2 Acustica2. Acustica
ACUSTICA AMBIENTALE
1. Propagazione del suono in ambienti aperti1. Propagazione del suono in ambienti aperti2. Barriere acustiche: tipologie e caratteristiche principali
Bibliografia: G. Moncada Lo giudice, S. Santoboni, Acustica, ESA Masson
1Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti 1Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Introduzione
• Assenza di riverberazione;
• La propagazione dipende in primo luogo dalla distanza tra sorgente e ricevitore;• Si assume una propagazione per onde sferiche, ipotizzando una sorgente e un
ricevitore puntiformi ( maggiore è la distanza e migliore è l’approssimazione)ricevitore puntiformi ( maggiore è la distanza e migliore è l approssimazione)• L’attenuazione dell’onda per effetto della distanza (divergenza sferica)
dipende da:p1. Resistenza del mezzo;2. Condizioni meteorologiche;3. Precipitazioni (pioggia o neve);4. Effetto del suolo;5 Barriere naturali o artificiali5. Barriere naturali o artificiali.
2Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Divergenza sferica
ADIrLL += )4(log10 210 π [dB]ADIrLL wp −+−= )4(log10 10 π
Divergenza sferica
[dB]A=
ATTENUAZIONE
Livello di potenza sorgente
Divergenza sferica
DI = Direttività della sorgente = 10logQg gQ = fattore di direttività
11l20 + ADILL•A 1 m dalla sorgente il livello di
i è i l li ll di 1111log20 10 −−+−= ADIrLL wp
)/(l20LL •Se non si conosce il livello di potenza è
pressione è pari al livello di potenza -11dB
)/(log20 21102 1rrLL pp −= •Se non si conosce il livello di potenza, è
possibile calcolare il livello di pressione in unpunto a distanza r2 noto quello in un punto adistanza r1 nella stessa distanza;
3Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Riduzione di 6 dB ad ogni raddoppio della distanza
distanza r1 nella stessa distanza;•Importanza della relazione nelle valutazioni diimpatto acustico.
MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE – Calcolo dell’attenuazione
A = attenuazione dovuta alle condizioni ambientali= A1 + A2 + A3 + A4 + A5
A1 = assorbimento del mezzo di propagazione
A di i it i i ( i i bbi )A2 = presenza di precipitazioni (pioggia, neve o nebbia)
A3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o di turbolenza (vento)
A4 = assorbimento dovuto alle caratteristiche del terreno e alla eventuale presenza di vegetazione
A5 = presenza di barriere naturali o artificiali
Normativa di riferimento:ISO 9613-1, “Acoustics – Attenuation of sound during propagation outdoor, Part 1:Calculation of the absorption of sound by atmosphere”, 1993
4
ISO 9613-2, “Acoustics – Attenuation of sound during propagation outdoor, Part 2:General method of calculation”, 1996
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MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A1 = assorbimento del mezzo di propagazioneL’assorbimento è causato da due processi:
1) Dissipazione dell’energia dell’onda sonora per effetto della trasmissione di calore (diffusività termica) e per la viscosità dell’aria; assume reale importanza solo per temperature e frequenze elevate (attenuazione di circa 1dB/Km per un suono puro di 3000temperature e frequenze elevate. (attenuazione di circa 1dB/Km per un suono puro di 3000 Hz e di 2dB/Km per uno di 5000 Hz)
2) Dissipazione per effetto dei movimenti rotazionali e vibratori che assumono le molecole d’ossigeno e azoto dell’aria, sotto le azioni di compressione e rarefazionemolecole d ossigeno e azoto dell aria, sotto le azioni di compressione e rarefazione (dipendenza, oltre che dalla frequenza del suono, dalla temperatura e dalla umidità relativa dell’aria); tale contributo è quello principale.
• Per distanze relativamente modeste dalla sorgente l’effetto di assorbimento risulta• Per distanze relativamente modeste dalla sorgente l effetto di assorbimento risultatrascurabile rispetto a quello della divergenza (al di sotto di un centinaio di metri),mentre il contrario avviene per distanze sufficientemente grandi.
• Se la temperatura è elevata l’umidità favorisce la propagazione se la temperatura èSe la temperatura è elevata, l umidità favorisce la propagazione, se la temperatura èbassa l’umidità favorisce l’attenuazione del suono.
• Ciò è tanto più vero quanto più le frequenze sono elevate.
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ESEMPIO: Rumore rosa( mezzo di trasporto), per temperature comprese tra -10 e 30 °c e umidità tra 30 e 80%, si osserva un’attenuazione di 3 dB a 500-600 m
MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
L’attenuazione aumenta con la frequenza e dipende da
temperatura e umidità
Si può notare, per frequenze basse (≤ 500Hz), l’attenuazione dovuta all’influenza dellatemperatura e dell’umidità relativa risulta abbastanza ridotto.
