Associazione Italiana di Acustica 34 Convegno Nazionale Firenze, 13-15 giugno 2007 ANALISI ACUSTICHE NEL POLIGONO DI TIRO A SEGNO NAZIONALE DI PISA F. Leccese (1), G. Tuoni (1), G. Forasassi (2), E. Panettella (3) 1) Dip.to di Energetica L. Poggi, Facoltà di Ingegneria, Università di Pisa 2) Dip.to di Ing. Mecc., Nucl. e della Prod., Facoltà di Ingegneria, Università di Pisa 3) Libero professionista, Pisa 1. Introduzione I poligoni di tiro a segno sono aree attrezzate utilizzate per svolgere esercitazioni di tiro con armi da fuoco. Il Poligono di Tiro a Segno Nazionale di Pisa confina a nordovest con il parco di Migliarino-San Rossore-Massaciuccoli, a nord-est con campi e ville private e a sud con varie scuderie; data la vicinanza dell impianto con l ippodromo di San Rossore e con le scuderie, tutta la zona è di rispetto ippico. Il Poligono fu costruito intorno al 1860 come struttura collegata alla Tenuta Reale, per l esercitazione al tiro dei corpi militari e degli ospiti della Tenuta. Nel presente lavoro è riportata l analisi acustica del nuovo impianto di tiro in galleria a 150 m. Il nuovo impianto sarà in grado di assicurare il rispetto delle norme tecniche di settore e un buon comfort acustico per gli spettatori e per il personale del Poligono. 2. La normativa tecnica sui poligoni di tiro In Italia i poligoni di tiro a segno devono osservare le direttive tecniche pubblicate a cura dello Stato Maggiore Esercito (Ispettorato dell Arma del Genio), dell Unione Italiana Tiro a Segno [1, 2] e la normativa tecnica nazionale. Recentemente (novembre 2006) sono state adottate dall Ente Nazionale di Unificazione alcune norme tecniche di carattere internazionale relative all acustica dei poligoni di tiro civili [3-5]. Tali norme permettono, in particolare, di determinare, mediante il calcolo o attraverso misurazioni, l energia sonora emessa nello sparo da armi da fuoco di calibro inferiore a 20 mm. In particolare nella UNI EN ISO 17201-1 [3] sono descritti vari tipi di armi e munizioni largamente utilizzate nei poligoni di tiro civili. I dati ricavati secondo la metodologia descritta nella [3] possono essere utilizzati come dati di input per software di simulazione acustica, per confrontare l emissione sonora di diversi tipi di armi ovvero gli effetti dovuti all impiego di diversi tipi di munizioni (usate con lo stesso tipo di arma).
In particolare la normativa relativa agli impianti di tiro al chiuso o in galleria (v. figura 1) prevede, all interno dell impianto, il rispetto dei seguenti limiti [1]: I.- il rumore nell area dei tiratori, durante l esercizio del tiro, non deve superare i 130 db(a), valore dedotto dalla media di almeno tre misure effettuate rispettivamente a 1, 2, 3 m dalla fonte di rumore; II.- il massimo livello di rumore, al momento del tiro contemporaneo a raffica da tutte le postazioni, misurato al centro del box di controllo del tiro non deve superare il valore di 85 db(a). Per quanto riguarda l isolamento acustico della galleria di tiro dai locali adiacenti, la normativa precisa quanto segue: III.- l isolamento acustico tra gli ambienti, adiacenti alla stazione di tiro e la galleria, deve essere tale che il livello massimo delle misure effettuate ad 1 m dalla parete non superi il valore di 70 db(a); IV.- nel caso in cui il poligono sia posto in vicinanza di locali adibiti ad uffici, camere, etc., il massimo livello di rumore, misurato a 1 m dalla parete o dal solaio, non deve superare il valore di 65 db(a). Figura 1 Schema assonometrico di un impianto di tiro al chiuso in galleria. 