Critère et cartographie du confort piétonnier
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Comment calculer le confort piétonnier ?
Influence du vent sur le confort piétonnier
Les zones fortement urbanisées, comme le quartier de la Défense par exemple, créent des régions où les vents atteignent des vitesses plus élevées, dû à la hauteur des bâtiments et à leur forte concentration. L’effet Venturi est responsable de ces zones de fortes vitesses de vents : la section de passage du vent étant réduite par la présence des bâtiments, le vent est donc accéléré. Des vitesses élevées de vents peuvent poser problème pour le confort et la sécurité des usagers de ces bâtiments (utilisations de terrasses ou de balcons…), mais également pour les piétons (ou même cyclistes) se déplaçant dans ces quartiers denses en constructions. Il est donc légitime de nous demander quel est le critère à partir duquel la vitesse du vent devient inconfortable, voire dangereuse.
Etude du confort au vent à l'échelle de La Défense
Evaluer les niveaux de confort au vent
Les zones fortement urbanisées, comme le quartier de la Défense par exemple, créent des régions où les vents atteignent des vitesses plus élevées, dû à la hauteur des bâtiments et à leur forte concentration. L’effet Venturi est responsable de ces zones de fortes vitesses de vents : la section de passage du vent étant réduite par la présence des bâtiments, le vent est donc accéléré. Des vitesses élevées de vents peuvent poser problème pour le confort et la sécurité des usagers de ces bâtiments (utilisations de terrasses ou de balcons…), mais également pour les piétons (ou même cyclistes) se déplaçant dans ces quartiers denses en constructions. Il est donc légitime de nous demander quel est le critère à partir duquel la vitesse du vent devient inconfortable, voire dangereuse.
Cette échelle classifie la force des vents en fonction de la vitesse et des ressenti des personnes potentiellement exposées à ces vitesses de vent. La force est caractérisée par une échelle allant de 0 à 12 qui est l’échelle de Beaufort. On ne présente pas l’échelle au-delà de la force 9 car elle concerne ensuite les cas les plus extrêmes (des tempêtes aux ouragans) et la plupart des échelles qu’on va présenter par la suite considèrent le vent comme dangereux à partir de la force 8.
Tous les critères présentés par la suite ont pour objectif initial d’assurer que les nouveaux développements urbains soient conçus de manière à minimiser les impacts négatifs du vent sur le confort et la sécurité des habitants et des usagers. Ils permettent ainsi de garantir une meilleure qualité de vie pour les citadins.
Les différents critères de confort au vent
Critère de London LDDC
Le critère de London, attribué à la London Docklands Development Corporation (LDDC), est apparu dans les années 1980. À cette époque, le développement rapide des zones urbaines, notamment à Londres, a soulevé des préoccupations croissantes quant aux conditions de vie dans ces environnements densément peuplés. Le critère de London a été conçu dans le but de fournir des normes pour la planification urbaine, en mettant particulièrement l’accent sur la gestion des effets du vent. Il fixe une vitesse seuil pour différents domaines d’activité comme présenté dans le tableau ci-dessous. En effet, chaque activité ne dispose pas du même seuil de confort.
Par exemple, une personne assise à l’extérieur sur un banc ou en terrasse se sentira plus facilement mal à l’aise lorsque la vitesse du vent augmente qu’une personne se déplaçant (marche, course ou même pour un cycliste).
Pour des vitesses très importantes, le critère nous informe que le vent devient inconfortable ou dangereux pour tout type d’activité.
Tous les critères que nous présentons dans cet article se lisent de la même manière. Nous détaillons ici le critère de London :
- Assise Longue : les vitesses dépassent 2,5 m/s moins de 5% du temps
- Assise Courte : la vitesse du vent dépasse 4 m/s moins de 5% du temps
- Marcher tranquillement : des vitesses supérieures à 6 m/s sont observées moins de 5% du temps
- Marcher vite : des vitesses supérieures à 8 m/s sont ressenties dans moins de 5 % du temps
- Inconfortable : une vitesse du vent de 8 m/s est dépassée 5% ou plus du temps
- Enfin, une région est considérée comme dangereuse lorsque la vitesse du vent atteint 15 m/s avec une fréquence d’au moins 0,022%.
Pour chaque critère présenté, nous montrons les cartes associées au projet d’école à Courbevoie. La carte de gauche fait toujours référence au projet et la carte de droite fait référence à l’état de base (avant le projet) ou existant.
Critères de Lawson
Le critère de Lawson a été proposé par T.V. Lawson pour la première fois en 1978 dans l’article « The wind content of the built environment » [1]. Tout comme le critère précédent, le critère de Lawson se base sur un seuil en fonction de l’activité réalisée par l’usager. Il en existe plusieurs que nous détaillons dans la suite.