6
Al diminuire dell’umidità relativa aumenta l’attenuazione( a temp. Elevate);
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MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A2 = presenza di pioggia, neve o nebbia
• Il fatto che in giornate di leggera pioggia o di nebbia si ha la sensazione che ilsuono si propaghi più chiaramente non è sostanzialmente dovuto al fenomeno dellapioggia o della nebbia in se stessa, ma piuttosto agli effetti secondari che in talipioggia o della nebbia in se stessa, ma piuttosto agli effetti secondari che in taligiornate si verificano.
• Durante la pioggia il gradiente di temperatura dell’aria o di velocità del ventop gg g p(lungo la verticale rispetto al terreno) tende ad essere modesto e ciò certamentefacilita la trasmissione del suono rispetto ad una giornata fortemente soleggiata,quando le disomogeneità micrometereologiche possono essere significative. Per unacorretta valutazione del fenomeno è quindi a questa disomogeneità che occorrericondursi. Inoltre, in giornate di pioggia, nebbia o neve il rumore di fondo diminuiscesensibilmente per la diminuzione del traffico veicolare.
• In letteratura si trovano versioni contrastanti, che riconducono il valore di A2 sia avalori pari a 10-15 dB/Km (tenendo conto dell’azione combinata dei gradienti dit t t ità h i ifi i i i i di i i bbi )
7
temperatura e ventosità, che si verificano proprio nei giorni di neve, pioggia o nebbia),che a zero.
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MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenzaEFFETTO DELLA TEMPERATURA
• La velocità del suono dipende dalla temperatura
• Se esiste un gradiente di temperatura la velocità del suono varia di conseguenza un raggio
]/[6,04,331 smTc +=
Se esiste un gradiente di temperatura, la velocità del suono varia di conseguenza, un raggiosonoro sarà soggetto a successivi fenomeni di rifrazione e il percorso dell’ondaseguirà una traiettoria curvilinea. Data la diretta proporzionalità tra velocità di propagazionedel suono e temperatura, si crea un gradiente, negativo o positivo a seconda del caso, delladel suono e temperatura, si crea un gradiente, negativo o positivo a seconda del caso, dellavelocità di propagazione e pertanto la direzione del raggio sonoro tenderà ad avvicinarsi (odallontanarsi) alla normale rispetto al terreno, provocando una incurvatura verso l’alto (verso ilbasso).)
TEZZ
A
Inversione
Gradiente negativo
ALT
O,6-0,8 °C/m vicino al suolo
termica
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TEMPERATURANotteMattina prestoPomeriggio
MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza
La temperatura diminuisce con la quota così anche la velocitàquota, così anche la velocità
La temperatura aumentaLa temperatura aumenta con la quota
9Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenzaEFFETTO DEL VENTO
• La velocità di propagazione del suono può essere favorita o sfavorita dal gradiente verticale divelocità del vento. In ogni punto della superficie d’onda, infatti, la velocità dellaperturbazione sarà data dalla somma vettoriale della velocità di propagazione in ariaperturbazione sarà data dalla somma vettoriale della velocità di propagazione in ariacalma e della velocità del vento in quel punto. Se quindi esiste un gradiente verticalepositivo del vento (la sua velocità aumenta con la quota conservando la direzione), la velocitàdel suono aumenta nella direzione del vento ed i raggi sonori tenderanno a curvarsi versodel suono aumenta nella direzione del vento ed i raggi sonori tenderanno a curvarsi versoil basso. Nella direzione opposta tenderanno verso l’alto.
C t i d lConcentrazione del suono
10Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazione
I if i t i f i di ifl i if i bi t d l h d• In riferimento ai fenomeni di riflessione, rifrazione e assorbimento del suono hanno grandeimportanza la natura del terreno, la presenza di asperità o di prati, cespugli, alberi, ecc.
• Nel caso in cui i due mezzi siano costituiti dall’aria e da uno specchio d’acqua esteso (unl ) l t t ll’ i i ifi h li di i id i ilago), con la sorgente posta nell’aria, si verifica che per angoli di incidenza superiori a14° si ha riflessione totale. Ciò significa che l’acqua costituisce un ottimo riflettore per leonde sonore.
• Possono considerarsi sufficientemente speculari anche superfici ragionevolmente piatte e• Possono considerarsi sufficientemente speculari anche superfici ragionevolmente piatte elisce, compatte e non porose, come quelle costituite da cemento o asfalto, con unincremento di 6 dB.
• Terreni con prati e cespugli sono ancora da ritenersi buoni riflettori per angoli di• Terreni con prati e cespugli sono ancora da ritenersi buoni riflettori per angoli diincidenza >30°.
• Nel caso di un terreno poroso, ad esempio erboso, a causa dell’interferenza distruttivatra suono incidente e suono riflesso, si può arrivare, per frequenze non elevate, ad unatra suono incidente e suono riflesso, si può arrivare, per frequenze non elevate, ad unaattenuazione dovuta al cosiddetto “effetto suolo” di oltre 10-15 dB.
