Genova, maggio 1999

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1 Associazione Italiana di Acustica XXVII Convegno Nazionale Genova, maggio 1999 METODOLOGIA DI INDAGINE SULL EFFICACIA DELLE OPERE DI RIDUZIONE DEL RUMORE PRODOTTO DA STRADE EXTRAURBANE SECONDO LA PROCEDURA INDICATA DALLA NORMA ISO G. Squadrone, R. Villa. ENEL Ricerca, Area Ambiente, via Reggio Emilia 39, Segrate, Milano tel ; fax ; SOMMARIO Tra i differenti sistemi di riduzione del rumore, quelli adottati per il contenimento dell inquinamento prodotto dalle infrastrutture di trasporto sono spesso di difficile caratterizzazione, data l estrema variabilità delle sorgenti. Dal punto di vista dei soggetti ricettori questa variabilità implica la realizzazione di opere che risolvano un problema mediato nel tempo e nello spazio. La valutazione dell efficacia di questi sistemi dipende da una serie di parametri che complicano la definizione di un criterio univoco. Per tale scopo è stato sviluppato un metodo sufficientemente agevole e versatile, basato sulla norma ISO DIS L applicazione sperimentale del metodo ha consentito la classificazione di diverse opere di mitigazione, installate in ambiti extraurbani, e la loro caratterizzazione secondo un indicatore dell attitudine ad abbattere il rumore. INTRODUZIONE Nell ambito del programma DISIA, facente parte di una serie di iniziative promosse dal Ministero per l Ambiente, è stato realizzato un Manuale d uso per gli interventi di riduzione ed eliminazione dell inquinamento acustico. Una sezione dell attività ha visto la messa a punto una metodologia per la valutazione delle prestazioni offerte dalle opere di riduzione del rumore prodotto dalle infrastrutture stradali e già installate. Il criterio proposto segue le indicazioni della norma ISO DIS Lo standard, nel caso delle installazioni non rimovibili, prevede l esecuzione delle misure in siti definiti equivalenti dal punto di vista delle caratteristiche ambientali in termini di propagazione acustica. Le tipologie delle opere indagate sostanzialmente comprendono sistemi già realizzati lungo grandi arterie di traffico stradale extraurbane localizzate nel Nord Italia, per un totale di 15 realizzazioni. 1 il progetto ISO-DIS è stato approvato e convertito in norma ISO nel 1997

2 PROTOCOLLO SPERIMENTALE La norma ISO DIS propone due tipi di indagine per la valutazione della perdita di inserzione offerta da una barriera sottile. Il primo schema prevede l effettuazione di rilievi in campo BEFORE, prima dell installazione della barriera, e AFTER, ad opera realizzata nei medesimi punti e con la stessa sorgente di rumore. La seconda procedura, invece, si applica nei casi in cui l opera sia già stata realizzata e la situazione BEFORE viene risolta con misure in siti definiti equivalenti dal punto di vista della propagazione acustica. Per gli scopi previsti dall attività DISIA è risultato idoneo questo secondo criterio, applicato anche a sistemi che non rientrano nella categoria delle barriere sottili. Tale criterio, inoltre, offre la possibilità di effettuare i rilievi nell arco della stessa giornata, limitando la variabilità delle condizioni meteorologiche. Le soluzioni di mitigazione investigate sono riconducibili a cinque tipologie: barriere sottili, terrapieni, sistemi misti, trincee e fasce boscate. In tabella 1 sono riportate l ubicazione e le principali caratteristiche geometriche delle 15 realizzazioni. tabella 1 - le opere di mitigazione del rumore investigate n Opera Località H L D S [m] [m] [m] [m] 1 barriera in blocchi di cemento Tangenz. Nord Milano, km barriera in pannelli di cemento fonoassorbenti Autostrada A21, km barriera in pannelli di cemento fonoassorbenti Autostrada A21, km barriera in pannelli metallici fonoassorbenti Autostrada A1, km barriera in pannelli di cemento fonoassorbenti Autostrada A1, km trincea a pareti inclinate inerbate Raccordo A52, km trincea a pareti verticali in c. a. Raccordo A52, km rilevato in terra Autostrada A1, km terrapieno con siepe antistante SP 44 Milano, km rilevato in terra Autostrada A1, km siepe in lauro SP 44 Milano, km bosco naturale di robinie e sambuchi Autostrada A8, km bosco naturale di quercia rossa Autostrada A4, MI-VE km muro verde Tangenz. Nord Milano, km Biomuro Autostrada A1, km H = altezza rispetto al piano stradale; L = lunghezza; D = distanza da bordo strada; S= spessore alla base La scelta della griglia di punti di misura dipende dal tipo di opera in esame. In sintesi sono stati individuati tre piani, di cui due orizzontali rispetto al suolo (a 1.5 m e all altezza dello schermo) e uno inclinato contenente la linea separatrice d ombra, condotta dalla corsia più lontana della strada e passante per il punto più alto dello schermo, o della scarpata, nel caso di trincee. I punti scelti presentano distanze dalla verticale condotta dal punto più alto dello schermo pari a multipli dell altezza di quest ultimo dal piano stradale. In figura 1 sono schematizzate le posizioni di misura, tenendo presente che barriere sottili, terrapieni e sistemi misti sono riconducibili ad un unica configurazione. La norma ISO DIS prevede l utilizzo di un punto di misura di riferimento, posto in prossimità della sorgente lungo l asse dello schermo, collocato ad un altezza pari a quella dello schermo aumentata di 1,5 m, sia in condizione BEFORE che AFTER. Tale posizione risponde a un duplice obiettivo: monitorare l effettiva dinamica della sorgente sonora (il traffico extraurbano) rispetto al rumore residuo della zona e normalizzare le due serie di campionamenti. 2

