Fondamenti di Acustica - Dipartimento di Architettura

Fondamenti di Acustica
Gianfranco Cellai
Simone Secchi
Università degli Studi di Firenze
Dipartimento di Processi e Metodi della Produzione Edilizia
PREMESSA AL CORSO ...............................................................................................................................................................4
1. RICHIAMI DI ACUSTICA FISICA ........................................................................................................................................5
1.1 LA PROPAGAZIONE DEL SUONO NEI MEZZI ELASTICI.........................................................................................................9
2. PRINCIPALI GRANDEZZE ACUSTICHE.........................................................................................................................11
ESERCITAZIONE ...........................................................................................................................................................................13
3. I LIVELLI SONORI: IL DECIBEL .......................................................................................................................................14
ESERCITAZIONE ...........................................................................................................................................................................16
3.1 P ROPAGAZIONE DEL SUONO IN CAMPO LIBERO................................................................................................................17
ESERCITAZIONE ...........................................................................................................................................................................18
3.2 EFFETTI DELLA DIRETTIVITÀ DELLA SORGENTE ..............................................................................................................18
3.3 LA PROPAGAZIONE SONORA IN AMBIENTE ESTERNO.......................................................................................................19
3.3.1 Attenuazione per effetto suolo ..................................................................................... 23
3.3.2 Attenuazione per assorbimento dell’aria e condizioni atmosferiche ........................... 26
3.3.3 Attenuazione per barriere vegetali ............................................................................... 28
3.3.4 Attenuazione per barriere............................................................................................. 30
ESERCITAZIONE ...........................................................................................................................................................................35
4. ANALISI ACUSTICA E VARIABILITÀ DEL LIVELLO SONORO NEL TEM PO .................................................35
ESERCITAZIONE ...........................................................................................................................................................................39
5. RICHIAMI DI ACUSTICA PSICOFISICA: GRANDEZZE PSICOACUSTICHE .....................................................39
5.1 LIVELLO SONORO IN DB(A)................................................................................................................................................41
ESERCITAZIONE ...........................................................................................................................................................................43
6. STRUMENTAZIONE E MISURA DEL RUMORE ..........................................................................................................44
6.1 INFLUENZA DEL CAMPO SONORO: L’AMBIENTE REALE ..................................................................................................46
7. ACUSTICA ARCHITETTONICA: IL SUONO NEGLI SPAZI CHIUSI ......................................................................48
7.1 TEMPO DI RIVERBERAZIONE ...............................................................................................................................................54
7.2 M ATERIALI FONOASSORBENTI ...........................................................................................................................................57
ESERCITAZIONE ...........................................................................................................................................................................62
7.3 M ATERIALI FONOISOLANTI.................................................................................................................................................63
8. PRINCIPALI SORGENTI DI RUMORE .............................................................................................................................65
8.1 LE SORGENTI DI RUMORE ESTERNE....................................................................................................................................66
ESERCITAZIONE ...................................................................................................................... 69
8.2 GLI INTERVENTI PER IL CONTROLLO DELLA RUMOROSITÀ ESTERNA............................................................................70
8.2.1 Il Piano Urbano del traffico e la zonizzazione acustica del territorio .......................... 70
8.2.2 La difesa dal rumore esterno: Architettura urbana ....................................................... 77
8.2.3 La riduzione del rumore mediante l’aumento delle strade "locali" ............................. 86
8.2.4 La riduzione del rumore mediante la riduzione della velocità dei veicoli ................... 88
8.2.5 Il controllo della rumorosità mediante barriere............................................................ 92
8.2.6 Asfalti Fonoassorbenti ................................................................................................. 94
8.3 LE SORGENTI DI RUMORE INTERNE...................................................................................................................................94
8.3.1 Il cont rollo del rumore negli impianti meccanici......................................................... 96
8.3.2 Controllo della rumorosità nelle installazioni sanitarie ............................................ 106
9. CALCOLO DELLA TRASMISSIONE SONORA IN STRUTTURE EDILIZIE...................................................... 110
9.1 TRASMISSIONE SONORA TRA AMBIENTI INTERNI .......................................................................................................... 110
9.1.1
Trasmissione sonora diretta per rumori aerei...................................................... 111
ESERCITAZIONE........................................................................................................................................................................ 114
9.1.1.1 Trasmissione sonora attraverso pannelli singoli ..................................................... 114
ESERCITAZIONI......................................................................................................................................................................... 118
9.1.1.2 Trasmissione sonora attraverso pannelli multistrato............................................... 121
ESERCITAZIONE........................................................................................................................................................................ 123
2
9.1.2 Trasmissione sonora diretta per rumori impattivi ...................................................... 124
9.1.3
Trasmissione sonora laterale ............................................................................... 125
9.1.3.1 Trasmissione sonora laterale per rumori aerei ........................................................ 125
9.1.3.2 Trasmissione sonora laterale per rumori impattivi.................................................. 127
9.1.4
Trasmissione sonora apparente ........................................................................... 127
9.1.4.1 Potere fonoisolante apparente tra ambienti adiacenti.......................................... 127
9.1.4.2 Livello apparente di rumore impattivo tra ambienti adiacenti............................ 130
9.1.5 Calcolo dell'indice di riduzione delle vibrazioni........................................................ 131
2 TRASMISSIONE SONORA DALL'ESTERNO VERSO L'INTERNO ............................................................................................133
9.2.1
9.2.2
Potere fonoisolante apparente di facciata ............................................................ 134
Isolamento acustico di facciata ........................................................................... 134
ESERCITAZIONE ........................................................................................................................................................................136
9.3 CALCOLO DEL CONTRIBUTO DI PAVIMENTI GALLEGGIANTI E CONTROPARETI..........................................................137
9.3.1 Pavimenti galleggianti................................................................................................ 138
9.3.2 Contropareti................................................................................................................ 139
9.4 INFLUENZA DELLO SPETTRO SONORO SULLE PRESTAZIONI ACUSTICHE DEI COMPONENTI......................................141
10. LA NORMATIVA PRINCIPALE IN MATERIA DI CONTROLLO DEL RUMORE ..........................................145
11. LA LEGGE N°447/95 ..........................................................................................................................................................146
11.1 I RIFLESSI SULLA PROGETTAZIONE EDILIZIA................................................................................................................150
11.2 I RIFLESSI SULLA PROGETTAZIONE URBANISTICA .......................................................................................................151
11.3 1 I PIANI DI RISANAMENTO ACUSTICO E LE VALUT AZIONI DI IMPATTO ACUSTICO.................................................151
11.4 LA FIGURA DEL TECNICO COMPETENTE........................................................................................................................152
12 DPCM 14.11.97: VA LUTAZIONE DEI RUMORI AI FINI DEL DISTURBO ........................................................153
12.1 INDICE DEL RUMORE AMBIENTALE................................................................................................................................153
12.2 TEMPO DI RIFERIMENTO E OSSERVAZIONE E MODALITÀ DI MISURA DEL RUMORE AMBIENTALE.........................154
12.3 LA DETERMINAZIONE DEI LIVELLI SONORI LA EQT MEDIANTE ANALISI STATISTICA ................................................157
12.4 VALUTAZIONE DEL DISTURBO: LIMITI DI ACCETTABILITÀ DEL RUMORE E CRITERIO DIFFERENZIALE ................158
12.5 A SPETTI DELLA RILEVAZIONE DEI LIVELLI DI RUMOROSITÀ E PRESENTAZIONE DEI RISULTATI...........................158
13. D.P.C.M 5/12/97: I REQUISITI ACUSTICI DEI COMPONENTI EDILIZI............................................................160
13.1
A SPETTI INTERPRETATIVI ED APPLICATIVI...........................................................................................................160
13.2 CAMPO DI APPLICAZIONE E CONTENUTI DEL DPCM ..................................................................................................162
13.3 VALORI LIMITE DI RIFERIMENTO E RELATIVI PARAMETRI PRESTAZIONALI.............................................................163
14. PRESTAZIONI ACUSTICHE DI COMPONENTI: ACCORGIMENTI DI VALIDITA’ GENERALE PER
PARETI, SOLAI E PARETI COMPOSTE.............................................................................................................................166
14.1 PARETI E SOLAI ................................................................................................................................................................168
14.2 PARETI COMPOSTE..........................................................................................................................................................170
14.2.1 PORTE.............................................................................................................................................................................175
14.2.2 DOPPIE PORTE ...............................................................................................................................................................180
14.2.3 PORTE ESTERNE ............................................................................................................................................................181
14.2.4 FINESTRE ......................................................................................................................................................................181
14.2.5 FINESTRE CON VETRO SINGOLO..................................................................................................................................185
14.2.6 FINESTRE CON VETRI DOPPI UNITI AL PERIMET RO E DOPPIE FINESTRE .................................................................186
APPENDICE.................................................................................................................................................................................192
PROPRIETÀ FISICHE DI ALCUNI MATERIALI DI COMUNE IMPIEGO IN EDILIZIA ......................................192
RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI ...........................................................................................................................................194
RIFERIMENTI LEGISLATIVI E NORMATIVI ..................................................................................................................194
3
PREMESSA AL CORSO
L’ottenimento di condizioni di benessere all’interno degli ambienti residenziali, è divenuta
un’esigenza primaria che può essere sintetizzata nel concetto di qualità dell’abitare che ha
trovato un preciso riferimento nella definizione dei valori di parametri fisico-tecnici
(temperatura, umidità e purezza dell’aria, livelli di illuminamento, ecc.) tra i quali quelli
esprimenti livelli di rumore ambientale compatibili con la salvaguardia della salute ed il riposo
degli individui stanno assumendo una sempre maggiore importanza.
