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CORSO DI FISICA TECNICA 2 AA 2013/14

ACUSTICA

Lezione n° 5:

Ing. Oreste Boccia

Barriere antirumore o acustiche

Corso di Fisica Tecnica 2 – Ing. Oreste BOCCIA AA 2013/14

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Una barriera antirumore o acustica è una struttura, naturale od artificiale,

interposta fra la sorgente di rumore e il punto di ricezione, che intercetta la linea di

visione diretta fra questi due punti.

Barrire antirumore

Ad esempio un muro, una costruzione, una

duna in terra, una collina possono servire

come barriere.

La UNI 11160 definisce barriera per il rumore: il dispositivo per la riduzione del

rumore che si interpone sul percorso di propagazione diretta per via aerea del

suono dalla sorgente sonora al ricevitore.

Una barriera è efficace se la potenza sonora trasmessa direttamente attraverso di

essa risulta trascurabile rispetto a quella trasmessa per via aerea.

L’efficacia di una barriera viene espressa attraverso l’attenuazione Ab in dB,

definita come la differenza tra il livello di pressione sonora 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.


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Barriere antirumore

Il meccanismo fisico su cui si basa il funzionamento delle barriere antirumore è

il seguente:

Il progetto acustico di una barriera consiste essenzialmente:

• nella valutazione dell’energia sonora diffratta, attraverso il calcolo della

attenuazione Ab;

• 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.

• quando un'onda sonora incontra un ostacolo, parte della sua energia viene

assorbita, parte riflessa, e parte si propaga oltre il bordo che delimita l'ostacolo

per effetto della diffrazione, cosicché il suono raggiunge l’ascoltatore oltre la

barriera.

• se la barriera è solida, senza vie di fuga per il suono, quali fori o discontinuità,

e di massa sufficientemente elevata, il rumore trasmesso attraverso di essa è

di solito trascurabile rispetto a quello diffratto.


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Barriere antirumore

Si possono individuare tre zone nello spazio oltre la barriera:

Una zona di ombra nella quale le

prestazioni della barriera dipendono

dall’angolo di diffrazione.

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 dalla

distribuzione in frequenza del

rumore emesso;


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Barriere antirumore

N = Numero di Fresnel

Relazione di Kurze:

per sorgenti puntiformi: C1=1, C2=1

per sorgenti lineari: C1=0,75, C2=1

Calcolo dell’attenuazione Ab di una barriera:

Nf

c

2 2

Per il grado di copertura δ si utilizzano le seguenti relazioni:

a) se (b < heff) e (a < heff) : δ = A + B – d

b) se (b >> heff) e (a > heff) allora il grado di copertura è dato da: a

heff

2

2


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Barriere antirumore

L’attenuazione aumenta all’aumentare di N, cioè aumenta:

• all’aumentare dell’altezza efficace he della barriera;

• al diminuire delle distanze a e b quindi quanto più la barriera è situata in

prossimità della sorgente S e del ricevitore R;

• all’aumentare della frequenza f.


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Barriere antirumore

Nei complessi condominiali situati in prossimità di strade molto rumorose, la

facciata dell’ edificio deve essere disegnata in modo che il rumore viene riflesso

verso l’alto dal parapetto del balcone mentre l’energia sonora incidente sul

soffitto del balcone è assorbita dal materiale fonoassorbente.

Con tali soluzioni sono da aspettarsi attenuazioni tra 2 e 10 dB nella banda di 500

Hz all’interno delle stanze affacciate sulla strada ed anche all’interno dei balconi.


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Le Barriere Antirumore: Prestazioni

• intrinseche: caratteristiche proprie del “prodotto” barriera antirumore,

indipendentemente dall’ambiente in cui è o sarà installato e dall’effetto finale di

riduzione del rumore sui ricettori (assorbimento/riflessione, trasmissione,

diffrazione del suono).

2) barriere naturali

– Barriere vegetali (siepi, fasce boscate, alberate, ecc.)

– Barriere miste (terre armate, biomuri, muri verdi, barriere vegetative, ecc.)

Come specificato dalla norma UNI 11022, le caratteristiche acustiche di una

barriera antirumore possono essere classificate in due categorie:

• estrinseche: efficienza della barriera antirumore nel ridurre i livelli di

pressione sonora in una serie di punti sul territorio, chiamati ricettori;

Esistono numerose tipologie di barriere acustiche e di materiali componenti. La

scelta di un prodotto dipende, oltre che dalle prestazioni acustiche richieste,

anche da 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


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Le barriere antirumore artificiali: Tipologie

Barriere antirumore metalliche

Sono le più utilizzate, sia per

l’economicità che per la leggerezza

(possibile utilizzo sui viadotti) unite

a buone caratteristiche di

fonoisolamento e fonoassorbimento.

Svantaggio: un forte impatto visivo e

paesaggistico

Rivestimento in alluminio o acciaio


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Barriere metalliche

Le barriere metalliche sono realizzate con pannelli scatolari in lamiera di acciaio

o di alluminio, di lunghezza variabile, inseriti tra montanti metallici. La faccia

dei pannelli rivolta al traffico è forata mentre l’interno dei pannelli ospita un

materiale fibroso fonoassorbente: si possono quindi combinare attenuazione,

isolamento ed assorbimento in una struttura modulare ed economica.


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Barriere in calcestruzzo

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.

I costi risultano medi, il potere fonoisolante elevato (dipende anche dallo

spessore).

Esistono due principali tipologie 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, cemento legno).

