I.U.A.V.Scienze dell’architettura
a.a. 2012/2013
Fisica Tecnica e Controllo AmbientaleProf. Piercarlo Romagnoni
ELEMENTI DI ACUSTICA 05Arch. Igor Panciera
ELEMENTI DI ACUSTICA 05Arch. Igor Panciera
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Arch. Igor PancieraELEMENTI DI ACUSTICA
PROPAGAZIONE DEL SUONO ALL’APERTO
ATTENUAZIONE
BARRIERE
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PROPAGAZIONE DEL SUONO ALL’APERTO
PROPAGAZIONE DEL SUONO ALL’APERTO
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PROPAGAZIONE DEL SUONO IN CAMPO LIBERO
GENERICA LEGGE DELLA PROPAGAZIONE DEL SUONO
Lp : Livello di pressione sonora, dB
LW : Livello di potenza sonora, dB
Q : direttività della sorgente
r : distanza tra sorgente e ricevitore, m
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PROPAGAZIONE DEL SUONO IN CAMPO LIBERO
8
S R
8
S R
S: LW1000Hz = 90 dB
r = 8 m
Q = 1
S: LW1000Hz = 90 dB
r = 8 m
Q = 2
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PROPAGAZIONE DEL SUONO IN CAMPO LIBERO
8
S R
LW sorgente
LW63Hz = 70 dB
LW125Hz = 70 dB
LW250Hz = 80 dB
LW500Hz = 80 dB
LW1000Hz = 80 dB
LW2000Hz = 90 dB
LW4000Hz = 90 dB
Pesatura A
63 Hz= -26,2 dB
125 Hz = -16,1 dB
250 Hz = -8,6 dB
500 Hz = -3,2 dB
1000 Hz = 0,0 dB
2000 Hz = +1,2 dB
4000 Hz = +1 dB
Lp al ricevitore a 8 m
Lp63Hz = 44 dB
Lp125Hz = 40 dB
Lp250Hz = 54 dB
Lp500Hz = 54 dB
Lp1000Hz = 54 dB
Lp2000Hz = 64 dB
Lp4000Hz = 64 dB
Lp al ricevitore a 8 m
Lp63Hz(A) = 17,8 dB(A)
Lp125Hz(A) = 27,9 dB(A)
Lp250Hz(A) = 43,4 dB(A)
Lp500Hz(A) = 50,8 dB(A)
Lp1000Hz(A) = 54 dB(A)
Lp2000Hz(A) = 65,2 dB(A)
Lp4000Hz(A) = 65 dB(A)
r = 8 m ; Q = 2
Lp(A) TOT = 68 dB(A)
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Lp A DISTANZA r NOTO Lp AD UN’ALTRA DISTANZA rrif
• Sorgente omnidirezionale
• LW sconosciuto
• Lprif a una distanta rrif conosciuti
퐿 = 퐿 − 20 log푟푟
퐿 = 퐿 + 20 log 푟 + 11
퐿 = 퐿 + 20 log 푟 + 11
퐿 + 20 log 푟 + 11 = 퐿 + 20 log 푟 + 11
퐿 = 퐿 + 20 log 푟 − 20 log 푟 + 11 − 11
퐿 = 퐿 − (20 log 푟 − 20 log 푟 ) − 11 + 11
Noto il livello Lp del suono ad una certa distanza r è comunque sempre possibile
ricostruire il livello di potenza sonore LW della sorgente e poi conoscere Lp in qualunque
punto
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ALTRE ATTENUAZIONI
La divergenza dell’onda sonora non è l’unica causa di attenuazione del
suono nella sua propagazione dalla sorgente, esistono altre attenuazioni:
• ASSORBIMENTO ATMOSFERICO: Ae1
• PRECIPITAZIONI O NEBBIE: Ae2
• PRESENZA DI VEGETAZIONE: Ae3
• FLUTTUAZIONI DOVUTE A VENTO, TEMPERATURA, TURBOLENZA: Ae4
Un’attenuazione imposta dall’uomo per ridurre gli effetti del rumore
nell’ambiente circostante è la BARRIERA
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ASSORBIMENTO ATMOSFERICO, METODO 01
ASSORBIMENTO ATMOSFERICO A t=20°C
ASSORBIMENTO ATMOSFERICO A t≠20°C, ϕ=50%
f = 125 Hz, r = 5m, t=20°C ϕ=50% Ae1=0,000029 dB
f = 4000 Hz, r = 5m, t=20°C ϕ=50% Ae1=0,12 dB
f = 125 Hz, r = 15m, t=20°C ϕ=50% Ae1=0,000088 dB
f = 4000 Hz, r = 15m, t=20°C ϕ=50% Ae1=0,35 dB
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ASSORBIMENTO ATMOSFERICO, METODO 02
ASSORBIMENTO ATMOSFERICO
f = 125 Hz, r = 5m, t=15°C ϕ=50% Ae1=0,0000005 dB
f = 4000 Hz, r = 5m, t=15°C ϕ=50% Ae1=0,00018 dB
f = 125 Hz, r = 15m, t=15°C ϕ=50% Ae1=0,0000075 dB
f = 4000 Hz, r = 15m, t=15°C ϕ=50% Ae1=0,00054 dB
α: coefficiente di attenuazione
atmosferico [dB/km]
d: distanza sorgente-ricevitore
in km
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ATTENUAZIONE PER PRECIPITAZIONI O NEBBIE
Può sembrare che con nebbia o lieve precipitazioni la propagazione del suono
subisca minor attenuazione.
