Bernhard Weller, docente presso l'Istituto delle tecnologie di costruzione, Germania Thomas Schadow, assistente di ricerca presso l'Istituto delle tecnologie di costruzione, Germania Le barriere antirumore, normalmente posizionate a lato della strada e quindi esposte all'impatto di pietrisco in maniera simile ai parabrezza dei veicoli, non devono subire danni rilevanti in seguito a tali urti. Lo standard Din EN 1794:2003 de nisce i requisiti generali di sicurezza e ambientali e il metodo da adottare per l'esecuzione dei test di laboratorio. La prova di resistenza all'impatto di pietrisco e il test sul comportamento post-rottura verranno eseguiti mediante un martello per test meccanici chiamato "martello di Schmidt". Al momento, esistono due alternative per la costruzione di barriere antirumore con pannelli di vetro: singole lastre in vetro temprato oppure lastre in vetro strati cato semitemprato. L'Istituto per le tecnologie della costruzione sta conducendo una serie di test su alcune nuove tipologie di pannelli antirumore, realizzati con lastre di vetro strati cato oat.

Il presente studio illustra i risultati di questi test. L'inquinamento acustico prodotto dal tra co sempre più intenso rappresenta uno dei fattori responsabili del calo della qualità della vita nella società in cui viviamo. Sotto l'aspetto del benessere dei cittadini, la costruzione di barriere antirumore costituisce una misura nalizzata a ridurre i livelli di rumorosità generati dal tra co stradale senza interromperne il usso. Dal momento che le barriere antirumore comportano un bene cio psicologico di gran lunga superiore al disagio sico, l'accettazione di queste strutture da parte della popolazione risulta relativamente elevata. Per la loro semplicità costruttiva e per i ridotti costi di realizzazione, i terrapieni rappresentano una delle misure fonoassorbenti adottate con maggiore frequenza. I terrapieni possono essere creati con l'aggiunta di terreno per la copertura dei detriti rimasti dopo la costruzione della strada, la cui super cie viene de nita e realizzata in base alle caratteristiche naturali del territorio.

Se la barriera antirumore viene invece costruita in un secondo momento e non vi è spazio su ciente, si raccomanda l'installazione di pannelli fonoassorbenti. I pannelli fonoassorbenti si prestano a diversi impieghi e, di conseguenza, hanno assunto una sempre maggiore importanza. Grazie all'elevato livello di prefabbricazione che le caratterizza, queste strutture possono essere installate rapidamente; inoltre, sono disponibili a prezzi diversi, in base al materiale utilizzato e al design richiesto. Fondamentalmente, tutte le tipologie di pannelli fonoassorbenti devono essere in grado di soddisfare i requisiti di insonorizzazione e di sicurezza stradale, oltre a possedere una struttura e una forma stabili; il materiale utilizzato per la loro fabbricazione, infatti, deve non solo resistere all'invecchiamento e alla corrosione, ma deve anche mantenere il colore e le dimensioni originarie. Se i materiali ignifughi riguardano sostanzialmente l'aspetto della sicurezza, i requisiti relativi alla resistenza all'impatto di pietrisco e gli interventi di manutenzione richiesti de niscono il livello di e cienza di una barriera antirumore nel corso della sua durata utile.

La leggerezza e lo scarso ingombro che le caratterizzano fanno delle barriere antirumore l'unica misura utile in presenza di un ponte. Per agevolare l'orientamento degli utenti della strada e garantire una visione ottimale della sottile sovrastruttura del ponte, i pannelli fonoassorbenti sono principalmente fabbricati in materiale trasparente. Oltre a materiali plastici trasparenti, quali lastre acrili- che o policarbonato, una soluzione adeguata per questa applicazione è rappresentata, ad esempio, da lastre di vetro temprato e vetro di sicurezza strati cato, vetro semi-temprato o vetro oat. Dal punto di vista acustico, i pannelli che compongono le barriere antirumore trasparenti sono fonoassorbenti, tuttavia la super cie fonori ettente non presenta una porosità su ciente a consentire un calo della rumorosità provocata dalla combinazione del rumore prodotto e di quello ri esso. Vantaggi del vetro rispetto alla plastica trasparente Nonostante il vetro acrilico e il policarbonato siano più leggeri rispetto al vetro e risultino meno fragili e più facili da lavorare, il vetro o re importanti vantaggi nella costruzione di barriere antirumore.