In questo contesto il progressivo inquinamento di natura chimica, fisica, biologica ed in
particolare acustica delle aree urbane, che raggiunge talora livelli intollerabili, non poteva non
richiamare l’attenzione della società civile verso tale forma di insalubrità ambientale che
interessa una percent uale sempre maggiore di persone con effetti disturbanti, talora con vero e
proprio rischio di danno uditivo. L’inquinamento acustico delle aree urbane ha raggiunto livelli
tali da pregiudicare il diritto alla salute ed al riposo ad una percentuale sempre maggiore di
individui, impedendo così il raggiungimento di una qualità di vita accettabile, cui concorrono il
benessere acustico, unitamente agli altri aspetti fisici ambientali sopra indicati. A questo si deve
aggiungere il disturbo causato dalle attività domestiche, dove si è assistito ad un notevole
incremento nell’uso di elettrodomestici “rumorosi” (televisore, hi- fi, aspirapolvere, lavastoviglie,
lavatrici, videogiochi, ecc.), ma anche di impianti per il raffrescamento (pompe di calore, splitsystem, ecc.) ed il cui controllo, oltre a comportamenti più civili, non può che essere demandato
ai requisiti acustici passivi degli edifici ed ad una progettazione più attenta, sia sul piano
urbanistico che tipologico-distributivo.
In tempi relativamente recenti, per quanto attiene all’inquinamento acustico in ambito
residenziale, si sono prese iniziative legislative di salvaguardia attese ormai da oltre un decennio:
a partire dal DPCM del 1° Marzo 1991 “Limiti massimi di esposizione al rumore negli ambienti
abitativi e nell’ambiente esterno”, si è così iniziato ad affrontare la problematica in esame, e più
recentemente, con l’emanazione della legge 26 Ottobre 1995, n°447 “Legge quadro
sull’inquinamento acustico” (in Supplemento ordinario alla G.U. n°254 del 30.10.1995) si sono
definitivamente stabiliti i “principi fondamentali in materia di tutela dell’ambiente esterno e
dell’ambiente abitativo dall’inquinamento acustico, ai sensi e per gli effetti dell’art.117 della
Costituzione”. I Decreti attuativi della legge sono stati praticamente tutti emanati, con
l’eccezione, peraltro importante, del così detto decreto strade inerente il controllo della
rumorosità di tali infrastrutture. Per quanto concerne la professione dell’architetto, sia essa
rivolta all’edificazione, alla ristrutturazione o alla pianificazione territoriale, si trovano pesanti
condizionamenti dovuti alla necessità di confrontarsi con il controllo della rumorosità.
Scopo del corso è quindi di dare alcuni informazioni di carattere teorico generale per la
comprensione del fenomeno fisico per poi evidenziare e aiutare a risolvere alcuni problemi
pratici di maggiore diffusione, il tutto inquadrato nell’ambito normativo accennato.
Ci si propone pertanto di promuovere la qualificazione professionale, unico indiscutibile
strumento per confrontarsi in modo competitivo con le altre figure professionali antagoniste
presenti sul mercato del lavoro.
4
1. RICHIAMI DI ACUSTICA FISICA
Da un punto di vista fisico per suono in un certo punto dello spazio si intende una rapida
variazione di pressione (compressione e rarefazione) intorno al valore assunto dalla pressione
atmosferica in quel punto. Si definisce sorgente sonora qualsiasi dispositivo, apparecchio ecc.
che provochi direttamente o indirettamente (ad esempio per percussione) dette variazioni di
pressione: in natura le sorgenti sonore sono quindi praticamente infinite come ognuno può
constatare; affinchè il suono si propaghi occorre poi che il mezzo che circonda la sorgente sia
dotato di elasticità. La porzione di spazio interessata da tali variazioni di pressione è allora
definita campo sonoro.
Al solo fine esemplificativo immaginiamoci che la generazione del suono avvenga mediante una
sfera pulsante in un mezzo elastico come l'aria; le pulsazioni provocano delle variazioni di
pressione intorno al valore della pressione atmosferica che si propagano nello spazio circostante
a velocità finita come onde sferiche progressive nell'aria stessa (vedi figura 1.1), similmente a
quanto si osserva gettando un sasso in uno stagno: le varie particelle del mezzo entrano in
vibrazione propagando la perturbazione alle particelle vicine e così via fino alla cessazione del
fenomeno perturbatorio.
Campo sonoro
Sorgente sonora
Figura 1.1 Schema di generazione del suono
Qualora le oscillazioni sonore abbiano una frequenza (numero di cicli in un secondo) compresa
all’incirca tra 20 e 20.000 Hz 1 (campo di udibilità) ed una ampiezza, ovvero contenuto
energetico, superiore ad una certa entità minima di pressione pari a 2⋅10-5 Pa, definita soglia di
udibilità, (inferiore di circa 5 miliardi di volte alla pressione atmosferica standard di 1013 mbar),
queste sono allora udibili dall'orecchio umano e possono talora suscitare sensazioni avvertite
come fastidiose o sgradevoli, cui attribuiamo genericamente la denominazione di “rumore”,
anzichè di suono.
Appare poi evidente il primo aspetto fondamentale del fenomeno fisico in esame che risulta
essenzialmente influenzato dallo spettro di emissione della sorgente sonora: tutto lo studio
dell’acustica architettonica è sostanzialmente incentrato sull’analisi spettrale delle sorgenti e
sulle modalità di risposta dei mezzi adottati per il controllo del fenomeno (riflessione,
assorbimento e trasmissione dell’energia sonora incidente).
1
il numero delle variazioni di pressione compiute in un secondo viene chiamato frequenza del suono e si misura in
Hertz (simbolo Hz o s -1 ).
5
Nel caso più semplice si può ipotizzare che dette variazioni di pressione seguano una legge
sinusoidale (moto armonico), in tal modo lo strato d'aria adiacente alla sfera subirà espansioni e
contrazioni con la stessa frequenza della sfera, e così per gli strati d'aria concentrici successivi in
modo che, dopo un certo tempo, in tutti i punti del mezzo che circonda la sfera si hanno delle
variazioni periodiche di pressione.
In sintesi le condizioni essenziali per la generazione, propagazione e udibilità del suono così
come definito sono quattro:
- la presenza di un mezzo elastico (nel vuoto non c’è propagazione sonora);
- una variazione di pressione nel mezzo intorno ad un valore di equilibrio (ad esempio la
pressione atmosferica);
- una frequenza delle variazioni di pressione compresa nel campo udibile;
- un contenuto energetico superiore ad una soglia minima di udibilità.
In campo sonoro la distanza che intercorre tra due successive compressioni, o rarefazioni, è
definita lunghezza d'onda λ del suono nel mezzo considerato; la situazione del campo sonoro
ad un dato istante può essere rappresentata mediante il grafico di fig.1.2 dove in ordinata sono
riportate le variazioni della pressione in funzione della distanza perturbata; con ∆pmax si indica
l’ampiezza ovvero il valore massimo della variazione di pressione.
λ =c/f
∆p
∆pmax
Distanza
Figura 1.2 Suono sinusoidale: variazione in funzione della distanza
Analogamente la situazione del campo sonoro può essere analizzata osservando come varia la
pressione in un punto in funzione del trascorrere del tempo: in tal caso graficamente il fenomeno
è del tutto analogo a quello riportato in fig.1.2, ma avendo questa volta in ascissa il tempo ed in
luogo della lunghezza d’onda λ il periodo T, tempo necessario a compiere un ciclo, ovvero
l’intervallo di tempo che passa tra due istanti consecutivi nei quali, nel punto considerato, si ha
un massimo od un minimo relativo della pressione (v. grafico di fig.1.3).
