Criteri di Progettazione dei sistemi antirumore 5 Modelli di simulazione. Marco Masoero Dipartimento di Energetica Politecnico di Torino

Criteri di Progettazione dei sistemi antirumore 5 – Modelli di simulazione

Corso di Formazione

Progettazione esecuzione e collaudo dei sistemi antirumore per infrastrutture di trasporto via terra e per sorgenti puntuali

Roma, 8 febbraio 2011

Marco Masoero

Dipartimento di Energetica

Procedura di simulazione

La procedura di simulazione prevede le seguenti fasi:

• realizzazione di un modello geometrico 3D del territorio con indicazione della presenza di infrastrutture,

insediamenti abitativi, aree agricole o boscate, ecc.;

• taratura del modello di calcolo utilizzando i dati sperimentali (acustici, meteorologici e di traffico)

• taratura del modello di calcolo utilizzando i dati sperimentali (acustici, meteorologici e di traffico)

• esecuzione delle simulazioni per gli scenari di traffico futuri ipotizzati.

I risultati delle simulazioni vengono quindi analizzati al fine di verificare il rispetto dei limiti legislativi (compresa la verifica di concorsualità) e di identificare gli obiettivi di mitigazione.

Scelta del modello previsionale

• In Italia non sono mai stati specificati metodi ufficiali di previsione

• L’unico riferimento normativo esistente è rappresentato dalle raccomandazioni della rappresentato dalle raccomandazioni della END

• In attesa dello sviluppo di metodi

armonizzati, la END raccomanda agli stati

RUMORE DELL’ATTIVITÀ INDUSTRIALE

• ISO 9613-2:«Acoustics — Attenuation of sound propagation

outdoors, Part 2; General method of calculation». Possono essere ottenuti dati di rumorosità(dati di ingresso) idonei a questa

metodologia mediante una delle seguenti tecniche di rilevamento:

• ISO 8297: 1994 «Acoustics — Determination of sound power levels of multisource industrial plants for evaluation of sound pressure

levels in the environment — Engineering method», levels in the environment — Engineering method»,

• EN ISO 3744: 1995 «Acoustics — Determination of sound power levels of noise using sound pressure — Engineering method in an essentially free field over a reflecting plane»,

• EN ISO 3746: 1995 «Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources using an enveloping measurement surface over a reflecting plane».

Per il RUMORE DEGLI AEROMOBILI

• Documento 29 ECAC.CEAC «Report on Standard Method of Computing Noise

Contours around Civil Airports», 1997. Tra i diversi approcci per la modellizzazione

i diversi approcci per la modellizzazione

delle linee di volo, va usata la tecnica di

segmentazione di cui alla sezione 7.5 del

documento 29 ECAC.CEAC.

Per il RUMORE DEL TRAFFICO VEICOLARE

• Metodo di calcolo ufficiale francese «NMPB- Routes-96 (SETRACERTU- LCPC-CSTB)»,

citato nell’«Arrêté du 5 mai 1995 relatif au bruit des infrastructures routières, Journal Officiel du 10 mai 1995, article 6» e nella norma francese

«XPS 31-133».

«XPS 31-133».

• Il metodo è stato aggiornato nel 2008.

• Per i dati di ingresso concernenti l’emissione, questi documenti fanno capo al documento

«Guide du bruit des transports terrestres,

fascicule prévision des niveaux sonores, CETUR

1980».

Per il RUMORE FERROVIARIO

• Metodo di calcolo ufficiale dei Paesi Bassi pubblicato in «Reken- en Meetvoorschrift Railverkeerslawaai ’96, Ministerie

Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en

Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en

Milieubeheer, 20 November 1996».

Taratura del modello previsionale

• Misure in campo finalizzate alla taratura del

modello previsionale sono particolarmente utili nei casi in cui l’infrastruttura stradale sia inserita in un contesto territoriale di morfologia

complessa, oppure in prossimità della costa, ovvero in situazioni spesso caratterizzate da ovvero in situazioni spesso caratterizzate da condizioni di propagazione sonora fortemente variabili – con periodicità giornaliera o

stagionale.

• Contestualmente alle misure acustiche è

necessario acquisire i dati meteorologici e di

traffico.

Metodi di previsione armonizzati

• Lo stato attuale di sviluppo dei metodi armonizzati è costituito dai risultati del progetto europeo IMAGINE (Improved Methods for the Assessment of the

Methods for the Assessment of the Generic Impact of Noise in the

Environment) disponibili sul sito internet

del progetto www.imagine-project.org

Analisi della propagazione

Livello di pressione acustica nel punto ricettore:

Dove:

• L_w è la potenza sonora della sorgente

• D_c è la correzione per la direttività della sorgente (somma di un

A D

L

L_p = _w + _c −

• D_c è la correzione per la direttività della sorgente (somma di un

termine “intrinseco” e di uno legato alla collocazione della sorgente)

• A l’attenuazione del suono nel percorso di propagazione dovuta a:

– divergenza geometrica A_div – assorbimento atmosferico A_atm – effetto del terreno A_gr

– riflessioni A_refl

– schermatura di ostacoli, edifici, barriere, ecc. A_bar

Questi effetti

sono raggruppati nel termine A_ecc

“attenuazione in eccesso”

Analisi della propagazione

L’equazione si può quindi scrivere nella forma:

Dove:

• L_w e D_c sono caratteristiche intrinseche della sorgente

ecc div

c w

p L D A A

L = + − −

w c

• A_div dipende dalla geometria della propagazione:

Sorg. puntiforme in campo libero

Sorg. puntiforme su superficie riflettente

11 log

20 −

−

= L r

L_{p w}

8 log

20 −

−

= L r

L_{p w}

8 log

10 −

−

= L r

L

Assorbimento dell’aria

Rispetto alle condizioni ideali di fluido perfetto, la

propagazione reale nell’aria è influenzata dall’assorbimento.

