Inquinamento acustico da trafficoInquinamento acustico da ... · (min. 16 Hz; max 20.000 Hz). Il...

Corso diTrasporti e AmbienteTrasporti e Ambiente

http://www.uniroma2.it/didattica/TA_2009

ing. Antonio Comi

novembre 2009

Inquinamento acustico da trafficoInquinamento acustico da trafficoInquinamento acustico da trafficoInquinamento acustico da traffico

ing. A. Comi - Corso di Trasporti e Ambiente

1

IntroduzioneInquinamento acustico da traffico

Il funzionamento di un sistema di trasporto “produce” rumore

Introduzione

p p

Il rumore al di sopra di certe soglie può provocare danni alla saluteIl rumore al di sopra di certe soglie può provocare danni alla salute,oltre ad impedire o disturbare diverse attività umane

Esistono normative che limitano il livello di rumore in funzione deltipo di ambitop

Esigenza di modelli matematici in grado di simulare, e quindiEsigenza di modelli matematici in grado di simulare, e quindiprevedere, il livello di rumore conseguente a certe caratteristichedelle infrastrutture e del traffico che su esse si svolge


corso di Progettazione dei Sistemi di Trasporto 2

Rumore e livelli di pressione sonora (1/7)Inquinamento acustico da traffico

La propagazione del suono nell’aria avviene per onde sferiche di compressione e rarefazione

Rumore e livelli di pressione sonora (1/7)

compressione e rarefazione

L’orecchio umano può percepire i suoni con pressione e frequenza contenute in un 2 2certo rango di pressione sonora (min. 2x10-5 N/m2; max 100 N/m2) e di frequenza

(min. 16 Hz; max 20.000 Hz).

Il livello di rumore viene valutato in base al livello di pressione sonora SPL (Sound Pressure Level), misurato in deciBell:

dove

20SPL 10log(P / P ) [dB]=

P0 è la pressione sonora di riferimento (P0 = 2×10-5 N/m2, valore limite di percezione)P la pressione sonora dell’ambiente in esame.




Rumore e livelli di pressione sonora (2/7)Il livelli di pressione sonora presenti nelle normative sono espressi in una scala modificata dB(A) ovvero in deciBell ponderato in scala A per

frequenza valori di frequenza valori di

una scala modificata dB(A) ovvero in deciBell ponderato in scala A per tener conto che la sensibilità dell’orecchio si riduce alle basse ed alle alte frequenze

frequenzaHz

valori di ponderazionescala dB(A)

frequenzaHz

valori di ponderazione

scala a – dB(A)

50 - 30.0 800 -1.0

83 26 0 1000 0 083 - 26.0 1000 0.0

80 -22.5 1250 + 0.5

100 - 19.0 1600 + 1.0

125 16 0 2000 + 1 0125 - 16.0 2000 + 1.0

160 -13.5 2500 + 1.3

200 - 11.0 3150 + 1.2

250 - 8 5 4000 + 1 0i valori in scala ponderata sono 250 - 8.5 4000 + 1.0

315 - 6.5 5000 + 0.5

400 - 5.0 6300 0.0

500 - 3.0 8000 - 1.0

i valori in scala ponderata sono ottenuti a partire dal valore di SPLin dB sottraendo una quantità che è f i d ll f d i i



500 3.0 8000 .0

630 - 2.0 10000 - 2.5funzione delle frequenze dei suoni


Esempi di valori di Livello di Pressione sonora (SPL) e sensazioni uditive associate


uditive associate

livello “minimo” di percezione 20 dB(A)

difficoltà di conversazione 45 dB(A)

danni permanenti all’udito 90 dB(A) ((lunghe esposizioni))danni permanenti all udito 90 dB(A) ((lunghe esposizioni))

soglia del dolore fisico 120 dB(A)




Rumore e livelli di pressione sonora (4/7)Le norme che fissano le soglie accettabili di rumore fannoif i t i tili di SPL i di ti L i l i diriferimento ai percentili di SPL, indicati con Lx, ovvero ai valori di

pressione superati solo nell’x % del periodo di riferimento; il valorepiù usato è Lpiù usato è L10.