T
∆p
∆pmax
Tempo
Figura 1.3 Suono sinusoidale: variazione in funzione del tempo
6
La frequenza f è legata al periodo T dalla relazione:
f = 1/T (s-1 o Hz)
La relazione che lega la velocità di propagazione c del suono nel mezzo alla lunghezza d'onda λ
ed alla frequenza f è la seguente:
c = λ ⋅ f = λ ⋅ 1/T (m ⋅s-1 )
(1.1)
(Hz ovvero s-1 )
(1.2)
f = c/λ
Nel nomogramma di fig. 1.4 è visualizzato il rapporto che intercorre tra λ e f.
Fig. 1.4 Nomogramma lunghezza d’onda- frequenza
Dalla relazione (1.1) si deduce che nel campo dei suoni udibile la lunghezza d’onda varia da un
minimo di circa 20 mm (a 18kHz) a circa 17 m (a 20 Hz): ciò evidenzia la difficoltà nel controllo
delle sorgenti sonore caratterizzate da elevato contenuto energetico alle basse frequenze.
Le variazioni di pressione ∆p, come accennato, sono sia positive (compressione) che negative
(rarefazione), pertanto per esprimere con un unico valore la loro entità non si può ricorrere al
loro valore medio che risulterebbe nullo.
Si introduce allora il concetto di pressione sonora efficace definita come il valore medio
efficace delle variazioni di pressione dato dalla seguente relazione (v. figura 1.5):
T
p eff = ( ∫ ∆p 2 dτ / T)1/2
0
(1.4)
7
∆p
T
∆pmax
peff
tempo
Fig.1.5 Pressione sonora efficace
Un suono corrispondente ad una variazione perfettamente sinusoidale della pressione con
un’unica frequenza è detto tono puro (o suono puro); per un tono puro la pressione sonora
efficace è data dalla seguente espressione:
p eff = ∆pmax /2 ½
(1.5)
Il parametro suddetto usualmente è denominato pressione sonora p e rappresenta quindi il
valore efficace delle variazioni di pressione ; in seguito tale grandezza sarà semplicemente
indicata con tale denominazione. Volendo fare un’analogia con il riscaldamento di un ambiente
si rileva che, come la temperatura misura gli effetti della potenza termica emessa da un radiatore,
così la pressione sonora misura gli effetti della potenza sonora emessa da una sorgente
rappresentata, ad esempio, da un televisore o da una persona che parla.
Ben poche sorgenti sonore danno un suono puro (v. figura 1.6), in generale si ha a che fare con
suoni complessi non rappresentabili con una semplice sinusoide; tuttavia i suoni, comunque
complessi, sono sempre composti da un numero variabile di suoni perfettamente sinusoidali; se i
componenti del suono sono costituiti da una frequenza fondamentale e da un numero finito o
infinito di frequenze che stanno in rapporti semplici con la frequenza fondamentale il suono
risultante è un suono periodico o armonico (v. fig. 1.7); i suoni complessi sono pertanto
aperiodici in quanto che la frequenza delle componenti sinusoidali varia con continuità (v. fig.
1.8).
∆p
∆p
tempo
Fig.1.6 Suono puro
8
frequenza
∆p
∆p
frequenza
Fig. 1.7 Suono armonico o periodico
∆p
∆p
frequenza
Fig. 1.8 Suono complesso o aperiodico
1.1 La propagazione del suono nei mezzi elastici
Le particelle entrate in vibrazione, come detto, trasmettono la perturbazione (compressione e
rarefazione) a quelle vicine oscillando intorno alla loro posizione di equilibrio.
Le suddette modalità di trasmissione delle vibrazioni locali valgono sia per i solidi che per i
fluidi. Nel caso dei fluidi, le vibrazioni sono tuttavia sempre parallele alla direzione di
propagazione dell’onda, per cui si parlerà di onde longitudinali, mentre nel caso dei solidi, che
possono trasmettere sforzi di taglio, vi saranno anche onde trasversali o flessionali.
Nei solidi, la velocità di propagazione delle onde flessionali (cB) è diversa da quella delle onde
longitudinali (cL).
La velocità di propagazione del suono nell'aria c0 , assimilando il suo comportamento ad un gas
perfetto, in condizioni di temperatura di 20 °C e pressione ordinarie (1,013 bar), è pari a circa
340 m/s; essa è comunque funzione della temperatura (e quindi della sua densità) secondo la
relazione empirica seguente:
c0 = 331,2 + 0,6 ⋅ θ (m/s)
dove θ è la temperatura dell’aria in °C.
La velocità aumenta quindi all’aumentare della temperatura (e quindi al diminuire della densità)
e viceversa.
In generale la velocità di propagazione longitudinale cL del suono in un mezzo solido elastico, ad
esempio un divisorio assimilato per semplicità ad una barra sottile, è funzione del modulo di
elasticità (o di Young) E (Pa) e della densità ρ (kg/m3 ) secondo la seguente relazione:
cL = (E/ρ) 1/2 (m/s)
per un solido a forma di piastra indefinita si ha:
9
cL = {E/ [ρ⋅ (1- ν 2 )] }1/2
dove ν è il coefficiente di Poisson.
In appendice sono riportati per alcuni materiali i suddetti valori di E, ρ e σ.
Il comportamento dei materiali in relazione alla attitudine di trasmettere suoni dall’aria agli stessi
può essere messo in relazione con la loro impedenza acustica rapportata a quella dell'aria, ovvero
dalle modalità di accoppiamento dei due mezzi di propagazione sonora contigui; l'impedenza
acustica z di un generico materiale può essere definita come il prodotto della sua densità ρ per la
velocità di propagazione longitudinale del suono cL nello stesso (espressa in rayl).
Per l’aria, essendo la sua densità, in condizioni di temperatura di 20°C ed alla pressione
atmosferica di 1,013 bar, pari a circa 1,2 kg/m3 e la velocità di propagazione pari a circa 340 m/s,
l’impedenza vale circa 400 rayl.
La capacità di trasmettere energia sonora tra l’aria e mezzi diversi si può quindi desumere dal
coefficiente di riflessione dell'energia sonora incidente mediante la seguente relazione:
r = (z1 - z2 /z1 + z2 )²
dove z1 è l'impedenza acustica dell'aria e z2 quella del generico materiale.
I valori dell'impedenza acustica per alcuni tipici materiali possono essere dedotti dal prodotto ρ⋅c
a partire dai dati riportati in appendice. Si rileva la differenza esistente tra i valori dei mezzi
aeriformi rispetto a quella, notevolmente più elevata, dei mezzi solidi (ad es. una muratura in
mattoni presenta una impedenza acustica circa 16.000 volte più grande di quella dell'aria); ne
consegue, in generale, che gran parte dell' energia sonora incidente sugli stessi viene riflessa
essendo il valore di r dedotto dalla suddetta relazione prossimo all'unità.
Dai dati in appendice si rileva inoltre come vi sia una stretta relazione tra densità e velocità di
propagazione del suono nello stesso mezzo: in generale i materiali solidi, essendo dotati di
maggiore densità, sono in grado di trasmettere più velocemente i suoni essendo evidentemente le
particelle più a stretto contatto tra loro; tuttavia, avendo una impedenza acustica più eleva ta a
parità di velocità di vibrazione delle loro particelle, necessitano di una maggiore quantità di
energia rispetto ai gas ed ai liquidi. L’impedenza acustica è così fisicamente analoga
all’impedenza elettrica.
Ciò può essere visualizzato immaginando un pistone posto all’interno di un cilindro di lunghezza
infinita (v. figura 1.1) il cui spostamento, con una frequenza armonica intorno al punto di
equilibrio, determina la seguente relazione tra velocità di spostamento delle particelle v,
pressione p, e impedenza acustica specifica z (c ⋅ ρ ):
v = p/ρc = p/z (m/s)
(1.1)
e conseguentemente:
p = z ⋅ v (Legge di Ohm acustica)
2
(1.2)
Per analgia alla legge di Ohm si ha che la variazione di pressione ∆p corrisponde alla differenza di potenziale
elettrico V, l’impedenza acustica z alla resistenza elettrica Re e l’intensità vibratoria v alla intensità di corrente i.
2
10
Spostamento del pistone
λ
pistone
Fig. 1.1 Cilindro di lunghezza infinita contenente un mezzo elastico
In sintesi sono le proprietà elastiche e la massa del mezzo che stabiliscono sia la velocità di
vibrazione delle particelle che la velocità con la quale la perturbazione si trasmette sia infine la
quantità di energia meccanica (J) trasferita dalla sorgente nell’unità di tempo (potenza sonora
espressa in W).
