Spettri in ottava e 1/3 di ottava -...
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CORSO DI FISICA TECNICA 2 AA 2013/14
ACUSTICA
Lezione n° 5:
Ing. Oreste Boccia
Barriere antirumore o acustiche
Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA AA 2013/14
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Una barriera antirumore o acustica è una struttura, naturale od artificiale,
interposta fra la sorgente di rumore e il punto di ricezione, che intercetta la linea di
visione diretta fra questi due punti.
Barrire antirumore
Ad esempio un muro, una costruzione, una
duna in terra, una collina possono servire
come barriere.
La UNI 11160 definisce barriera per il rumore: il dispositivo per la riduzione del
rumore che si interpone sul percorso di propagazione diretta per via aerea del
suono dalla sorgente sonora al ricevitore.
Una barriera è efficace se la potenza sonora trasmessa direttamente attraverso di
essa risulta trascurabile rispetto a quella trasmessa per via aerea.
L’efficacia di una barriera viene espressa attraverso l’attenuazione Ab in dB,
definita come la differenza tra il livello di pressione sonora in corrispondenza
della posizione del ricevitore in campo libero ad una certa distanza dalla sorgente
ed il livello che si verifica nella stessa posizione con la presenza della barriera.
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Barriere antirumore
Il meccanismo fisico su cui si basa il funzionamento delle barriere antirumore è
il seguente:
Il progetto acustico di una barriera consiste essenzialmente:
• nella valutazione dell’energia sonora diffratta, attraverso il calcolo della
attenuazione Ab;
• nel calcolo del potere fonoisolante della barriera tale da rendere trascurabile
l’apporto dell’energia trasmessa attraverso la barriera rispetto a quella
diffratta dal bordo della stessa.
• quando un'onda sonora incontra un ostacolo, parte della sua energia viene
assorbita, parte riflessa, e parte si propaga oltre il bordo che delimita l'ostacolo
per effetto della diffrazione, cosicché il suono raggiunge l’ascoltatore oltre la
barriera.
• se la barriera è solida, senza vie di fuga per il suono, quali fori o discontinuità,
e di massa sufficientemente elevata, il rumore trasmesso attraverso di essa è
di solito trascurabile rispetto a quello diffratto.
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Barriere antirumore
Si possono individuare tre zone nello spazio oltre la barriera:
Una zona di ombra nella quale le
prestazioni della barriera dipendono
dall’angolo di diffrazione.
Una zona di chiaro, in cui la
presenza della barriera non ha effetti
significativi poiché la linea diretta
del suono non è interrotta;
Una zona di transizione, la cui
estensione dipende dalla
distribuzione in frequenza del
rumore emesso;
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Barriere antirumore
N = Numero di Fresnel
Relazione di Kurze:
per sorgenti puntiformi: C1=1, C2=1
per sorgenti lineari: C1=0,75, C2=1
Calcolo dell’attenuazione Ab di una barriera:
Nf
c
2 2
Per il grado di copertura δ si utilizzano le seguenti relazioni:
a) se (b < heff) e (a < heff) : δ = A + B – d
b) se (b >> heff) e (a > heff) allora il grado di copertura è dato da: a
heff
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Barriere antirumore
L’attenuazione aumenta all’aumentare di N, cioè aumenta:
• all’aumentare dell’altezza efficace he della barriera;
• al diminuire delle distanze a e b quindi quanto più la barriera è situata in
prossimità della sorgente S e del ricevitore R;
• all’aumentare della frequenza f.
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Barriere antirumore
Nei complessi condominiali situati in prossimità di strade molto rumorose, la
facciata dell’ edificio deve essere disegnata in modo che il rumore viene riflesso
verso l’alto dal parapetto del balcone mentre l’energia sonora incidente sul
soffitto del balcone è assorbita dal materiale fonoassorbente.
Con tali soluzioni sono da aspettarsi attenuazioni tra 2 e 10 dB nella banda di 500
Hz all’interno delle stanze affacciate sulla strada ed anche all’interno dei balconi.
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Le Barriere Antirumore: Prestazioni
• intrinseche: caratteristiche proprie del “prodotto” barriera antirumore,
indipendentemente dall’ambiente in cui è o sarà installato e dall’effetto finale di
riduzione del rumore sui ricettori (assorbimento/riflessione, trasmissione,
diffrazione del suono).
2) barriere naturali
– Barriere vegetali (siepi, fasce boscate, alberate, ecc.)
– Barriere miste (terre armate, biomuri, muri verdi, barriere vegetative, ecc.)
Come specificato dalla norma UNI 11022, le caratteristiche acustiche di una
barriera antirumore possono essere classificate in due categorie:
• estrinseche: efficienza della barriera antirumore nel ridurre i livelli di
pressione sonora in una serie di punti sul territorio, chiamati ricettori;
Esistono numerose tipologie di barriere acustiche e di materiali componenti. La
scelta di un prodotto dipende, oltre che dalle prestazioni acustiche richieste,
anche da fattori, quali: statica, sicurezza, estetica, durata, manutenzione, costi.