• Se poi vi è presenza contemporanea di asperità (cespugli, ecc.), si può verificare a 100m dalla sorgente un’attenuazione compresa tra 15 e 25 dB per il range di frequenze tra
11
g p p g q500 e 2000 Hz.
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MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazione
Effetto di boschi ceduiSuolo erboso con cespuglio
rfA )31,0log18,0(4 −=
ATTENUAZIOONE PER BOSCHI CEDUICEDUI
• A4= -5 dB per frequenze di 500 Hz• A4= -20 dB per frequenze di 2000 Hz• A4= -20 dB per frequenze di 2000 Hz
12Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazioneEsistono relazioni empiriche che esprimono l’attenuazione in funzione
dell’altezza efficace, he, che tiene conto della posizione reciproca sorgente ricevitore
CASO 1: ASSENZA DI OSTACOLICASO 1: ASSENZA DI OSTACOLIhe= (hs + hr)/2
CASO 2: PRESENZA DI OSTACOLIhe= hb + (hs + hr)/2
h 66,0)5,12
1(75,00 ≤−=≤heG
L’attenuazione viene trascurata per
l10)10( rGAL’attenuazione diminuisce all’aumentare
L attenuazione viene trascurata perdistanza inferiori a 15 m e altezzeefficaci maggiori di 12,5
13Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
15log10)10( 104 GA =atte ua o e d u sce a au e ta e
di he, perché aumenta l’angolo diincidenza rispetto al terreno
MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazioneESEMPIO DI CALCOLO • r =100 m;;
• hs = 1 m;• hr = 4 m;• hb= 3m
CASO 1: ASSENZA DI OSTACOLIhe= (hs + hr)/2= 2,5 m
G 0 6G= 0,6A4= 5 dB
CASO 2: PRESENZA DI OSTACOLIhe= hb + (hs + hr)/2= 5,5 m
G 0 37G= 0,37A4= 3 dB
14Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
L’inserzione di una barriera fra sorgente e ricevitore aumenta he, e questo comportauna diminuzione dell’attenuazione, dando luogo alla PERDITA DI INSERZIONE
2) MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A5 = presenza di barriere naturali o artificiali
)( 445 bb AAAA −−= All’attenuazione della barriera va)( 445 bb AAAAsottratta la perdita di inserzione
Determinazione di A b per le barriereDeterminazione di A b per le barriere
15Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore
Una barriera acustica è una struttura,naturale od artificiale, interposta frala sorgente di rumore e il punto diricezione, che intercetti la linea divisione diretta fra questi due punti.
16Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore artificiali
Il meccanismo fisico su cui si basa il funzionamento delle barriere antirumoreIl meccanismo fisico su cui si basa il funzionamento delle barriere antirumoreartificiale è il seguente:
• quando un'onda sonora incontra un ostacolo, parte di essa viene assorbita, parteriflessa, e parte si propaga oltre il bordo che delimita l'ostacolo per effetto delladiffrazione, cosicché il suono raggiunge anche la zona d'ombra.
S è f f à• Se la barriera è solida, senza vie di fuga per il suono, fori o discontinuità, e dimassa sufficientemente elevata, il rumore trasmesso attraverso di essa è disolito trascurabile rispetto a quello diffratto.
17Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore artificiali
Si possono individuare tre zone nello spazio oltre la barriera:18
UnaUna zonazona didi chiarochiaro,, inin cuicui lala presenzapresenza delladella,, ppbarrierabarriera nonnon haha effettieffetti significativisignificativi poichépoiché lalalinealinea direttadiretta deldel suonosuono nonnon èè interrottainterrotta;;
UnaUna zonazona didi ombraombra nellanella qualequale leleprestazioniprestazioni delladella barrierabarriera dipendonodipendonodall'angolodall'angolo didi diffrazionediffrazione;;dall angolodall angolo didi diffrazionediffrazione;;
UnaUna zonazona didi transizionetransizione,, lala cuicui estensioneestensionedipendedipende dalladalla distribuzionedistribuzione inin frequenzafrequenza deldelpp qqrumorerumore emessoemesso..
18Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
2) MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A5 = presenza di barriere naturali o artificiali
SRr S B
r B R
h B e
d S Bd B R
N = Numero di Fresnel
)11(1)(2Be
BRSBBRSB
ddhddrrN +=
−−+= λλ BRSB ddλ
19Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
2) MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2
A5 = presenza di barriere naturali o artificialill’i t d ll “ d’ b ”
( ) 2052log20 101 ≤+⋅=NCAbπ
all’esterno della “zona d’ombra”
( ) 052log20 10 ≥+=NAbπ
all’interno della “zona d’ombra”
( )2tanhg
2101 NCb π ( )2tan
g10 Nb π
Per sorgenti puntiformi: 0
Rr S Br B R
hg p
C1=1, C2=1
nuaz
ione
1 0
SRr S B
d S Bd B R
h B e
C 1 = 1 .0 0 C 2 = 1 .0 0
C 1 = 0 .7 5 C 2 = 1 .0 0
Per sorgenti lineari:
C1=0.75, C2=1
Atte
n
2 0
B] S o rg en te p u n tifo rm e
S o rg en te lin eare
3 0
[dB
L’attenuazione aumenta all’aumentare di he, e quanto più labarriera è situata in prossimità della sorgente e del ricevitore
20Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
+ 6 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 0 + 13 0
N
Le barriere antirumore artificiali
L'attenuazione del rumore al recettore può essere espressa anche in funzionedell'altezza effettiva della barriera he e dall'angolo θ
21Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore artificiali
L’attenuazione dipende anche dalla lunghezza d’onda λ, aumenta con θ e con ilrapporto he/ λpp e
•L’attenuazione è direttamente proporzionale all’altezza efficace e all’angolo θ;
• è inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda e quindi direttamente proporzionale alla frequenza
22Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Dimensionamento di una barriera• Noto il livello alla sorgente Ls
• Conosco il valore limite massimo LR* imposto dalle normative vigenti al ricevitore;
• Impongo che LR= LR* e applico la formula per la propagazione del suono in campo libero in presenza di barriera
• Ricavo A5
L’ i i it è A
)( 445 bb AAAA −−=
( ) 2052tanh
2log20 101 ≤+⋅=NC
NCAb ππ
• L’unica incognita è Ab( )2tanh 2 NC π
all’esterno della “zona d’ombra” ( ) 052tan
2log20 10 ≥+=N
NAb ππ
all’interno della “zona d’ombra”
• Si ricava N
• Impongo la posizione della barriera rispetto a
( ))11(1)(2
BRSBBe
BRSBBRSB
ddhddrrN +=
−−+= λλ
• Impongo la posizione della barriera rispetto a Sorgente e ricevitore, in funzione dei vincoli geometrici, oppure quella che mi consente he
inferiore• Determino dSB e dBR S
Rr S Br B R
h B e
23Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Determino dSB e dBR• Per ogni frequenza trovo l’altezza efficace, scelgo il max• Elementi antidiffrattori aumentano l’altezza efficace
Sd S B
d B R
Le barriere antirumore
24Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Classificazione delle barriere antirumore
Le barriere antirumore possono essere suddivise nelle seguenti tipologie:p g p g
• barriere artificiali– Fonoisolanti– Fonoassorbenti– Fonoisolanti e fonoassorbenti
• barriere naturali– Barriere vegetali (siepi, fasce boscate, alberate, ecc.)– Rilevati– Barriere miste (terre armate, biomuri, muri verdi, barriere vegetative, ecc.)
25Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Caratterizzazione acustica delle barriere antirumoreantirumore
Le caratteristiche acustiche di una barriera antirumore possonoessere suddivise in due categorie:
• estrinseche: efficienza di un’opera antirumore installata nellariduzione dei livelli di pressione sonora in una serie di punti sulterritorio identificati come ricettori (perdita di inserzione o“I ti L ”)“Insertion Loss”)• intrinseche: caratteristiche proprie del “prodotto” barriera
ti i di d t t d ll’ bi t i i è àantirumore, indipendentemente dall’ambiente in cui è o saràinstallato e dall’effetto finale di riduzione del rumore su ricevitori dati(assorbimento/riflessione trasmissione diffrazione del suono)(assorbimento/riflessione, trasmissione, diffrazione del suono)•I valori prestazionali minimi delle proprietà intrinseche sonoindicati nei capitolati di ANAS ferrovie ecc
26
indicati nei capitolati di ANAS, ferrovie, ecc.
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Caratteristiche acustiche intrinseche delle barriere antirumore: metodi di valutazionebarriere antirumore: metodi di valutazione
(( ))MetodiMetodi didi laboratoriolaboratorio ((camerecamere riverberantiriverberanti))Utilizzano metodologie largamente usate in acustica edilizia (ISO 354, ISO 140-3).
Standard Standard EuropeiEuropei EN 1793EN 1793
Parte 2 Parte 3Parte 1
Potere fonoisolante RSpettro del rumore
da trafficoCoefficiente di
assorbimento αS
27
normalizzatoS
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Caratteristiche acustiche intrinseche delle b i ti t di di l t ibarriere antirumore: metodi di valutazione
MetodiMetodi InIn--situsituMetodiMetodi InIn situsituRicostruiscono la risposta all’impulso del sistema attraverso tecniche dicross-correlazione (ad es Sequenze di Massima Lunghezza MLS)cross-correlazione (ad es. Sequenze di Massima Lunghezza MLS)
Specifiche tecniche europee CEN/TS 1793Specifiche tecniche europee CEN/TS 1793Specifiche tecniche europee CEN/TS 1793Specifiche tecniche europee CEN/TS 1793
Parte 5Parte 5 Parte 5Parte 5Parte 4Parte 4
Reflection Index RI Sound
Insulation Index SI
DiffractionIndex DI
28
SI
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Metodi di laboratorio: fonoassorbimento
Mi di f bi t (UNI ENMisure di fonoassorbimento (UNI EN1793-1)
Si misura il tempo di riverberazione incamera riverberante in presenza (T1) e inp ( 1)assenza del campione (T2) e il coefficiente diassorbimento si calcola per mezzo dellalegge di Sabine:legge di Sabine:
V 1 10 16 ⎛ ⎞⎜ ⎟
1 2
α=0.16 -S T T⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠
29Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Metodi di laboratorio: fonoisolamento
Misure di fonoisolamento (UNI ENMisure di fonoisolamento (UNI EN1793-2)
Si misura il livello di pressione sonoramedio nei due ambienti (L1 e L2) separatidal campione in esame e si calcola ilpotere fonoisolante per mezzo dellarelazione:
Le unità assorbenti dell’ambiente1 2R=L -L +10log(S/A)
ricevente A si ottengono dalla misura deltempo di riverberazione dell’ambientestesso.