L’impressione è dovuta in realtà ad una diminuzione del rumore di fondo, per la
riduzione delle attività umane con tali condizioni atmosferiche
LA SPERIMENTAZIONE HA DIMOSTRATO CHE NEBBIA O
PRECIPITAZIONI NON COMPORTANO ATTENUAZIONI SIGNIFICATIVE AL
SUONO, NE’ IN DIFETTO, NE’ IN ECCESSO.
Ae2 = 0 dB
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ATTENUAZIONE PER VEGETAZIONE
ATTENUAZIONE PER TERRENO COPERTO DA VEGETAZIONE FITTA
퐴 = (0,18 log푓 − 0,31)푟 [dB]
N.B.: Non considerare attenuazioni superiori a 30 dB
퐴 = 0,01푓 / 푟 [dB]
ATTENUAZIONE PER ALBERI
(IN DISCRETA DENSITA’, RICCHI DI FOGLIE)
N.B.: L’attenuazione è direttamente proporzionale a distanza e frequenza
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DISOMOGENEITA’ E FLUTTUAZIONI
Il vento può influenzare la propagazione del suono, influenzando la direttività ed
incrementando il livello sonoro nella direzione in cui spira, all’opposto può
portare a decrementi consistenti, fino a 20 dB.
Come si è visto la velocità del suono è direttamente proporzionale alla
temperatura per cui in atmosfera, dove la temperatura diminuisce con
l’aumentare della quota dal terreno, l’effetto può farsi sentire.
Il fronte d’onda si piega con la quota, verso l’alto se la velocità diminuisce
salendo, verso il basso al contrario. Possono crearsi così zone di attenuazione,
ombre acustiche ma anche aumento della distanza di propagazione, come su di
un lago ghiacciato con temperatura più alta in quota.
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CONTRIBUTO DELLE BARRIERE
Per limitare la rumorosità di una sorgente o meglio, l’effetto della rumorosità di
questa sorgente sul ricevitore, si può attenuare il livello che raggiunge il
ricevitore interponendo una barriera fonoimpedente. La soluzione è spesso
adottata nelle strade, ma non solo, anche ‘inscatolare’ un macchinario
rumoroso, ecc.
