La propagazione del suono
all’aperto
Simone Secchi
Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi Spadolini”
Università di Firenze
La propagazione sonora
Problematiche e metodi di calcolo differenti per:
• Ambiente interni: campo sonoro diffuso  importanza
delle riflessioni sonore multiple
• Ambiente esterni: campo libero  importanza degli effetti
di attenuazione
Propagazione sonora in ambiente esterno
Lp = LW + D - Adiv -Aatm - Aground - Ascreen - Amisc
Lp
LW
D
Adiv
Aatm
Aground
Ascreen
Amisc
= livello di pressione sonora nel punto del ricevitore (dB);
= livello di potenza della sorgente sonora (dB);
= termine correttivo per direttività della sorgente (D = 0 per
sorgenti omnidirezionali) (dB);
= attenuazione per divergenza geometrica delle onde (dB);
= attenuazione per assorbimento dell’aria (dB);
= attenuazione per “effetto suolo” (dB);
= attenuazione per presenza di barriere (dB);
= attenuazione per altri effetti (presenza di edifici o di
vegetazione, gradiente termici, vento, ecc.) (dB).
Attenuazione per divergenza geometrica
Adiv  20 lg r   11 (dB)
Riduzione di 6 dB ad ogni raddoppio della distanza
dalla sorgente
dp
Sorgent
e 
hs
rd

rr
Ricevitor
e 
hr
Metodo delle sorgenti immagine
R
L pri
n
 L pd

10
10 

L p  10 lg 10  10


i 1


S’
S
S’’
Lpd = livello di pressione dovuto alla propagazione diretta da
sorgente a ricevitore;
Lpri = livello di pressione dovuto alle onde riflesse dalla i
esima superficie riflettente (coefficiente di assorb. )
Lpd = LW – 20lg(rd) – 11 (dB)
Lpri = Lw – 20lg(ri) +10lg(1-) – 11 (dB)
Attenuazione dell’aria
Aatm    r
Attenuazione in dB/km
Relazioni tra attenuazione,
temperatura e umidità
relativa
Effetto di curvatura del vento sui
raggi sonori
Attenuazione per effetto suolo
Attenuazione per effetto suolo
Attenuazione globale per effetto suolo, Aground (1), in funzione della frequenza e della
distanza tra sorgente e ricevitore con hs = 0,3, hr = 1,4 e ground factor G = 1
(massimo effetto di interferenza)
20
Attenuazione globale (dB)
18
16
2 metri
4 metri
8 metri
14
12
16 metri
32 metri
64 metri
128 metri
10
8
6
4
2
0
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Attenuazione di barriere acustiche
Ascreen