30
stesso.
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Metodi in situProceduraProcedura didi misuramisura (UNI CEN/TS 1793(UNI CEN/TS 1793--5): 5): Reflection Index e Sound Insulation IndexReflection Index e Sound Insulation Index
1. Ricostruzione della risposta all’impulso del sistema “catena di misura + barriera” (RISPOSTA GLOBALE);barriera” (RISPOSTA GLOBALE);
2. Ricostruzione della risposta ll’impulso della catena di misura (RISPOSTA I N CAMPO LIBERO);
3. Selezione delle componenti utili dalle risposte all’impulso attraverso operazionidi finestratura temporale:
Componenti riflesse (per RI) componenti trasmesse (per SI): dalle risposteComponenti riflesse (per RI), componenti trasmesse (per SI): dalle risposteglobaliComponenti incidenti: dalle risposte in campo libero;
4. Calcolo degli spettri in potenza e correzione per la divergenza sferica delleonde;
5 Calcolo degli indici (SI e RI) e degli indici a singolo numero (DL e DL )
31
5. Calcolo degli indici (SI e RI) e degli indici a singolo numero (DLRI e DLSI)
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Reflection Index RI
hr (t)microfono
sorgente
microfonohi (t)
hp (t)
Barriera antirumore
hi (t): componente incidente
32
antirumorehr (t): componente riflessohp (t): componenti parassite
32
32
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Sound Insulation Index SI
hi (t): componente incidente
i f
hp (t)hi (t): componente incidenteht (t): componente trasmessahp (t): componenti parassite
microfono
ht (t)hi (t)
p
sorgente
Barriera antirumore
33
33
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Metodi in situ
ProceduraProcedura didi misuramisura (UNI CEN/TS 1793(UNI CEN/TS 1793--4):4):ProceduraProcedura didi misuramisura (UNI CEN/TS 1793(UNI CEN/TS 1793 4): 4): Diffraction Index per Diffraction Index per elementielementi diffrattoridiffrattori1. Ricostruzione della risposta all’impulso del sistema “catena di misura + barriera+ p p
sistema antidiffrattore” (RISPOSTA GLOBALE con diffrattore);2. Ricostruzione della risposta all’impulso del sistema “catena di misura + barriera”
(RISPOSTA GLOBALE senza diffrattore);( );3. Ricostruzione della risposta ll’impulso della catena di misura (RISPOSTA IN CAMPO
LIBERO);4 Selezione delle componenti diffratte al bordo superiore delle due risposte globali;4. Selezione delle componenti diffratte al bordo superiore delle due risposte globali;5. Calcolo degli spettri in potenza e correzione per la divergenza sferica delle onde;6. Calcolo degli indici DI0 relativo alla situazione in assenza di diffrattore e DIadd in
di diff ttpresenza di diffrattore;7. Calcolo della differenza dell’indice di diffrazione ΔDI (fornisce indicazioni sul reale
miglioramento apportato dall’installazione dell’elemento antidiffrattore) attraversol l i
34
la relazione:ΔDI = DIadd – DI0
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Diffraction Index DI
elemento antidiffrazionesorgente
microfono
elemento antidiffrazione
hd(t)microfono
hl(t)
Barriera antirumore
hp(t)hd(t): componente diffratta bordo superioreht (t): componente diffratta bordo laterale
3535
ht (t): componente diffratta bordo lateralehp (t): componenti parassite
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Caratteristiche acustiche intrinseche delle barriere antirumore: confronto tra i
metodi di valutazione
Metodi di Metodi di laboratoriolaboratorio
☺ metodo affidabilecampo sonoro diffuso (in contrasto con le reali condizioni
di funzionamento della barriera)laboratoriolaboratorio di funzionamento della barriera) costi elevati (richiede l’impiego delle camere riverberanti)
☺ simulazione delle reali condizioni di funzionamento della barriera (campo sonoro ad incidenza normale o leggermente obliqua); elevata immunità al rumore di
MetodiMetodi
fondo☺ costi contenuti☺ esecuzione rapida delle misureMetodi Metodi
in situin situ☺ esecuzione rapida delle misure☺ misura del deterioramento nel tempo della barriera☺ misura delle proprietà di diffrazione di elementi aggiuntivi
36
metodologie complesse di analisi del segnalescarsa affidabilità nelle misure di riflessione
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Le barriere antirumore artificiali: Tipologie
Barriere antirumore metalliche
Sono le più utilizzate, sia per l’economicità che per la leggerezza (possibile utilizzo sui viadotti) unite a buone caratteristichesui viadotti) unite a buone caratteristiche di fonoisolamento e fonoassorbimento.
