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Sulle vibrazioni trasmesse attraverso edifici

del 12/01/2015

Sulle vibrazioni trasmesse attraverso edifici

Le vibrazioni ed il rumore immessi negli ambienti abitativi (e di lavoro) tramite il suolo e le strutture edilizie possono preoccupare seriamente coloro che vivono o lavorano in prossimità di assi di traffico importanti, ferrovie, tramvie (anche sotterranee) e così via elencando, in seguito ai rumori e agli scuotimenti che si avvertono. Contrariamente al rumore aereo (trasmesso attraverso l'aria), questo tipo di rumore e/o vibrazione non è un problema ambientale usuale (o, meglio, usualmente considerato). È fuori del comune che le vibrazioni provenienti da sorgenti come autobus, camions, siano percettibili, almeno di essere in adiacenza ad una strada ad elevato scorrimento. Alcune delle sorgenti più comuni di questo tipo di vibrazioni e rumori sono i treni, gli autobus su strade dalla pavimentazione non liscia, le attività di costruzione (stradali ed edilizie, tra le quali si indicano; scoppi, macchine battipalo, e macchine pesanti per movimento terra).

Gli effetti delle vibrazioni e dei rumori trasmessi tramite il suolo (il termine anglosassone, molto conciso, che si continuerà ad usare nel seguito è “ground-borne noise”) possono essere descritti come movimenti percettibili dei pavimenti dell'edificio, scuotimento degli oggetti sugli scaffali od appesi alle pareti, e rumori come rombi bassi. In casi eccezionali le vibrazioni possono anche danneggiare gli edifici (qualora le vibrazioni siano intense, prolungate e ripetute). I danni agli edifici non sono un fattore da considerare nei normali progetti dei trasporti, con l'eccezione occasionale di scoppi e di palificazioni durante le attività di cantiere. Frequentemente può aversi lamentela per fastidio (inglese: annoyance) da vibrazioni quando queste superano anche di poco la soglia di percezione. Questi livelli di soglia sono sensibilmente al di sotto di quelli che possono danneggiare gli edifici.

Lo schema base di trasmissione di questo tipo di vibrazioni è proposto nella figura seguente (del tutto analogo è il caso di una sorgente generatrice situata in superficie).

Le ruote del treno sulle rotaie generano un'energia vibrazionale che si trasmette attraverso i supporti delle rotaie lungo la struttura della galleria. L'entità dell'energia trasmessa alla struttura della galleria è fortemente dipendente da fattori quali: ruvidità delle ruote e delle rotaie, frequenza di risonanza delle sospensioni del veicolo e dal sistema di supporto delle rotaie. Questi elementi, come ogni sistema meccanico, hanno delle risonanze che amplificano la loro risposta alle frequenze specifiche, denominate frequenze naturali. Queste energie si propagano poi nel terreno in funzione della densità, della struttura e della rigidezza degli strati che compongono il suolo.

La figura seguente illustra in dettaglio il meccanismo delle sorgenti generatrici di queste vibrazioni:

Le vibrazioni della struttura eccitano gli strati di terreno adiacenti, generando delle onde vibrazionali che si propagano lungo i diversi strati di suolo e roccia fino alle fondazioni degli edifici adiacenti; dalle fondazioni, poi, le vibrazioni si diffondono attraverso la struttura dell'edificio. L'ampiezza massima delle oscillazioni dei pavimenti e delle pareti si ha spesso alle frequenze di risonanza dei vari elementi edilizi.

La vibrazione dei pavimenti e delle pareti può essere percepita tramite come vibrazione tale e quale, come scuotimento dei piatti sullo scolapiatti, oppure all'orecchio, come un rombo (rumore generato e irradiato dal movimento delle superfici della stanza). Essenzialmente, le superfici della stanza formano dei grandi altoparlanti, causando quello che che è denominato rumore trasmesso dal suolo e dalle strutture (“ground-borne noise”).

Le vibrazioni di questo tipo non infastidiscono quasi mai le persone che sono all'aperto. Anche se il moto del suolo può essere percepito, senza gli effetti associati allo scuotimento dell'edificio, non si hanno le medesime reazioni umane avverse; in più, il rombo che usualmente è associato alle vibrazioni dell'edificio è avvertibile solamente entro lo stesso.

