ACUSTICA ILLUSTRATA

D.P.C.M. 5 Dicembre 1997
Categoria
Rw-Potere
fonoisolante
R’w
1D
2 A,C
3E
4 B,F,G
55
50
50
50
Isolamento
acustico
Calpestio
D2m,nT,w
Ln,w
45
40
48
42
58
63
58
55
Pressione
sonora
Livello
continuo
LASmax
LAeq
35
35
35
35
25
35
25
35
A: residenza
B: uffici
C: alberghi
D: ospedali
E: scuole
F: attività ricreative
G: commerciale
R’w = potere fonoisolante di elementi di separazione
D2m,nT,w
= isolamento acustico di facciata
Ln,w = livello di rumore da calpestio
LASmax = liv. discontinuo di presione sonora
LAeq
= liv. continuo equivalente di presione sonora
via
aerea
via solida
come si propaga il
rumore che giunge alle
nostre orecchie
La definizione della fisica tecnica
E’ una rapida successione di compressioni ed
spansioni di un mezzo elastico rispetto ad un
valore di equilibrio
I movimenti delle molecole del mezzo elastico
attorno alla loro posizione d’equilibrio
vi è trasmissione di energia non di materia
Perché il fenomeno suono si propaghi è necessario che
le particelle dei corpi in cui il suono si propaga
possano vibrare attorno alla loro posizione d’equilibrio
Quindi il mezzo deve essere
elastico
La velocità di propagazione dipende dalle proprietà
elastiche e dalla densità del mezzo attraversato
Queste sono le grandezze caratteristiche
Densità (si misura in kg/m³) – Modulo di elasticità (si
misura in N/m²) – Velocità di propagazione (in m/s)
Formula
c=k
E/ρ
C velocita di propagazione
E modulo di elasticità
ρ densita
secondo una costante k
che dipende dal mezzo
Primo esempio
bla bla bla bla bla
bla bla bla bla bla
Filo teso – elastico – la voce si propaga
Secondo esempio
bla bla bla bla bla
Filo disteso – anelastico – la voce non si propaga
HERTZ
Unità di misura della frequenza
HERTZ =
Lunghezza d’onda in metri
f=c/λ
La velocità dipende dalle caratteristiche del mezzo
•
MEZZO
•
Ossigeno
••
Aria
Velocità
•
Piombo
11.300
1.230
•
Acqua
1.000
1.450
•
Legno
700
•
Rame
•
Mattone
1.900
16*109
3.600
•
Cemento
2.300
26*109
3.700
•
Vetro
2.500
60*109
4.900
•
Alluminio
2.200
72*109
5000
•
Acciaio
7.800
200*109
5100
•
Granito
kg/m³
N/m²
m/s
317
343°C e 770 mm Hg)
del suono (343 m/sec a 20
4,6*109
3.300
3.560
6000
Il comportamento dell’orecchio umano
L’orecchio umano non è sensibile in modo ugiuale a tutte le
frequenze
Tracciando le curve di egual sensazione sonora risulta che
siamo più sensibili alle medie frequenze (intervallo del
parlato) meno sensibili alle alte frequenze ed ancor meno
alle basse frequenze
In pratica per avere la stessa percezione sonora un suono a
bassa frequenza deve essere più forte di un suono a media
frequenza
Si possono tracciare
le curve di egual
sensazione sonora
dette “isofone o
isofoniche”
varie zone
dell’udibile
L’ORECCHIO E’ SENSIBILE A LIVELLI DI UDIBILITA’ CHE VARIANO DA
0 a 140 dB (soglia del dolore)
Quindi possiamo dare un esempio di una scala dei
decibel e del rumore più familiare associato
140
soglia del dolore
120
claxon ad 1 m
110
orchestra
100
metropolitana
90
officina
80
via a medio traffico
75
voce forte - ristorante
70
conversazione - auto
60
ufficio
50
salotto
40
abitazione
30
camera da letto
20
studio di radiodiffusione
0
soglia di udibilità
lesione all’orecchio
zona a rischio
zona di fatica
tranquillità (giorno)
riposo (notte)
alcune fra le più comuni sorgenti sonore
ASSORBITA
Wi = Wr + Wa + Wt
Quando un suono di una determinata energia Wi arriva
su una parete, una parte dell’energia Wr viene riflessa,
una parte Wa assorbita ed una parte Wt trasmessa
INTENSITA’ SONORA
QUANTITA’ DI ENERGIA CHE PASSA ATTRAVERSO
L’UNITA’ DI AREA NELL’UNITA’ DI TEMPO
potenza sonora (W)
L’INTENSITA’ SONORA
w
I=
A
area di fronte d’onda (m2)
INTENSITA’ SONORA
PRESSIONE AL QUADRATO SU
DENSITA’ DEL MEZZO PER VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE
pressione al quadrato (N/ m2)2
L’INTENSITA’ SONORA
P2
I=
densità (kg/m3) – velocità (m/s)
ρc
Ecco perché possiamo parlare indifferentemente sia di energia che di pressione
Decibel
dB = 10 log I/I0
I0 = 10-12 W/m2
dB = 10 log (p/p0)2 = 20 log p/p0
P0 = 2 • 10-5 N/m2
Decibel
La scala di misura
La sensibilità
del nostro
udito varia
da 10-12 W/m2
cioè 1/1.000.000.000.000 W/m2
a 10 W/m2
Non posso più usare una scala lineare
ma devo usare una scala logaritmica
I dB si sommano in modo logaritmico e quindi due suoni
da 70 dB danno origine a 73 dB e non a 140 dB
70 dB
73 dB
76 dB
Comportamento dei materiali
Legge della massa
R = 20 log f Ms - 48
• il potere fonoisolante R di elementi monostrato,
realizzati con materiale omogeneo e con rigidità
trascurabile, varia di circa 3 dB quando la massa
superficiale si raddoppia o si dimezza;
• In pratica un elemento più pesa e più isola, ma
questo non è sempre vero!