Svantaggio: impatto visivogg p
Le più diffuse sono costituite da lamiera metallica forata con materiale
37Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le più diffuse sono costituite da lamiera metallica forata, con materiale fonoassorbente all’interno (lana di roccia o vetro)
Le barriere antirumore artificiali: esempi
Barriere in calcestruzzo
Elevato potere fonoisolante dovuto alla massa del c.l.s.
La fonoassorbenza è data dall’aggiunta di argilla espansa o di altri elementi contenentio di altri elementi contenenti materiali porosi e/o risonanti
38Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore artificiali: esempi
• Possono essere anche in legno pieno, con materiale fonoassorbente all’interno,ma devono essere trattate per resistere all’umidità
LEGNO
LATERIZIO
FORATO
39
COTTOCorso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore artificiali: esempi
Barriere trasparenti (PMMA, policarbonato, vetro, ecc.)
I pannelli trasparenti nonp pprecludono la visibilità,risolvendo i problemi legati allasicurezza in prossimità disvincoli, rampe di accesso oincroci stradali, e sonoesteticamente meno invasive.
Solitamente lavorano unicamenteper riflessione (ad eccezione deipannelli forati risonanti) e nonp )possono essere impiegate nelcaso di barriere parallele(problemi legati alle riflessioni
40
multiple).
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Barriere trasparenti
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Barriere sagomate, buffles
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Gallerie a tunnel semitrasparenti
43Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Barriere semicircolari
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Le barriere antirumore naturali
Il suono attraversando una fascia di vegetazione ( alberi, cespugli, erba alta ) ècostretto a un cammino tortuoso che tende a degradarlo, per attrito, incalorecalore.
L’attenuazione prodotta dalle barriere naturali dipende essenzialmente da:• profondità ed altezza della barriera;• ampiezza e robustezza della foglia;
à• densità della chioma;• durata della fogliazione.
Le barriere naturali vengono distinte in tre tipologie:• Barriere vegetali;• Rilevati;• Barriere miste.
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Le barriere antirumore naturali: barriere vegetali
Le barriere vegetali sono essenzialmente composte da piantagioni semplici od
g
associazioni complesse di specie arboree, arbustive ed erbacee,preferibilmente caratterizzate da:
– disposizione delle foglie ortogonale alla direzione di propagazione deldisposizione delle foglie ortogonale alla direzione di propagazione delrumore;
– rapida crescita fino al raggiungimento della altezza ottimale;– esenzione da fitopatie virulente.
pratoalberature di prima grandezzaalberature di seconda e terza grandezza
b tiarbusti
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Le barriere antirumore naturali: barriere miste
Derivano dalla combinazione di manufatti artificiali (che possono anchefungere solo da sostegno) e piantefungere solo da sostegno) e piante.Possono individuarsi 5 categorie di barriere miste:
1) Terre armate 2) Biomuri 3) Muri verdi
4) Barriere vegetative
5) Barriere costituite da geosacchi
47
47
geosacchi
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Le barriere antirumore: soluzioni innovative
N ll’ bit d ll’ d di t CIRIAF Mi i t d ll’A bi t• Nell’ambito dell’accordo di programma tra CIRIAF e Ministero dell’Ambiente edella Tutela del Territorio, diversi campioni di barriere antirumore innovativi sonostati testati negli anni 2004-2005 in un campo prove appositamente predispostostati testati negli anni 2004 2005 in un campo prove appositamente predispostopresso l’Università degli Studi di Perugia.
S t t i t l tt i ti h ti h i t i h R fl ti I d RI• Sono state misurate le caratteristiche acustiche intrinseche Reflection Index RI eSound Insulation Index SI in accordo con la UNI CEN/TS 1793-5 e DiffractionIndex DI in accordo con la UNI CEN/TS 1793-4 laddove i campioni erano dotatiIndex DI in accordo con la UNI CEN/TS 1793 4, laddove i campioni erano dotatidi elementi diffrattori di sommità.
48Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore: soluzioni innovative
Campione METFCampione METFpp
••LaLa barrierabarriera èè costituitacostituita dada pannellipannelli pianipianiinin lamieralamiera d’acciaiod’acciaio piegatapiegata;; all’internoall’internosonosono inseritiinseriti materassinimaterassini fonoassorbentifonoassorbentiinin poliesterepoliestere..
