Barriere antirumore sulle strade: come funzionano e a cosa servono

Vi siete mai chiesti a cosa servono quegli elementi verticali posti ai bordi delle autostrade? E perché si possono trovare di varie forme e realizzati con vari materiali? Ecco, quelle sono delle barriere stradali antirumore, cioè oggetti appositamente progettati per intercettare l'onda sonora e garantire una dissipazione dei rumori generati dai veicoli in movimento. Cerchiamo di capire come funzionano e quali sono le loro principali caratteristiche.

Il rumore

I mezzi che percorrono strade e autostrade emettono suoni ad alta intensità, andando a creare inquinamento acustico. Diverse leggi regolano le emissioni acustiche tollerabili in specifici ambienti, solitamente attraverso la determinazione di intervalli numerici in scala dB (decibel). Senza scendere troppo in tecnicismi, ci basta sapere che più aumentano i dB, più è alto il volume sonoro percepito: 0 dB possono essere paragonati ai suoni udibili in un bosco o parco isolato; 60 dB corrispondono ad un ufficio abbastanza rumoroso; 140 dB quantificano l'avvio dei motori di un aereo a circa 25 m di distanza da esso.

Le fonti del rumore autostradale

Concentriamoci sulle infrastrutture stradali. Le fonti di rumore che ci interessano sono quelle generate dalla presenza dei veicoli circolanti. Una macchina in moto produce rumore per effetto di tre principali cause:

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1. Il sistema di propulsione (non solo il motore, anche i freni, la trasmissione e gli organi di aspirazione e scarico);
2. L'interazione aerodinamica del veicolo con l'ambiente esterno (pensiamo al rumore prodotto quando si fa un tuffo in acqua, sostituendo il tuffatore con il veicolo e l'acqua con l'aria);
3. Il rotolamento degli pneumatici sulla pavimentazione stradale.

Inconsciamente immaginiamo che il rumore emesso dal motore sia la principale fonte di inquinamento acustico, mentre invece questo non è sempre vero! Immaginiamo di poter scindere questi tre contributi del rumore (totale) emesso e di riportare in un grafico il loro livello sonoro in funzione della velocità del veicolo che stiamo considerando.

Quello che si nota è che per un'auto il rumore di rotolamento è sempre prevalente rispetto al resto, in un realistico intervallo di velocità. La tendenza si inverte invece per un veicolo pesante (un Tir, ad esempio), dove il rumore prodotto dal motore è superiore a quello prodotto dal rotolamento. Questo ci fa capire che possiamo fare ben poco sul motore per ridurre il disturbo, in quanto avremo sempre un contributo consistente generato dal rotolamento.

Tecniche di mitigazione del rumore

La barriera antirumore rappresenta dunque un oggetto fisico che ostacola la propagazione del suono: quanto maggiore sarà la sua massa, tanto più grande sarà la sua capacità di fermare il suono. Affinché il contributo sonoro che trapassa la barriera sia trascurabile, la stessa deve avere una massa di almeno 10-20 kg per m² di superficie. Questa condizione identifica la scelta progettuale della tipologia di materiale, dello spessore della barriera o delle eventuali ulteriori caratteristiche di fonoassorbimento.

Tuttavia, in queste circostanze l'eliminazione completa del rumore richiederebbe una barriera di altezza infinita, in quanto la propagazione delle onde sonore nello spazio avviene in maniera radiale. Dunque, una barriera di altezza finita produrrà una variazione del percorso dell'onda sonora che, conseguentemente, arriverà comunque al ricettore, sebbene con un livello sonoro inferiore. Questo perché sulla sommità della barriera si genera il fenomeno della diffrazione (come si può vedere dall'immagine sottostante). La geometria della barriera dovrà quindi essere progettata in modo tale da ridurre gli effetti negativi generati da questo fenomeno.

I materiali fonoassorbenti e fonoisolanti

La scelta della tipologia di materiale di costruzione della barriera può dipendere da diversi fattori. In generale, si distingue l'impiego di materiali fonoassorbenti, cioè quei materiali che riducono la riflessione delle onde sonore, e fonoisolanti, cioè quei materiali che sono in grado di ridurre la potenza sonora trasmessa a valle della barriera. Tra i materiali più comunemente utilizzati troviamo il calcestruzzo, che ha il vantaggio di avere una elevata massa superficiale, o l'acciaio, che risulta molto lavorabile. Il legno, d'altro canto, riesce a garantire il rispetto di eventuali vincoli paesaggistici. Solitamente i pannelli trasparenti sono realizzati in materiale acrilico: ha il chiaro vantaggio di minimizzare la limitazione della vista paesaggistica nelle aree di installazione.

La struttura delle barriere antirumore

Nella maggior parte dei casi, le barriere antirumore si presentano come elementi verticali di consistente altezza. In alcuni casi, la limitazione della diffrazione dal bordo superiore avviene mediante inserimento di specifici elementi sommitali che "obbligano" la direzione delle onde sonore diffratte in zone non distanti dalla barriera stessa (una sorta di deflettore delle onde sonore).

In molti casi, invece, la geometria della barriera si presenta curva, con la pancia verso l'esterno della carreggiata. Questo tipo di configurazione permette di concentrare le onde sonore verso l'interno, sfruttando il potere di riflessione della barriera. In questo caso, è necessario che – anche in assenza di una effettiva zona da proteggere – la barriera venga disposta da ambedue i lati della strada. Le onde riflesse da una delle due barriere vengono infatti indirizzate verso l'altra barriera che, per effetto della sua curvatura, le riporterà al centro della strada (vedi figura).

Il ruolo della pavimentazione stradale

Esistono tecniche costruttive aggiuntive complementari all'utilizzo delle barriere antirumore. In particolare, accortezze nella scelta del materiale di cui è formata la pavimentazione stradale possono consentire una riduzione della rugosità della pavimentazione e quindi dei fenomeni di amplificazione del rumore connessi con il rotolamento degli pneumatici. Altre accortezze solitamente utilizzate nella progettazione delle pavimentazioni stradali sono ad esempio:

• utilizzo di granuli di argilla espansa come sostitutiva ai tradizionali inerti, che si dimostra essere efficace nella riduzione del rumore da rotolamento;
• utilizzo di pavimentazioni eufoniche, formate da uno strato interno in calcestruzzo con delle cavità che attenuano il rumore (aumenta il potere fonoassorbente del calcestruzzo);
• utilizzo di pavimentazioni poro-elastiche, cioè caratterizzate da una elevata porosità e deformabilità.

In tutti i casi, le esigenze acustiche possono però contrastare con esigenze di carattere funzionale della pavimentazione, come la resistenza all'usura, il livello di aderenza, etc. Queste condizioni rendono pertanto questa strategia di mitigazione del rumore certamente meno efficace dell'utilizzo delle barriere.