Vi sono due momenti di crisi: la frequenza di
risonanza fn (o frequenza naturale) e la
frequenza di concidenza fc
coincidenza
risonanza
Frequenza critica di coincidenza per materiali
comunemente impiegati in edilizia per uno
spessore di 1 cm
Frequenza di concidenza in funzione del tipo di
materiale e dello spessore
Perché si usa comunemente il piombo per
l’isolamento acustico
Perché possiede I seguenti requisiti:
Massa elevata
Modulo di elasticità molto basso
(è praticamente anelastico)
Frequenza di risonanza molto bassa (sotto l’udibile)
Frequenza di coincidenza molto elevata (oltre l’udibile)
Facile lavorabilità
Del tutto inerte dal punti di vista ambientale
(il piombo puro ovviamente)
Metodo grafico
previsto dalle norme
europee ISO per la
determinazione
dell’indice
di valutazione del
potere fonisolante
R’w
Caso del laboratorio
13 vie di fuga reali
contro
una sperimentale
Caso pratico
Ma quando un elemento
monolitico non ci basta più
dobbiamo ricorrere ad
elementi stratificati
Sistema massa + molla + massa
contropareti come sistemi massa + molla + massa
a masse diverse devono corrispondere molle diverse
Elementi stratificati
R = 14 log m. + 12
per frequenze = da 1khz e 125<f<3150 si apporta una correzione di 4dB/ott
PARETE SINGOLA
(X)KG
= 30 dB (1 kHz)
PARETE DOPPIA
2 (X) KG
= 33 dB (1 kHz)
R = 14 log (m1 + m2) + 12
R = 14 log (m1) + 12 + 14 log (m2) + 12
PARETE ARIA PARETE
2 (X) KG
= 55 dB (1 kHz)
UTILIZZANDO UN SISTEMA MASSA + MOLLA + MASSA
emissione
ricezione
A B C
Una stanza
come
molla
A BC
SISTEMA MASSA + ARIA + MASSA
TRATTA DI PARETI DISACCOPPIATE
IN TEORIA
teoria
ARIA
pratica
(a)
LA RESA DEI 55 dB SI RIDUCE ENORMEMENTE
ENTRANO IN GIOCO FENOMENI DI RISONANZA
Fo= K (1/m + 1/m2) 1/a
NECESSITA CALIBRARE
kma
FENOMENI DI COINCIDENZA COSTRINGONO
ALL’USO DI SPESSORI DIVERSI
VINCOLO
ACCORGIMENTI PER GLI ELEMENTI
MULTISTRATO
SI DEVE CALIBRARE “d”
SPESSORE DELL’INTERCAPEDINE
PER ABBASSARE
fn
SI DEVE USARE MATERIALE
FONOASSORBENTE NELL’INTERCAPEDINE
PER RIDUZIONE
ED AUMENTARE
fn
R ALLE ALTE FREQUENZE
SI DEVONO USARE PARETI DIVERSE
PER EVITARE
fc
ESEMPI DI REGOLE PER UNA CORRETTA
PROGETTAZIONE
Comunicazione acustica
tra ambienti in funzione
della collocazione delle
porte
Ponte sonoro dovuto alla vicinanza delle finestre
NO
NO
SI
SI
Attenuazione della propagazione del rumore
tra ambienti diversi mediante zone filtro
degenza
armadio
disimpegno
servizio igienico
connettivo
Variazione della modalità di propagazione delle onde
sonore all’esterno di un insediamento in funzione della
disposizione planimetrica degli edifici
EDIFICI ALTI COSTITUISCONO UNA PROTEZIONE ACUSTICA
NEI CONFRONTI DI FABBRICATI BASSI UBICATI DALLA
PARTE OPPOSTA RISPETTO ALLA SORGENTE SONORA
EDIFICI DI MINORE ALTEZZA CONTRIBUISCONO ALLA
DIFFUSIONE SONORA NEI CONFRONTI DI ORGANISMI EDILIZI
ALTI COLLOCATI DALLA PARTE OPPOSTA RISPETTO ALLA
FONTE DEL RUMORE
FONOASSORBIMENTO
(da non confondere con
fonoisolamento!)
