VIBRAZIONI INDOTTE DA TRAFFICO VEICOLARE

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1 La Direttiva CEE del 27/6/1985 n.85/337 sulla Valutazione di Impatto Ambientale di determinati progetti pubblici e privati eil D.P.C.M. DPCM del 27/12/1988: norme tecniche per la redazione degli studi di impatto ambientale e la formulazione del giudizio di compatibilità di cui all art, 6 della legge 8 luglio 1986 n , prevedono la valutazione della compatibilità ambientale delle vibrazioni, fissando le caratteristiche, l analisi dei componenti e dei fattori ambientali VIBRAZIONI INDOTTE DA TRAFFICO VEICOLARE Percentu uale dei residenti [%] Percentuale dei residenti e livello di fastidio percepito NESSUNO BASSO MEDIO ALTO Livello di fastidio

2 INQUADRAMENTO FENOMENOLOGICO LA CAUSA PRINCIPALE DELLE VIBRAZIONI INDOTTE DAL TRAFFICO STRADALE È IDENTIFICABILE NELL INTERAZIONE TRA RUOTA E PROFILO DELLA PAVIMENTAZIONE.

3 INQUADRAMENTO FENOMENOLOGICO LIVELLO DI VIBRAZIONE MISURATO IN UN EDIFICO IN MURATURA Andamento temporale della velocità di vibrazione verticale 0.15 di s] erticale e [cm/s ocità ve brazione Velo vib Tempo [sec] Contenuto in frequenza della velocità verticale di vibrazione vibrazione e [cm/s] Velocità di verticale Frequenza [Hz]

4 INQUADRAMENTO FENOMENOLOGICO Andamento temporale della velocità di vibrazione verticale LIVELLO DI VIBRAZIONE MISURATO IN UN EDIFICO IN MURATURA Velocità verticale di vibrazione [cm/s] Tempo [sec] Contenuto in frequenza della velocità verticale di vibrazione Velo ocità di vibrazion ne verticale [cm/s] Frequenza [Hz]

5 STATO DELL ARTE DEI MODELLI PREVISIONALI PER IL CALCOLO DELLE VIBRAZIONI MODELLI EMPIRICI MODELLI TEORICI MODELLI ANALITICI (HUNT) MODELLI NUMERICI

6 SVILUPPO DI UN MODELLO DI CALCOLO DEL LIVELLO DI VIBRAZIONE DATI DI INGRESSO RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA SOTTO-MODELLO ANALITICO DI GENERAZIONE DELLE VIBRAZIONI SOTTO-MODELLO NUMERICO DI TRASMISSIONE DELLE VIBRAZIONI DATI DI USCITA

7 MODELLO DI CALCOLO : GENERAZIONE SOTTO-MODELLO ANALITICO DI GENERAZIONE DELLE VIBRAZIONI RAPPRESENTAZIONE DEL PROFILO STRADALE MISURA DEL PROFILO STRADALE SISTEMI DISACCOPPIATI MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE DEI VEICOLI INTERAZIONE VEICOLO-PROFILO STRADALE

8 MODELLO DI CALCOLO : GENERAZIONE DISPOSITIVI DI MISURA DEL PROFILO STRADALE(PROFILOMETRI) 1) STATICI (ROD AND LEVEL, DIPSTICK) DIPSTICK ROD AND LEVEL passo S T A R T E N D punto 0 punto 1 punto 2 S T A R T E N D asse dl del percorso da rilevare 2) DINAMICI (K.J.LAW, ARAN, APL)

9 MODELLO DI CALCOLO : GENERAZIONE MODELLI DI GENERAZIONE MODELLI EMPIRICI MODELLI TEORICI Misure Dirette Simulazioni con modelli matematici Sensori sul veicolo (strain gauges) Sensori sulla Pavimentazione stradale Modelli a 2 gdl Modelli a 4 gdl Modelli a 7 gdl

10 MODELLO DI CALCOLO : GENERAZIONE MODELLI DEI VEICOLI

11 MODELLO DI CALCOLO : GENERAZIONE MODELLI DEI VEICOLI 1 Grado di Libertà 2 Gradi di Libertà 4 Gradi di Libertà 7 Gradi di Libertà