Uno di questi consiste nella maggiore conoscenza del suo comportamento a lungo termine rispetto alle nuove materie plastiche. Inoltre, a confronto con la plastica trasparente, il vetro non solo risulta più resistente ai gra , all'invecchiamento e agli agenti chimici, ed è caratterizzato da una super cie più liscia e da una maggiore trasparenza, ma presenta anche migliori proprietà sotto l'aspetto della resistenza al fuoco e della compatibilità ambientale. Queste caratteristiche impediscono la modica della struttura del vetro in caso di esposizione a raggi ultravioletti, piogge acide o sbalzi di temperatura dovuti ai cambiamenti delle condizioni climatiche. Invece le materie plastiche trasparenti, a seconda del tipo di prodotto, possono diventare più o meno fragili, ingiallire e perdere stabilità a causa del processo di invecchiamento. La buona resistenza antigra o che caratterizza il vetro, infatti, rappresenta un risultato della superiore stabilità super ciale rispetto ai materiali plastici comunemente utilizzati.

Oltre all'eccellente resistenza ad acidi e alcali, i pannelli di vetro sono anche insensibili a sale, olio e grasso. L'applicazione di solventi, ad esempio per la rimozione di gra ti dalle barriere antirumore in vetro non dà luogo ad alcun danno, mentre provoca reazioni chimiche in presenza di materie plastiche trasparenti. Grazie al metodo di produzione e al superiore modulo elastico superiore, il vetro oat presenta una maggiore omogeneità super ciale. Inoltre, i pannelli in acrilico e policarbonato presentano una trasparenza ridotta, derivante da una minore resistenza ai gra e dalla maggiore facilità con cui la super cie tende a sporcarsi a causa della carica elettrostatica intrinseca. In più, il vetro non è combustibile. In ne, in condizioni reali, i parametri sici non vengono in uenzati dalla temperatura, mentre i materiali plastici trasparenti tendono a perdere costantemente la loro stabilità originaria e a deformarsi. Un altro importante aspetto che non può essere ignorato è rappresentato dalla compatibilità ambientale del vetro.

Il vetro è un materiale che, in presenza di reazioni chimiche, non produce elementi dannosi per l'ambiente o la salute, né in fase di produzione né in fase di utilizzo. Il vetro viene infatti fabbricato e impiegato nel rispetto delle risorse naturali, dal momento che è composto da sabbia quarzosa e può essere sottoposto a un numero in nito di fusioni senza riportare cali qualitativi, mentre la produzione delle materie plastiche richiede l'impiego di petrolio greggio, costoso e sempre più scarso. La quantità di ri uti prodotti durante il processo di fabbricazione del vetro oat corrisponde approssimativamente al 10% dei ri uti derivanti dalla produzione di plastica, con un risparmio di risorse e una riduzione dei consumi energetici. Il consumo energetico dell'industria delle materie plastiche risulta infatti dalle 6 alle 12 volte superiore a quello richiesto dalla fabbricazione del vetro oat. Posa di barriere antirumore La struttura di supporto delle barriere antirumore in vetro è composta da pro li di acciaio.