Critère de Lawson LDDC
Le critère de Lawson LDDC nous indique un état de confort au vent pour différentes activités.
Des trois critère de Lawson présenté dans cet article, c’est celui qui est le plus utilisé.
- Repas en plein air : les vitesses dépassent 2 m/s moins de 5% du temps
- Piéton assis : la vitesse du vent dépasse 4 m/s moins de 5% du temps
- Piéton debout : des vitesses supérieures à 6 m/s sont observées moins de 5% du temps
- Piéton marchant : des vitesses supérieures à 8 m/s sont ressenties dans moins de 5% du temps
- Marche rapide : une vitesse du vent de 10 m/s est dépassée moins de 5% du temps
- La région est considérée comme inconfortable lorsque la vitesse du vent dépasse 10 m/s plus de 5% du temps
Critère de Lawson LDDC
Le critère de Lawson donne d’autres seuils sur le confort de la pratique d’activité en plein air.
Il est proche du critère de London LDDC présenté précédemment mais avec des valeurs de vitesses seuils différentes.
- Assise Longue : les vitesses dépassent 1,8 m/s moins de 2% du temps.
- Assise Courte: la vitesse du vent dépasse 3,6 m/s moins de 2% du temps.
- Marcher tranquillement : des vitesses supérieures à 5,3 m/s sont observées moins de 2% du temps.
- Marcher vite : des vitesses supérieures à 7,6 m/s sont ressenties dans moins de 2 % du temps.
- Inconfortable : une vitesse du vent de 7,6 m/s est dépassée 2% ou plus du temps.
Critère de Lawson LDDC
Ce dernier critère de Lawson inclut également le caractère dangereux de certaines valeurs de vitesses des vents, complétant les seuils de confort.
- Assis : les vitesses dépassent 4 m/s moins de 5% du temps.
- Debout : la vitesse du vent dépasse 6 m/s moins de 5% du temps.
- Se promener : des vitesses supérieures à 8 m/s sont observées moins de 5% du temps.
- Marcher vite : des vitesses supérieures à 10 m/s sont ressenties moins de 5 % du temps.
- Inconfortable : une vitesse du vent de 10 m/s est dépassée 5% ou plus du temps.
- Peu sûr : une vitesse du vent supérieure à 15 m/s est atteinte 0,023% du temps ou plus.
- Dangereux : une vitesse du vent supérieure à 20 m/s est atteinte 0,023% du temps ou plus.
Cartographie
Pour chaque critère présenté, nous montrons les cartes associées au projet d’école à Courbevoie pour deux des critères de Lawson (Lawson LDDC et Lawson).
Critères de Davenport
Ce critère a été établi par le professeur A.G. Davenport dans les années 1970 pour travailler sur l’effet que le vent peut avoir sur les bâtiments les plus haut du monde. Il a notamment travaillé sur différents quartiers de Manhattan dans la ville de New York (qui est connue pour être une zone urbaine très dense), dont le quartier du World Trade Center entre autres. Il expose son critère dans différents articles dont « An approach to human comfort criteria for environmental wind conditions » [2] ou encore dans « Approaches to the design of tall buildings against wind » [3]. Le critère de Davenport comme les deux précédent fixe un seuil tolérable de vitesse du vent pour chaque activité. Il est présenté dans le tableau ci-dessous.
Le critère de Davenport donne d’autres seuils sur le confort de la pratique d’activité en plein air.
Il est proche du critère de Lawson (simple) présenté précédemment mais avec des valeurs de vitesses seuils différentes et avec des critères sur la sécurité, le rapprochant plus du critère de London LDDC.
- Assise Longue : les vitesses dépassent 3,6 m/s moins de 1,5% du temps.
- Assise Courte : la vitesse du vent dépasse 5,3m/s moins de 1,5% du temps.
- Marcher tranquillement : des vitesses supérieures à 7,6 m/s sont observées moins de 1,5% du temps.
- Marcher vite : des vitesses supérieures à 9,8 m/s sont ressenties dans moins de 1,5 % du temps.
- Inconfortable : une vitesse du vent de 9,8 m/s est dépassée 1,5% du temps ou plus.
- Le seuil de danger est fixé pour des vitesses de vent dépassant 15,1 m/s au moins 0,01% du temps.
Pour ce critère on affiche également les cartes associées du quartier de la Défense où se situe le projet du collège et de l’école européenne.
Critère NEN 8100
Le critère NEN 8100 a été proposé pour la première fois en 2005 par l’institut néerlandais de normalisation (NEN en néerlandais) et est présenté dans l’article «Wind comfort and wind danger in the built environment » [4]. Il fixe une vitesse seuil de tolérance à 5m/s quelle que soit l’activité et est basé sur la probabilité du dépassement ou non de cette vitesse. Ce même critère de confort au vent est dérivé en un autre sur la vitesse seuil de danger du vent, fixée à 15m/s. Ces deux critères sont présentés dans deux différentes parties ci-dessous.
