Acustica degli ambienti aperti

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1 Acustica degli ambienti aperti Andrea Nicolini Università degli Studi di Perugia Dipartimento di Ingegneria Industriale, sezione di Fisica Tecnica

2 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE Schematizzazione sorgenti: Puntiformi Lineari Areali 2

3 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE Sorgenti puntiformi omnidirezionali: la potenza sonora si può distribuire ib i su una sfera o una semisfera. L intensità ità acustica si riduce proporzionalmente a 1/r 2 : J W = 2 Propagazione sferica 4 π r J W = Propagazione semisferica 2 2 π r 3

4 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE Sorgenti puntiformi (la potenza sonora si distribuisce su una sfera o una semisfera) La riduzione dell intensità acustica è proporzionale all inverso del quadrato della distanza. L L + DI 20log r A 11 Lp w 10 = Propagazione sferica Lp w 10 = L + DI 20 log r A 8 Propagazione semisferica 4

5 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE Sorgenti lineari omnidirezionali: la potenza sonora si può distribuire su un cilindro o un semicilindro. L intensità acustica si riduce proporzionalmente a 1/r. Per una sorgente di lunghezza 1 m: J W 2 π r = Propagazione cilindrica J = W π r Propagazione semicilindrica 5

6 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE Sorgenti lineari (la potenza sonora si distribuisce su una superficie cilindrica o semicilindrica) La riduzione i dell intensità ità acustica è proporzionale all inverso della distanza Lp = Lw + DI 10log10 r A 8 Propagazione cilindrica L p = L w + DI 10log 10 r A 5 Propagazione semicilindrica 6

7 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE Sorgenti areali (la potenza sonora totale è emessa uniformemente su tutta larea l area di dimensioni b c, dove c>b) A breve distanza dalla sorgente (r<b/π) non si ha alcuna attenuazione con la distanza: L p = Lw + DI 10log10 ( π / 4bc) A A distanze intermedie dalla sorgente (b/π<r<c/π) si ha una riduzione dell intensità acustica proporzionale all inverso della distanza: L p = Lw + DI 10log10 r 10log10(4c) A A distanze elevate dalla sorgente (r>c/π), la sorgente può considerarsi lineare o puntiforme. 7

8 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE A = attenuazione dovuta alle condizioni ambientali = A 1 + A 2 + A 3 + A 4 + A 5 A 1 = assorbimento del mezzo di propagazione A 2 = presenza di pioggia, i neve o nebbia A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o di turbolenza (vento) A 4 = assorbimento dovuto alle caratteristiche del terreno e alla eventuale presenza di vegetazione A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali ISO , 1 Acoustics Attenuation ti of sound during propagation outdoor, Part 1: Calculation of the absorption of sound by atmosphere, 1993 ISO , Acoustics Attenuation of sound during propagation outdoor, Part 2: General method of calculation,

9 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 1 = assorbimento del mezzo di propagazione L assorbimento è causato da due processi: 1) Dissipazione dell energia dell onda sonora per effetto della trasmissione di calore 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 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 rarefazione (dipendenza, oltre che dalla frequenza del suono, dalla temperatura e dalla umidità relativa dell aria) Per distanze relativamente modeste dalla sorgente l effetto di assorbimento risulta trascurabile rispetto a quello della divergenza, mentre il contrario avviene per distanze sufficientemente grandi. Se la temperatura è elevata, l umidità favorisce la propagazione, se la temperatura è bassa l umidità lumidità favorisce l attenuazione del suono. Ciò è tanto più vero quanto più le frequenze sono elevate. 9

10 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 Si può notare, per frequenze basse ( 500Hz), l attenuazione dovuto all influenza della temperatura e dell umidità relativa risulta abbastanza ridotto. Per frequenze elevate (f = 8000 Hz) si può notare uno strano fenomeno; a temperatura ambiente (es 20 C ), al diminuire dell umidità relativa aumenta l attenuazione (vedi linea tratteggiata); per temperature al di sotto dello zero (-10 C ) al diminuire dell umidità relativa, diminuisce l attenuazione. 10