Le norme possono far riferimento anche al livello di pressionesonora equivalente:

]dtP/)t(P)tt/(1log[10L 2o

t 212eq

2∫−=

dove

])()(g[ ot12eq1∫

t1 e t2 sono gli estremi dell’intervallo temporale di riferimentoP0 è la pressione sonora di riferimento (P0 = 2×10-5 N/m2, valore limite di percezione)P la pressione sonora dell’ambiente in esame



P la pressione sonora dell ambiente in esame.

Inquinamento acustico da traffico

Rumore e livelli di pressione sonora (5/7)Rumore e livelli di pressione sonora (5/7)Il livello di pressione sonora varia continuamente nel tempo.E iEsempio:• recettore acustico

- caso particolare riferito alle prove per la misurazione dei livelli dip p prumorosità “alla fonte” dei veicoli

T iTraccia sonora:




Rumore e livelli di pressione sonora (6/7)Si definisce il “Livello continuo equivalente”:


]dtP/)t(P)tt/(1log[10L 2o

tt

212eq

2

1∫−=

Livello continuo equivalente

40

50

60L

Leq

10

20

30Leq

00 Tt1 t2




Rumore e livelli di pressione sonora (7/7)Limiti massimi di esposizione in funzione della destinazione d’usodella zona e del periodo di riferimentodella zona e del periodo di riferimento

limiti massimi (L in dB(A))limiti massimi (Leq in dB(A))

periodo di riferimento

Classi di destinazione di uso del territorio Diurno Intermedio Notturno

I - Aree particolarmente protette 50 45 40

II - Aree prevalentemente residenziali 55 50 45

III - Aree di tipo misto 60 55 50p

IV - Aree di intensa attività umana 65 60 55

V - Aree prevalentemente industriali 70 65 60

l i i d i liVI - Aree esclusivamente industriali 70 70 70



Emissioni sonore da traffico (1/5)Inquinamento acustico da traffico

Emissioni sonore da traffico (1/5)Il rumore prodotto da un flusso veicolare risulta dalla“composizione”, secondo le regole dell’acustica, dei rumori prodottico pos o e , seco do e ego e de cus c , de u o p ododai singoli veicoli che lo compongono.

Cause principali:

rumore prodotto dal motore che dipende fondamentalmente dalla velocità e dalla accelerazione del veicolo;(motore vero e proprio, ventilatore/radiatore, prese d’aria, trasmissione, sistema di scarico dei gas)sistema di scarico dei gas),

rumore dovuto al moto del veicolo in marcia che dipende dalla velocità e dal tipo di pavimentazione.(rollio, vibrazioni, attrito dei pneumatici con il fondo stradale, resistenza aerodinamica)



aerodinamica)


Emissioni sonore da traffico (2/5)Andamento del rumore prodotto da un veicolo isolato

95

80859095

km/h

) .

Autovettura

60657075

Velo

cità

(k

Motore

u ove u a

Autocarro

505560

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

V

AltroRumore Totale

i di i l i di d h d l i di i i

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Livello di pressione sonora dB(A )

La rumorosità di un veicolo in moto dipende anche dal tipo di pavimentazione e sela strada è bagnata o meno. Ad esempio la presenza di pavè comporta unincremento del SPL fino ad un massimo di 2-3 dB(A), mentre per strada bagnata



l’incremento è di 3-4 dB(A).


Emissioni sonore da traffico (3/5)Limiti europei di emissione di rumore dei veicoli a motore, valutatiall’orecchio del conducenteall orecchio del conducente

tipo di veicolo limite max di tipo di veicolo limite max di rumorosità

Autovetture 75/76 dB(A)A i i i f i 200 CV DIN 80 dB(A)Automezzi pesanti con potenza inferiore a 200 CV DIN 80 dB(A)Automezzi pesanti con potenza superiore e 200 CV DIN 80 dB(A)Autobus 80 dB(A)Autobus 80 dB(A)Moto con cilindrata pari o inferiore a 350 cc 80 dB(A)Moto con cilindrata inferiore a 350 cc 80 dB(A)Moto con cilindrata inferiore a 350 cc 80 dB(A)