3. Il Poligono di Tiro a Segno Nazionale di Pisa La struttura è frequentemente utilizzata ed è costituita da: un edificio in cui si trovano gli uffici, vari locali di servizio, l impianto per il tiro ad aria compressa e le postazioni per il tiro a cielo aperto a 25 m e a 50 m (v. figura 2); un edificio per l impianto di tiro al chiuso a 50 m e due impianti a cielo aperto per il tiro a 25 m e a 200 m. E stato recentemente proposto di riqualificare il Poligono di Tiro a Segno Nazionale di Pisa, dotandolo di nuovi impianti di tiro e di nuovi spazi per il pubblico con servizi adeguati [6]. Tale riqualificazione prevede tra l altro il rifacimento dell attuale impianto di tiro in galleria a 50 m portandolo a 150 m (v. figura 3). Attualmente l impianto di tiro in galleria a 50 m è insufficiente alle richieste dell utenza (per esercitazioni e attività agonistiche); l impianto presenta soltanto tre postazioni di tiro, un solo box di controllo ed una saletta di modeste dimensioni per gli
spettatori in cui trova spazio anche l armeria. Nella situazione attuale le pareti verticali ed il soffitto sono realizzati in calcestruzzo a vista, il pavimento è in gomma (vinile su calcestruzzo), la parete di fondo, dietro alla linea bersagli, è rivestita in gomma. Le postazioni di tiro sono separate da semplici pannelli in legno da 3 cm di spessore, il box di controllo è costituito da pannelli in legno da 3 cm con vetrate in vetro singolo da 3 mm, la saletta spettatori è separata della zona di tiro da una parete in blocchi di calcestruzzo di 15 cm in cui sono aperte: una vetrata in vetro singolo da 3 mm verso le postazioni di tiro, tre vetrate in vetro singolo da 3 mm verso ciascuno dei box di controllo e due porte in legno. Per le caratteristiche acustiche di questi materiali si sono assunti i dati normalmente reperibili in letteratura tecnica. Figura 2 Poligono di Tiro a Segno Nazionale di Pisa, edificio principale e vista delle postazioni di tiro dell impianto di tiro a cielo aperto a 50 m.
In tabella 1 sono riportati i valori del coefficiente medio di assorbimento (α p ) delle pareti e del tempo di riverberazione di Sabine (T 60 ) per le frequenze centrali di bande di ottava per l impianto in galleria a 50 m nello stato attuale. Tabella 1 Stato attuale, impianto in galleria a 50 m: valori di α p et 60 in funzione della frequenza. Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 α p 0.048 0.054 0.053 0.056 0.052 0.055 0.064 0.062 T 60 (s) 6.17 5.39 5.56 5.22 5.69 5.33 4.61 4.73 L impianto attuale di tiro in galleria presenta notevoli problemi acustici: box di controllo non sufficientemente isolato, isolamento acustico della sala spettatori assai scarso, elevati livelli di pressione sonora nelle postazioni di tiro, tempo di riverberazione elevato. L impianto richiederebbe pertanto una ristrutturazione con gravosi interventi per soddisfare i requisiti acustici descritti nel 2. Per la configurazione dell impianto e le alberature frondose che lo circondano le attività di tiro non producono in genere un impatto significativo sull ambiente circostante. Per la situazione attuale gli Autori hanno effettuato varie misure con fonometro Brüel & Kjær tipo 2250 nelle zone circostanti il Poligono riscontrando che il livello di pressione sonora equivalente diurno non è influenzato in maniera significativa dalle normali attività di tiro, con ciò il punto IV della normativa (v. 2) è ampiamente soddisfatto. Si fa presente che l area del Poligono ricade nella zona di classe II, secondo la zonizzazione acustica del Comune di Pisa, anche se le misurazioni effettuate dagli Autori hanno mostrato livelli equivalenti diurni, dovuti in particolare al traffico stradale, significativamente superiori a quelli previsti per una zona di classe II. Nel progetto del nuovo impianto in galleria per il tiro a 150 m sono previsti: 12 postazioni di tiro, tre box di controllo del tiro, un ampia sala per il pubblico, un ufficio, l armeria ed i servizi igienici (v. figura 3). Gli accorgimenti da adottare per la sicurezza sono essenzialmente rivolti ad evitare i rimbalzi e a garantire un buon ricambio d aria con aspirazione verso la zona bersagli ed immissione dalla zona tiratori. Il nuovo