Modelli per la simulazione dell’inquinamento acustico da ... · (min. 16 Hz; max 20.000 Hz). Il...

Modelli per la simulazione Modelli per la simulazione dell’inquinamento acustico da trafficodell’inquinamento acustico da traffico

Corso di PROGETTAZIONE DEI SISTEMI DI TRASPORTI

a.a. 2003-2004

Il funzionamento di un sistema di trasporto “produce” rumore

Il 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 del tipo di ambito

Esigenza di modelli matematici in grado di simulare, e quindi prevedere, il livello di rumore conseguente a certe caratteristiche delle infrastrutture e del traffico che su esse si svolge

Introduzione

corso di Progettazione dei Sistemi di Trasporto 2

Inquinamento acustico da traffico

La propagazione del suono nell’aria avviene per onde sferiche dicompressione e rarefazione;

L’orecchio umano può percepire i suoni con pressione e frequenza contenute in un certo 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:

doveP0 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 (1/7)



[dB] )P/Plog(10SPL 20

2=




- 2.510000- 2.0630

- 1.08000- 3.0500

0.06300- 5.0400

+ 0.55000- 6.5315

+ 1.04000- 8.5250

+ 1.23150- 11.0200

+ 1.32500-13.5160

+ 1.02000- 16.0125

+ 1.01600- 19.0100

+ 0.51250-22.580

0.01000- 26.083

-1.0800- 30.050

valori di ponderazione

scala a – dB(A)

frequenzaHz

valori di ponderazionescala dB(A)

frequenzaHz

Il livelli di pressione sonora presenti nelle normative sono espressi in 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

i valori in scala ponderata sono ottenuti a partire dal valore di SPLin dB sottraendo una quantità che èfunzione delle frequenze dei suoni

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




livello “minimo” di percezione 20 dB(A)

difficoltà di conversazione 45 dB(A)

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

soglia del dolore fisico 120 dB(A)




Le norme che fissano le soglie accettabili di rumore fanno riferimento ai percentili di SPL, indicati con Lx, ovvero ai valori di pressione superati solo nell’x % del periodo di riferimento; il valore più usato è L10.

Le norme possono far riferimento anche al livello di pressione sonora equivalente:

dove t1 e t2 sono gli estremi dell’intervallo temporale di riferimento.

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

tt

212eq

2

1∫−=



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

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

Traccia sonora:



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

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

tt

212eq

2

1∫−=

Livello continuo equivalente

0

10

20

30

40

50

60L

0 T

Leq

t1 t2




Limiti massimi di esposizione in funzione della destinazione d’uso della zona e del periodo di riferimento

707070VI - Aree esclusivamente industriali

606570V - Aree prevalentemente industriali

556065IV - Aree di intensa attività umana

505560III - Aree di tipo misto

455055II - Aree prevalentemente residenziali

404550I - Aree particolarmente protette

NotturnoIntermedio DiurnoClassi di destinazione di uso del territorio

periodo di riferimento

limiti massimi (Leq in dB(A))

Emissioni sonore da traffico (1/5)



Il rumore prodotto da un flusso veicolare risulta dalla “composizione”, secondo le regole dell’acustica, dei rumori prodotti dai 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),

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)




Andamento del rumore prodotto da un veicolo isolato

La rumorosità di un veicolo in moto dipende anche dal tipo di pavimentazione e se la strada è bagnata o meno. Ad esempio la presenza di pavè comporta un incremento del SPL fino ad un massimo di 2-3 dB(A), mentre per strada bagnata l’incremento è di 3-4 dB(A).

50556065707580859095

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Livello di pressione sonora dB(A )

Vel

ocità

(km

/h) .

MotoreAltroRumore Totale

Autovettura

Autocarro




Limiti europei di emissione di rumore dei veicoli a motore, valutati all’orecchio del conducente

80 dB(A)Moto con cilindrata inferiore a 350 cc80 dB(A)Moto con cilindrata inferiore a 350 cc80 dB(A)Moto con cilindrata pari o inferiore a 350 cc80 dB(A)Autobus80 dB(A)Automezzi pesanti con potenza superiore e 200 CV DIN80 dB(A)Automezzi pesanti con potenza inferiore a 200 CV DIN

75/76 dB(A)Autovetture

limite max di rumorosità

tipo di veicolo

t

SPL




Per passare dal rumore prodotto da un veicolo isolato a quello di un flusso di traffico è necessario tener conto di due fattori:

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

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

t

SPL

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

t

SPL




Il valore totale di SPL è di poco superiore al maggiore dei due quando la differenza dei valori di SPL è elevata mentre è abbastanza più elevato quando i due contributi sono simili. Questo andamento deriva dalla particolare regola di composizione del SPL prodotto da due sorgenti sonore;

0

1

2

3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Differenza del livello sonoro ∆SPL dB(A)

dB d

a so

mm

are

al liv

ello

più

alto

Il processo può essere iterato nel caso vi siano più di due sorgenti di rumore. il valore del SPL totale si calcola aggiungendo al valore del SPL piùelevato un incremento che dipende dalla differenza dei due valori (massimo e minimo)

Simulazione del livello di rumore (1/11)



Il livello di rumore che giunge ad un ricettore posto ad una certa distanza dalla linea di deflusso dipende dal livello sonoro prodotto alla 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 della stradacondizioni meteorologiche

I modelli per la simulazione del livello di rumore del traffico possono essere ricondotti a due categorie.

modelli disaggregatimodelli aggregati o sintetici



Insieme di più sotto-modelli integrati: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;un modello di tipo regressivo che consente di ricavare il livello di rumore di ciascun veicolo in funzione della tipologia, della velocità, dell’accelerazione, del tipo di pavimentazione, ecc.;una procedura per la combinazione dei rumori relativi ai singoliveicoli 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.

Simulazione del livello di rumore (2/11)Modelli disaggregati

Per la quantità di dati necessari e la complessità di utilizzazione, questi modelli sono di solito impiegati per la valutazione di situazioni puntuali della rete.



consentono di valutare direttamente i livelli di pressione Lx ed Leq sulla base di equazioni ottenute interpolando diverse osservazioni sperimentali. I valori Lx o Leq (variabile dipendente) vengono espressi in funzione di variabili esplicative, costituite in generale dall’entità del flusso, dalla percentuale di mezzi pesanti, dalla velocità e dalla distanza del punto di ricezione dalla linea di deflusso.

Vantaggifacilità di applicazione

Svantaggisensibili alle situazioni sperimentali di calibrazioneminore precisione dei risultati

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

Simulazione del livello di rumore (3/11)Modelli aggregati o sintetici



Modello “Sydney” (1977)

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 doppio senso), d è la distanza (in metri) tra il bordo della carreggiata e la linea di mezzeria e p è la percentuale di mezzi pesanti (situazione sperimentale 0≤p≤35%), con peso superiore a 3.5t; le condizioni di deflusso sperimentali erano di tipo ininterrotto.

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

Simulazione del livello di rumore (4/11)Alcuni modelli



Simulazione del livello di rumore (5/11)Alcuni modelli

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

0.00.6

+ 1.2+ 1.8+ 2.4+ 3.0

5%6%7%8%9%10%

dB(A)Pendenza

- 0.50.0

+ 1.5+ 2.4

Asfalto liscioAsfalto ruvidoCementoPavè

dB(A)Tipo di pavimentazione (Ls)

Nell’uso dei modelli descritti il valore SPL ottenuto può essere modificato per tener conto di alcuni fattori relativi al tipo dipavimentazione, alla pendenza dell’asse stradale e alla presenza o meno di un semaforo.



Simulazione del livello di rumore (6/11)Esempi di rappresentazione dei risultati

Curve isofoniche (rappresentazione su planimetrie dei luoghi di punti caratterizzati dallo stesso livello sonoro equivalente);

Mappe di rumore (carte tematiche)..



Esempio di curve isofoniche conseguenti all’ottimizzazione (min impatti per gli abitanti) delle rotte di decollo da un aeroporto. Le curve sono relative ai seguenti valori di Leq=55, 60, 65, 70, dB

Simulazione del livello di rumore (7/11)Esempi di rappresentazione (curve isofoniche)



Simulazione del livello di rumore (8/11)Esempi di rappresentazione (mappe tematiche)



dba −+=δ )(

Riduzione della rumorositàper l’effetto di barriere

Simulazione del livello di rumore (11/11)Esempi di applicazione:

Modelli per la simulazione dell’inquinamento acustico da ... · (min. 16 Hz; max 20.000 Hz). Il...

Documents

Transcript of Modelli per la simulazione dell’inquinamento acustico da ... · (min. 16 Hz; max 20.000 Hz). Il...