Parametri descrittori

La vibrazione è un moto oscillatorio che si descrive in termini di spostamento, velocità o accelerazione. Siccome il moto è oscillatorio, il moto avviene intorno ad una posizione di equilibrio, dimodoché lo spostamento medio è zero. Lo spostamento è il descrittore più intuitivo. Per un pavimento in vibrazione, esso è semplicemente il percorso compiuto da un punto del pavimento rispetto alla sua posizione di riposo. La velocità rappresenta quanto rapidamente avviene il movimento, mentre l'accelerazione dà ragione della rapidità di variazione della velocità.

Pur essendo lo spostamento il descrittore più intuitivo, invece della velocità o dell'accelerazione, è usato raramente per descrivere queste vibrazioni. Molti trasduttori usati per le misure dei queste vibrazioni usano sia la velocità, sia l'accelerazione. In più. La risposta alle vibrazioni degli uomini, degli edifici e degli impianti è descritta più accuratamente mediante velocità ed accelerazione.

La figura mostra due curve: quella più sottile rappresenta la velocità istantanea della vibrazione, che oscilla intorno al punto di equilibrio (zero). La velocità di picco (PPV Peak Particle Velocity) è definita come picco massimo di velocità (positiva o negativa) del segnale. PPV è usato spesso nel monitoraggio di vibrazioni da scoppi perché è correlato alle forze che si riscontrano negli edifici.

Pur essendo il PPV adatto alla stima dei danni potenziali in un edificio, non è utilizzabile per valutare le risposte umane. Occorre un certo tempo perché il corpo umano risponda ai segnali vibrazionali. In un certo senso, il corpo umano è sensibile ad una ampiezza media di vibrazione.

Non essendo utilizzabile la velocità media (perché zero) si utilizza il suo valore quadratico medio (RMS) prendendo poi la sua media in un secondo (curva spessa). L'ampiezza RMS è sempre minore del PPV ed è sempre positiva.

 

Sia i valori di PPV, sia i valori RMS sono spesso riportati in decibel, pur essendo questa forma non universalmente accettata, soprattutto per gli aspetti inerenti il valore assunto come riferimento, che è basilare nella definizione di decibel. Per non indurre in confusione è uso indicare l'espressione di dB riferiti a vibrazioni come VdB.


La tabella seguente riporta i fattori di conversione tra valori espressi in unità anglosassoni e quelli espressi in unità metriche:

TABELLA DI CONVERSIONE DELLA VELOCITÀ DI VIBRAZIONE

decibels

 

Unità assolute

VdB

[rif 10-6 in/s]

 

dB metrici

[rif. 5 10-8 m/s]

 

Unità U.S.

[μin/s]

 

Unità metriche

[mm/s]

100

 

94

 

100.000

 

2,540

90

 

84

 

32.000

 

0,8

80

 

74

 

10.000

 

0,254

72

 

66

 

4.000

 

0,100

70

 

64

 

3.200

 

0,080

60

 

54

 

1.000

 

0,025

50

 

44

 

320

 

0,008

40

 

34

 

100

 

0,003

Ground-borne noise

Come già detto, il rumore di rombo causato dalla vibrazione delle superfici della stanza è denominato ground-borne noise. Il potenziale disturbante di questo rumore è usualmente definito dal livello acustico ponderato A. Pur essendo il livello ponderato A quasi l'unico riferimento per caratterizzare il rumore ambientale, vi sono dei problemi potenziali quando si usa la ponderazione A per caratterizzare i rumori di bassa frequenza: ciò è dovuto alla non linearità della risposta dell'orecchio umano quando i suoni sono dominati dalle basse frequenze, per cui sembrano più elevati rispetto a suoni a larga banda con il medesimo livello ponderato A. Ciò si traduce nel fatto che un livello di ground-borne noise di 40 dBA si percepisca maggiore di un rumore a larga banda dello stesso livello. Di ciò si tiene conto nello stabilire soglie di accettabilità inferiori per questa forma di rumore, rispetto a quelle per il rumore a larga banda.

La percezione umana del rumore e delle vibrazioni trasmesse dal suolo

Contrariamente al rumore aereo, il rumore trasmesso attraverso il suolo non è un fenomeno che molta gente sperimenta tutti i giorni. Il livello di velocità di vibrazioni in aree residenziali è comunemente circa 50 VdB (o minore), ben al di sotto della soglia di percezione umana che si colloca intorno a 65 VdB. Molte delle vibrazioni percepibili internamente sono dovute a sorgenti che si trovano entro l'edificio stesso, quali utensili o attrezzi meccanici, movimenti di presone oppure sbattere di porte. Le sorgenti esterne tipiche di vibrazioni trasmesse via suolo sono macchine da costruzione, treni su rotaia, traffico su strade rugose; se la pavimentazione è liscia, la vibrazione da traffico è raramente percepibile.