12 MODELLO DI CALCOLO : GENERAZIONE MODELLI DEI VEICOLI: FUNZIONI DI RISPOSTA IN FREQUENZA DEL SOVRACCARICO DINAMICO 1 Grado di Libertà Modello a 4 Gradi di Libertà Effetto del Wheel Base Filtering 2 Gradi di Libertà

13 INTERAZIONE DINAMICA VEICOLO - PROFILO sovraccar rico dinamico [N] RISPOSTA IN FREQUENZA DEL SOVRACCARICO DINAMICO [m] RAPPRESENTAZIONE SPETTRALE DEL PROFILO (V = 10 m/s) frequenza [Hz] frequenza [Hz] SOVRACCARICO DINAMICO NEL DOMINIO DELLE FREQUENZE STORIA TEMPORALE DEL SOVRACCARICO DINAMICO 1500 [N] [N] frequenza [Hz] tempo [s]

14 MODELLO DI CALCOLO : GENERAZIONE ESEMPIO MODELLO DI VEICOLO UTILIZZATO IN UNA SIMULAZIONE CONDOTTA HALF CAR

15 PROPAGAZIONE TIPI DI ONDE E VELOCITÀ onde di volume volume longitudinali o di compressione, onde p; c p = (1 ν)e (1+ ν) (1 2 ν) ρ Onde di volume trasversali, odi taglio onde s; E G c s = = 2 (1+ ν) ρ ρ onde di superficiali anche anche dette di Reyleigh,onde r; c = f(ν) r x c s f(ν) indica una funzione del coefficiente di Poisson, generalmente minore dell unità (per esempio ν = , f(ν)= )= onde di interfaccia o di di confine, simili alle onde superficiali si verificano in formazioni stratificate con G strato sottostante > di quello dello strato superiore

16 PROPAGAZIONE DELLE VIBRAZIONI - ATTENUAZIONE ATTENUAZIONE = DIMINUZIONE AMPIEZZA ONDE DI SPOSTAMENTO ATTENUAZIONE GEOMETRICA SMORZAMENTO DEL MATERIALE per onde p (volume ) ed s (trasversali) proporzionale a L 2 per sorgenti puntiformi e ad L per sorgenti lineari per onde onde di Reileigh proporzionale a L 1/2 per sorgenti puntiformi e praticamente indipendente da L per sorgenti lineari

17 PROPAGAZIONE DELLE VIBRAZIONI - ATTENUAZIONE ATTENUAZIONE ATTENUAZIONE GEOMETRICA SMORZAMENTO DEL MATERIALE Funzione di trasferimento della velocità verticale di picco a 12 Hz in funzione della distanza in diversi terreni (Watts, 1990) Tipo di terreno Numero Esponente (x) Modulo della funzione di Terreno di trasferimento *** siti (x 10 3 ) in mm/s per kn di prova Descrizione Condi z. (se nota) Torba* Soft 1 Alluvionale 2 della funzione potenza che descrive l attenuazione con la distanza r ** to In terreno a 6 m Valor e attes o Range Media Range Media in fonda z. a 6 m to Fattore di scala t= Hs / Ht Argille Londra to to to Sabbie/ghia ie Argille Boulder Roccia calcarea to to to * Per le torbe i valori della funzione di trasferimento e dell esponente esponente della potenza sono riferiti a 10 Hz ** La legge di potenza per l attenuazione con la distanza è r x dove r è la distanza dalla sorgente *** Hs e Ht sono i moduli della funzione di trasferimento del terreno in sito e del terreno presente nel circuito di prova dove: - xèla - α èil A(x) = A 0 e -αx la distanza; il coefficiente di assorbimento α dipende dalla frequenza f o dal suo qudrato: α =(πηf )/ c c velocità dell onda η fattore di perdita di costante