••NelleNelle porzioniporzioni superiorisuperiori deidei pannellipannellii t ll tii t ll ti d lid li f t lt i if t lt i isonosono installatiinstallati modulimoduli fotovoltaicifotovoltaici
49Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore: soluzioni innovative
Campione METPCampione METPpp
LaLa barrierabarriera èè costituitacostituita dada unun unicounicopannellopannello parabolicoparabolico inin lamieralamieraforataforata;; all’internoall’interno èè presentepresente unun;; ppmaterassinomaterassino fonoassorbentefonoassorbente didimaterialemateriale ricavatoricavato dada RSURSUindifferenziatiindifferenziati..indifferenziatiindifferenziati..
AlAl bordobordo superioresuperiore èè presentepresente ununpannellopannello foratoforato cheche fungefunge dadaelementoelemento antidiffrattoreantidiffrattore..
50Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore: soluzioni innovative
Campione PLASTCampione PLASTpp
LaLa barrierabarriera èè costituitacostituita dada pannellipannellifonoassorbentifonoassorbenti pianipiani dotatidotati didi
fonoassorbentifonoassorbenti pianipiani dotatidotati didiapertureaperture aa fessurafessura daldal latolato sorgentesorgenteottenutiottenuti attraversoattraverso unun processoprocesso didi““ lt ilt i ”” d lld ll l til ti i i l ti i l t““pultrusionepultrusione”” dalladalla plasticaplastica riciclatariciclataee dada pannellipannelli trasparentitrasparenti inin vetrovetro;;all’internoall’interno sonosono inseritiinseriti materassinimaterassinifonoassorbentifonoassorbenti inin lanalana didi vetrovetro..
51Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore: soluzioni innovative
Campione CONCCampione CONCpp
LaLa barrierabarriera èè costituitacostituita dada pannellipannelli pianipianiinin calcestruzzocalcestruzzo contenenticontenenti dueduematerassinimaterassini sovrappostisovrapposti inin lanalanappppmineraleminerale ee fibrafibra naturalenaturale ((kenafkenaf))protettiprotetti dada unauna lamieralamiera d’acciaiod’acciaioforataforata ee piegatapiegataforataforata ee piegatapiegata..
52Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore: soluzioni innovative
Misure in situ: fonoisolamento
• La barriera in calcestruzzo(CONC) presenta le performance(CONC) presenta le performancemigliori grazie alla sua elevatamassa.
• La barriera metallica riempitacon materiale fonoassorbenteottenuto da RSU indifferenziatiottenuto da RSU indifferenziati(METP) ha le performancepeggiori, ma è la più interessantedal punto di vista economico edal punto di vista economico edell’impatto ambientale.
53Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore: soluzioni innovative
Misure in situ: riflessioneLe forti oscillazioni sonodovute a fenomeni diinterferenze tra le onde
Misure in situ: riflessione
1.20
1.40METF: pannelli fonoassorbentiMETP: pannelli fonoassorbentiPLAST: pannelli fonoassorbenti interferenze tra le onde
sonore.
0.80
1.00
-]
pCONC: pannello fonoassorbente
Le più alte prestazioni difonoassorbimento (valoridi RI più bassi) si hanno0.40
0.60
RI
[-
per i campioni conmaggiori aperture al latosorgente (PLAST e METF)0.00
0.20
100 1000 10000100 1000 10000f [Hz]
A valori di RI maggiori corrispondono proprietà di
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assorbimento sonoro minori.
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Le barriere antirumore: soluzioni innovative
Campione DIFFCampione DIFFpp
Il dispositivo antidiffrattivo di sommità èstato appositamente progettato perospitare moduli fotovoltaici;p ;
il profilo ad arco di cerchio el’inclinazione rendono ottimale la
t i d ll di i l di ttcaptazione della radiazione solare direttaalle diverse ore del giorno.
55Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Le barriere antirumore: soluzioni innovative
Misure in situ: diffrazione
La linea blu rappresenta lait i i d l
Misure in situ: diffrazione10.00
Dio [dB]
Diadd [dB] situazione in assenza deldiffrattore;La linea rossa rappresenta lasituazione in presenza del
6.00
8.00[ ]
deltaDi [dB]
situazione in presenza deldiffrattore;La linea nera rappresenta ladifferenza tra le due situazioni.
2.00
4.00
L’elemento si presta molto beneper l’integrazione con pannellifotovoltaici ma presenta
-2.00
0.00
fotovoltaici ma presentaprestazioni alquanto scarse didiffrazione sonora: è richiestoun compromesso tra le dueesigenze
-6.00
-4.00
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
frequenza f [Hz]
56
esigenze.