I pilastri dei ponti sono solitamente disposti a 2 metri di distanza. I pannelli di vetro sono inseriti in speciali strutture o ssati mediante semplici squadrette o piastre; è tuttavia necessario garantire la protezione permanente dei bordi superiore e inferiore dei pannelli. Queste speciali strutture di supporto, generalmente composte da pro li in alluminio estruso e tenute in elastomero preformato a "U", garantiscono una protezione completa del bordo del vetro e un eccellente sostegno. Al ne di evitare accumuli di acqua in corrispondenza delle barriere antirumore, le strutture orizzontali dovrebbero essere inclinate rispetto al pannello di vetro; la struttura, inoltre, dovrebbe risultare completamente sigillata e a tenuta d'acqua, in modo tale da escludere n dall'inizio in ltrazioni d'acqua causate da precipitazioni o spruzzi. Dal momento che lo strato in Pvb dei pannelli in vetro di sicurezza strati cato è suscettibile all'umidità permanente che ltra dalle connessioni dei bordi, la struttura di supporto deve consentire la fuoriuscita dell'acqua e il bilanciamento interno della pressione del vapore.

I pannelli vanno inoltre installati su blocchi in Epdm, al ne di evitare un accumulo di umidità sul bordo inferiore del pannello di vetro e consentire la massima riduzione dei pesi. Misure di sicurezza aggiuntive per le barriere in vetro A causa della fragilità del materiale, le lastre di vetro situate direttamente sopra o a lato del- l'area in cui circolano i veicoli devono essere protette da sistemi di sicurezza aggiuntivi, quali ad esempio dispositivi di ssaggio e di ritenzione, così da impedire, in caso di rottura, che un pannello o parti di esso cadano o vengano proiettate lontano. In base alla tipologia, vi sono sistemi di ritenzione integrati o esterni. I dispositivi di ritenzione integrati, costituiti da geotessili, sono inseriti nell'intercalare del vetro di sicurezza strati cato al ne di trattenere al meglio i frammenti dopo la rottura; i dispositivi di ritenzione esterni, che consistono in reti di lo metallico, sono invece collocati tra il pannello di vetro e l'area riservata al tra co come struttura indipendente.





Le strutture di ritenzione esterne servono unicamente a trattenere i frammenti dei pannelli di vetro frantumati. In mancanza di dispositivi di ritenzione, è necessario installare dispositivi di ssaggio aggiuntivi, nel qual caso ogni pannello deve essere assicurato alla struttura di supporto mediante quattro elementi di ssaggio. Procedure per i test sui pannelli di una barriera antirumore La norma Din EN 1794: 2003 prevede diversi metodi per testare le barriere antirumore in vetro. Le prove e ettuate sui pannelli delle barriere antirumore riguardano principalmente la stabilità in relazione al peso proprio e al carico del vento. La resistenza al carico del vento può essere de nita calcolando o testando la resistenza ai carichi. Nel caso del vetro di sicurezza strati cato, infatti, è possibile determinare l'impatto del carico di vento sugli strati del vetro esaminando la resistenza ai carichi secondo le modalità descritte nell'appendice A della norma Din EN 1794-1. Oltre a una prova della stabilità dei pannelli di vetro in caso di impatto statico e dinamico, è necessario anche veri care che i pannelli presentino una su ciente resistenza all'impatto di pietrisco, come descritto nell'appendice C della norma Din EN 1794-1.

Si tratta di un test di resistenza: il pannello di vetro non deve risultare danneggiato in maniera rilevante dall'impatto di pietrisco. L'impatto di pietrisco rappresenta una frequente causa di danneggiamento delle barriere antirumore realizzate con lastre di vetro. Il "martello di Schmidt" (modello M) impiegato nei test consente di simulare l'impatto del pietrisco scagliato dai veicoli. Il test non riguarda l'impatto di oggetti pesanti o i danni da vandalismo. I componenti essenziali dell'apparecchiatura di prova sono rappresentati dal martello, dalla molla di tensione e dal telaio dotato di maniglie. Dirigendo l'apparecchiatura contro il punto d'impatto, è possibile provocare un urto violento da 30 Nm sul pannello di vetro. La simulazione dell'impatto del pietrisco avviene su un provino in posizione verticale che rappresenta il pannello della barriera antirumore. Ogni volta vengono testati in successione tre punti su entrambi i lati, anteriore e posteriore, del pannello. I punti di impatto si possono trovare sui bordi o al centro del provino, o in qualunque zona entro l'area delimitata per la prova.