La figura mostra le comuni sorgenti di vibrazioni e le risposte umane e strutturali alle vibrazioni trasmesse per via solida. L'intervallo di interesse va da 50 a 100 VdB (in unità anglosassoni), la vibrazione “di fondo” è tipicamente ben al di sotto della soglia di percezione umana ed è preoccupante solo quando le vibrazioni agiscono su apparecchi molto sensibili, come i microscopi elettronici e strumenti di precisione.

Anche se la soglia di percezione è a circa 65 VdB, la risposta umana alle vibrazioni non è sualamente significativa se non sono superati i 70 VdB. Traffico continuo o treni leggeri generano tipicamente livelli di 70 o più VdB in prossimità dei loro tracciati. D'altra parte, autobus e camion generano raramente livelli di velocità superiori ai 70 VdB, a meno che non ci siano dossi sul percorso. A causa delle locomotive diesel pesanti sui sistemi ferroviari urbani i livelli di vibrazioni mediamente sono 5 o 10 dB superiori a quelli delle carrozze ferroviarie. Se vi sono strade eccessivamente scabrose, ruote consumate, condizioni geologiche che facilitano la propagazione vibratoria, o veicoli con sospensioni eccessivamente rigide, il livello di vibrazione può essere anche 10 dB maggiore rispetto a quello tipico.

Da qui, a 50 feet (circa m 15), l'estensione massima della vibrazione per il traffico veloce è circa 80 VdB e per le ferrovie urbane è 85 VdB

Se il livello vibrazionale raggiunge gli 85 VdB, molta gente sarà assai infastidita dalla vibrazione. Il legame tra vibrazione trasmessa per via solida e rumore da essa causato dipende dal contenuto in frequenza delle vibrazioni stesse e dall'assorbimento acustico dell'ambiente ricevente (maggiore è l'assorbimento acustico nella stanza, minore sarà il livello acustico. Per una stanza mediamente assorbente il livello acustico non pesato è circa uguale al livello medio di velocità delle superfici della stanza. Da ciò il livello pesato A del ground-borne noise si può stimare applicando la ponderazione A allo spettro della velocità di vibrazione.

Siccome la pesatura A a 31,5 Hz è -39,4 dB, se lo spettro delle vibrazioni ha un picco a 30 Hz il relativo livello acustico sarà circa 40 dB inferiore. Analogamente, se lo spettro delle vibrazioni ha un picco a 60 Hz, il suo livello acustico pesato sarà circa 25 dB più basso.

Quantificazione della risposta umana alle vibrazioni e rumori trasmessi via suolo

Uno dei maggiori problemi nello sviluppo di criteri affidabili riguardo alle vibrazioni ed ai rumori in esame è che sono state fatte relativamente poche ricerche sulla risposta umana a queste vibrazioni, in particolare sul fastidio umano verso le vibrazioni strutturali dell'edificio. L'ANSI (American National Standards Institute) elaborò nel 1983 [ANSI S3.29-1983]dei criteri per la valutazione dell'esposizione umana alle vibrazioni negli edifici e la ISO (International Standards Organization) adottò nel 1989 [ISO 2361-2-1989] dei criteri simili, aggiornandoli nel 2003 [ISO 2631-2-2003]. La versione 2003 della ISO 2361-2 dichiara che “la risposta umana alle vibrazioni negli edifici è molto complessa”, successivamente indica che il grado di fastidio non può essere sempre spiegato solamente dall'ampiezza della vibrazione. In alcuni casi le lamentele sono associate a misurazioni di livelli di vibrazioni inferiori alla soglia di percezione. Anche altri fenomeni legati alla vibrazione, come tintinnio, effetti visivi come movimenti di oggetti, orario (p.es. notte inoltrata) giocano tutti qualche ruolo nelle risposte individuali. Per studiare e valutare la risposta umana, che è spesso commisurata dalle lamentele, si devono considerare tutti questi effetti correlati. I dati disponibili che documentano la reale esperienza mondiale con questi fenomeni sono ancora relativamente sparsi. L'esperienza USA sui piani di strade a scorrimento veloce rappresentano un buona base per lo sviluppo di limiti affidabili per l'esposizione residenziale a questo tipo di vibrazioni e rumori generati da traffico.