2. PRINCIPALI GRANDEZZE ACUSTICHE
La quantità di energia irradiata da una sorgente sonora nell'unità di tempo è denominata potenza
sonora P w (W). La potenza sonora Pw emessa da una sorgente è irradiata nel mezzo elastico,
come l’aria, attraverso una determinata superficie S (o fronte d’onda) come lavoro dovuto al
prodotto della forza di pressione p per la velocità di spostamento delle particelle v intorno al
punto di equilibrio. Con riferimento al modello di generazione sonora che ha portato alla
formulazione delle relazioni (1.1) e (1.2), la potenza sonora Pw può quindi essere correlata alla
pressione sonora dall’equazione:
Pw = p⋅ (p/ρc) ⋅ S = (p²/ρ⋅c)⋅ S
(W)
(2.1)
Per una sorgente che irradia uniformente in tutte le direzioni (mezzo isotropo), ovvero in campo
libero ( 3 ), il fronte d'onda S è pari alla superficie di una sfera (v. figura 2.1); alla distanza r dalla
sorgente la potenza sonora sarà dunque pari a:
Pw = (p²/ρc) 4 π r²
(2.2)
3
il campo sonoro si distingue idealmente in campo libero (spazio ideale privo di riflessioni) e campo diffuso (spazio
perfettamente diffondente delimitato da superfici altamente riflettenti); situazioni intermedie vengono di volta in
volta a determinarsi modificando la relazione 2.2.
11
S = 4π r 2
Pw = (p2 /ρc) 4π r²
Fig. 2.1 Potenza sonora di una sorgente nello spazio (campo libero)
Nella pratica le sorgenti sonore irradiano con potenze estremamente variabili che vanno dal
valore della voce umana a livello di conversazione, pari a circa 10-6 W, al rumore di un aereo
turbogetto pari a 104 W (v. Tabella 2.1).
TABELLA 2.1 TIPICI VALORI DELLA POTENZA SONORA DI ALCUNE SORGENTI (W)
Sorgente Aereo
turbogetto
Potenza
Aereo
turboelica
104
103
Orchestra Martello Radio
(75 elem.) pneum. Alto vol.
10
1
10-1
Auto in Ventil.
ConverautoAssiale
sazione
strada (1500 giri/1’) normale
10-2
10-3
10-6
Susurro
di voce
10-9
Sia P w (W) la potenza sonora irradiata da una sorgente sonora su un fronte d'onda S (m²), sussiste
allora la seguente relazione tra potenza sonora e intensità sonora I:
I = Pw /4 π r² = p²/ρc (W/m²)
(2.3)
e quindi l’intensità è l’energia che, nell'unità di tempo, fluisce attraverso l'unità di area del fronte
d'onda (v. figura 2.1).
Mentre la frequenza discrimina la percezione dei suoni, ovvero il loro tono, da gravi (bassa
frequenza) ad acuti (alta frequenza), analogamente l’intensità discrimina i suoni da deboli a forti.
In campo libero, per la (2.3), si ha dunque la seguente relazione tra pressione sonora e intensità:
I = p ⋅ v = p²/ρc (W/m²)
(2.4)
e per la (2.1) si ha che la pressione sonora, in campo libero, risulta così legata alla potenza:
p = (Pw ρc /4 π r²)1/2
12
(2.5)
Dalle relazioni suddette si evince che, in campo libero, la pressione sonora e l'intensità
diminuiscono con il quadrato della distanza r: per il suono nell’aria, quindi, quando la distanza
raddoppia l’ampiezza si riduce della metà.
In un'onda piana invece la superficie del fronte d'onda rimane costante (ad es. nel rumore
generato da un elettroventilatore all’interno di un condotto a sezione costante) e se non vi sono
dissipazioni sulle pareti del condotto (ad es. materiale fonoassorbente) l'intensità non varia
all'aumentare della distanza. In definitiva le principali grandezze acustiche sono le seguenti:
GRANDEZZE RIFERITE ALLA SORGENTE SONORA ⇒ POTENZA SONORA Pw (W)
GRANDEZZE RIFERITE
AL CAMPO SONORO
⇒ INTENSITÀ I (W/m2 )
⇒ PRESSIONE SONORA p (Pa)
Riprendiamo in esame una sorgente sonora costituita da un pistone che si muove con moto
armonico (suono puro) all’estremità di un condotto di lunghezza infinita come in fig.2.1.
La propagazione del suono avviene in tal caso per onde piane e, per mezzo elastico non viscoso,
si può dimostrare che la quantità di energia per unità di volume o densità di energia sonora D
trasferita dalla sorgente (il pistone) al mezzo è data dalla seguente relazione:
D = E/V = ρ v² (J/m3 )
(2.6)
dove v è la velocità della superficie del pistone e (per onde piane in un mezzo non viscoso),
anche della oscillazione delle particelle nel mezzo. Sostituendo la (2.1) ne lla (2.7) si ha:
D = p²/ρ c²
La densità energetica è anch’essa una grandezza riferita al campo sonoro anche se non trova nel
seguito pratica applicazione. Nel corso delle precedenti osservazioni per comodità si è fatto di
volta in volta riferimento a fronti di propagazione sonora costituiti da onde piane e sferiche:
mentre è evidente che nel caso di onde sferiche (tralasciando altri effetti di dissipazione di
energia sonora che vedremo in seguito) l’intensità e la pressione diminuiscono con il quadrato
della distanza, ciò non avviene per le onde piane; tuttavia nel caso che il rapporto k = 2πr/λ >> 1
ovvero a distanza r dall’origine molto grande rispetto alla lunghezza d’onda, le onde sferiche si
comportano come onde piane, per cui le relazioni formulate per quest’ultime risultano con buona
approssimazione valide anche per sorgente sonora che irradia nello spazio; infine si rileva che se
la sorgente è piccola rispetto al campo sonoro questa può essere considerata puntiforme o lineare
nel caso di sorgenti di rumore da traffico.
ESERCITAZIONE
Per la sorgente sonora costituita da un pistone all’interno di un cilindro che genera un’onda piana
sinusoidale (v. figura 1.1) si calcoli l’intensità sonora sapendo che la variazione di pressione
massima (ampiezza) è pari a 10 Pa.
Dalle relazione (1.5) peff = ∆pmax /2 ½ si ottiene:
p = 10 / 1,414 = 7,07 Pa
assumendo per l’aria a 20°C z = 400 rayls, l’intensità si ottiene mediante la relazione (2.3):
13
I = p²/z = 7,07²/400 = 0,125 W/m²
Per questa stessa sorgente considerata puntiforme si calcoli la potenza sonora a 10 metri di
distanza nel caso che la sorgente sia posta nello spazio (ipotesi di campo libero) mediante la
relazione Pw = I x S:
Pw = 0,125 x 4 x 3,14 x 10² = 157 W
Per verifica I = Pw/S = 157/1256 = 0,125 W/m²
Si calcoli infine l’intensità sonora ad una distanza di 20 m da una sorgente puntiforme che irradia
in campo libero con una potenza di 1 W; dalla relazione I = Pw/S si ha:
I = 1/ (4x3,14x20²) = 2 ⋅10-4 (W/m²)
3. I LIVELLI SONORI: IL DECIBEL
Nei problemi pratici di acustica, considerato l’enorme campo di variazione delle grandezze in
gioco (frequenza e potenza), non conviene esprimere le grandezze acustiche quali la pressione
sonora, la potenza e l'intensità in valori assoluti.
Si preferisce quindi esprimere dette grandezze facendo il logaritmo del rapporto tra le stesse e
determinati valori di riferimento assunti come livelli "zero".
Questo sistema si è rivelato utile sia perché la scala logaritmica comprime i valori numerici, sia
perché l'intensità delle sensazioni uditive e' in prima approssimazione proporzionale al
logaritmo dello stimolo e non al valore assoluto dello stesso.
In acustica pertanto per le grandezze energetiche si usa adottare il livello sonoro espresso in
decibel (dB) definito come il logaritmo decimale del rapporto tra il valore in esame ed il valore
di riferimento.
Si ha pertanto:
livello di potenza sonora Lw:
Lw = 10 lg P w /P0
(dB)
(3.1)
dove P w è la potenza sonora in esame (W) e P 0 la potenza sonora di riferimento (10 -12 W)
Livello di intensita' sonora L I :
L I = 10 lg I/I0 (dB)
(3.2)
dove I è l'intensità sonora in esame (W/m²) e I0 l'intensità sonora di riferimento (10-12 W/m²)
Livello di pressione sonora LP :
LP = 10 lg p²/p²0 = 20 lg p/p0 (dB)
(3.3)
dove p è la pressione sonora in esame (Pa) e p0 la pressione sonora di riferimento (2 ⋅10-5 Pa =
soglia di udibilità a 1000 Hz).
14
Agli effetti pratici, per le grandezze di riferimento suddette, si dimostra che L I ≅ L P (4 ).