11 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 2 = presenza di pioggia, neve o nebbia Il fatto che in giornate di leggera pioggia o di nebbia si ha la sensazione che il suono si propaghi più chiaramente non è sostanzialmente dovuto al fenomeno della pioggia i o della nebbia in se stessa, ma piuttosto t agli effetti secondari che in tali giornate si verificano. Durante la pioggia il gradiente di temperatura dell aria o di velocità del vento (lungo la verticale rispetto al terreno) tende ad essere modesto e ciò certamente facilita la trasmissione del suono rispetto ad una giornata fortemente soleggiata, quando le disomogeneità micrometereologiche possono essere significative. Per una corretta valutazione del fenomeno è quindi a questa disomogeneità che occorre ricondursi. Inoltre, in giornate di pioggia, nebbia o neve il rumore di fondo diminuisce sensibilmente per la diminuzione del traffico veicolare. In letteratura si trovano versioni contrastanti, che riconducono il valore di A 2 sia a valori pari a db/km (tenendo conto dell azione combinata dei gradienti di temperatura e ventosità, che si verificano proprio nei giorni di neve, pioggia o nebbia), che a zero. 11

12 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza Se esiste un gradiente di temperatura, la velocità del suono varia di conseguenza, un raggio sonoro sarà soggetto a successivi fenomeni di rifrazione e il percorso dell onda seguirà una traiettoria curvilinea. Data la diretta proporzionalità tra velocità di propagazione del suono e temperatura, si crea un gradiente, negativo o positivo a seconda del caso, della velocità di propagazione e pertanto la direzione del raggio sonoro tenderà ad avvicinarsi (od allontanarsi) alla normale rispetto al terreno, provocando una incurvatura verso l alto (verso il basso). La velocità di propagazione del suono può essere favorita o sfavorita dal gradiente verticale di velocità del vento. In ogni punto della superficie d onda, infatti, la velocità della perturbazione sarà data dalla somma vettoriale della velocità di propagazione in aria calma e della velocità del vento in quel punto. Se quindi esiste un gradiente verticale positivo del vento (la sua velocità aumenta con la quota conservando la direzione), la velocità del suono aumenta nella direzione del vento ed i raggi sonori tenderanno a curvarsi verso il basso. Nella direzione opposta tenderanno verso l alto. 12

13 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza La velocità c del suono in aria secca è legata alla temperatura t dalla seguente espressione: Inoltre, nel passaggio da un mezzo ad un altro, avente un diverso valore di c, la direzione di propagazione subisce una deviazione per effetto della rifrazione. Se pertanto esiste un gradiente di temperatura, la velocità c varia in conseguenza e un raggio sonoro sarà soggetto a successivi fenomeni di rifrazione (il percorso dell onda seguirà una traiettoria curvilinea). Nell atmosfera i gradienti di temperatura esistenti determinano una stratificazione per fasce termiche della massa d aria che avvolge il nostro pianeta. Tale stratificazione varia, ovviamente, al variare delle condizioni meteorologiche, a loro volta funzione delle stagioni, ma è comunque decisamente influenzata, almeno negli strati prossimi alla superficie terrestre dall alternarsi del giorno e della notte. 13

14 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza Nel periodo che va dall alba al tramonto, la temperatura diminuisce con l altezza e ciò si spiega in base all effetto del riscaldamento del terreno dovuto all irraggiamento solare. L aria a contatto con il terreno si riscalda e tende a trasferire calore agli strati superiori con un gradiente termico che nella stagione estiva può raggiungere valori di 0,6-0,8 C/m 0,8 nelle vicinanze del suolo per poi portarsi a valori dell ordine del centesimo di grado/metro ad alcune decine di metri da terra. ALTEZZA Pomeriggio Mattina presto Notte TEMPERATURA 14

15 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza Durante il periodo notturno, per effetto della reirradiazione del calore verso l atmosfera, negli strati d aria ad esso più prossimi il gradiente di temperatura diviene positivo. A grandi altezze il gradiente rimane negativo, per cui si viene a generare, ad una data quota, uno strato di inversione termica. LTEZZA AL Pomeriggio Mattina presto Notte TEMPERATURA 15