impianto prevede, dal punto di vista acustico, di separare le varie postazioni di tiro con pannelli in legno da 2 cm con intercapedine da 5 cm riempita in lana di vetro (utilizzati anche per la parte bassa delle pareti dei box di controllo e per le porte di accesso alla zona di tiro), di rivestire le pareti ed il soffitto della sala con materiale fonoassorbente a base di fibre di legno e di utilizzare per i box di controllo e per la vetrata della sala spettatori vetro camera stratificato (tipo 10/16/10). La parete di fondo, dietro alla linea bersagli, sarà rivestita in gomma. La parete di separazione tra la zona spettatori e la zona di tiro sarà realizzata in blocchi di calcestruzzo del tipo fonoisolante. I valori dei coefficienti di assorbimento (α) del materiale fonoassorbente a base di fibre di legno, impiegato per il trattamento acustico delle pareti e del soffitto, sono riportati in tabella 2; per le caratteristiche acustiche degli altri materiali previsti nel progetto si sono assunti i dati normalmente reperibili in letteratura tecnica.
(a) Planimetria generale dei nuovi impianti del Poligono di Tiro a Segno Nazionale di Pisa (b) Pianta del nuovo impianto in galleria per il tiro a 150 m (c) Schema tridimensionale del nuovo impianto in galleria per il tiro a 150 m Figura 3 Disegni di progetto e schema tridimensionale del nuovo impianto in galleria per il tiro a 150 m.
Tabella 2 Materiale fonoassorbente a base di fibre di legno: coefficienti di assorbimento (α) in funzione della frequenza. Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 α 0.2 0.2 0.4 0.65 0.82 0.81 0.78 0.75 Per quanto riguarda il rivestimento fonoassorbente delle pareti e del soffitto si sono considerati tre casi: caso (a) il rivestimento è posto solo sulle pareti verticali, 1340 m 2 ; caso (b) il rivestimento è posto solo sul soffitto, 3127 m 2 ; caso (c) il soffitto e le pareti sono entrambe rivestite, 4467 m 2. In tutti i casi non è previsto il rivestimento fonoassorbente della parete di fondo dietro i bersagli. In tabella 3 sono riportati i valori di α p e di T 60 (s) per i tre casi sopra considerati. Tabella 3 Nuovo impianto in galleria a 150 m: valori di α p et 60 in funzione della frequenza per tra casi di rivestimento fonoassorbente (vedi testo). Caso Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 (a) (b) (c) α p 0.118 0.123 0.147 0.181 0.208 0.206 0.196 0.194 T 60 (s) 2,49 2.39 1.99 1.62 1.41 1.42 1.50 1.51 α p 0.140 0.144 0.194 0.260 0.309 0.305 0.288 0.282 T 60 (s) 2.09 2.03 1.51 1.13 0.95 0.96 1.02 1.04 α p 0.172 0.174 0.259 0.370 0.451 0.443 0.416 0.404 T 60 (s) 1.70 1.69 1.13 0.79 0.65 0.66 0.70 0.73 Si noti il significativo aumento dei valori di α p e la corrispondente riduzione del T 60 passando dal caso (a) ai casi (b) e (c); si noti inoltre la notevole riduzione dei tempi di riverberazione rispetto a quelli dell impianto attuale (cfr. tabella 1). 4. Analisi acustica dell impianto di tiro in galleria a 150 m. La modellazione tridimensionale del nuovo impianto in galleria per il tiro a 150 m è stata effettuata con il programma Autocad 2006, il modello così ottenuto è stato inserito nel software di simulazione acustica Raynoise 3.0 [7]. In sede di calcolo previsionale, in mancanza di misurazioni o dati tecnici delle armi più frequentemente utilizzate nel Poligono, si sono utilizzati come dati di input, per la simulazione acustica, quelli di un fucile con le caratteristiche descritte nell Appendice B della UNI EN ISO 17201-1 [3]. I valori riportati nella norma sono risultati significativamente più alti, in particolare alle basse frequenze, rispetto a quelli ottenuti dagli Autori relativamente a varie armi (p.e. i fucili Beretta PS 200, Enfield P14 e Savage Mark II), con misurazioni effettuate, nell attuale impianto a cielo aperto per il tiro a 50 m, in modo non standardizzato e con strumentazione Brüel & Kjær tipo 2250.