ENERGIA RIFLESSA
Wi
Wr
Wa
Ci occupiamo di
questa componente
Wa
Wt
Wi=Wa+Wr+Wt
Lunghezze e quindi tempi di percorrenza diversi per
le onde dirette e per le onde rilflesse
FONOASSORBIMENTO
MECCANISMI
FONDAMENTALI
1) porosità
2) risonanza di cavità
3) risonanza di membrana
ASSORBIMENTO ACUSTICO DI UN MATERIALE POROSO
Pannello liscio
Pannello poroso
come le onde del mare che si infrangono contro un molo o contro una scogliera
MATERIALI
POROSI E
RESISTENZA AL
FLUSSO
DELL’ONDA DI
PRESSIONE
Per ottenere un
miglioramento dell’efficacia,
alle basse frequenze è
necessario collocare
il pannello ad una distanza
pari a l/4 dalla parete rigida
Esempio:
a 2000 Hz
corrisponde una lunghezza d’onda
l=c/f = 334 / 2000= ml 0.17
dovremmo adottare un pannello di cm 17/4 = 4.25
Se applichiamo l’esempio precedentea 500 hz
dovremo usare un pannello di cm 17
questo sta a testimoniare quanto sia
difficile assorbire le basse frequenze
RISONANZA DI CAVITA’
“V”
“S”
La cavità “V” comunicante con l’ambiente perturbato attraverso l’apertura a collo “s”
è in grado di dissipare in modo efficace e selettivo energia acustica nell’intorno della
frequenza di risonanza fn
TEATRO GRECO
intercap.
pann. forato
materiale poroso
Analogia meccanica del risonatore: se le dimensioni della foratura sono molto
piccole rispetto a quelle dell’intercapedine, quando le onde sonore penetrano
nel risonatore, l’aria contenuta all’interno delle piccole cavità si comporta
come una massa oscillante, l’aria dell’intercapedine può invece essere
paragonata ad una molla che subisce una serie di compressioni ed
espansioni
RISONANZA DI MEMBRANA
Pannello + aria intercapedine
L’aria chiusa nella cavità funziona da
AMMORTIZZATORE
Il solito schema massa molla
F = 1/2p k/M
Rumori da calpestio
=
rumori impattivi
rumori per contatto
Questi rumori hanno un elevato contenuto energetico
Come si misura il rumore da calpestio??
VIENE GENERATO DA UNA
MACCHINA
NORMALIZZATA
UNA CORRETTA PROTEZIONE DA
RUMORI AEREI E RUMORI IMPATTIVI
Controllo della propagazione
Il comportamento del rumore da calpestio
va affrontato con lo stesso criterio
massa
molla
massa
CONTROLLO DEL LIVELLO DI RUMORE DA
CALPESTIO IN UN SOLAIO
pavimento
perdite laterali
pavimento
soffitto sospeso
solaio
strato di supporto
smorzante
Il risultato migliore viene sempre ottenuto con un
pavimento galleggiante
Particolare di
un pavimento
galleggiante
PARETE
INTONACO
BATTISCOPA
ELEMENTO
ELASTICO
PAVIMENTO
MASSETTO
STRATO IMPERMEABILE
ELEMENTO ELASTICO
SOLAIO
Criteri di montaggio degli apparecchi sanitari che consentono di
limitare la propagazione dei rumori alle strutture di sostegno
Antivibrante
elementi
elastici
antivibranti
neoprene 5 mm
rompigetto
neoprene da 5 mm tra
mensola e lavabo
tubo flessibile
antivibrante
antivibrante
Isolamento delle tubazioni dagli
elementi di supporto ottenuto con
l’interposizione di materiali resilienti
materiale resiliente
Riduzione della trasmissione delle
vibrazioni da un rubinetto ad un
elemento murario mediante la
posa in opera di un anello in
gomma e di materiale resiliente
anello in gomma isolante
materiale resiliente
INFISSO DOTATO DI GUARNIZIONI DI TENUTA
Guarnizione fermavetro
interna
Guarnizione fermavetro
esterna
Guarnizione di battuta
PORTA CON SOGLIA A TENUTA D’ARIA
FELTRO