La figura mostra la correlazione tra il livello della velocità di vibrazione misurato in 22 abitazioni e la risposta generale alle vibrazioni degli occupanti. I dati riportati furono ricavati da misurazioni eseguite su molti sistemi di trasporto con graduazione soggettiva dai ricercatori e dai residenti. Entrambi (occupanti e coloro che eseguirono le misure) furono d'accordo sul fatto che le vibrazioni del pavimento rientranti nella definizione “distintamente percettibili” fossero inaccettabili in abitazione. I dati in figura indicano che un vibrazione in residenza superiore a 75 VdB è inaccettabile per una sorgente vibrazionale ripetitiva quale quella di treni a passaggio rapido con transiti da 5 a 15 minuti d'intervallo. Nella figura sono mostrate anche le percentuali di persone infastidite dalle vibrazioni di treni veloci in Giappone; la scala per la percentuale di infastiditi è sul lato destro del grafico. I risultati dello studio giapponese confermano la conclusione che ad un livello di velocità di vibrazione da 75 a 80 VdB, molta gente trova fastidiosa la vibrazione.

Risposta umana a diversi livelli di vibrazioni trasmesse dal suolo

Livello velocità di vibrazione

 

Livello di rumore

 

Risposte umane

Bassa freq (1)

 

Media freq (2)

65 VdB

 

25 dBA

 

40 dBA

 

Livello approssimato di percezione per molte persone. Suoni di bassa frequenza usualmente non udibili, suoni di media frequenza eccessivi per aree di quiete

75 VdB

 

35 dBA

 

50 dBA

 

Linea approssimativa di demarcazione tra appena percettibile e distintamente percettibile. Molta gente trova fastidiose le vibrazioni da transiti a questo livello. Basse frequenze accettabili in aree di riposo, medie frequenze fastidiose in molte aree tranquille

85 VdB

 

45 dBA

 

60 dBA

 

Vibrazione accettabili solo se si hanno pochi eventi al giorno. Rumore in bassa frequenza infastidisce nelle aree di riposo, il rumore in media frequenza infastidisce anche per eventi diradati in scuole e chiese

NOTE:

(1) livello approssimato di rumore quando il picco spettrale dei vibrazione è a circa 30 Hz

(2) livello approssimato di rumore quando il picco spettrale dei vibrazione è a circa 60 Hz

La tabella descrive la risposta umana a diversi livelli di vibrazione e rumore. La prima colonna riporta il livello di velocità di vibrazione, le successive due colonne riportano i corrispondenti livelli di rumore, assumendo che i picchi spettrali siano a 30 e 60 Hz. Come esposto prima, il livello di rumore ponderato A è circa 40 dB al di sotto del livello di velocità di vibrazione se il picco spettrale è a 30 Hz e 25 dB inferiore se il picco spettrale è a circa 60 Hz. In tabella si mostra che il raggiungimento o del livello accettabile della vibrazione o del rumore accettabile non garantisce che l'altro sia anch'esso accettabile; ad esempio, il rumore causato da vibrazione di elementi strutturali può essere molto fastidioso anche quando la vibrazione non può essere avvertita. Per contro, una vibrazione in bassa frequenza può infastidire mentre il livello acustico da essa generato è accettabile.

Dei valori di soglia più definiti possono essere ricavati da altri studi da cui emerge quanto riassunto nelle prossima tabella, fatta propria dal Department of Transportation’s Federal Transit Administration (FTA):

[Ground-borne] – Vibrazioni (GBV) e Rumore (GBN)

criteri d'impatto per valutazioni generali – FTA

Categorie di uso del territorio

 

Livelli d'impatto vibrazionali

GBV [rif: 1 μin/s] – in VdB

 

Livelli d'impatto acustici

GBN [rif: 20 μPa] – in dBA

Eventi frequenti(1)

 

Eventi occasionali(2)

 

Eventi infrequenti(3)

 

Eventi frequenti

 

Eventi occasionali

 

Eventi infrequenti

Categoria 1:

Edifici dove le vibrazioni possono interferire con le operazioni interne

 

65,0(4)

 

65,0(4)

 

65,0(4)

 

N/A(5)

 

N/A(5)

 

N/A(5)

Categoria 2:

edifici a residenza o dove la gente normalmente dorme

 