Critère NEN 8100 pour le confort
Ce critère fixe des seuils acceptables de confort pour différents types d’activités extérieures. Il est présenté dans le tableau ci-dessous et détaillé par la suite.
Le critère NEN 8100 se rapproche du critère de Lawson (simple) mais avec la particularité d’une vitesse seuil identique à toutes les activités : en effet, ce qui varie est le seuil de probabilité de dépassement de ces vitesses comme nous allons le voir.
- Assise Longue : les vitesses dépassent 5 m/s moins de 2,5% du temps.
- Assise Courte : la vitesse du vent dépasse 5m/s moins de 5% du temps.
- Marcher tranquillement : des vitesses supérieures à 5 m/s sont observées moins de 10% du temps.
- Marcher vite : des vitesses supérieures à 5 m/s sont ressenties dans moins de 20 % du temps.
- Inconfortable : une vitesse du vent de 5 m/s est dépassée 20% du temps ou plus.
Critère NEN 8100 pour la sécurité
Ce critère fixe des seuils de danger pour toute activité en plein air. Il est présenté dans le tableau ci-dessous et détaillé par la suite.
A la différence des autres critères présentés dans cet article, ce critère est seulement axé sur la sécurité des piétons dans une zone étudiée. Il se divise en 3 catégories différentes :
- Pas de risque : si les vitesses dépassent 15 m/s moins de 0,05% du temps.
- Risque limité : si les vitesses dépassent 15m/s moins de 0,3% du temps.
- Dangereux : si les vitesses dépassent 15m/s plus de 0,3% du temps.
Cartographie
Nous présentons deux cartes utilisant ces deux critères ci-dessous pour le quartier de l’école de Courbevoie. Quelle que soit la norme utilisée, on voit que les niveaux de confort de la zone sont sensiblement identiques pour l’existant et le projet.
Quel critère choisir ?
Les critères de confort et de sécurité au vent varient en fonction des activités piétonnes et des normes utilisées. Il est important de choisir le critère approprié en fonction de l’étude à mener, car certaines normes peuvent se concentrer uniquement sur l’aspect confort, sur l’aspect sécurité (et parfois même les deux). Par exemple, la norme NEN 8100 se concentre soit seulement sur le confort, soit seulement sur la sécurité, tandis que d’autres normes peuvent prendre en compte à la fois le confort et la sécurité (London LDDC, Davenport, etc…). Il est donc primordial de sélectionner avec soin le critère à utiliser, en fonction de l’étude qu’on veut mener.
Il est également essentiel de souligner que lorsqu’une zone est considérée comme dangereuse du point de vue de la sécurité, elle est généralement inconfortable pour les usagers. En effet, un vent excessif dangereux peut entraîner des situations telles que la chute d’objets, la difficulté à marcher ou encore l’inconfort dû aux turbulences. Ainsi, l’aspect sécurité est directement lié à l’aspect confort, et il est essentiel de garantir un niveau de confort adéquat pour assurer la sécurité des piétons dans une zone soumise à des conditions venteuses. Une zone considérée comme dangereuse est donc nécessairement inconfortable pour un piéton, quelle que soit son activité en extérieur.
Il est important de noter que les seuils de confort et de sécurité varient en fonction des activités exercées, quelque que soit le critère utilisé. Par exemple, pour des personnes assises en extérieur, les seuils peuvent être fixés à un niveau inférieur comparés à ceux des personnes se déplaçant (marche ou course). Notons que ces seuils peuvent également être influencés par d’autres facteurs tels que la durée d’exposition au vent, la présence d’obstacles ou la vitesse du vent. Par conséquent, il est nécessaire de prendre en compte tous ces éléments pour déterminer les seuils appropriés de confort et de sécurité au vent, afin d’assurer la protection et le bien-être des individus dans différentes situations. C’est pourquoi tous ces aspects doivent être soigneusement pris en compte lors de la conception de bâtiments, d’espaces publics ou de tout autre lieu où la présence de piétons est prévue. En intégrant dès le début les critères de confort et de sécurité au vent dans la conception, il est possible de créer des environnements favorables qui protègent les usagers des conditions venteuses tout en assurant leur bien-être et leur sécurité.
Références
[1] T.V. Lawson, The wind content of the built environment. J Ind Aerodyn, 3: 93-105, 1978.
[2] A.G. Davenport, s, Colloquium on Building Climatology, Stockholm, 1972.
[3] A.G. Davenport, Approaches to the design of tall buildings against wind, Theme Report at Int. Conf. on Planning and Design of Tall Buildings, Lehigh University, Vol. lb-7, 1972.p.
[4] NEN. Wind comfort and wind danger in the built environment. NEN 8100 (in Dutch) Dutch standard, 2006.