16 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza In presenza quindi di un gradiente di temperatura negativo, data la diretta proporzionalità fra c e t, si verrà a creare un gradiente, pur esso negativo, della velocità di propagazione e pertanto la direzione di un raggio sonoro tenderà ad avvicinarsi alla normale rispetto al terreno, provocando un incurvatura verso l alto. La curvatura è invece rivolta verso il basso nel caso inverso di gradiente di temperatura positivo. 16

17 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza Nel caso di gradiente negativo si hanno attenuazioni del suono anche a distanza modesta dalla sorgente, con la formazione da una certa distanza critica in poi, di una zona di ombra. Al contrario, nel caso di gradienti termici positivi si possono avere anomale concentrazioni di energia sonora e il suono può essere percepito a distanze maggiori di quelle verificabili in caso di temperatura uniforme. Il fenomeno della curvatura dei raggi sonori resta comunque limitato ad una distanza dell ordine di 500 m dalla sorgente e molti fenomeni locali di turbolenza, trasferendo energia sonora nella zona d ombra, tendono a diminuire gli effetti negativi ai fini della ricezione i del suono. 17

18 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza In particolari condizioni può verificarsi che strati d aria adiacenti siano caratterizzati da gradienti termici di segno opposto e ciò può dar luogo, oltre al fenomeno di inversione termica, ad effetti particolari di propagazione sonora. Si consideri ad esempio che vi sia un gradiente di temperatura positivo in prossimità del suolo, con una inversione di temperatura alla quota di 100 m. Si supponga che la velocità di propagazione del suono al suolo e al punto di inversione siano rispettivamente c 1 = 331 m/s e c 2 = 335 m/s e che tali rimangano lungo tutto lo spessore dei due strati. 18

19 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza L angolo limite per la rifrazione del suono sarà pari a θ = arcsin (331/335) = 80. Pertanto ogni raggio sonoro incidente con un angolo maggiore di 80 rispetto alla normale verrà totalmente riflesso. 19

20 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza Se i raggi incidenti sul terreno vengono riflessi, lo strato di atmosfera sotto i 100 m diventa un canale sonoro, una vera e propria guida d onda, dove vengono intrappolati tutti i raggi sonori aventi angolo di incidenza maggiore di quello limite. Il fenomeno può anche verificarsi ad una certa altezza dal suolo e in questo canale possono essere convogliate onde sonore provenienti anche da sorgenti sonore diverse da quella presa in esame. 20

21 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza La velocità di propagazione del suono può essere favorita o sfavorita dal gradiente verticale di velocità del vento. In ogni punto della superficie d onda, infatti, la velocità della perturbazione sarà data dalla somma verticale della velocità di propagazione in aria calma e della velocità del vento in quel punto. Se esiste un gradiente verticale positivo del vento (la sua velocità aumenta con la quota conservando la direzione), la velocità del suono aumenta nella direzione del vento ed i raggi sonori tenderanno a curvarsi verso il basso; nella direzione opposta, tenderanno invece verso l alto. Sopravento si avrà la possibile creazione di un ombra acustica, mentre sottovento, ad una data distanza dalla sorgente, si avrà una concentrazione di energia sonora e poi, per distanze crescenti, un attenuazione. 21

22 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazione In riferimento ai fenomeni di riflessione, rifrazione e assorbimento del suono hanno grande importanza 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 (un lago), con la sorgente posta nell aria, si verifica che per angoli di incidenza superiori a 14 si ha riflessione totale (assumendo per la velocità del suono nell aria e nell acqua rispettivamente i valori di ca = 344 m/s e cw = 1460 m/s si trova il valore dell angolo limite di incidenza id θ = arcsen(344/1460) = 14 ). Ciò significa ifi che l acqua costituisce i un ottimo riflettore per le onde sonore. Possono considerarsi sufficientemente speculari anche superfici ragionevolmente piatte e lisce, compatte e non porose, come quelle costituite da cemento o asfalto. Terreni con prati e cespugli sono ancora da ritenersi buoni riflettori per angoli di incidenza >30. Nel caso di un terreno poroso, ad esempio erboso, a causa dell interferenza distruttiva tra suono incidente e suono riflesso, si può arrivare, per frequenze non elevate, ad una attenuazione dovuta al cosiddetto effetto suolo di oltre 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 500 e 2000 Hz. 22