72,0

 

75,0

 

80,0

 

35,0

 

38,0

 

43,0

Categoria 3:

edifici ad uso pubblico con funzioni essenzialmente diurne

 

75,0

 

78,0

 

83,0

 

40,0

 

43,0

 

48,0

NOTE

1 “eventi frequenti” è definito quando si verificano più di 70 eventi vibrazionali al giorno. Molti sistemi di trasporto rapido rientrano in questa categoria

2 “eventi occasionali” è definito quando si ha un numero di eventi vibrazionali al giorno tra 30 e 70. Molte linee di trasporto pendolari rientrano in questa categoria

3 “eventi infrequenti” è definito quando si è al di sotto di 30 eventi vibrazionali al giorno.

4 questo criterio si basa su livelli che risultano accetta bili per la maggior parte dei dispositivi moderatamente sensibili alle vibrazioni, come ad esempio i microscopi ottici. Dispositivi di produzione o di ricerca più sensibili richiederanno valutazioni dettagliate per definire i livelli vibrazionali accettabili. Garantire livelli di vibrazione minori negli edifici spesso richiede una progettazione specifica dei sistemi di fondazione e dei solai rigidi

5 i dispositivi sensibili alle vibrazioni non sono perturbati dal rumore aereo trasmesso via suolo

/

Vibrazioni trasmesse dal suolo da diverse modalità di transito

Veicoli su rotaia e ruota metallica: In questa categoria sono compresi sia i sistemi di trasporto leggeri, sia quelli pesanti. I sitemi di trasporto pesanti su rotaia si possono generalmente definire come linee ferroviarie elettrificate veloci, con percorso riservato. Le vibrazioni trasmesse via suolo, caratteristiche di questi sistemi, sia leggeri, sia pesanti, sono molto simili dato che hanno un analogo sistema di sospensioni e di carico sull'asse. I problemi correlati con le vibrazioni trasmesse via suolo sono usualmente quando ci sono meno di 50 feet (m 15) fra la struttura della metropolitana e le fondamenta degli edifici. Che il problema sia la percezione di vibrazioni o di rumore udibile è strettamente legato alla geologia locale ed ai dettagli strutturali dell'edificio. Sono più frequenti le lamentele verso le vibrazioni trasmesse da linee di superficie rispetto a quelle legate a rumore. Una percentuale significativa di lamentele verso vibrazioni e rumore si può attribuire alla prossimità di cantieri di costruzione di linee ferroviarie, linee con rotaie ruvide o danneggiate o a usura delle ruote.

Treni passeggeri locali o pendolari: Questa categoria comprendente treni passeggeri diesel od elettrici. In termini di vibrazioni verso uno specifico ricettore, la differenza maggiore è che i secondi sono segnalati meno frequentemente. Entrambi, spesso, condividono la linea con i treni merci, i quali hanno una emissione di vibrazioni assai diversa, come illustrato in seguito. Le locomotive, di solito, generano i livelli di vibrazioni maggiori: Il problema delle vibrazioni è potenzialmente presente ogniqualvolta che si introduce una nuova linea per pendolari o locale in un'area urbana o sub-urbana.

Treni passeggeri veloci: I treni ad alta velocità potenzialmente generano livelli elevati di vibrazioni trasmesse via suolo, che devono essere ben considerate in via previsionale come uno dei maggiori fattori di impatto ambientale per qualsiasi treno ad alta velocità in aree urbane o sub-urbane.

Treni merci: I treni merci locali ed a lunga distanza sono simili in quanto sono entrambi diesel (?) ed hanno il medesimo tipo di carri. Differiscono nella lunghezza totale, numero e dimensione delle locomotive, e nel numero di carri con carichi pesanti. Le locomotive e i carri ferroviari con ruote consumate sono le sorgenti con i livelli vibrazionali maggiori. Data la similitudine degli ammortizzatori delle locomotive, il livello massimo di vibrazione è simile per treni a breve o a lunga percorrenza. Non è strano che i treni merci siano una sorgente di vibrazioni intrusive trasmesse via suolo. Molte delle linee ferroviarie usate dai treni merci erano in funzione già molti anni prima che le aree residenziali adiacenti fossero costruite. La ricollocazione dei treni merci nel piano di utilizzo della linea per dare spazio ai treni passeggeri si deve considerare un fattore diretto di impatto del sistema di trasporto che deve essere valutato nell'ambito del progetto proposto. Tuttavia, la mitigazione delle vibrazioni è assai difficoltosa sulle linee su cui transitano treni con elevato carico per asse.