Attenuazione a 20°C alla distanza r dalla sorgente

(

)

20

, _° = 7,4 f r /UR 10⁻ A_atm^,20°_C ^{= 7,4}

(

)

A_{atm C}

(

)

A

A_atm,T,50% = _atm,20°C ¹+ β ∆

Il grafico indica l’assorbimento in (dB/m) in funzione

Attenuazione a temperatura t = 20°C + ∆t e UR = 50%

Effetto del gradiente verticale della temperatura dell’aria

Propagazione del suono nel caso di gradiente verticale negativo (tipico di giornate soleggiate): si forma

un’area di ombra acustica

Propagazione del suono nel caso di gradiente verticale positivo, ovvero di inversione

Effetto del vento

Il gradiente verticale della velocità del vento (strato limite atmosferico)

determina una zona di ombra acustica sopravento ed una concentrazione di intensità acustica sottovento

Effetto delle condizioni meteorologiche

Situazione “favorevole alla propagazione”

propagazione”

Situazione “di propagazione omogenea”

U1 Vento forte (> 3m/s) e ricettore sopravento

T1

Giorno, forte

radiazione, superficie secca, calma di vento

U2

Vento di media intensità (1÷3 m/s) e ricettore sopravento

Vento forte e ricettore leggermente sopravento

T2

3 delle 4 condizioni della situazione T1

U3 Assenza di vento

Vento parallelo alla sorgente str adale

T3

Alba o tramonto Cielo coperto, pr esenza di vento e superficie non troppo umida

U4

Vento di media intensità (1÷3 m/s) e ricettore leggermente sottovento Vento forte e ricettore parzialmente sottovento

T4

Notte nuvoloso Notte presenza di vento

--

determinare una significativa attenuazione dei livelli sonori (situazione sfavorevole)

-

Z Raggi sonori che si propagano in linea retta, assenza di fenomeni meteoclimatici in grado di

interferire con la propagazione del suono (situazione omogenea)

+ Raggi sonori curvati verso il

T4

U5 Ricettore sottovento

T5

Notte, cielo libero, calma di vento

U1 U2 U3 U4 U5

T1 -- - -

T2 -- - - Z +

T3 - - Z + +

+ Raggi sonori curvati verso il basso in grado di determinare un parziale incremento dei livelli sonori (situazione favorevole)

++ Raggi sonori fortemente curvati verso il basso in grado di

determinare un significativo incremento dei livelli sonori (situazione favorevole)

Rumore autostradale in un contesto di valle

Vista verso valle

E2

E5

L’AREA DI STUDIO L’AREA DI STUDIOL’AREA DI STUDIO L’AREA DI STUDIO

E5

La differenza di Leq orario tra le postazioni di misura a lungo termine poste a 90 m e 310 m dal ciglio autostradale è correlata alle

variazioni di velocità (e direzione) del vento.

Nelle valli ampie e regolari il comportamento è ciclico.

8,0 10,0 12,0

[m/s - dB(A)]

∆∆∆∆L_Aeq circa 4 dB(A) in condizioni di calma di vento o vento debole

∆∆∆∆L 10-11 dB(A) in

0,0 2,0 4,0 6,0

20/02/200 3

21/02/200 3

22/02/200 3

23/02/200 3

24/02/200 3

25/02/200 3

26/02/200 3

27/02/200 3

28/02/200 3

[m/s - dB(A)]

Velocità Vento DeltaLeqH

∆∆∆∆L_Aeq 10-11 dB(A) in condizioni sfavorevoli alla propagazione

5,4 dB(A) Campo libero con

sorgente lineare

Effetto dell’assorbimento del suolo

The pressione sonora al ricettore risulta dalla composizione delle onde diretta e riflessa dal suolo. Nel caso di una

superficie riflettente, le pressioni si

sommano (+ 3 dB), mentre nel caso di superficie assorbente, si verifica

un’attenuazione (v. grafico)

ϑ

sorgente ricettore

Norma ISO 9613

La prima parte della norma (ISO 9613-1:1993) tratta

esclusivamente il problema del calcolo dell’assorbimento acustico atmosferico

la seconda parte (ISO 9613-2:1996) tratta in modo

complessivo il calcolo dell’attenuazione acustica dovuta a tutti i fenomeni fisici di rilevanza più comune, ossia:

a tutti i fenomeni fisici di rilevanza più comune, ossia:

• la divergenza geometrica;

• l’assorbimento atmosferico;

• l’effetto del terreno (riflessioni da parte di superfici di vario genere);

• l’effetto schermante di ostacoli;

• l’effetto della vegetazione e di altre tipiche presenze (edifici, siti industriali).