18 PROPAGAZIONE DELLE VIBRAZIONI VALUTAZIONE EFFETTI La norma UNI 9916 sostanzialmente in accordo con i contenuti tecnici della norma ISO 4866, delinea, in linea di principio, i metodi di misura da adottare, il trattamento dei dati ela valutazione del fenomeno delle vibrazioni Il range di frequenze che viene considerato nel caso specifico per le vibrazioni indotte da traffico, sia stradale che ferroviario, è 1-80 Hz, La classificazione suddivide gli edifici in 14 categorie, in base al tipo di costruzioni, fondazioni, terreni e alla rilevanza sociale. Classifica il danno secondo 3 categorie: danno di soglia :formazione di fessure filiformii sulle superfici i dei muri a secco o accrescimento di fessure già esistenti sulle superfici intonacate o sulle superfici di muri a secco; inoltre formazioni di fessure filiformi nei giunti a malta delle costruzioni in mattoni e in calcestruzzo. danno minore : formazione i fessure più aperte, distacco e caduta di gesso o di pezzi di intonaco di muri a secco; formazione di fessure in blocchi di mattoni o di calcestruzzo; danno maggiore : danneggiamento di elementi strutturali; fessure nelle colonne di supporto; apertura di giunti;serie di fessure murarie;

19 PROPAGAZIONE DELLE VIBRAZIONI EFFETTI UNI 9916 Velocità di vibrazioni in mm/s* Misura alla Misura al EFFETTI Categoria Tipi di strutture fondazione pavimento dell ultimo piano Campi di frequenza [Hz] Frequenze diverse [Hz] << ** Edifici utilizzati 1 per scopi commerciali, edifici industriali e simili 2 Edifici residenziali e simili Strutture particolarmente 3 sensibili alle vibrazioni, non rientranti nelle categorie precedenti e di grande valore intrinseco * Si intende la massima delle tre componenti della velocità nel punto di misura. ** Per frequenze > di 100 Hz possono applicarsi i valori riportati in questa colonna

20 ESEMPI DI SOLUZIONI TECNICHE PER L ATTENUAZIONE DELLE VIBRAZIONI Pavimentazione realizzata nel 1970 a Roma per la protezione del palazzo della Farnesina.

21 ESEMPI DI SOLUZIONI TECNICHE PER L ATTENUAZIONE DELLE VIBRAZIONI

22 ESEMPI DI SOLUZIONI TECNICHE PER L ATTENUAZIONE DELLE VIBRAZIONI tuttelemisuresonoinmm sono in mm strato di usura in conglomerato bituminoso drenante strato di "chiusura" in conglomerato bituminoso chiuso strato di conglomerato bituminoso chiuso mano di attacco in bitume modificato (0.6 kg/m^2) 15 strato di "impermeabilizzazione" realizzato con malta bituminosa con legante modificato mano di attacco in bitume modificato (1.5 kg/m^2) 200 Pavimentazione in calcestruzzo ad armatura continua pannello di gomma antivibrante agglomerato di lana di vetro 1400

23 ESEMPIO DI MODELLO AD ELEMENTI FINITI PER LOSTUDIO DELLA PROPAGAZIONE DELLE VIBRAZIONI MODELLO DI PROPAGAZIONE TRIDIMENSIONALE

24 OTTIMIZZAZIONE DELLA MESH

25 OTTIMIZZAZIONE DELLA MESH SVILUPPO DI UN MODELLO AGLI ELEMENTI FINITI ASSIAL-SIMMETRICO S1 30 m 30 m S3 S5 S2 S4 S6 S7 S8

26 SVILUPPO DI UN MODELLO AGLI ELEMENTI FINITI ASSIAL-SIMMETRICO VELOCITY CONTOURS OF VY -5E E E-006-7E E E-007-1E E E-008 1E E E-007 7E E E-006 5E-006 Max.2776E-04 At Node 9 Min E-04 At Node 8 FUNZIONAMENTO DELLA FASCIA SMORZANTE 0.74 sec 0.77 sec VELOCITY CONTOURS OF VY -5E E E-006-7E E E-007-1E E E-008 1E E E-007 7E E E-006 5E-006 Max.8961E-04 At Node 1 Min E-04 At Node 9 VELOCITY CONTOURS OF VY -5E E E-006-7E E E-007-1E E E-008 1E E E-007 7E E E-006 5E-006 Max.2529E-04 At Node 9 Min E-04 At Node sec VELOCITY CONTOURS OF VY -5E E E-006-7E E E-007-1E E E-008 1E E E-007 7E E E-006 5E-006 Max.7806E-04 At Node 1 Min E-04 At Node sec