Con ciò i risultati discussi nel seguito possono essere considerati cautelativi rispetto alle abituali attività di tiro del Poligono e ai tipi di armi normalmente utilizzate. Nella simulazione acustica dell impianto in progetto si sono considerate varie combinazioni di postazioni di tiro simultaneamente occupate. In tabella 5 sono riportati per confronto i risultati relativi allo stato attuale e quelli relativi all impianto in progetto per tre postazioni di tiro T1, T2 e T3 simultaneamente occupate (v. figura 4). Tale caso può considerarsi il più frequente nell uso abituale del Poligono. Per l analisi dei risultati ottenuti con il software di modellazione acustica sono state scelte sette posizioni significative all interno del nuovo impianto e precisamente (v. figura 4: una posizione di tiro (P1), una posizione al centro di ciascuno dei tre box di controllo (P2, P3, P4), due posizioni nella zona di tiro in prossimità delle porte (P5 e P6) e una posizione nella sala spettatori ad 1 m dalla vetrata (P7). Per il confronto con l impianto attuale sono state scelte quattro posizioni e precisamente una posizione di tiro, una posizione al centro del box di controllo, una posizione nella zona di tiro in prossimità della porta e una posizione nella sala spettatori ad 1 m dalla vetrata, che corrispondono rispettivamente alle posizioni indicate con P1, P3, P5 e P7 in figura 4. Figura 4 Schematizzazione delle postazioni di tiro (T1 T3) e delle posizioni significative (P1 P8). Nella tabella 5 è riportato il confronto dei livelli di pressione sonora tra lo stato attuale e quello risultante dal nuovo progetto avendo adottato un rivestimento fonoassorbente completo delle pareti e del soffitto della sala (caso c).
Dalla tabella appare evidente che: il rumore nell area dei tiratori (posizioni P1, P5 e P6) non supera in nessun caso il limite di 130 db imposto dalla normativa; il rumore nei box di controllo del tiro (posizioni P2, P3 e P4) è inferiore agli 85 db imposto dalla normativa, mentre nel caso dell impianto attuale (posizione P3) si mantiene nettamente superiore ai 100 db; il rumore nella sala spettatori ad 1 m dalla parete vetrata di separazione con la sala di tiro (posizione P7) è ampiamente inferiore al limite di 70 db imposto dalla normativa, mentre nel caso dell impianto attuale tale livello è prossimo ad 80 db. La lieve riduzione del livello di pressione sonora nella posizione P1 (coincidente con una postazione di tiro), passando dall impianto attuale al nuovo impianto, non deve meravigliare in quanto, in questo caso, il campo è essenzialmente diretto e la forte riduzione di quello riverberante è ininfluente. Considerando invece la posizione P8, in figura 4, il livello passa dal valore di 117 db nello stato attuale a quello di 109 db nel caso (c). Tabella 5 Risultati ottenuti con Raynoise 3.0. Stato attuale - Impianto in galleria per tiro a 50 m Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 L (db A ) L T (db A ) P1 78.9 