23 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazione ATTENUAZIONE PER BOSCHI CEDUI Suolo erboso con cespugli (formula empirica) 23

24 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazione Una espressione analitica valida per calcoli di prima approssimazione che medi i valori sperimentali riportati ti in figura è la seguente: 24

25 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazione Esistono relazioni empiriche che esprimono l attenuazione in funzione dell altezza efficace, he, che tiene conto della posizione reciproca sorgente ricevitore 25

26 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazione Una formula empirica, basata sul parametro h e che fornisce l attenuazione A del terreno è la seguente: dove r è la distanza in metri tra il punto ricevitore e la sorgente. L attenuazione viene trascurata per distanze r dalla sorgente inferiori a 15 m e per altezze efficaci superiori a 12.5 m. La limitazione del parametro G ad un valore massimo pari a 0.66 comporta che l attenuazione venga considerata costante per valori di h e compresi tra 0 e 1,5 m. Si può notare che l inserzione i di una barriera tra sorgente e ricevitore it aumenta il valore di h e e questo comporta una diminuzione dell attenuazione dovuta al suolo. 26

27 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali Una barriera acustica è una struttura, naturale od artificiale, interposta fra la sorgente di rumore e il punto di ricezione, che intercetti la linea di visione diretta fra questi due punti. 27

28 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali Perché la barriera sia efficace, occorre che la potenza sonora trasmessa direttamente attraverso di essa sia trascurabile rispetto a quella trasmessa per via aerea. Se la barriera è sufficientemente lunga rispetto alla sua altezza, così da poter trascurare gli effetti della diffrazione laterale, allora il suono che arriva al ricevitore subisce gli effetti della diffrazione prodotta dal bordo superiore della barriera. L efficacia dell azione schermante di una barriera viene espressa in db mediante la perdita di inserzione IL definita come la differenza tra i livelli di pressione sonora che si verificano in una determinata posizione esposta al rumore in presenza del terreno prima e dopo l installazione della barriera con equivalenti condizioni della sorgente di rumore, del terreno ed atmosferiche. Tale efficacia viene espressa anche attraverso l attenuazione Δ in db definita come la differenza tra il livello ll di pressione sonora che si verifica 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 e del Terreno (L attenuazione non considera la presenza del terreno nella misura del livello di pressione sonora in assenza della barriera e può perciò differire sensibilmente dalla perdita di inserzione). 28

29 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali Il progetto acustico di una barriera consiste essenzialmente nella valutazione dell energia sonora diffratta attraverso il calcolo della perdita di inserzione o della attenuazione e 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. Il range delle attenuazioni mediante ottenibili con una barriera antirumore varia da 0 a 15 db a seconda della posizione del punto di ascolto. Il fenomeno della diffrazione si spiega con il principio di Huygens il quale afferma che ogni punto situato sul fronte di un onda progressiva genera un onda elementare per cui esso si comporta come se fosse una nuova sorgente puntiforme; l inviluppo delle onde elementari forma il successivo fronte d onda. d Il bordo superiore della barriera genera dunque un campo sonoro cilindrico nella zona d ombra ombra. 29

30 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali In queste condizioni si possono individuare tre zone nello spazio oltre la barriera, come schematizzato nella figura: 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 d dalla distribuzione ib i in frequenza del rumore emesso; Una zona di ombra nella quale le prestazioni della barriera dipendono dall angolo di diffrazione. 30

31 LE BARRIERE ANTIRUMORE L'attenuazione del rumore al recettore può essere espressa anche in funzione dell'altezza effettiva della barriera h e e dall'angolo θ. L attenuazione dipende anche dalla lunghezza d onda λ, aumenta con θ e con il rapporto h e / λ. 31

32 LE BARRIERE ANTIRUMORE L'attenuazione del rumore al recettore può essere espressa anche in funzione dell'altezza effettiva della barriera h e e dall'angolo θ. L attenuazione dipende anche dalla lunghezza d onda λ, aumenta con θ e con il rapporto h e / λ. 32

33 MODELLI DI PREVISIONE DEL RUMORE ISO 9613/1-2 A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali All attenuazione della barriera va A A (A A ) 5 = b 4 sottratta la perdita di attenuazione 4b del suolo dovuta alla presenza della barriera. 33