Emissioni sonore da traffico (4/5)Per passare dal rumore prodotto da un veicolo isolato a quello di unflusso di traffico è necessario tener conto di due fattori:

SPL

andamento nel tempo del SPL prodotto da una sorgente in moto rispetto ad un ricettore fisso;rispetto ad un ricettore fisso;

t

composizione dei contributi di più sorgenti (veicoli) che sicomposizione dei contributi di più sorgenti (veicoli) che si susseguono nel tempo. SPL

Nota che il valore di SPL totale non corrisponde allasomma algebrica degli SPL relativi ai due veicoli isolati



tsomma algebrica degli SPL relativi ai due veicoli isolati.


SPL

Emissioni sonore da traffico (5/5)Il valore totale di SPL è di poco superiore almaggiore dei due quando la differenza dei valori diSPL è elevata mentre è abbastanza più elevatoquando i due contributi sono simili.Questo andamento deriva dalla particolare regola di

t

Questo andamento deriva dalla particolare regola dicomposizione del SPL prodotto da due sorgentisonore;

3

iù alt

o

Il processo può essere iterato nel casovi siano più di due sorgenti di rumore.

1

2

mm

are

al liv

ello

piil valore del SPL totale si calcolaaggiungendo al valore del SPL piùelevato un incremento che dipende

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Differenza del livello sonoro ΔSPL dB(A)

dB d

a so

melevato un incremento che dipendedalla differenza dei due valori(massimo e minimo)



Simulazione del livello di rumore (1/12)Inquinamento acustico da traffico

Simulazione del livello di rumore (1/12)Il livello di rumore che giunge ad un ricettore posto ad una certadistanza dalla linea di deflusso dipende dal livello sonoro prodottoalla linea stessa e dal modo in cui si propagano le onde sonore.

Variabili che influenzano l’SPL al ricettore, oltre la distanza, sono:volume e composizione del flussocaratteristiche cinematiche del motocaratteristiche cinematiche del motocaratteristiche della stradacondizioni meteorologicheg

I modelli per la simulazione del livello di rumore del trafficopossono essere ricondotti a due categorie

modelli disaggregatid lli i i i i



modelli aggregati o sintetici


Simulazione del livello di rumore (2/12)

Insieme di più sotto-modelli integrati:

( )Modelli disaggregati

un modello di simulazione delle condizioni di circolazione sulla strada che consente di ricavare in ogni istante la posizione, la velocità e l’accelerazione di ogni veicolo;l accelerazione di ogni veicolo;un modello di tipo regressivo che consente di ricavare il livello di rumore di ciascun veicolo in funzione della tipologia, della velocità, p g , ,dell’accelerazione, del tipo di pavimentazione, ecc.;una procedura per la combinazione dei rumori relativi ai singoli

i li l i l i d ll i i i i i f iveicoli e per la simulazione della propagazione ai ricettori in funzione del volume e della composizione del flusso, della distanza dal ricettore delle caratteristiche ambientali, della presenza o meno di barriere, ecc., p ,

Per la quantità di dati necessari e la complessità di utilizzazione, questimodelli sono di solito impiegati per la valutazione di situazioni puntuali



p g p pdella rete.



consentono di valutare direttamente i livelli di pressione Lx ed Leq sulla

( )Modelli aggregati o sintetici

qbase di equazioni ottenute interpolando diverse osservazioni sperimentali.I valori Lx o Leq (variabile dipendente) vengono espressi in funzione divariabili esplicative costituite in generale dall’entità del flusso dallavariabili esplicative, costituite in generale dall entità del flusso, dallapercentuale di mezzi pesanti, dalla velocità e dalla distanza del punto diricezione dalla linea di deflusso.