2N
20lg




5
per
N

-0,2

 (dB)
tanh 2N


0 (altriment i)
N 
2

A  B  d 
 = lunghezza d'onda del suono (=c/f) (m);
A+B = più breve percorso sonoro sopra la barriera, dalla sorgente al ricevitore (m);
d = distanza in linea retta tra sorgente e ricevitore (m);
il segno più si applica quando il ricevitore si trova nella zona in ombra della barriera
il segno meno quando si trova nell'altra zona.
barriera
A
sorgente
B
d
ricevitore
Attenuazione di
barriere acustiche
Valore dell’attenuazione (dB) in funzione del valore di N, dedotto sia a partire
dall’equazione di Kurze e Anderson che dai risultati sperimentali ottenuti da
Maekawa.
Andamento di
temperatura e raggi
sonori in caso di
inversione termica
Andamento normale della
temperatura e dei raggi
sonori
a)
b)
Lato strada
Figura 3.3.3.1
Attenuazione dB/100m
Abete rosso
Cedro giapponese
pino
Albero caducifoglie
Strada con manto in cemento
Figura 3.3.3.2
I descrittori del suono
Livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata “A”
Valore del livello di pressione sonora ponderata “A” di un suono costante che,
nel corso di un periodo specificato T, ha la medesima pressione quadratica
media di un suono considerato, il cui livello varia in funzione del tempo
dove:
LAeq è il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata “A”
considerato in un intervallo di tempo che inizia all’istante t1 e termina
all’istante t2;
pA(t) è il valore istantaneo della pressione sonora ponderata “A” del segnale
acustico in Pascal (Pa);
p0 = 20 mPa è la pressione sonora di riferimento.
0:00
2:00
4:00
6:00
8:00
10:00
12:00
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8:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
75
70
Giovedì
Venerdì
Sabato
Domenica
Lunedì
Martedì
Mercoledì
65
60
55
50
45
40
35
30
Tempo di risposta degli strumenti (pesature temporali)
Il tempo di risposta (o pesatura temporale) di un fonometro è il tempo
medio dell’integrazione del segnale.
La normativa (IEC 651) definisce tre tipi di risposta:
•”S” (Slow o lenta) - costante di tempo pari a 1 s
•”F” (Fast o veloce) - costante di tempo pari a 125 ms
-I” (Impulse o impulsiva) - costante di tempo pari a 35 ms
Alcuni strumenti, inoltre, possono indicare:
- il ”valore di picco” (Peak) che corrisponde al valore di cresta del livello
sonoro
(3 dB superiore al valore rms) e che non tiene conto di nessuna costante
di tempo.
- il ”valore massimo” (Max) che quantifica il livello massimo rms raggiunto
durante una misurazione, con la costante di tempo impostata.
Livelli massimi e minimi
LAFMax, LASMax o LAIMax: livello sonoro massimo ponderato A misurato con
ponderazione temporale Fast (F), Slow (S) o Impulse (I).
Sono i livelli sonori più alti che vengono rilevati durante il periodo di
misura. Spesso sono usati insieme con altri parametri (come LAeq) per
assicurare che un singolo evento non superi un limite.
La ponderazione temporale (F, S o I) deve essere specificata.
LAFMin, LASMin o LAIMin: livello sonoro minimo ponderato A misurato con
ponderazione temporale Fast (F), Slow (S) o Impulse (I).
Sono i livelli sonori più bassi rilevati durante il periodo di misura.
Correzioni alle misure di pressione sonora
(Decreto 16/3/98)
Componenti impulsive
Evento ripetitivo;
Differenza tra LAImax e LASmax superiore a 6 dB;
Durata dell’evento a -10 dB dal valore LAFmax
inferiore a 1 s.
Componenti tonali
Livello minimo di una banda supera i livelli
minimi delle bande adiacenti di almeno 5 dB.
Componenti in bassa frequenza
Presenza di componenti tonali nell’intervallo di
frequenze compreso fra 20 Hz e 200 Hz,
esclusivamente nel tempo di riferimento notturno.
Livello sonoro di un singolo evento LAE (SEL)
è dato dalla formula
Dove:
t2 – t1 è un intervallo di tempo sufficientemente lungo da comprendere
l’evento;
t0 è la durata di riferimento (1s)
Livelli statistici
Livello percentile LAFN,T: livello sonoro ponderato A superato per N% del
periodo di misura.
In alcuni paesi il parametro LAF90,T (livello sonoro superato per il 90% del
tempo di misura) o il livello LAF95,T sono usati come misura del rumore di
fondo.
Notare che la ponderazione temporale (di norma Fast) deve essere
specificata.
Il livello del rumore aeroportuale
è definito dalla seguente espressione:
in cui:
LVA rappresenta il livello di valutazione del rumore aeroportuale;
N è il numero dei giorni del periodo di osservazione del fenomeno
LVAj è il valore giornaliero del livello di valutazione del rumore
aeroportuale.
Numero di giorni N del periodo di osservazione deve essere ventuno, pari a tre
settimane, ciascuna delle quali scelta nell'ambito dei seguenti periodi:
1° ottobre - 31 gennaio;
1° febbraio - 31 maggio;
1° giugno - 30 settembre.
La settimana di osservazione deve essere quella a maggior numero di movimenti
Il valore giornaliero del livello di valutazione del rumore aeroportuale (LVAj) si
determina mediante la relazione sotto indicata, considerando tutte le operazioni
a terra e di sorvolo che si manifestano nell'arco della giornata compreso tra le
ore 00:00 e le 24:00:
Livello di valutazione del rumore aeroportuale nel periodo diurno
in cui Td = 61.200 s è la durata del periodo diurno
Nd è il numero totale dei movimenti degli aeromobili in detto periodo
SELi è il livello dell'i-esimo evento sonoro associato al singolo movimento.
Livello di valutazione del rumore aeroportuale nel periodo notturno
in cui Tn = 25.200 s è la durata del periodo notturno
T0 = 1 s è il tempo di riferimento
t1 e t2 rappresentano gli istanti iniziale e finale della misura, ovvero la durata
dell'evento Ti = (t2-t1) in cui il livello LA risulta superiore alla soglia LAFmax 10dB(A);
pAj(t) è il valore istantaneo della pressione sonora dell'evento i-esimo ponderata A;
P0 = 20 μPa rappresenta la pressione sonora di riferimento;
LAeq,Ti è il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata A dell'i-esimo
evento sonoro.
LAFmax è il livello massimo della pressione sonora in curva di ponderazione «A»,
con la costante di tempo «Fast», collegato all'evento.