34 LE BARRIERE ANTIRUMORE A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali N = Numero di Fresnel N = (r SB + r BR d λ SB d BR ) h 2 Be 1 λ 1 d SB + 1 d BR 34

35 LE BARRIERE ANTIRUMORE A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali 0 S r SB h Be r BR R Atte enuazione 10 C 1 = 0.75 C 2 = 1.00 C 1 = 1.00 C 2 = 1.00 Sorgente lineare d SB d BR [db] 20 Sorgente puntiform e N N = Numero di Fresnel 35

36 LE BARRIERE ANTIRUMORE ISO 9613/1-2 A 5 = presenza di barriere naturali o artificiali all interno della zona d ombra all esterno della zona d ombra A b = 20 C 1 log 10 tanh 2πN ( C 2πN ) A b = 20log 10 tan 2πN ( 2πN ) Per sorgenti puntiformi: C 1 =1, C 2 =1 Per sorgenti lineari: C 1 =0.75, C 2 =1 36

37 LE BARRIERE ANTIRUMORE: PRESTAZIONI Le caratteristiche acustiche di una barriera antirumore possono essere suddivise in due categorie: estrinseche: efficienza di un opera antirumore installata nella riduzione dei livelli di pressione sonora in una serie di punti sul territorio identificati come ricettori (perdita di inserzione o Insertion Loss ) intrinseche: caratteristiche proprie del prodotto barriera antirumore, indipendentemente dall ambiente in cui è o sarà installato e dall effetto finale di riduzione del rumore su ricevitori dati (assorbimento/riflessione, trasmissione, diffrazione del suono) I valori prestazionali minimi i i delle proprietà intrinseche i sono indicati nei capitolati di ANAS, ferrovie, ecc. 37

38 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Esistono numerose tipologie di barriere acustiche e di materiali componenti. La scelta di un prodotto dipende, oltre che dalle prestazioni acustiche richieste, anche da altri 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 2) barriere naturali Barriere vegetali (siepi, fasce boscate, alberate, ecc.) Rilevati Barriere miste (terre armate, biomuri, muri verdi, barriere vegetative, ecc.) 38

39 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE BARRIERE ANTIRUMORE METALLICHE Rivestimento in alluminio o acciaio Le più utilizzate, sia per l economicità che la leggerezza (soprattutto in alluminio), unite a buone caratteristiche sia di fonoassorbimento che di fonoisolamento SVANTAGGIO: Impatto visivo 39

40 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE BARRIERE IN ALLUMINIO I pannelli in lamiera metallica di alluminio, sono caratterizzati dall avere buone caratteristiche per quanto riguarda le proprietà fonoassorbenti, la leggerezza, ed il costo. L alluminio protegge la barriera dal fenomeno della corrosione, anche se questa può essere causata da errori progettuali sui pannelli (solitamente se avviene il mancato deflusso dell acqua oppure da trattamenti superficiali sbagliati). I pannelli infatti vengono verniciati esternamente ed internamente con una polvere in poliestere. La superficie dei pannelli viene forata su un lato nella direzione della sorgente di rumore. I pannelli contengono al loro interno il materiale fonoassorbente, generalmente costituito da uno strato di fibre minerali o di vetro ad alta densità. 40

41 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Barriere in calcestruzzo Esistono due principali i tipologie i 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, porous beton, cemento legno) rivolto verso la sorgente di rumore della forma ottimale. l costi sono medi, il potere fonoisolante elevato (dipende anche dallo spessore). 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. E importante una scelta corretta della granulometria dell argilla e del legante impiegato al fine di evitare disgregazione e rotture per effetto del gelo disgelo. l costi risultano medi, il potere fonoisolante elevato (dipende anche dallo spessore). 41

42 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Barriere in calcestruzzo 42

43 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Barriere in legno I pannelli in legno sono caratterizzati da un ottimale impatto ambientale soprattutto in particolari contesti paesaggistici. 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 e da un telo di protezione di tipo siliconico verso il lato della sorgente del rumore. Esistono inoltre pannelli misti alluminio-legno che costituiscono una soluzione intermedia tra quella metallica e quella in legno. In pratica 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 i estetica. ti 43