3 L indicatore di rumore scelto è stato il livello equivalente su una base temporale di 5 minuti che si è dimostrato il più rappresentativo del fenomeno in esame per i seguenti motivi: l ottima ripetibilità delle misure, essendo la deviazione standard contenuta entro l errore strumentale; l elevata dinamica della sorgente rispetto al rumore residuo, anche nei punti di misura più lontani dalla sorgente e schermati, dati i flussi di traffico sostenuti. In ogni sessione sperimentale è stato rilevato lo spettro del livello equivalente in terzi di ottava, tra 20 e Hz, e il valore globale pesato A, con una catena di misura composta da una coppia di microfoni collegati a un analizzatore di spettro bicanale Brüel & Kjær DETERMINAZIONE DELLA PERDITA PER INSERZIONE (IL) La norma ISO-DIS indica la seguente formula per il calcolo della perdita per inserzione (insertion loss - IL): in cui: IL = L A - L B L A = L ref, A - L ric, A L B = L ref, B - L ric, B dove: L ref, A livello di pressione sonora, nel punto di riferimento, situazione AFTER, L ric, A livello di pressione sonora, nel punto di ricezione, situazione AFTER, L ref, B livello di pressione sonora, nel punto di riferimento, situazione BEFORE, L ric, B livello di pressione sonora, nel punto di ricezione, situazione BEFORE. Queste relazioni sono state applicate a tutti i punti di misura delle opere investigate e sono state ricavate le perdite per inserzione, sia in termini di spettro, sia come valori globali pesati A ; questi ultimi sono mostrati in tabella 2. tabella 2 - valori di IL in termini di db(a) (in grassetto i valori assunti come indicatori complessivi) n Opera punti di misura (numerati secondo lo schema di figura 1) Barriera in blocchi di cemento Barriera in pannelli di cemento fonoassorbenti Barriera in pannelli di cemento fonoassorbenti Barriera in pannelli metallici fonoassorbenti barriera in pannelli di cemento fonoassorbenti trincea a pareti inclinate inerbate trincea a pareti verticali in c. a rilevato in terra terrapieno con siepe antistante rilevato in terra siepe in lauro bosco naturale di robinie e sambuchi bosco naturale di quercia rossa muro verde biomuro

4 CLASSIFICAZIONE ACUSTICA DEI SISTEMI DI RIDUZIONE La perdita per inserzione di un opera di riduzione del rumore è condizionata da fattori che difficilmente si prestano ad una normalizzazione. Nel caso delle barriere sottili, ad esempio, sono determinanti le dimensioni, la posizione rispetto la sorgente disturbante, la distanza e l altezza dal suolo dei punti ricettori, oltre, ovviamente, al potere fonoisolante della struttura con cui sono realizzate. Per ognuna delle cinque tipologie di opere di mitigazione, sono descritte le peculiarità nell'attitudine ad abbattere il rumore emerse dall indagine sperimentale. Barriere sottili: la perdita per inserzione è condizionata fortemente dalla presenza del terreno. Si osserva che i valori di insertion loss decrescono con l aumentare della distanza dallo schermo, tendenza che si riduce con l aumentare dell altezza da terra. In corrispondenza della linea separatrice d ombra si ha una perdita per inserzione pressoché costante, indipendentemente dalla distanza dallo schermo (punti 9, 10, 11), a conferma dei modelli teorici. Un caso a parte è rappresentato dalla siepe, inserita in questa classe, avendola assimilata a uno schermo con elevata permeabilità acustica: la perdita per inserzione è quasi nulla. L analisi spettrale ha inoltre evidenziato che tale tipo di schermo, oltre a essere scarsamente fonoisolante, probabilmente introduce effetti di retrodiffusione delle onde acustiche nel campo delle frequenze inferiori a 800 Hz. Trincee: la trincea con pareti inclinate inerbate mostra un aumento dell insertion loss con la distanza dalla sorgente, mentre per quella a pareti verticali in cemento si osserva lo stesso incremento iniziale seguito da una progressiva riduzione. Complessivamente risulta essere meno efficiente il sistema con pareti verticali, per la presenza delle onde riflesse provenienti dalla parete opposta al punto di osservazione. Terrapieni: la presenza del terreno induce anche in questo caso delle irregolarità nello spettro di insertion loss, accentuate dalla presenza del fronte inclinato prospiciente la sorgente. Dal punto di vista costruttivo queste opere sono paragonabili alle barriere sottili, salvo il fatto che, a differenza di queste ultime, il bordo di diffrazione non è qui rappresentato da uno spigolo netto e le distanze tra la sorgente e la struttura sono maggiori. Allo stesso modo si possono osservare analogie anche nella distribuzione spaziale delle insertion loss sul piano verticale retrostante queste due diverse tipologie di struttura. Fasce boscate: l attenuazione acustica è pressoché proporzionale alla profondità della fascia vegetale ed è rilevante essenzialmente alle alte frequenze. I due boschi naturali investigati non hanno fornito elevati valori di perdita per inserzione. Altri fattori determinanti l insertion loss sembrano essere il sesto dell'impianto (fittezza), l'altezza di chioma e la fogliazione. Il valore medio di perdita per inserzione pari a 0.07 db(a) per metro di profondità dell'impianto, è in buon accordo con i dati riscontrati in letteratura. Sistemi misti: il muro verde (n 14) presenta un comportamento acustico analogo alle barriere sottili, mentre il biomuro (n 15), di notevole spessore e con un pannello disposto sulla sommità, è assimilabile ad una combinazione barriera sottile + terrapieno. INDICATORE DELLE PRESTAZIONI L analisi dei dati ha consentito la definizione di un indicatore complessivo dell efficienza di un sistema schermante. ovvero un parametro dipendente dalle caratteristiche isolanti e da quelle geometriche della struttura in esame. Si è pervenuti 4

