MEFISSTO est un logiciel développé par le CSTB, spécialisé dans la simulation de la propagation des vibrations dans les sols et les structures. Il permet d’étudier et de prévoir les niveaux de vibrations et de bruit solidien (bruit transmis par voie solide) dans les bâtiments, notamment en proximité d’infrastructures de transport ferroviaires (trains, tramways, métro).
Utilisé comme référence pour des projets de grande technicité chez Acoustique & Conseil, MEFISSTO combine des méthodes numériques avancées pour offrir une modélisation précise et validée des phénomènes vibro-acoustiques.
Fonctionnalités principales
Le logiciel utilise des méthodes numériques combinées : il utilise conjointement des éléments finis (FEM) et des éléments finis de frontière (BEM). Une fois les niveaux vibratoires modélisés l’extrapolation vers un niveau de bruit solidien (le bruit au passage des trains) est réalisé ensuite avec les logiciels de calcul interne d’Acoustique & Conseil : PRESSVIB et RAILVIB.
Ces méthodes numériques permettent d’intégrer de nombreux paramètres et de fait le logiciel possède un domaine d’application varié : infrastructures ferroviaires aériennes ou en sous-sol / tunnel, sols multicouches, bâtiments, …
Les calculs aboutissent à des cartes de niveaux vibratoires (par plages fréquentielles), des graphs de réponses en fréquences en des points prédéfinis et donc la possibilité de déterminer les champs de pression acoustique dans les locaux. L’outil permet des visualisations avancées des résultats comme montré sur l’exemple ci-dessous :
MEFISSTO simule l’intégralité de la chaîne de propagation : depuis les vibrations induites par le passage d’un matériel roulant (train, métro, tramway) jusqu’à l’émission acoustique par les parois dans un bâtiment.
Paramètres à maîtriser pour la modélisation
| Paramètre | Description | Impact |
| Source | Localisation, nature de l’excitation vibratoire, et contenu fréquentiel de la source (fournie par le gestionnaire ou à caler par la mesure). | Affecte directement les niveaux vibratoires initiaux |
| Géométrie du sol | Épaisseur et propriétés de chaque couche (module de Young, masse volumique, coefficient d’amortissement, coefficient de Poisson) | Influence majeure sur la propagation des ondes |
| Géométrie des structures | Dimensions des bâtiments, tunnels, voiles, dalles, etc. | Détermine les modes de vibration et le couplage sol-structure |
| Maillage | Taille et qualité des éléments (FEM/BEM) | Précision des résultats et temps de calcul |
| Récepteurs | Récepteur virtuel de niveau de vitesse vibratoire | Selon les résultats extrapolés, un niveau de bruit solidien est calculé. Il permet de déterminer si les trains seront peu, moyennement ou très audible dans le bâtiment. |
Les couches géologiques identifiés par les études de sol sont implémentées dans le modèle
Validation et fiabilité
Présenté comme un outil de référence, le CSTB a validé au préalable le logiciel par comparaison avec des calculs 3D complets et des mesures in situ.
Par ailleurs, nous avons mené chez Acoustique & Conseil une série d’études paramétriques permettant de quantifier l’impact des critères pris de manières indépendantes : optimisation du maillage des modèles permettant d’obtenir une convergence des résultats de calcul, méthodologie pour le calibrage du paramètre des taux d’amortissements des couches de sol en avec des mesures in-situ, variation de la géométrie d’un bâtiment, estimation de l’atténuation par étage, etc.
Etude de la création de plusieurs sous-sols d’un bâtiment neuf sur les conditions de propagations vibratoires d’une infrastructure ferroviaire vers le riverain en arrière parcelle
Quelques cas d’usage typiques
Bâtiment et une voie ferroviaire à proximité sont tous deux en projet (inexistants à l’état initial). Quel sera le niveau de bruit solidien dans le bâtiment à terme au passage des trains ?
Un projet de bâtiment est en cours à proximité d’une voie ferroviaire en projet également. Dans le cas où le PC du bâtiment a été validé après la déclaration d’utilité publique de l’infrastructure, alors il revient au promoteur d’étudier l’impact de la voie sur le projet et de prévoir en conséquence de potentielles solutions de désolidarisation.
Acoustique & Conseil peut assister la Maitrise d’Ouvrage sur cette problématique et réaliser une modélisation permettant :
- de modéliser l’environnement sur la base de plans et coupes du projet ;
- de simuler les niveaux vibratoires de la source ;
- de modéliser le niveau de bruit solidien dans le bâtiment lors des futurs passages des trains.
Un projet neuf est en construction aux abords d’une voie existante. Le bâtiment doit-il être désolidarisés et si oui jusqu’à quelle distance ?
Sur la base de mesures vibratoires et d’une modélisation MEFISSTO, Acoustique & Conseil peut réaliser une étude permettant une meilleure compréhension de la propagation des vibrations sur le site et ainsi évaluer la nécessité des coupures de manière plus fines (coupure en abord de la voirie, séparation des autres ilots moins exposés par des joints de dilatation).
Un projet avec sous-sol est créé sur une parcelle située entre une infrastructure ferroviaire et des riverains existants. Le projet va-t-il amplifier les niveaux vibratoires chez ces riverains ?
Acoustique & Conseil propose ce type d’étude qui permet d’appréhender, selon la nature et la constitution du projet si celui-ci est de nature à amplifier les propagations vibratoires vers les voisins. Des mesures sur sites sont alors déployés pour caractériser la situation existante, calibrer le modèle et notamment les coefficients d’amortissements des matériaux du sol, puis un calcul MEFISSTO est réalisé pour constater l’amplification ou l’atténuation du phénomène de propagation vibratoire.