Il test viene superato quando, dopo sei colpi di martello, il provino di vetro non presenta alcun segno di esplosione o rottura. Sono ammessi soltanto danni localmente limitati, quali cricche con una lunghezza massima di 50 mm, crateri di profondità inferiore a 20 mm o allo spessore del vetro. Se la barriera antirumore deve essere collocata direttamente sopra o a lato dell'area in cui circolano i veicoli, ad esempio nel caso di un ponte, è necessario adottare misure di sicurezza aggiuntive, in conformità con l'appendice B della norma EN 1794-2. Il test si concentra sull'impatto di parti di veicoli o di guardrail provocati da incidente, ed è seguito dal collaudo dei pannelli della barriera antirumore, compresi tutti i sistemi di protezione disponibili. Sulla base dei risultati del test, è quindi possibile stimare i danni provocati da pannelli o parti di essi che cadono vengono scagliate via. La prova d'impatto viene lmata al rallentatore. Un doppio cono simmetrico rispetto all'asse longitudinale funge da corpo contundente, ed è ssato a un dispositivo oscillante con raggio minimo di 4 metri.

Per suddividere le proprietà dei pannelli in sei classi, sono disponibili due corpi contundenti. Il corpo contundente più piccolo pesa 45 kg e produce un'energia di collisione di 0,5 kilojoules in caduta da un'altezza di 1,10 m. Il corpo contundente più grande, invece, di peso pari a 400 kg e in caduta da un'altezza di 1,50 m, genera un'energia di collisione di 6 kilojoules. La collisione avviene perpendicolarmente, al centro o sul punto più fragile del provino, installato in posizione verticale. Il pannello di vetro danneggiato deve inoltre essere trattenuto nella struttura di supporto o ssato, in modo tale da impedirne la caduta, mediante dispositivi di ssaggio e ritenzione adeguati. Per quanto riguarda il test, i criteri relativi ai frammenti staccati sono descritti nell'appendice B.3.8.1 della norma Din EN 17942. La suddivisione nelle diverse categorie dei provini testati avviene in base all'energia di collisione e alle caratteristiche dei frammenti che possono cadere. Nel caso delle lastre situate sopra o a lato dell'area in cui circolano i veicoli, si consiglia l'impiego di pannelli compatibili con le classi 5 o 6.

Esperimenti riguardanti la resistenza dei pannelli di vetro all'impatto di pietrisco All'Istituto per le tecnologie della costruzione della Technische Universität Dresden, la resistenza all'impatto di pietrisco è stata testata con l'aiuto del "martello di Schmidt" (modello M) in 4 serie di esperimenti su 113 provini, costituiti da lastre in vetro di sicurezza strati cato fabbricate con vetro temprato, semitemprato e oat. I singoli strati sono uniti con intercalari in Pvb e SentryGlas Plus. Durante ogni serie di test sono state modi cate le proprietà dal punto di vista sia del sistema (posizione, formato) che delle caratteristiche del pannello (spessore del vetro e intercalare). Il provino supera il test quando resiste a una serie di urti senza rompersi; ogni serie comprende tre im-patti sulla super cie del pannello. I risultati forniti dagli esperimenti rivelano che il vetro semitemprato o re una maggiore resistenza agli urti provocati dal "martello di Schmidt". Nella maggior parte dei casi, il pannello in vetro di sicurezza strati cato, fabbricato con vetro temprato o semitemprato, ha ceduto all'urto violento quando l'impatto è avvenuto esattamente nel medesimo punto sia sul lato anteriore sia su quello posteriore; la ragione di tale e etto risiede nel danno subito dalla super cie di vetro in seguito agli urti precedenti.