5 alla scelta del valore di insertion loss determinato nelle seguenti posizioni, in funzione del tipo di sistema analizzato: barriere sottili, terrapieni, trincee: posizione a 1.5 metri dal suolo, a una distanza pari a due volte l'altezza della struttura rispetto al piano stradale (punto 4, figura 1a e 1b); fasce boscate: posizione a 1.5 metri dal suolo e a una distanza pari a 45 metri dal bordo strada (punto 5, figura 1c) Questo parametro ben rappresenta gli effetti dovuti alle dimensioni geometriche dell opera e al potere fonoisolante della struttura, salvo il caso delle fasce boscate in quanto il meccanismo di riduzione del rumore è sostanzialmente diverso. Secondo questo criterio l efficienza dei sistemi di riduzione del rumore è risultata essere: barriere sottili: valori compresi tra 7.2 e 13.6 db(a) dipendenti dall altezza e dalla lunghezza dell opera. La siepe ha fornito un valore di 0.8 db(a); trincee: con pareti inclinate 11.4 db(a), con pareti verticali riflettenti 9.6 db(a); terrapieni: valori compresi tra 7.5 e 15.9 db(a), condizionati principalmente dalla lunghezza in pianta dell opera; fasce boscate. valori di 2.6 e 3.9 db(a); sistemi misti: valori di 9.0 e 10.3 db(a), in analogia con i valori riscontrati per schermi sottili. CONCLUSIONI L analisi dei risultati ottenuti nella fase applicativa ha messo in evidenza l affidabilità e l efficacia del metodo nel caso delle barriere sottili. Ulteriori sforzi andrebbero spesi per focalizzarne l applicabilità nelle situazioni riconducibili a questa tipologia mitigativa a differente configurazione geometrica (terrapieni, trincee e sistemi misti). Gli aspetti che richiedono un maggiore approfondimento riguardano la scelta ottimale dei punti di misura e le metodiche di analisi del dato. L esperienza descritta, al di là delle finalità per cui è stata promossa, rappresenta comunque un supporto alla definizione di un protocollo standard che favorisca il confronto dei risultati ottenuti in contesti differenti. BIBLIOGRAFIA [1] Iannace G., Ianniello C., Maffei L., Perdita per inserzione di barriere a forma di diedro, XXII convegno AIA, Lecce, 1994, pp [2] ISO DIS 10847, In situ determination of insertion loss of outdoors noise barriers of all types, [3] Ministero per l Ambiente SIAR - Direttrice programmatica DISIA: "Manuale d uso per gli interventi di riduzione ed eliminazione dell inquinamento acustico". CISE S.p.A., TECHNOSYNESIS-STR S.p.A., TECHSO S.p.A., [4] Nelson P.M., Transportation noise reference book, Butterworth & Co. Ltd, Cambridge, [5] Price M.A. - Attenborough K. - Heap N.W., Sound attenuation through trees: measurements and models, JASA, vol.84, n 5, 1988, pp [6] Romani P., Ventura F., La rumorosità ambientale, il ruolo delle barriere acustiche, Pitagora editrice, Bologna,

6 figura 1 - piano sperimentale adottato a) b) c) LEGENDA 0 = POSIZIONE DEL MICROFONO DI RIFERIMENTO 3-11 PUNTI DI MISURA 6