I costi sono medi, il potere fonoisolante elevato (dipende anche dallo spessore).


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Barriere in legno

Esistono inoltre pannelli misti alluminio-legno che costituiscono una soluzione

intermedia tra quella metallica e quella in legno. 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 estetica.

I pannelli in legno sono caratterizzati da un ottimale impatto ambientale.

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 verso il lato della sorgente del rumore.


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Barriere in materiale plastico

I materiali utilizzati (polietilene,

polipropilene, polivinilcloruro, poliestere)

garantiscono resistenza 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.

Barriere in laterizio

La barriera è realizzata con l’accostamento

di acciaio o cls e cotto. La struttura

portante è generalmente in acciaio, la parte

fonoassorbente è costituita da pannelli

metallici scatolari realizzati in lamiera.


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Barriere trasparenti

Lastre trasparenti in polimetilmetacrilato o vetro.

Il vantaggio principale è 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 (non

possono essere impiegate nel caso di barriere parallele per problemi legati alle

riflessioni multiple), in parte compensate da quelle fonoisolanti e di resistenza

agli UVA.


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Le barriere antirumore naturali

Le barriere naturali vengono distinte in tre tipologie:

• Barriere vegetali;

• Rilevati;

• Barriere miste.

– rapida crescita fino al raggiungimento

della altezza ottimale

prato

alberature di prima grandezza

alberature di seconda e terza grandezza

arbusti

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 e durata della fogliazione.

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;


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Prestazioni delle barriere naturali:

Le barriere antirumore naturali

Abbattimenti di circa 1 dB per ogni metro in profondità di barriera: per ex.

per avere abbattimenti di circa 10 dB 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, di manutenzione (potature ed irrigazione),

oltre ai lunghi tempi per il raggiungimento degli effetti a regime (5 anni).

Anche per barriere naturali valgono le stesse procedure di calcolo valide per le

barriere artificiali:

Esempio di barriera naturale dovuta

alla conformazione del terreno.


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Le barriere antirumore naturali: barriere miste

Possono individuarsi 5 categorie di barriere miste:

1) Terre armate 2) Biomuri 3) Muri verdi

4) Barriere vegetative 5) Barriere costituite da geosacchi

Derivano dalla combinazione di manufatti artificiali (che possono anche

fungere solo da sostegno) e piante.


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Le barriere antirumore: riduttori antidiffrattivi

In particolare i dati confermano la reale efficacia dei riduttori antidiffrattivi la

cui installazione in sommità delle barriere produce risultati acustici equivalenti

a quelli ottenibili con schermi più alti.

Le ricerche condotte hanno portato ad identificare molte forme di barriera che

sono più efficienti della solita barriera sottile e piana.

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,

barriere a forma di T o Y, barriere con profilo a forma di freccia.


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Le barriere antirumore: Buffles

Strutture di copertura a nido d’ape fonoassorbenti: utili sia per infrastrutture dei

trasporti che all’interno di stabilimenti industriali


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Le barriere antirumore: barriere a tunnel o circolari

Galleria chiusa

Barriera semicircolare aperta


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Le barriere antirumore: esempio di integrazione con

pannelli fotovoltaici

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1) Moduli fotovoltaici in silicio monocristallino

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2) Strisce di led, varia colorazione e potenza. Da inserire per aumentare la

visibilità delle curve ed aumentare la sicurezza e migliorare la segnaletica.

3) Pannelli fonoisolanti e fonoassorbenti

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4) Strutture di sostegno in acciaio zincato

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Norme UNI

Sono qui citati solo i temi delle principali norme UNI che permettono una corretta

progettazione delle schermature antirumore, partendo dalla caratterizzazione del

territorio, fino a determinare i parametri di misura per verificare la correttezza

dell’intervento.

UNI 9884 Caratterizzazione acustica del territorio mediante la descrizione del rumore

ambientale

UNI EN 1793-1-2-3 Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale - Metodo di

prova per la determinazione della prestazione acustica Caratteristiche intrinseche di

assorbimento acustico - di isolamento acustico per via aerea -Spettro normalizzato del

rumore da traffico

UNI EN 12354-3 Valutazioni delle prestazioni acustiche di edifici a partire dalle prestazioni

di prodotti . Isolamento acustico contro il rumore proveniente dall'esterno per via aerea

UNI 11022 Misurazione dell'efficacia acustica dei sistemi antirumore (insertion loss), per

infrastrutture di trasporto, installati in ambiente esterno

UNI CEN/TS 1793-4-5 Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale. Metodo

di prova per la determinazione della prestazione acustica. Parte 4: Caratteristiche

intrinseche - Valori in situ della diffrazione sonora. Parte 5: Caratteristiche intrinseche -

Valori in situ della riflessione sonora e dell’isolamento acustico aereo.


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UNI EN 1794-1-2 Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale - Prestazioni

non acustiche Parte 1: Prestazioni meccaniche e requisiti di stabilità . Parte 2: Requisiti

generali di sicurezza e ambientali

Norme UNI

UNI EN 14389-2 Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale Procedure di

valutazione delle prestazioni a lungo termine Parte 2: Requisiti non acustici

UNI 11143-1-3-5 Metodo per la stima dell'impatto e del clima acustico per tipologia di

sorgenti. Parte 1: Generalità. Parte 3: Rumore ferroviario. Parte 5: Rumore da

insediamenti produttivi (industriali e artigianali)

UNI 11160 Linee guida per la progettazione, l’esecuzione e il collaudo di sistemi

antirumore per infrastrutture di trasporto via terra

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