44 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Barriere in legno 44

45 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Barriere in materiale plastico I materiali utilizzati (polietilene, polipropilene, polivinilcloruro, poliestere) garantiscono resistenza allo scorrimento (shrinkage) a temperatura ambiente ed alle alte temperature (70 C), 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. 45

46 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Barriere in laterizio La barriera e realizzata con l accostamento di acciaio o cls e cotto. La struttura portante e generalmente in acciaio, la parte fonoassorbente e costituita da pannelli metallici scatolari realizzati in lamiera. Parallelamente e disposto un rivestimento esterno in cotto. Esistono inoltre versioni monolitiche realizzate mediante pannelli in cls armato strutturale che inglobano il materiale fonoassorbente ed il cotto in un unico pezzo. 46

47 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Barriere trasparenti Qualora particolari esigenze architettoniche lo impongano, è possibile l impiego, anche parziale, di pannelli in materiale trasparente, ovvero polimetilmetacrilato o vetro. Le lastre trasparenti in polimetilmetacrilato o vetro rispondono ad esigenze particolari di trasparenza e resistenza meccanica a flessione. Esistono inoltre, grazie all aggiunta di additivi, lastre trasparenti colorate. Il vantaggio principale è proprio 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, in parte compensate da quelle fonoisolanti e di resistenza agli UVA. Le barriere trasparenti possono essere in lastre di metacrilato (PMMA), Policarbonato o vetro stratificato. 47

48 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Barriere trasparenti 48

49 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE BARRIERE NATURALI 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; durata della fogliazione. Le barriere naturali vengono distinte in tre tipologie: Barriere vegetali; Rilevati; Barriere miste. 49

50 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE 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; rapida crescita fino al raggiungimento della altezza ottimale; esenzione da fitopatie virulente. 50

51 LE BARRIERE ANTIRUMORE: TIPOLOGIE Prestazioni delle barriere vegetali: Abbattimenti di 1 db(a) circa per ogni metro in profondità di barriera: per avere abbattimenti di circa 10 db(a) 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, quantificabile in ca /mq (calcolati sulla superficie i verticale di barriera effettiva) per barriere da 4 m e profondità 8 m ed in ca. 150 /mq per barriere di altezza 1,5 m con alberature. Considerando i costi diretti di piantumazione ed i costi indiretti di manutenzione (potature ed irrigazione), oltre ai lunghi tempi per il raggiungimento degli effetti a regime (5 anni), tale intervento si rivela sempre più oneroso e scarsamente risolutivo per tutti i casi in cui esso risulta realizzabile in via di principio. 51

52 LE BARRIERE ANTIRUMORE: BARRIERE MISTE Derivano dalla combinazione di manufatti artificiali (che possono anche fungere solo da sostegno) e piante. Possono individuarsi 5 categorie di barriere miste: Terre Armate Biomuri 52

53 LE BARRIERE ANTIRUMORE: BARRIERE MISTE Derivano dalla combinazione di manufatti artificiali (che possono anche fungere solo da sostegno) e piante. Possono individuarsi 5 categorie di barriere miste: Barriere Vegetative Muri Verdi Barriere costituite da geosacchi 53

54 LE BARRIERE ANTIRUMORE: ANTIDIFFRATTORI Le ricerche condotte in tutto il mondo hanno portato ad identificare molte forme di barriera che sono più efficienti della solita barriera sottile, piana e riflettente. 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, terrapieni di vario tipo, barriere a forma di T o Y, barriere con profilo a forma di freccia. In tutti i casi comunque rimangono di primaria importanza, per l efficienza della barriera, l altezza della barriera ed il tipo di terreno. 54

55 LE BARRIERE ANTIRUMORE: BUFFLES strutture di copertura a nido d ape fonoassorbenti: utili sia per infrastrutture dei trasporti che all interno di stabilimenti industriali 55

56 LE BARRIERE ANTIRUMORE: BARRIERE A TUNNEL O CIRCOLARI 56

57 LE BARRIERE ANTIRUMORE ESEMPIO DI INTEGRAZIONE CON PANNELLI FOTOVOLTAICI 57