Occorre sottolineare il fatto che generalmente i dati di potenza sonora relativi alle sorgenti di
volta in volta esaminate devono essere forniti dai costruttori delle macchine mediante apposito
certificato, per cui usualmente i valori in questione costituiscono il dato noto da cui partire per il
calcolo dei livelli di pressione sonora che si verificano in campo ad una certa distanza dalle
suddette sorgenti; talora i dati vengono forniti anche in forma di livelli di pressione sonora
rilevati ad una certa distanza dalla sorgente in punti specificati e ben individuabili.
Nella Tabella 3.1 è riportata una scala dei livelli con i corrispondenti valori di potenza e
pressione sonora. L’operare con i livelli, che sono grandezze logaritmiche, richiede alcune
considerazioni che possono rivelarsi utili nella pratica. Innanzi tutto si osserva che un raddoppio
o un dimezzamento dell’energia sonora non provoca un raddoppio o un dimezzamento nei livelli
sonori ma solo incrementi o decrementi di circa 3 dB; quando si calcola ad esempio il livello
totale dovuto al contributo di due o più sorgenti sonore agenti contemporaneamente, dobbiamo
calcolare il livello globale di pressione sonora generato dalle componenti sonore in esame,
mediante la seguente procedura:
• si calcola il rapporto p2 /p0 2 = 10 LPi /10 per ciascun livello;
• si effettua la sommatoria dei valori così ottenuti: Σ 10 LPi /10
• si calcola infine il valore del livello globale LPT: LPT = 10 lg (Σ 10 LPi /10)
per due livelli si avrà:
LP1 ⇒ 10 LP1 /10
LP2 ⇒ 10 LP2 /10
L PT = 10 lg (10 LP1 /10 + 10 LP2 /10 )
4
la relazione (3.2) può essere riscritta nella forma seguente:
LI = 10 lg [(p 2 /p 0 2 ) ⋅ (p 0 2 /ρc I0)]= 10 lg (p 2 /p 02 ) + 10 lg p 0 2 /(ρc I0 ) = LP + 10 lg k
dove k è una costante che dipende dalle caratteristiche ambientali; se si assume ρc I0 = 400 ⋅ 10-12 ,
p0 2 = (20 ⋅ 10-6 )2 = 400 ⋅ 10-12 , si ha k = p 0 2 /ρc I0 = 1, e poiché 10 lg 1 = 0, risulta che:
LI = 10 I/I0 = 10 lg (p 2 /p 02 ) = LP
essendo
15
Tabella 3.1 Scala dei livelli
È inoltre interessante anche l’operazione inversa, ovvero conoscere il contributo offerto da una
determinata sorgente al rumore globale LPT rilevato; in tal caso si procede ad una sottrazione nel
modo seguente:
L P1 ⇒ 10 LP1 /10
L PT ⇒ 10 LPT /10
L P2 = 10 lg (10 LPT /10 - 10 LP1 /10)
Nella scala dei livelli il valore di 130 dB (63 Pa) corrisponde alla soglia del dolore ovvero il
rumore può provocare dei danni fisici immediati all’udito.
ESERCITAZIONE
Si calcoli il livello di intensità sonora per una sorgente avente una intensità pari a 2 ⋅10-4
(W/m²); dalla relazione L I = 10 lg I/I0 (dB) si ha:
L I = 10 lg 2 – 10 lg104 + 10 lg 1012 = 3 – 40 + 120 = 83 dB
Calcolare il livello di pressione sonora di un suono avente una pressione p = 4 Pa.
Dalla relazione LP = 20 lg p/p0 (dB) si ha.
LP = 20 lg 4 – 20 lg 2 + 20 lg 105 = 12 – 6 + 100 = 106 dB
Si sommi ad esempio due livelli di pressione sonora pari rispettivame nte a Lp 1 = 70 dB e Lp 2 =
50 dB; il livello globale risulterà pari a :
LpT = 10 lg (10 70/10 + 10 50/10) = 70 dB,
se anche Lp 2 è pari a 70dB si ha:
16
LpT = 10 lg (10 70/10 + 10 70/10) = 73 dB,
quindi occorre un raddoppio dei livelli energetici per avere un incremento di solo 3 dB; viceversa
nel caso volessimo ridurre significativamente un livello globale molto elevato si vede che il
contributo energetico da sottrarre deve essere anch’esso molto alto. In pratica quando i livelli
differiscono tra loro di oltre 10 dB il contributo energetico, in aumento o diminuzione, del livello
inferiore è trascurabile.
3.1 Propagazione del suono in campo libero
Dalla relazione (2.5) e passando ai livelli, si ha che in un generico punto in campo libero, posto a
distanza r da una sorgente puntiforme omnidirezionale, il livello di pressione sonora è
desumibile dalla potenza sonora mediante la seguente relazione:
Lp = Lw - 10 lg 4 π r² = Lw - 20 lg r - 11
(dB)
(3.1.1)
dove r è la distanza tra sorgente e ricevitore misurata in metri.
Per superficie emisferica con sorgente ad esempio appoggiata su una superficie riflettente:
Lp = Lw - 10 lg 2 π r² = Lw - 20 lg r - 8
(dB)
(3.1.2)
Il secondo termine delle suddette relazioni prende la denominazione di attenua zione per
divergenza d’onda Adiv , ed esprime il fatto che l’energia sonora si distribuisce su di un fronte
d’onda avente superficie che aumenta con la distanza.
Noto il livello di potenza sonora della sorgente, le relazioni suddette consentono quindi di
prevedere il valore del livello di pressione sonora Lp alla distanza r; trascurando altri effetti di
dissipazione sonora si ha che ad ogni raddoppio della distanza sorgente-ascoltatore si dimezza
l’ampiezza, ovvero il livello di pressione sonora o di intens ità si riduce di 6 dB (legge del campo
libero): ad esempio se ci troviamo a distanza di 1 m da una sorgente e ci spostiamo a 2 m da
essa, si ha una riduzione di 6 dB; spostandoci a 4 metri si ha una riduzione di 12 dB, a 8 m di 18
dB e così via.
La condizione di campo libero presuppone l’assenza di superfici riflettenti ed ostacoli; tale
situazione in pratica può essere ottenuta in laboratorio, nelle camere anecoiche, realizzate in
modo da ridurre al minimo possibile l’energia riflessa dalle pareti delimitanti la camera (pareti
fortemente assorbenti), o ponendosi sulla sommità di un’asta lontano da superfici riflettenti.
Le suddette relazioni valgono per una singola sorgente puntiforme. Vi sono tuttavia delle
situazioni quali le infrastrutture stradali, o n sorgenti puntiformi in linea equivalenti ad una
sorgente di tipo lineare (v. figura 3.1.1) che modificano la relazione (3.1.2) nella seguente:
Lp = LwL + 10 lg [(α 1 -α 2 )/r0 d ] - 8
(dB)
(3.1.3)
dove LwL è il livello di potenza sonora per unità di lunghezza della sorgente lineare mentre α 1 e
α2 sono rispettivamente gli angoli (rad) entro i quali viene vista la sorgente lineare.
17
Lp = Lw + 10 lg [(α1 -α 2)/r 0 d ] - 8
Figura 3.1.1 Posizione rispetto al ricevitore di una sorgente lineare
ESERCITAZIONE
In campo emisferico, si calcoli il livello di pressione sonora ad una distanza di 10 m da una
sorgente che emette con una potenza di 60 dB:
Lp = Lw - 20 lg r - 8 = 60 – 20 – 8 = 32 dB
Calcolare poi il livello di pressione sonora a 20 m:
Lp = Lw - 20 lg r - 8 = 60 – 26 – 8 = 26 dB
Si conferma pertanto che al raddoppio della distanza si ha una riduzione di 6 dB.
Inoltre, conoscendo il livello di pressione sonora Lp 1 ad una distanza r1 dalla sorgente possiamo
calcolare il livello Lp 2 alla distanza r2 senza bisogno di conoscere la potenza sonora della
sorgente stessa; ed infatti:
Lp1 – Lp2 = 20 lg r2 – 20 lg r1 = 20 lg r2 / r1
Con riferimento all’esempio suddetto si ha:
Lp20m = Lp10m – (20 lg r2 / r1 ) = 32 – (20 lg 20/10) = 32 - 6 = 26 dB c.v.d.
3.2 Effetti della direttività della sorgente
In generale le sorgenti emettono in modo diverso a seconda delle direzioni: si definisce pertanto
un fattore di direttività Q dato dal rapporto tra l’intensità sonora Iθ nella direzione θ e l’intensità
sonora I che avrebbe il campo acustico in quel punto se la sorgente fosse omnidirezionale:
Q = Iθ/I
18
Si definisce inoltre l’indice di direttività Dθ = 10 lg Q (dB).
Esempi tipici di sorgenti sonore dotate di un evidente indice di direttività sono i macchinari, le
unità di trattamento dell’aria, le pompe di calore, i consensatori, i motori dei veicoli, ecc.