Le barriere antirumore possono essere suddivise nelle seguenti tipologie:
1) barriere artificiali
– Fonoisolanti
– Fonoassorbenti
– Fonoisolanti e fonoassorbenti
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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 caratteristiche di
fonoisolamento e fonoassorbimento.
Svantaggio: un forte impatto visivo e
paesaggistico
Rivestimento in alluminio o acciaio
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Barriere metalliche
Le barriere metalliche sono realizzate con pannelli scatolari in lamiera di acciaio
o di alluminio, di lunghezza variabile, inseriti tra montanti metallici. La faccia
dei pannelli rivolta al traffico è forata mentre l’interno dei pannelli ospita un
materiale fibroso fonoassorbente: si possono quindi combinare attenuazione,
isolamento ed assorbimento in una struttura modulare ed economica.
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Barriere in calcestruzzo
2) I pannelli in calcestruzzo alleggerito con argilla espansa, in cui i pannelli
vengono assemblati utilizzando un impasto di leganti ed additivi (ossidi), che
consentono la realizzazione della forma necessaria a migliorare le proprietà
fonoassorbenti, già intrinseche all’argilla espansa.
I costi risultano medi, il potere fonoisolante elevato (dipende anche dallo
spessore).
Esistono due principali tipologie di pannelli in calcestruzzo.
1) I pannelli fonoassorbenti a struttura portante in calcestruzzo armato, in cui
il pannello fonoassorbente, posto frontalmente alla sorgente, è realizzato in
materiale alleggerito o poroso (argilla espansa, pomice, cemento legno).
I costi sono medi, il potere fonoisolante elevato (dipende anche dallo spessore).
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Barriere in legno
Esistono inoltre pannelli misti alluminio-legno che costituiscono una soluzione
intermedia tra quella metallica e quella in legno. Il lato rivolto ai ricettori è
costituito dai pannelli in legno, mentre la parte rivolta verso la sorgente è
sostituita da una lamiera forata in alluminio. In questo modo si riesce a garantire
una maggiore durata, un miglioramento delle prestazioni acustiche e un
contenimento dei costi rispetto ai pannelli in legno, mantenendo lo stessa
impressione estetica.
I pannelli in legno sono caratterizzati da un ottimale impatto ambientale.
Qualche problema si ha per la durata degli elementi, il rumore riflesso e i costi
medio-alti.
Il pannello è generalmente realizzato in legno di elevata qualità, il cui spessore
minimo è indicativamente di 12 cm. Il materiale fonoassorbente interno al
pannello di legno è costituito da uno o due strati di fibre minerali o di vetro ad
alta densità verso il lato della sorgente del rumore.
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Barriere in materiale plastico
I materiali utilizzati (polietilene,
polipropilene, polivinilcloruro, poliestere)
garantiscono resistenza alla fessurazione
(creep) e ai raggi ultravioletti. Esistono
inoltre barriere in plastica riciclata, con
notevoli vantaggi ambientali e buone
prestazioni non solo di fonoisolamento, ma
anche di fonoassorbimento, se forate dal
lato sorgente.
Barriere in laterizio
La barriera è realizzata con l’accostamento
di acciaio o cls e cotto. La struttura
portante è generalmente in acciaio, la parte
fonoassorbente è costituita da pannelli
metallici scatolari realizzati in lamiera.
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Barriere trasparenti
Lastre trasparenti in polimetilmetacrilato o vetro.
Il vantaggio principale è la trasparenza, che comporta un basso impatto
ambientale e un miglioramento della sicurezza lungo il percorso dovuto alla
maggiore visibilità di eventuali ostacoli.
Il maggiore svantaggio è dovuto alle scarse proprietà fonoassorbenti (non
possono essere impiegate nel caso di barriere parallele per problemi legati alle
riflessioni multiple), in parte compensate da quelle fonoisolanti e di resistenza
agli UVA.
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Le barriere antirumore naturali
Le barriere naturali vengono distinte in tre tipologie:
• Barriere vegetali;
• Rilevati;
• Barriere miste.
– rapida crescita fino al raggiungimento
della altezza ottimale
prato
alberature di prima grandezza
alberature di seconda e terza grandezza
arbusti
Il suono attraversando una fascia di vegetazione ( alberi, cespugli, erba alta ) è
costretto a un cammino tortuoso che tende a degradarlo, per attrito, in calore.
L’attenuazione prodotta dalle barriere naturali dipende essenzialmente da:
• profondità ed altezza della barriera;
• ampiezza e robustezza della foglia;
• densità della chioma e durata della fogliazione.