Vantaggifacilità di applicazione

Svantaggisensibili alle situazioni sperimentali di calibrazioneminore precisione dei risultatiminore precisione dei risultati

Utili per la valutazione della prestazione generale di una rete stradale nellafase di confronto tra più soluzioni alternative di intervento.



p



Modello “Sydney” (1977)

( )Alcuni modelli

L10 = 56 + 10.7 ln f - 18.5 ln d + 0.3 p [dB(A)]Leq = 55.5 + 10.2 ln f - 19.3 ln d + 0.3 p [dB(A)]

dove f è il flusso orario (somma dei flussi di ciascun verso di marcia per strade a doppiosenso), d è la distanza (in metri) tra il bordo della carreggiata e la linea di mezzeria e p è lapercentuale di mezzi pesanti (situazione sperimentale 0≤p≤35%), con peso superiore a 3.5t;p p ( p p ), p p ;le condizioni di deflusso sperimentali erano di tipo ininterrotto.

d ll l b ( )Modello “Reggio Calabria” (1991)Leq = 52.78 + 5.20 ln (feq/d) + 0.68 V

dove feq è il flusso equivalente (veic/h) con fattore di equivalenza dei mezzi pesanti pari a 6,V è la velocità media in km/h e d la distanza in metri dal bordo della carreggiata. Il modelloè stato calibrato in ambito urbano con tessuto chiuso ad U.



è stato calibrato in ambito urbano con tessuto chiuso ad U.



Modello “Torino” (1977)

( )Alcuni modelli

( )

L10 = 61,0 + 8,4 ln f – 11,5 ln d + 0,15 p [dB(A)]

dove f è il flusso orario (somma dei flussi di ciascun verso di marcia per strade a doppiosenso), d è la distanza (in metri) tra il bordo della carreggiata e la linea di mezzeria e p è lapercentuale di mezzi pesanti (situazione sperimentale 0≤p≤35%), con peso superiore a 3,5t;p p ( p p ), p p , ;le condizioni di deflusso sperimentali erano di tipo ininterrotto.

“Modello O.M.T.C.” (1976)

Leq = 49,5 + 10,2 ln feq – 13,9 ln d + 0,21VLeq 49,5 10,2 ln feq 13,9 ln d 0,21V

dove feq è il flusso equivalente (veic/h) con fattore di equivalenza dei mezzi pesanti pari a 6,d è la distanza (in metri) tra il bordo della carreggiata V è la velocità media in km/h



d è la distanza (in metri) tra il bordo della carreggiata, V è la velocità media in km/h.Il modello è stato calibrato per tessuti stradali aperti ad L.


Simulazione del livello di rumore (6/12)( )Alcuni modelliNell’uso dei modelli descritti il valore SPL ottenuto può esseremodificato per tener conto di alcuni fattori relativi al tipo dipavimentazione, alla pendenza dell’asse stradale e alla presenza omeno di un semaforo

Tipo di pavimentazione (Ls) dB(A)

Asfalto liscioAsfalto ruvido

- 0.50.0

meno di un semaforo.

Asfalto ruvidoCementoPavè

0.0+ 1.5+ 2.4

Pendenza dB(A)( )

5%6%7%

0.00.6

+ 1.28%9%10%

+ 1.8+ 2.4+ 3.0



Presenza di semaforo (LT) +1 dB(A)


Simulazione del livello di rumore (7/12)( )Esempi di rappresentazione dei risultati

i f i h ( i l i i d i l hi diCurve isofoniche (rappresentazione su planimetrie dei luoghi di punti caratterizzati dallo stesso livello sonoro equivalente);

Mappe di rumore (carte tematiche)..




Simulazione del livello di rumore (8/12)Simulazione del livello di rumore (8/12)Esempi di rappresentazione (curve isofoniche)

Esempio di curve i f i h iisofoniche conseguenti all’ottimizzazione (min impatti per gli abitanti) delle rotte di decollo da un aeroporto. Le curve psono relative ai seguenti valori di L =55 60 65 70 dBLeq 55, 60, 65, 70, dB




Simulazione del livello di rumore (9/12)Simulazione del livello di rumore (9/12)Esempi di rappresentazione (mappe tematiche)





Riduzione della rumorosità

( )Esempi di applicazione:Riduzione della rumorosità per l’effetto di barriere



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Inquinamento acustico da trafficoInquinamento acustico da ... · (min. 16 Hz; max 20.000 Hz). Il...

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