Dalle relazioni viste in precedenza, per campo libero, si ricava:
Lp = Lw - Adiv + Dθ
(3.2.1)
In genere è sufficiente conoscere il valore di Q (o Dθ) sul piano verticale e orizzontale.
Il valore di Q dipende inoltre dalla frequenza ed aumenta in genere con essa.
Nella figura 3.2.1 sono rappresentati i valori di Q per tipiche situazioni del campo sonoro: in
campo emisferico, essendo Q = 2, l’indice di direzionalità vale 3 dB come evidenziato, a parità
di condizioni, dalla differenza di 3 dB tra le relazioni (3.1.1) e (3.1.2).
Nella realtà il campo sonoro può essere modificato dalla presenza, oltre che di ostacoli, di
superfici riflettenti quali il terreno, gli edifici, ecc.; inoltre a causa dei fenomeni dissipativi e di
assorbimento con cui l’onda sonora viene a contatto (tipi di terreno), della velocità del vento e
dei fenomeni meteorologici (pioggia, neve, nebbia, ecc.) la relazione (3.2.1) è raramente
verificata, per cui si introduce un fattore di attenuazione A (dB) che tiene conto dei complessi
fenomeni suddetti:
Lp = Lw - Adiv + Dθ - A
(3.2.2)
Fig. 3.2.1 Valori della direttività Q in funzione del campo sonoro
3.3 La propagazione sonora in ambiente esterno
La previsione del campo sonoro in un qualsiasi ambiente, interno o esterno, implica lo studio di
due aspetti: la caratterizzazione della sorgente sonora e la modalità della propagazione sonora tra
sorgente e ricevitore.
La propagazione sonora in ambienti esterni interessa problematiche molto differenti rispetto a
quella in ambienti interni. Infatti, mentre in ambiente interno può essere ritenut a valida con
buona approssimazione l’ipotesi di uniformità del campo sonoro a causa dell’effetto delle
molteplici riflessioni delle pareti e dei solai, con la conseguenza di poter trascurare gran parte dei
fenomeni legati alla direttività delle onde sonore, in ambiente esterno tali fenomeni diventano
importanti.
La diffusione delle onde sonore è un fenomeno che riguarda gran parte delle superfici riflettenti.
Queste, in analogia ai fenomeni dell’irraggiamento visibile, possono essere schematicamente
19
distinte in base all’ampiezza dell’angolo in cui viene concentrata l’energia riflessa (v. figura
3.3.1). Una superficie speculare riflette tutta l’energia sonora nella direzione che forma con la
normale al punto di incidenza un angolo uguale a quello compreso tra questa e la direzione di
incidenza. Una superficie perfettamente diffondente riflette l’energia sonora in maniera uniforme
in tutte le direzioni.
In particolare, il tipo di riflessione subita dalle onde sonore incidenti su una superficie è funzione
del rapporto tra la loro lunghezza d’onda e la dimensione delle asperità. Quando le asperità della
superficie hanno una dimensione confrontabile con quella della lunghezza d’onda incidente, la
riflessione è di tipo diffuso. Per questo, una superficie può essere caratterizzata da riflessione
speculare per determinate frequenze (basse) e riflessione mista o diffusa per altre frequenze.
Questo avviene correntemente nella pratica, per cui le modanature in rilievo di una facciata di un
edificio possono rendere diffond ente la stessa a frequenze medio alte ma non a quelle basse.
La valutazione dei livelli sonori in ambiente esterno risulta semplificata nel caso di geometrie
semplici e di pochi punti di valutazione. In casi differenti, come quando è richiesta una
mappatur a estesa dei livelli sonori, la valutazione deve essere supportata da una procedura
automatizzata.
Lo studio del campo sonoro in ambienti reali si basa quindi necessariamente su modelli di
calcolo che valutano in maniera molto differenziata i diversi fenomeni che influenzano la
propagazione sonora; alcuni impiegano algoritmi semplificati definiti dalla normativa
internazionale e basati su dati sperimentali, altri introducono ipotesi semplificative che
permettono di trascurare alcuni fenomeni ma li rendono idonei solo a situazioni specifiche: in
tutti i casi è necessario ricorrere all’uso di software più o meno complessi.
α
α
riflessione speculare
riflessione mista
riflessione diffusa
Figura 3.3.1: differenti tipi di riflessioni da parte delle superfici.
Al problema dell’affidabilità del modello di calcolo della propagazione sonora in ambiente
esterno, si aggiunge quello della caratterizzazione della sorgente sonora in termini di potenza e di
direttività. Solo alcuni dei modelli previsionali attualmente disponibili sono in grado di prendere
in considerazione anche questi aspetti.
Dal punto di vista della propagazione sonora, l’ambiente urbano presenta caratteristiche che si
possono ritenere intermedie tra quelle degli ambienti interni e quelle degli ambienti esterni.
Infatti la presenza di edifici che si fronteggiano per lunghi tratti di strada costituiscono in pratica
dei canyon dove si verificano un numero considerevole di riflessioni delle onde sonore, creando
un campo sonoro che si può definire «semiriverberante». A questo proposito è importante anche
la forma delle facciate, che può incrementare la quantità di energia sonora rinviata verso il basso,
se caratterizzata da molte parti in aggetto, come balconi o tettoie, o viceversa lasciare sfuggire le
onde sonore verso l’alto (v. figura 3.3.2).
20
Figura 3.3.2 Influenza della forma della facciata sulla diffusione del campo sonoro.
L’effetto delle riflessioni sui livelli sonori in determinati punti di una facciata sono evidenziati in
figura 3.3.3., dove si vede che il ricettore B a causa delle riflessioni dell’edificio antistante ha
sostanzialmente gli stessi livelli sonori che del ricettore A posto a livello della strada in
prossimità della sorgente sonora; ben diversa appare invece la situazione nel caso di fronte libero
(assenza di riflessioni).
Figura 3.3.3 Influenza delle riflessioni sui livelli sonori nelle parti alte di edifici
Per determinare il livello di pressione sonora in un certo punto del campo tenendo conto delle
riflessioni, si può quindi ricorrere al principio base dell’acus tica geometrica, per il quale le onde
sonore vengono considerate come raggi rettilinei, trascurando o semplificando notevolmente tutti
i fenomeni legati alla loro natura ondulatoria. Nel caso dello studio della propagazione sonora
dovuta ad una sola sorgente sonora puntiforme, le riflessioni subite dai raggi sonori generati da
questa, considerate sempre speculari, vengono quindi a creare delle nuove sorgenti di potenza
attenuata secondo il coefficiente di assorbimento delle superfici riflettenti; tali sorge nti vengono
definite «sorgenti immagine» ed il metodo elementare che si basa su questi presupposti «metodo
delle sorgenti immagine» (v. figura 3.3.4).
21
R
S’
S
S’’
Fig. 3.3.4 Metodo delle sorgenti immagine: S’immagine di primo ordine e S’’ di secondo ordine.
Quando l’ambiente in cui si deve effettuare la simulazione acustica è caratterizzato da un
notevole numero di riflessioni, il metodo delle sorgenti immagine diventa molto complesso ed è
fondamentale l’ausilio di un software. In ambienti caratterizzati da un numero limitato di
riflessioni, come in genere gli ambienti esterni, questo metodo può essere utile per una prima
valutazione di massima del livello sonoro presente in determinati punti.
In queste condizioni il livello di pressione sonora in un punto a distanza r dalla sorgente può
essere determinato in base alla relazione (3.3.1):
L pri
n
 L pd
10
L p = 10 lg10
+ ∑10 10

i=1





(3.3.1)
dove:
Lpd è il livello di pressione dovuto alla propagazione diretta da sorgente a ricevitore (dB);
Lpri è il livello di pressione dovuto alle onde riflesse dalla i esima superficie riflettente (dB).
I livelli di pressione per propagazione diretta e riflessa si ottengono rispettivamente dalle (3.3.2)
e (3.3.3):
Lpd = LW – 20lg(r d) – 11 (dB)
(3.3.2)
Lpri = Lw – 20lg(ri ) +10lg(1-α) – 11 (dB)
(3.3.3)
dove:
LW =
rd =
ri =
α =
livello di potenza della sorgente (omnidirezionale) (dB);
distanza tra sorgente e ricevitore (m) (figura 1);
distanza complessiva sorgente - superficie riflettente – ricevitore (m);
coefficiente di assorbimento acustico della superficie riflettente (rapporto tra l’energia
assorbita e quella incidente).
Il termine (-20lg(r) – 11), come detto, serve a tenere conto della divergenza geometrica delle
onde sonore (attenuazione con la distanza), mentre il terzo termine della (3.3.3) (10lg(1- α))
tiene conto dell’assorbimento acustico da parte della superficie riflettente.