Per quanto riguarda il vetro oat, la resistenza all'urto provocato dall'apparecchiatura di prova è risultata notevolmente inferiore rispetto al vetro semitemprato. Inoltre, durante i test, i provini rigidi di dimensioni minori hanno fornito migliori risultati con intercalari in Pvb più sottili, mentre i provini essibili e di dimensioni maggiori hanno evidenziato una migliore resistenza con intercalari in Pvb più spessi. Inoltre, anche l'impiego di un intercalare SentryGlas Plus più rigido in provini di vetro oat ha fornito risultati negativi per quanto riguarda la resistenza all'impatto di pietrisco. Per quanto riguarda il comportamento a rottura dei provini di vetro oat, la rottura della super cie colpita è risultata limitata grazie all'impiego di strati e intercalari più spessi e di dimensioni maggiori, e alla disposizione in con gurazione quadrilaterale. Tuttavia, in provini più sottili e di dimensioni minori, si è rilevata una più frequente rottura della super cie colpita dall'urto e di entrambi i lati: un comportamento atipico nel caso dell'impatto di pietrisco.

In generale, gli esperimenti hanno dimostrato che la resistenza del vetro oat a un impatto prodotto dal "martello di Schmidt" risulta inferiore a quella o erta dal vetro di sicurezza strati cato fabbricato con vetro temprato e semitemprato. Nei test condotti su provini di vetro di sicurezza strati cato prodotto con vetro oat, infatti, si sono ottenuti miglioramenti soltanto marginali, anche in seguito all'ottimizzazione delle proprietà sistemiche e dei provini stessi. Inoltre, è possibile osservare che l'entità dei danni provocati dall'apparecchiatura di prova di erisce in maniera signi cativa dai danni tipicamente causati dall'impatto di pietrisco. Dal momento che lo schema di rottura non corrisponde al comportamento dei pannelli di vetro normalmente osservati in condizioni reali, risulta possibile trarre soltanto conclusioni parziali dai test condotti sui provini di vetro e la loro resistenza all'impatto di pietrisco. Conclusioni L'impiego di pannelli fonoassorbenti per attenuare il rumore provocato dal tra co guadagna terreno nei confronti di soluzioni come i terrapieni.

Soprattutto sui ponti o nelle aree caratterizzate da un'elevata densità di edi ci, il vetro diventa una scelta obbligata per i pannelli fonoassorbenti. Questi pannelli trasparenti, infatti, non in ciano le proprietà estetiche e mantengono inalterata la bellezza del paesaggio. Lo studio illustra gli aspetti statici e costruttivi da prendere in considerazione nell'impiego di barriere antirumore di vetro. Una questione di particolare importanza da considerare nel collaudo dei pannelli di vetro è rappresentata dalla resistenza all'impatto di pietrisco. Per questo motivo, la procedura di prova è stata sottoposta a un'analisi più dettagliata presso l'Istituto per le tecnologie della costruzione della Technische Universität Dresden; in quattro serie di esperimenti, sono stati condotti test sul funzionamento dell'apparecchiatura di prova (il "martello di Schmidt") e sull'e etto prodotto dalle diverse proprietà sistemiche (posizione, formato) e dai parametri strutturali del vetro (spessore e intercalare).

I risultati dei test hanno rivelato che la resistenza all'impatto di pietrisco dipende principalmente dalla stabilità del tipo di vetro utilizzato. I pannelli di vetro di sicurezza strati cato fabbricati in vetro temprato hanno mostrato la maggiore resistenza agli urti prodotti dal "martello di Schmidt", e i provini in vetro semitemprato hanno fornito risultati palesemente migliori dei provini in vetro oat, i quali hanno dimostrato una resistenza all'impatto estremamente scarsa. Il cambiamento delle varie proprietà sistemiche e delle caratteristiche dei singoli pannelli nelle diverse serie di test ha rivelato in ne che il vetro di sicurezza strati cato prodotto con vetro oat, dopo aver subito un urto violento da parte dell'apparecchiatura di prova, non o re margini di miglioramento signi cativi. ■