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1 1 1 2 2 3 4 5
Calcolo della propagazione del rumore in p p gambienti aperti mediante software previsionali
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Codici previsionali di calcolo per ambienti aperti
• Esempio: SOUNDPLAN 6.5• Il SoundPLAN, versione 6.5, è un software previsionale per l’acustica in ambiente
esterno ed interno, che contiene delle metodologie capaci di ottenere:– la simulazione acustica per la caratterizzazione di aree urbane ed
extraurbane mediante la mappatura del sito;extraurbane, mediante la mappatura del sito;– la valutazione di impatto acustico ambientale delle infrastrutture dei trasporti
(strade, autostrade, linee ferroviarie, linee alta velocità, ecc.);– l’ottimizzazione delle barriere acustiche, minimizzando costo ed estensione;– la progettazione di nuovi insediamenti e previsioni di bonifica;
la valutazione del rumore industriale interno ed esterno;– la valutazione del rumore industriale interno ed esterno;– l’implementazione di piani di risanamento acustico;– la valutazione della dispersione dei gas inquinanti e delle polveri inp g q p
atmosfera;– lo studio della popolazione esposta al rumore provocato da sorgenti di varia
natura (infrastrutture edifici industriali ecc )natura (infrastrutture, edifici industriali, ecc.).
58Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Codici previsionali di calcolo per ambienti aperti
• Il codice di calcolo è costituito da una serie di moduli individuali:• SoundPLAN Manager
Il S dPLAN M è il di h i t tti i tt i Q t lt f i• Il SoundPLAN Manager è il cardine che unisce tutti i sottoprogrammi. Questo, oltre a funzionarecome quadro di controllo, permette di avviare nuovi progetti di lavoro, aprire vecchi progetti e settaregli standards acustici di ogni specifico progetto. Per ogni progetto viene creata una sub-directory, chepermette l’archiviazione simultanea di tutti i dati appartenenti ad un unico lavoro.permette l archiviazione simultanea di tutti i dati appartenenti ad un unico lavoro.
• DataBase Geografico• Il Geo-Database è un modulo che permette di inserire e gestire i dati geografici e gli attributi acustici
di tutti gli oggetti presenti in un progetto I dati per la creazione del Geo-Database possono esseredi tutti gli oggetti presenti in un progetto. I dati per la creazione del Geo Database possono essereinseriti attraverso la scansione di una mappa (creazione di un bitmap) oppure importando dei datidigitali da altri software. Si possono importare file DXF da AutoCAD (geometria), file da Arc View(geometria + attributi) o interfaccia ASCII personalizzabili per importare dati non convenzionali. Nella
G fcreazione del Geo-Database è importante suddividere gli oggetti in funzione della tipologia, permezzo di diversi Geo-Files e di Situations. All’interno del Geo-Database sono presenti una serie dioggetti, oltre alle sorgenti ed ai recettori, che descrivono il percorso sorgente-recettore e che sono diaiuto nella costruzione dei modelli per la propagazione del rumore e per la dispersione degliaiuto nella costruzione dei modelli per la propagazione del rumore e per la dispersione degliinquinanti. Le strade sono tracciate per punti e caratterizzate attraverso una finestra di dialogo, doveè possibile inserire il nome e i dati che permettono di calcolare il livello di emissione acustica; il tipo didati si differenzia a seconda dello Standard che è stato impostato per il rumore stradale.
• All’interno delle Situations è possibile procedere alla caratterizzazione di linee di livello, barriereacustiche, aree di attenuazione, parcheggi, ecc..
59Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti
Codici previsionali di calcolo per ambienti aperti
• Calcolo• Il modulo Calculation permette di fare delle simulazioni acustiche, calcolando il rumore emesso dal
traffico e dalle sorgenti industriali e stimando l’influenza sui recettori Il modello di dati è generato intraffico e dalle sorgenti industriali e stimando l influenza sui recettori. Il modello di dati è generato inconformità con gli Standards selezionati dall’utilizzatore. All’interno di tale modulo si definiscono i datiche devono essere impiegati per la creazione delle mappe acustiche.
• Per il calcolo, il software impiega i modelli riportati nella norma ISO 9613 Attenuation of soundPer il calcolo, il software impiega i modelli riportati nella norma ISO 9613 Attenuation of soundduring propagation outdoors, che si articola in due parti:
– parte 1: Calculation of the absorption of sound by the atmosphere;– parte 2: General method of calculation.p
• La prima parte tratta con molto dettaglio l’attenuazione del suono causata dall’assorbimentoatmosferico; la seconda parte tratta vari meccanismi di attenuazione del suono durante la suapropagazione nell’ambiente esterno (diffrazione, schermi, effetto suolo, etc.).
• Grafici/tabelle• Attraverso i moduli grafici/tabelle è possibile visualizzare ed analizzare i risultati delle simulazioni
effettuate, siano esse relative alla modellazione tridimensionale del terreno che alle mappe di rumore.È inoltre possibile effettuare delle operazioni sui risultati, quali il calcolo degli eventuali superamenti,le mappe in facciata agli edifici più esposti, etc..
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Esempio di applicazione: modello digitale del terreno
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Mappe del rumore (4 m dal terreno)
Periodo di riferimento
Valore limite
[dB(A)]
Area (km2)
Numero edifici
Abitantiesposti al
superamento[dB(A)] superamentoDiurno 70 0.4 100 2.300
Notturno 60 0.4 100 2.500
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Mappe verticali e barriere
63Corso di Impianti tecnici per l'edilizia - E. Moretti