In generale si tiene conto dei fattori che possono influenzare la propagazione sonora analizzando
singolarmente ciascuno di essi e valutandone poi complessivamente il contributo; il fattore di
attenuazione A della (3.2.2) può essere quindi esplicitato nei seguenti termini di attenuazione:
22
Lp = (LW - Adiv + Dθ) -Aatm - Aground - Ascreen - Amisc
(3.3.4)
in cui:
Lp
= livello di pressione sonora nel punto del ricevitore (dB);
LW
= livello di potenza della sorgente sonora (dB);
Adiv = attenuazione per divergenza d’onda (dB) (v. par.3.2);
Aatm = attenuazione per assorbimento dell’aria (dB);
Aground = attenuazione per «effetto suolo» (dB);
Ascreen = attenuazione per presenza di barriere (dB);
Amisc = attenuazione per altri effetti (presenza di edifici o di vegetazione, gradiente termici,
vento, ecc.) (dB).
I termini di attenuazione possono assumere valore positivo, se creano riduzione del livello di
pressione sonora, o negativo, se creano incremento del livello.
Quando la propagazione sonora avviene su distanze limitate, i termini di attenuazione dovuti
all’assorbimento dell’aria, ai gradienti termici ed al vento diventano poco significativi. Invece,
possono assumere importanza i termini di attenuazione dovuti alla divergenza geometrica,
all’effetto suolo, alla riflessione sulle facciate ed alla presenza di barriere.
3.3.1 Attenuazione per effetto suolo
Particolari difficoltà presenta la valutazione dell'attenuazione per "effetto suolo" (Aground).
L’assenza di un campo sonoro diffuso, o riverberante, fa sì che la distribuzione del campo sonoro
in esterni possa essere influenzata da fenomeni quali l’interferenza costruttiva o distruttiva tra
onde sonore dirette ed onde riflesse dal suolo (effetto suolo) e la diffusione delle onde.
Fig. 3.3.1.1 Fenomeno dell’interferenza
Il fenomeno dell’interferenza è legato alla natura ondulatoria del suono e può portare a contributi
sia costruttivi che distruttivi sulla propagazione sonora. Quando si ha interferenza tra due onde
sonore di fase opposta il risultato è una riduzione del livello di pressione sonora che può
raggiungere teoricamente valori di 20 – 30 dB per onde sfasate di 180°; quando invece le onde
23
sono in fase, l’incremento può raggiungere 6 dB (raddoppio della pressione sonora) (v. fig.
3.3.1.1.).
L’effetto di interferenza dipende dalla natura del suolo, dall’angolo di incidenza delle onde
sonore (quindi dal rapporto tra altezza media sorgente-ricevitore e distanza) e dalla frequenza.
A basse frequenze (lunghezze d’onda elevate) il suolo si comporta come una superficie speculare
e quindi tale da non generare significativi cambiamenti di fase tra le onde sonore incidenti e
riflesse. A frequenze alte (piccole lunghezze d’onda), invece, si può verificare un cambiamento
di fase indotto dalla riflessione del suolo ed inoltre la differenza tra il percorso diretto rd e quello
riflesso rr non è più trascurabile rispetto alla lunghezza d’onda del suono (v. figura 3.3.1.1).
dp
Sorgente
•
hs
Ricevitore
rd
Φ
rr
•
hr
Figura 3.3.1.1: Grandezze geometriche che caratterizzano l’effetto suolo.
Le superfici in grado di creare interferenza sono solitamente superfici non dure o dotate di
notevole porosità. Pertanto, agire sull’effetto suolo per ridurre il livello di pressione sonora in
ambiente esterno è una strategia poco usata, in quanto le finiture solitamente impiegate per le
pavimentazioni esterne sono dure.
Un metodo di calcolo semplificato dell'attenuazione per "effetto suolo" è specificato dalla norma
ISO 9613.
Tale metodo di calcolo introduce un nuovo parametro, definito «ground factor» G, che è un
numero variabile tra 0 e 1 in funzione delle caratteristiche del suolo (valore massimo per
superfici molto reattive (G =1), come manti erbosi o superfici porose, e minimo per superfici
dure (G =0), come pavimentazioni, acqua o cemento lisciato).
Il metodo è applicabile solo per superfici piatte orizzontali o con pendenza costante.
L’attenuazione viene valutata distinguendo la superficie del suolo compresa tra sorgente e
ricevitore nelle seguenti tre zone (v. figura 3.3.1.2):
- zona della sorgente, che si estende dalla sorgente verso il ricevitore per una distanza di circa
30 hs ≤ dp con un massimo pari a dp ;
- zona del ricevitore, che si estende dal ricevitore verso la sorgente per una distanza di circa
- 30 hr ≤ dp con un massimo pari a dp ;
- zona intermedia, compresa, se possibile, tra la zona della sorgente e quella del ricevitore, da
considerare solo se dp > (30 hs + 30 hr).
Il modello prevede pertanto il calcolo di tre distinti termini di attenuazione per effetto suolo per
le tre zone, la cui somma fornisce il termine da impiegare nell’equazione (3.3.1):
Aground = As + Ar + Am
24
(3.3.1.1)
df
dp
ds
Fig. 3.3.1.2 Zona della sorgente, del ricevitore ed intermedia
I valori di As, Ar e Am vengono calcolati in funzione della frequenza, in bande di ottave,
mediante le seguenti formule:
As = Ar = -1,5; Am = - 3q (63 Hz)
(
)
− dp


−6 2 
2 
2
As = Ar = -1,5 + G1,5 + 3e -0,12 (h-5 ) 1 − e 50  + 5,7 e − 0, 09h 1 − e − 2, 8⋅10 d p ; A m = -3q(1 - G ) (125Hz)








−
d
p 

2 
As = Ar = -1,5 + G1,5 + 8, 6e -0,09 h  1 − e 50  ; A m = -3q(1 - G ) (250Hz)






−
d
p


2 
As = Ar = -1,5 + G1,5 + 14e -0,46 h 1 − e 50  ; A m = -3q(1 - G )(500Hz)






−d p


2 
As = Ar = -1,5 + G1,5 + 5e -0,9 h 1 − e 50  ; A m = -3q(1- G ) (1000Hz)






As = Ar = -1,5 + G(1 − G ); A m = -3q(1 - G ) (2000 - 8000Hz)
dove:
q=0
per dp ≤ 30(hs + hr);
q = 1-(30(hs + hr))/dp per dp > 30(hs + hr);
dp = distanza sorgente ricevitore
Il ground factor G e l’altezza h che compaiono nelle suddette relazioni vengono posti uguali
rispettivamente al ground factor della zona della sorgente o del ricevitore ed all’altezza della
sorgente o del ricevitore, a seconda che si valuti il termine As o Ar.
Dalla figura 3.3.1.3 si nota che il modello di calcolo dell’effetto suolo della norma ISO 9613
prevede un’attenuazione accentuata alle frequenze centrali di analisi, con il massimo nella banda
di ottava dei 500 Hz.
25
20
Attenuazione globale (dB)
18
16
2 metri
14
4 metri
12
8 metri
10
16 metri
32 metri
8
64 metri
6
128 metri
4
2
0
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Figura 3.3.1.3: Attenuazione globale per effetto suolo, Aground (1), in funzione della frequenza e
della distanza tra sorgente e ricevitore con hs = 0,3, hr = 1,4 e ground factor G = 1 (massimo
effetto di interferenza).
L’accuratezza del metodo ISO 9613 nella previsione dei livelli sonori in ambiente esterno può
essere limitata anche dalla direttività della sorgente sonora, in quanto questa viene valutata solo
in modo semplificato.
3.3.2 Attenuazione per assorbimento dell’aria e condizioni atmosferiche
L’attenuazione per assorbimento dell’aria può essere valutata mediante la seguente relazione:
= α ⋅r
Aatm
(dB)
dove α è il coefficiente di assorbimento acustico in dBm-1 ed r la distanza tra sorgente e
ricevitore. I valori di α possono essere desunti dalla seguente Tabella 3.3.2.1, tratta dalla ISO
9613-1. Dall’esame di essa si evince che tale coefficiente è influenzato dalla frequenza,
temperatura T ed umidità relativa U.R. ma non dalla pressione barometrica.
Tabella 3.3.2.1
Le condizioni meteorologiche possono influenzare la propagazione del suono. Tutti possono
constatare come in particolari condizioni di vento o temperatura sia possibile udire o meno suoni
di sorgenti lontane che usualmente non sono avvertiti o ci giungono in forma molto attenuata e
viceversa: casi tipici sono il passaggio di treni, il rumore di infrastrutture stradali, il suono delle
26
campane, ecc., anzi taluni traggono da tali fenomeni l’indicazione sul cambiamento delle
condizioni atmosferiche che coincidono infatti con il movimento ventoso dell’aria.