Sistemi di trasporto a guida automatica (Automated Guideway Transit Systems [AGT]: questo sistema di trasporto include un ampia tipologia di veicoli da trasporto che servono la circolazione nelle aree centrali, aeroporti e parchi tematici. Generalmente la vibrazione via suolo si può supporre generata da sistemi ruote metallica/ rotaia metallica, anche se di dimensioni ridotte. Siccome i sistemi AGT operano normalmente a bassa velocità, sono veicoli leggeri e si trovano raramente in aree sensibili alle vibrazioni, l'aspetto delle vibrazioni via suolo è trascurabile.

Linee di autobus: Siccome gli pneumatici e i sistemi ammortizzatori isolano le vibrazioni, non è usuale che gli autobus costituiscano una sorgente di vibrazioni o rumore via suolo. Quando gli autobus causano effetti quali tintinnio dei vetri, la sorgente è quasi sempre rumore aereo. Molti problemi legati alle vibrazioni generate da autobus sono direttamente collegati a buche, cunette, giunti di espansione o altre discontinuità della superficie stradale. Addolcire il profilo della cunetta o riempire la buca di solito risolve il problema. Si possono incontrare problemi quando gli autobus passano attraverso gli edifici. Si possono avere vibrazioni causate da carichi improvvisi da veicoli pesanti in moto sulle solette dei solai oppure da veicoli che passano su cunette divisorie delle corsie. La coesistenza di una stazione di autobus e di uffici commerciali nello stesso edificio può provocare fastidiose vibrazioni negli spazi degli uffici, a causa del movimento dei mezzi.

FATTORI CHE INFLUENZANO RUMORE E VIBRAZIONI TRASMESSE DAL SUOLO

Uno di problemi più grossi nell'elaborazione di stime accurate della trasmissione di vibrazioni via suolo è il gran numero di fattori che influenzano i livelli al ricevitore. Si analizzano ora i principali fattori che hanno effetti significativi nell'ambito delle vibrazioni e del rumore trasmesso. La tabella riassume alcuni dei fattori conosciuti o che sono sospettati di influenzare apprezzabilmente i livelli di rumore e di vibrazione trasmessi via suolo. I parametri fisici della struttura di transito, la geologia e l'edificio ricevente, influenzano i livelli vi brazionali. I parametri fisici più importanti si possono ripartire nelle seguenti quattro classi:

Fattori del veicolo e fattori operativi: In questa categoria si trovano tutti i parametri legati al veicolo e alle operatività dei treni. Elementi come alta velocità, sospensioni rigide, ruote appiattite o consumate possono aumentare la probabilità di questi aspetti

Linea: il tipo e el condizioni delle rotaie, il tipo di linea, il sistema di supporto delle rotaie, la massae rigidezza della struttura della linea hanno una influenza sul livello delle vibrazioni trasmesse. Rotaie connesse, consumate e impatti delle ruote su su linee speciali possono tutte incrementare il livellodi vibrazioni. Un sistema di rotaie può essere sia sotterraneo, a livello o sopraelevato. È raro che un sistema di trasporto sopraelevato generi vibrazioni trasmesse via suolo, salvo quando i pilastri di supporto sono entro m 15 dagli edifici- Per le linee di superficie, il problema dominante, di solito, è il rumore irradiato direttamente, anche se le vibrazioni possono costituire un problema. Per le linee sotterranee, le vibrazioni sono spesso uno dei principali problemi ambientali. Per sistemi su pneumatici, il fattore critico è la rugosità della strada o della linea: se la superficie è liscia, il problema delle vibrazioni è trascurabile.

Geologia: Il suolo e le le condizioni del sottosuolo sono note avere una forte influenza sui livelli di vibrazioni. Tra i fattori principali ci sono la durezza e lo smorzamento interno del suolo e la profondità del letto roccioso. L'esperienza insegna che la propagazione di vibrazioni è più efficiente in terreni argillosi compatti e che terreni sassosi poco profondi sembrano concentrare l'energia vibrazionale alla superficie e possono portare la vibrazione a grande distanza dalla sorgente. Altri fattori, quali la stratificazione del suolo e la profondità delle falde acquifere possono significativamente influire sulla propagazione delle vibrazioni.

