Les vibrations transmises à un bâtiment ou un ouvrage d’ingénierie peuvent entraîner des dommages de différentes ampleurs. Elles peuvent être d’origine naturelle, comme lors d’un séisme, ou elles peuvent être de nature mécanique (humaine). En effet, des travaux de dynamitage, d’excavation ou encore de mise en place de pieux par forage ou fonçage peuvent également causer des vibrations dans les sols environnants, et celles-ci seront transmises aux bâtiments et ouvrages. Il est aussi possible que les dommages constatés résultent plutôt d’une problématique antérieure non reliée aux vibrations, mais dont les vibrations sont l’élément déclencheur de l’aggravation, de l’apparition ou de la découverte d’un défaut ou dommage (crépi décollé ou mortier fragilisé qui tombe, par exemple). L’être humain est sensible aux vibrations et l’importance de celles-ci quant à leur impact sur la condition d’un bâtiment ou d’un ouvrage d’ingénierie est souvent surestimée.
Il convient d’abord de bien comprendre ce qu’est une vibration et ce qui la caractérise. Une vibration est un mouvement d’oscillation des particules d’un milieu élastique (par exemple les sols ou le bâtiment lui-même) de part et d’autre d’une position d’équilibre. Celle-ci peut être caractérisée par les paramètres suivants : l’amplitude de la vibration ainsi que sa fréquence. L’amplitude de la vibration est généralement présentée par le déplacement, la vitesse (valeur généralement fournie en mm/s) ou l’accélération du mouvement oscillatoire d’un objet, alors que la fréquence (valeur généralement fournie en Hz) est fonction du temps de retour du déplacement. Des vibrations qui sont espacées dans le temps auront de basses fréquences et c’est généralement ces dernières qui présentent un risque plus élevé pour l’apparition de dommages dans les bâtiments.
Deux facteurs influencent directement l’impact des vibrations sur un bâtiment. Il s’agit de la durée d’exposition à la vibration ainsi que la distance entre la source vibratoire et le bâtiment ou l’ouvrage affecté. Ainsi, une exposition prolongée aux vibrations risque d’augmenter l’importance des dommages, tout comme la réduction de la distance entre la source et le bâtiment.
Lorsque les conditions s’y prêtent, les vibrations générées par un séisme ou par des travaux de construction peuvent endommager un bâtiment en raison de deux mécanismes distincts. D’une part, en transmettant des vibrations à la structure du bâtiment directement par l’assise des fondations. D’autre part, les vibrations transmises aux sols sous les fondations peuvent causer un tassement, entraînant ainsi une perte de support et un affaissement. Dans les deux cas, les dommages observés sont habituellement plus importants dans la section du bâtiment se trouvant à proximité de la source vibratoire (comme au sous-sol ou sur les fondations), notamment lorsque la distance entre la source et le bâtiment est relativement courte. Aussi, les premiers dommages, généralement de nature esthétique, seront observables à des endroits dits « fragiles » du bâtiment, notamment à la jonction des murs, des plafonds ou aux coins des portes et des fenêtres. Il convient de mentionner que les anciennes finitions intérieures en plâtre sont plus fragiles et sensibles aux vibrations que les panneaux de gypse maintenant utilisés.
Lorsque d’importantes vibrations affectent un bâtiment, des dommages structuraux comme des fissures dans les murs de fondation ou dans la maçonnerie ainsi qu’une dénivellation importante des planchers peuvent être observés. Ces dommages sont similaires à d’autres pathologies structurales affectant un bâtiment. Il devient donc nécessaire d’obtenir toutes les données et informations disponibles concernant la source vibratoire afin d’établir la cause exacte des dommages.
Ainsi, lorsque disponibles, la nature des travaux, leur emplacement, le type de machinerie employée (le cas échéant) et la durée d’utilisation fournissent d’importantes informations pour notre investigation. Par ailleurs, les rapports d’inspection prétravaux permettent parfois de cibler les dommages déjà présents avant le début des travaux. Finalement, le suivi des vibrations en chantier permet d’assurer que les entrepreneurs ont respecté la règlementation municipale en vigueur, le cas échéant, ou les règles de l’art. À titre d’exemple, la règlementation de la Ville de Montréal ainsi que le CCDG[1] du ministère des Transports du Québec établissent des limites concernant la vitesse vibratoire maximale lors de travaux. Il est tout de même possible, dans le cas des bâtiments historiques et patrimoniaux, que des limites inférieures à celles présentes dans la règlementation soient requises afin de préserver l’intégrité de ces bâtiments puisque ceux-ci sont généralement moins tolérants envers les sollicitations vibratoires.
Si vous avez des questions sur le sujet, n’hésitez pas à communiquer avec l’un de nos experts en génie civil et structure.
[1] CAHIER DES CHARGES ET DEVIS GÉNÉRAUX