de la
fonction de transfert depuis la source jusqu’aux parois ou aux revêtements du tunnel.
La gamme de fréquence de 1 Hz à 100 Hz couvre les réponses des différents éléments du tunnel. Sur
le rail, la gamme de fréquence d’intérêt s’étend en général jusqu’à 2 kHz, bien que des fréquences plus
élevées soient souvent présentes.5 Grandeurs à mesurer
Dans la gamme de fréquence d’intérêt pour les vibrations du tunnel, une valeur cinématique, telle que la
vitesse ou l’accélération, est habituellement mesurée.Dans la gamme de fréquence inférieure, le mesurage de la vitesse est préférable, alors que, dans la
gamme de fréquence supérieure, des facteurs instrumentaux requièrent le mesurage de l’accélération.
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/FDIS 10815:2016(F)
6 Méthodes de mesure
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains
Idéalement, il convient qu’un tronçon droit du tunnel, d’au moins 200 m de long, soit disponible pour les
relevés. Il convient de placer les capteurs loin de tout élément singulier visible (fissures importantes,
suintements d’eau, aiguilles et appareils de voie), à moins que l’effet d’un tel élément ne soit étudié).
Pour déterminer la réponse du tunnel, il convient d’orienter de préférence les capteurs selon les trois
axes principaux du tunnel (un axe vertical et deux axes horizontaux; voir Figure 1).
Dimensions en mètresType d’essai Points de mesurage
Complet (voir 9.2) a, b, c, d, e
Partiel (voir 9.3) b, d, e
Figure 1 — Points de mesurage à un croisement, en fonction du type d’essai
Lors de l’affectation des points de mesurage, il est supposé que le train roule sur la voie de gauche (voir
Figure 1).Pour les essais complets et les essais partiels (voir 9.2 et 9.3), il convient de disposer les capteurs de la
manière suivante:— sur le radier, au niveau de l’axe vertical de la section transversale (point d de la Figure 1), entre deux
traverses posées sur voies ballastées, ou entre deux fixations successives ou deux tirefonds de rail
successifs pour les autres types de voies;— sur la voûte (point e de la Figure 1), directement au-dessus du point d;
— sur la paroi du tunnel à proximité de la voie sur laquelle le train va circuler, à 1,20 m au-dessus du
niveau des rails (point b de la Figure 1).Afin d’établir la relation entre les trains en tant que sources d’excitation et les vibrations transmises au
tunnel, il convient d’effectuer des mesurages effectués sur la semelle du rail, perpendiculairement au
plan des rails (point a de la Figure 1).La position a est davantage sujette aux effets locaux et il convient d’établir la représentativité et la
stabilité avant de choisir cette position comme point de contrôle pour un essai partiel.
Il convient de tenir compte de la pente liée à la forme de la semelle du rail (voir Figure 2).
Si le radier est inaccessible, il convient de placer le capteur à l’endroit approprié le plus proche et
d’indiquer tout élément situé entre le capteur et le radier.© ISO 2016 – Tous droits réservés 3
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
Pour les essais complets (voir 9.2), des relevés doivent être également effectués en deux autres sections
éloignées de la section médiane (en général 20 m) afin de réduire autant que possible les influences
locales. Cependant, lorsque les signaux provenant de deux points correspondants sur deux sections
situées à 20 m l’une de l’autre sont égaux, il est possible d’effectuer les mesurages sur une seule section.
Si, toutefoi...
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