CARATTERISTICHE DI UNA BARRIERA:
• Altezza sufficiente a nascondere la linea di vista tra sorgente e ricettore
• Dimensione orizzontale dell’ostacolo, in direzione ortogonale alla
congiungente sorgente-ricettore, maggiore della lunghezza d’onda λ
• Superficie continua
• Massa superficiale superiore a 10 kg/m2
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CONTRIBUTO DELLE BARRIERE
BARRIERA DI ALTEZZA h, LUNGHEZZA INFINITA, SPESSORE TRASCURABILE
S
Rab
x
푁 = 2훿휆
= 2훿푓푐
= 2(푎 + 푏 − 푥)푓푐
Δ퐿 = 10 log(3 + 20푁)
Δ퐿 = 10 log(2 + 5,5푁)
N>0 , Sorgente PUNTIFORME
N>0 , Sorgente LINEARE
FORMULE DI MAEKAWA
NUMERO DI FRESNEL
δ=a+b-x
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CONTRIBUTO DELLE BARRIERE
IL NUMERO DI FRESNEL
푁 = 2훿휆
= 2훿푓푐
= 2(푎 + 푏 − 푥)푓푐
E’ DIRETTAMENTE PROPORZIONALE A (a+b-x): PIU’ LA BARRIERA
«NASCONDE» IL RICEVITORE ALLA SORGENTE E PIU’ E’ EFFICACE
E’ DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALL’ATTENUAZIONE: PIU’ AUMENTA E PIU’
LA BARRIERA E’ EFFICACE
E’ DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALLA FREQUENZA: PIU’ ALTA E’ LA
FREQUENZA E PIU’ LA BARRIERA E’ EFFICACE
E’ INVERSAMENTE PROPORZIONALE ALLA VELOCITA’ DEL SUONO, CHE PERO’
IN CONDIZIONI DI STUDIO POSSIAMO APPROSSIMARE A UNA COSTANTE
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CONTRIBUTO DELLE BARRIERE
BARRIERA DI ALTEZZA h, LUNGHEZZA INFINITA, SPESSORE NON
TRASCURABILE, AD ESEMPIO UNA LINEA DI EDIFICI
S
Ra
b
x
c
푁 = 2훿휆
= 2훿푓푐
= 2(푎 + 푏 + 푐 − 푥)푓푐
Δ퐿 = 10 log(3 + 20푁)
Δ퐿 = 10 log(2 + 5,5푁)
N>0 , Sorgente PUNTIFORME
N>0 , Sorgente LINEARE
FORMULE DI MAEKAWA
NUMERO DI FRESNELδ=a+b+c-x
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CONTRIBUTO DELLE BARRIERE
BARRIERA DI ALTEZZA h, LUNGHEZZA FINITA
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CONTRIBUTO DELLE BARRIERE
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SORGENTI LINEARI
Alcune sorgenti possono essere approssimate più che a delle sorgenti
puntiformi a delle sorgenti LINEARI o AREALI
In particolare le SORGENTI LINEARI possono approssimare meglio la
conformazione ed il comportamento di alcuni fenomeni come una strada
interessata da traffico continuo od un tubo attraversato da un liquido.
mW
rW
SWI
2
퐿 = 퐿 − 10 log 푟 − 10 log 2휋 퐿 = 퐿 − 10 log 푟 − 8
Raddoppiando la distanza da una sorgente lineare il livello ha un decremento
pari a 10log2 = 3 dB
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POSSIBILE TRADUZIONE DEL RUMORE STRADALE
b b b b
α1
αnr 0
ricevitore
퐿푝 = 퐿 + 10 log훼 − 훼푟 푏
− 8[푑퐵]
퐿푝 = 퐿 + 10 log 훼 − 훼 − 10 log(푟 푏) − 8[푑퐵]
La misura degli angoli è in radianti, la formula è valida se:푟
푏 cos훼>
1휋n>3
SE ninfinito αn-α13,14 10log(αn-α1)5
퐿푝 = 퐿 + 5 − 10 log 푟 푏 − 8 =퐿 − 10 log 푟 푏 − 3
LW=cost.
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APPLICAZIONE 01
Tratto rettilineo autostrada
1000 veicoli/h a uguale distanza uno dall’altro
v = 80 km/h
Osservatore a 200 m
Lp autoveicolo a 15 m:
125 Hz, 71 dB
250 Hz, 68 dB
500 Hz, 66 dB
1000 Hz, 68 dB
2000 Hz, 66 dB
4000 Hz, 60 dB
Lptot(A) = 72 dB(A)
Lp autoveicolo a 15 m:
125 Hz, 71 dB
250 Hz, 68 dB
500 Hz, 66 dB
1000 Hz, 68 dB
2000 Hz, 66 dB
4000 Hz, 60 dB
Lptot(A) = 72 dB(A)
Lp a osservatore senza attenuazioni?
Lp a osservatore con attenuazione terreno?
N.B.: in un’ora passano 1.000 veicoli a 80 km/h,
quando passa l’ultimo il primo è a 80 km, per cui ci
sono 1.000 veicoli in 80 km, la loro distanza dunque è:
b = 80.000 m / 1.000 veicoli = 80 m
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APPLICAZIONE 01
Aereo a 1.500 m di altezza da osservatore
t = 0 °C
U.R. = 50 %
Lp aereo a 250 m:
125 Hz, 101 dB
250 Hz, 97 dB
500 Hz, 99 dB
1000 Hz, 100 dB
2000 Hz, 103 dB
4000 Hz, 100 dB
Lp aereo a 250 m:
125 Hz, 101 dB
250 Hz, 97 dB
500 Hz, 99 dB
1000 Hz, 100 dB
2000 Hz, 103 dB
4000 Hz, 100 dBLp a osservatore senza attenuazioni?
Lp a osservatore con attenuazione atmosferica?