L'operazione di media e` lineare, e quindi puoi calcolare separatamente la media di ciascuno dei due segnali e poi sommare le medie.
Ad esempio il segnale che hai rappresentato

e` dato da una sinusoinde, chiamiamola

e da un'onda quadra

, e nel tuo caso

Il valore medio del segnale e`
Il passaggio fra media della somma e somma delle medie e` lecito perche' la media e` un operatore lineare.
Invece per il valore rms si ha un operatore non lineare, e non e` possibile in generale dire che il valore totale rms e` uguale alla somma dei valori rms o alla somma "quadratica" dei valori rms. La somma quadratica e` la formula che hai scritto.
C'e` solo un caso particolare in cui funziona, cioe` dati

si ha che

se x1 e x2 sono ortogonali nello spazio di Hilbert con norma rms. In pratica se c'e` ad esempio un segnale a valor medio nullo e una continua, si possono sommare i valori rms con la radice quadrata, in caso contrario, come nel tuo esempio, devi applicare la definizione.