Edificio ricevente: L'edificio è un componente chiave nella valutazione delle vibrazioni trasmesse, dato che questo problema ricorre esclusivamente entro di esso. Le vibrazioni dei treni possono esser percettibili da chi sta fuori, ma è estremamente raro che ciò causi lamentele. I livelli di vibrazione entro un edificio dipendolo dall'energia vibrazionale che raggiunge le fondamenta dell'edificio, dal loro accoppiamento col suolo e dalla “resistenza” alla propagazione entro le strutture portanti. Il criterio generale è che più pesante è l'edificio, minore sarà la risposta all'energia vibrazionale incidente.

Fattori che influiscono sul livello di vibrazioni e rumore

Fattori correlati con la sorgente di vibrazione

Sospensioni del veicolo

 

Se la sospensione è rigida in direzione verticale, la forza vibrazionale effettiva è maggiore. Sulle vetture, il livello di vibrazione è determinato dalla sospensione primaria, la sospensione secondaria che supporta il corpo vettura non ha effetti evidenti

Tipi e condizioni delle ruote

 

Uno dei principali sistemi di controllo vibrazioni è dato dall'uso di pneumatici. Le resilienze delle normali ruote dei sistemi di trasporto ferroviari sono normalmente troppo rigide per dare sufficiente riduzione delle vibrazioni. Ruote appiattite e normali ruvidità sono tra le maggiori cause di vibrazione ferro su ferro dei sistemi ferroviari

Superficie della strada o della linea

 

Linee o strade ruvide e/o accidentate sono spesso la causa delle vibrazioni: mangtenere una superficie liscia riduce i livelli di vibrazioni

Sistemi di supporto della linea

 

Sulle linee ferroviarie, il sistema di supporto delle rotaie è uno di fattori più importanti per la determinazione dei livelli di vibrazione trasmessi. I maggiori livelli di vibrazioni sono creati dalle linee ancorate rigidamente su una base in cemento (es: linee su traversine in legno inglobate nel cemento).

I livelli di vibrazione sono molo inferiori quando si usano sistemi specifici di controllo della vibrazione del sistema, come fissaggi elastici, massicciate o piastre flottanti

Velocità

 

Come intuitivamente ci si aspetta, velocità maggiori inducono livelli di vibrazione maggori. Il raddoppio della velocità, normalmente incrementa il livello di vibrazioni da 4 a 6 dB

Struttura del mezzo

 

La regola generale dice che più pesante è la struttura del mezzo, minore saranno i livelli di vibrazioni. Inoltre, i livelli di vibrazione da un tunnel leggero saranno maggiori di quelli di una linea sotterranea rivestita di cemento

Profondità della sorgente

 

Ci sono differenze significative nelle specifiche delle vibrazioni quando la sorgente è sotterranea, in confronto a quando è superficiale

Fattori connessi al percorso di trasmissione

Tipo di suolo

 

Le vibrazioni sono generalmente maggiori nei terreni compatti sassosi rispetto a quelli soffici sabbiosi

Strati rocciosi

 

I livelli di vibrazione sono normalmente maggiori quando la profondità del letto roccioso è a meno di m 10. Le metropolitane fondate nella roccia produrranno ampiezze di vibrazione minori presso la linea, ma a causa della propagazione efficiente, il livello di vibrazione non si attenuerà rapidamente nella roccia come invece nella sabbia

Stratificazione del suolo

 

La stratificazione del suolo avrà un sostanziale (ma non prevedibile) effetto sul livello di vibrazione, dato che ogni strato ha caratteristiche dinamiche diverse

Profondità delle falde acquifere

 

La presenza di falde acquifere può avere un effetto significativo sulle vibrazioni, ma non è definibile una relazione precisa.

Fattori correlati col ricevitore

Tipo di fondamenta

 

La regola generale è che più pesante è l'edificio, maggiore è la perdita di accoppiamento, così che la vibrazione propaga meno tra il suolo e l'edificio

Costruzione dell'edificio

 

Siccome le vibrazioni ed i rumori trasmessi via suolo sono pressoché sempre valutati in termini di riceventi interni, si deve tenere conto della propagazione della vibrazione attraverso l'edificio. Ciascun edificio ha caratteristiche diverse di struttura portante, tuttavia una regola generale è che più massiccio è l'edificio, minore sarà il livello di vibrazioni.

Assorbimento acustico

 

L'assorbimento acustico della stanza ricevente influisce sul livello di rumore percepito


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