Le barriere vegetali sono essenzialmente
composte da piantagioni semplici od
associazioni complesse di specie
arboree, arbustive ed erbacee,
preferibilmente caratterizzate da:
– disposizione delle foglie ortogonale
alla direzione di propagazione del
rumore;
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Prestazioni delle barriere naturali:
Le barriere antirumore naturali
Abbattimenti di circa 1 dB per ogni metro in profondità di barriera: per ex.
per avere abbattimenti di circa 10 dB sono necessarie barriere vegetali di
altezza 4m e profondità 8m, configurazione quasi mai accettabile in rapporto
alle superfici disponibili negli interspazi infrastruttura-ricettore.
Elevato costo di installazione, di manutenzione (potature ed irrigazione),
oltre ai lunghi tempi per il raggiungimento degli effetti a regime (5 anni).
Anche per barriere naturali valgono le stesse procedure di calcolo valide per le
barriere artificiali:
Esempio di barriera naturale dovuta
alla conformazione del terreno.
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Le barriere antirumore naturali: barriere miste
Possono individuarsi 5 categorie di barriere miste:
1) Terre armate 2) Biomuri 3) Muri verdi
4) Barriere vegetative 5) Barriere costituite da geosacchi
Derivano dalla combinazione di manufatti artificiali (che possono anche
fungere solo da sostegno) e piante.
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Le barriere antirumore: riduttori antidiffrattivi
In particolare i dati confermano la reale efficacia dei riduttori antidiffrattivi la
cui installazione in sommità delle barriere produce risultati acustici equivalenti
a quelli ottenibili con schermi più alti.
Le ricerche condotte hanno portato ad identificare molte forme di barriera che
sono più efficienti della solita barriera sottile e piana.
Per barriere di 2 m di altezza i miglioramenti ottenuti vanno da 1,5 a 3,5 dB.
Si possono distinguere due diverse tipologie:
• barriere a bordo di diffrazione singolo con forme diverse;
• barriere con bordi di diffrazione multipli.
Le barriere a bordo di diffrazione singolo includono: barriere a forma di cuneo,
barriere a forma di T o Y, barriere con profilo a forma di freccia.
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Le barriere antirumore: Buffles
Strutture di copertura a nido d’ape fonoassorbenti: utili sia per infrastrutture dei
trasporti che all’interno di stabilimenti industriali
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Le barriere antirumore: barriere a tunnel o circolari
Galleria chiusa
Barriera semicircolare aperta
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Le barriere antirumore: esempio di integrazione con
pannelli fotovoltaici
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1) Moduli fotovoltaici in silicio monocristallino
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2) Strisce di led, varia colorazione e potenza. Da inserire per aumentare la
visibilità delle curve ed aumentare la sicurezza e migliorare la segnaletica.
3) Pannelli fonoisolanti e fonoassorbenti
3
4) Strutture di sostegno in acciaio zincato
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Norme UNI
Sono qui citati solo i temi delle principali norme UNI che permettono una corretta
progettazione delle schermature antirumore, partendo dalla caratterizzazione del
territorio, fino a determinare i parametri di misura per verificare la correttezza
dell’intervento.
UNI 9884 Caratterizzazione acustica del territorio mediante la descrizione del rumore
ambientale
UNI EN 1793-1-2-3 Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale - Metodo di
prova per la determinazione della prestazione acustica Caratteristiche intrinseche di
assorbimento acustico - di isolamento acustico per via aerea -Spettro normalizzato del
rumore da traffico
UNI EN 12354-3 Valutazioni delle prestazioni acustiche di edifici a partire dalle prestazioni
di prodotti . Isolamento acustico contro il rumore proveniente dall'esterno per via aerea
UNI 11022 Misurazione dell'efficacia acustica dei sistemi antirumore (insertion loss), per
infrastrutture di trasporto, installati in ambiente esterno
UNI CEN/TS 1793-4-5 Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale. Metodo
di prova per la determinazione della prestazione acustica. Parte 4: Caratteristiche
intrinseche - Valori in situ della diffrazione sonora. Parte 5: Caratteristiche intrinseche -
Valori in situ della riflessione sonora e dell’isolamento acustico aereo.
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UNI EN 1794-1-2 Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale - Prestazioni
non acustiche Parte 1: Prestazioni meccaniche e requisiti di stabilità . Parte 2: Requisiti
generali di sicurezza e ambientali
Norme UNI
UNI EN 14389-2 Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale Procedure di
valutazione delle prestazioni a lungo termine Parte 2: Requisiti non acustici
UNI 11143-1-3-5 Metodo per la stima dell'impatto e del clima acustico per tipologia di
sorgenti. Parte 1: Generalità. Parte 3: Rumore ferroviario. Parte 5: Rumore da
insediamenti produttivi (industriali e artigianali)
UNI 11160 Linee guida per la progettazione, l’esecuzione e il collaudo di sistemi
antirumore per infrastrutture di trasporto via terra