97.5 111.3 118.5 122.0 121.7 118.4 114.2 126.9 P3 84.3 87.8 98.9 102.1 99.5 95.2 99.9 95.6 107 P5 64.7 83.0 97.0 104.2 107.9 107.5 104 99.8 113 P7 56.4 59.0 70.1 73.2 73.1 70.4 70.1 65.9 78.9 Nuovo impianto in galleria per tiro a 150 m P1 76.4 95.0 109.4 117.4 120.8 120.6 117.8 113.4 125.8 P2 40.5 55.0 66.2 62.6 57.0 56.3 45.6 40.5 68.6 P3 54,2 68.6 80.9 79.3 75.8 74.6 62.7 57.5 84.5 P4 53,2 67.7 79.9 78.4 75.1 73.8 61.9 56.7 83.7 P5 57.8 76.3 88.5 92.6 91.4 91.7 90.4 86.7 98.5 P6 59.5 74.7 87.1 92.6 93.1 93.4 91.9 87.9 99.4 P7 49.8 46.7 54.5 56.8 58.2 53.5 43.5 39.1 62.6 Nel grafico di figura 5 è riportato il livello di pressione sonora in funzione della frequenza, relativamente alla posizione P5, in figura 4. Dal grafico appare evidente la
riduzione del livello di pressione sonora passando dallo stato attuale (linea in tratteggio) ai casi (a) (b) e (c) considerati nella presente analisi. 115 L (db A) 105 95 85 75 65 55 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Figura 5 Livello di pressione sonora (L) nella posizione P5 in funzione della frequenza: stato attuale (linea in tratteggio), caso a (linea sottile), caso b (linea media), caso c (linea spessa). Hz 4. Conclusioni Scopo del lavoro è stato quello di studiare, dal punto di vista acustico, il progetto del nuovo impianto in galleria per il tiro a 150 m del Poligono di Tiro a Segno Nazionale di Pisa. L analisi acustica dello stato attuale e del nuovo impianto in progetto, è stata condotta con il programma di simulazione Raynoise 3.0. Le prestazioni acustiche del nuovo impianto soddisfano ampiamente i limiti imposti dalla normativa tecnica garantendo buone condizioni di comfort acustico nell area riservata ai tiratori, nei box di controllo del tiro e nella sala per gli spettatori. Per la configurazione e localizzazione dell impianto le attività di tiro non producono impatto significativo sull ambiente circostante. Bibliografia [1] Direttiva Tecnica per i Poligoni di Tiro in Galleria (D.T./P1). Stato Maggiore dell Esercito, Ispettorato dell Arma del Genio, ed. 2005. [2] Direttiva Tecnica per i Poligoni di Tiro Chiusi a Cielo Aperto (D.T./P2). Stato Maggiore dell Esercito, Ispettorato dell Arma del Genio, ed. 2006.
[3] UNI EN ISO 17201-1: Rumore dai poligoni di tiro Parte 1: Determinazione dell energia sonora alla bocca di sparo mediante misurazioni, gennaio 2006. [4] UNI EN ISO 17201-2: Rumore dai poligoni di tiro Parte 2: stima mediante calcolo dell energia Sonora alla bocca di sparo e del rumore del proiettile, novembre 2006. [5] UNI EN ISO 17201-4: Rumore dai poligoni di tiro Parte 4: Stima del rumore del proiettile, agosto 2006. [6] Panettella E., Progetto preliminare e studio acustico del Poligono di Tiro a Segno Nazionale di Pisa. Tesi di Laurea, relatori: Prof. P.L. Maffei, Prof. G. Tuoni, Prof. G. Forasassi, Ing. F. Leccese, Ing. N. Marotta, Ing. E. Obrist, Facoltà di Ingegneria, Pisa 2006. [7] Raynoise Rev. 3.0. LMS Numerical Technologies, Leuven (B), 1998.