Per quanto attiene all’influenza del gradiente di temperatura, poiché la velocità del suono varia
con la stessa, con gradiente negativo 5 i raggi sonori tendono a incurvarsi verso l’alto (v. figura
3.3.2.1a): si verificano pertanto delle zone d’ombra anche a distanza prossima alla sorgente,
nelle quali i suoni sono poco udibili; viceversa con inversione termica, ovvero con gradiente
positivo, (v. figura 3.3.2.1b) i suoni risultano udibili anche a grande distanza.
L’effetto del vento produce zone d’ombra nella zona controvento, ma permette di raggiungere
anche notevoli distanze nelle zone sottovento (v. fig.3.3.2.2).
a)
b)
Fig. 3.3.3.1 Effetti del gradiente di temperatura
5
Il gradiente negativo si ha di giorno con condizioni di bel tempo: la temperatura diventa sempre più fredda man
mano che ci si allontana dal suolo. Viceversa di notte o con giornate coperte si verifica l’inversione termica: la
temperatura diventa sempre più fredda man mano che ci si avvicina al suolo.
27
Fig. 3.3.3.2
3.3.3 Attenuazione per barriere vegetali
Le barriere vegetali sono costituite da fasce arboree, talora appositamente piantate allo scopo di
schermare certe aree poste in prossimità delle sorgenti, in genere infrastruttura viarie (strade,
ferrovie, aeroporti, ecc.), dal rumore proveniente dalle stesse. L’attenuazione prodotta dal
fogliame di alberi o cespugli è in genere molto piccola e per avere effetti non trascurabili di
schermatura occorre che questa sia molto densa (tale in pratica da nascondere la vista).
Nella Tabella 3.3.3.1. è riportata, in funzione della frequenza, l’attenuazione in dB che si
verifica quando il suono attraversa del fogliame denso per una distanza df da 10 a 20 m e in
dB/m per distanze da 20 a 200 m, valore limite anche per distanze superiori.
Tab. 3.3.3.1
Un tipo di barriera vegetale larga 100 m appositamente predisposta per attenuare la propagazione
sonora è riportata nella figura 3.3.3.1; la fascia delle piante è costituita da siepi di 4-5m di altezza
poste nel lato verso la sorgente di rumore e per il resto da alberi di 10 m ed oltre di altezza, di
varie specie appositamente scelte per una più efficace attenuazione del suono.
Nel caso suddetto la fascia arborea è stata disposta su un terrapieno alto 8 m che, oltre a
consentire una più facile messa a dimora delle piante ed un più graduale effetto paesaggistico,
costituisce a sua volta una vera e propria barriera con efficacia sull'attenuazione del suono anche
nella fase successiva alla messa a dimora delle piante in cui esse non si sono ancora sviluppate in
tutta la loro altezza.
28
Lato strada
Figura 3.3.3.1
Nella selezione dell'alberatura per sviluppare una fascia di bosco con caratteristiche fonoisolanti
si deve tener conto che le specie arboree abbiano le seguenti caratteristiche:
- siano idonee alle condizioni climatiche dell'area considerata;
- abbiano effettive proprietà fonoisolanti, cioè non siano caducifoglie;
- abbiano una rapida crescita e possano essere piantate abbastanza fittamente;
- siano di agevole manutenzione e poco soggette a malattie.
L'attenuazione prodotta da una fascia arborea dell'energia acustica che si propaga parallelamente
al terreno dipende soprattutto dallo spessore della fascia, dall'altezza dell'alberatura e dalla
densità della piantagione più che dalle caratteristiche delle piante quali la forma delle foglie e la
lunghezza dei rami; ciò perché l'effetto di diffusione prevale su quello dell'assorbimento.
L'attenuazione tuttavia dipende dalla frequenza dei suoni che investono la fascia arborea,
risultando generalmente maggiore nel campo delle alte frequenze.
L'attenuazione in dB/100m in funzione della frequenza presentata da varie specie arboree
sempreverdi idonee ad essere impiegate per la realizzazione di barriere acustiche è riportata nella
figura 3.3.3.2; per confronto nella stessa figura è rappresentata anche l'attenuazione nella
trasmissione radente al terreno del suono presentata da una superficie con manto in calcestruzzo
e da una fascia di alberatura caducifoglie nelle condizioni di assenza del fogliame.
29
Attenuazione dB/100m
Abete rosso
Cedro giapponese
pino
Albero caducifoglie
Strada con manto in cemento
Figura 3.3.3.2
3.3.4 Attenuazione per barriere
La presenza di barriere naturali o artificiali, poste tra la sorgente disturbante ed il soggetto
disturbato, può dare luogo ad una significativa riduzione della propagazione sonora (Ascreen).
La progettazione di barriere artificiali deve seguire alcune regole di tipo geometrico,
fondamentali al fine di conseguire riduzioni significative della rumorosità al ricevitore. La massa
superficiale della barriera non deve essere inferiore a 20 kg/m², e può essere realizzata con vari
tipi di materiali (muratura, calcestruzzo, policarbonato, acciaio, ecc.) talora utilizzati in forma
mista (es. basamento portante in calcestruzzo e parete schermante in policarbonato).
Il massimo dell’attenuazione mediamente ottenibile mediante barriere artificiali è di circa 15-20
dB. Infatti la propagazione sonora in presenza di barriere acustiche è dominata dalla diffrazione
attorno agli spigoli di queste (v. figura 3.3.4.1): secondo il principio di Huygens ogni punto
situato sul fronte un’onda progressiva genera a sua volta un’onda elementare tale che il punto
suddetto diventa esso stesso sorgente sonora.
30
Fig. 3.3.4.1 Barriera acustica artificiale
Nella figura 3.3.4.1 il raggio sonoro 2 rappresenta l’onda diffratta dalla barriera, mentre gli altri
raggi sonori indicano gli altri sei cammini possibili (1-onda diretta, 3- onda trasmessa, 4- onda
riflessa dal suolo e successivamente diffratta, 5- onda diffratta e successivamente riflessa,6- onda
assorbita,7- onda riflessa).
L'equazione (3.3.4.1) ha dimostrato buon accordo con i risultati di casi reali, permettendo così di
stimare l'attenuazione sonora dovuta ad una barriera semi- infinita in presenza di una sorgente
sonora di tipo puntiforme senza che l’effetto suolo alteri la validità dei risultati stessi .


2πN


Ascreen = 20lg tanh 2πN + 5 ( per N ≥ -0,2) (dB)


0 (altrimenti)
(3.3.4.1)
dove:
31
N è il valore del numero di Fresnel (adimensionale); nella (3.3.4.1) è utilizzato il valore assoluto
di N fornito dalla (3.3.4.2):
2
(A + B − d )
(3.3.4.2)
λ
λ = lunghezza d'onda del suono (=c/f) (m);
A+B = più breve percorso sonoro sopra la barriera, dalla sorgente al ricevitore (m) (v.figura
3.3.4.2);
d
= distanza in linea retta tra sorgente e ricevitore (m) (v.figura 3.3.4.2);
il segno + si applica quando il ricevitore si trova nella zona in ombra della barriera,
mentre il segno - quando si trova nell'altra zona.
tanh = tangente iperbolica 6
N =±
barriera
A
sorgente
B
d
ricevitore
Figura 3.3.4.1: grandezze geometriche che caratterizzano le barriere acustiche.
Nella figura 3.3.4.3 è rappresentato il valore dell’attenuazione in dB, in funzione del valore di
N, dedotto sia a partire dall’equazione (3.3.4.1) che dai risultati sperimentali ottenuti da
Maekawa.
6
la tangente iperbolica di x è data da: tanh (x) = (e 2x –1)/(e 2x +1)
32
Nella figura 3.3.4.4 è riportato un altro grafico dove l’attenuazione della barriera è ottenibile in
funzione del rapporto tra altezza schermante effettiva h della barriera e lunghezza d’onda λ, e
dell’angolo di diffrazione ϕ: si rileva così direttamente l’importanza nell’attenuazione della
posizione del ricevitore rispetto all’ombra acustica esercitata dall’altezza effettiva della barriera.
Altre formule sono disponibili per il calcolo dell'attenuazione da barriere in presenza di sorgenti
sonore di tipo lineare. Soprattutto occorre tenere conto della lunghezza effettiva della barriera (le
formule precedenti valgono per barriera semi- infinita). Ad esempio una relazione piuttosto
semplice per stabilire la lunghezza minima della barriera Lmin , è quella fornita dall’Istituto
sperimentale svizzero (EMPA):
Lmin = K. B (m)
dove B è la distanza barriera ricettore e K è desumibile dal grafico di figura 3.3.4.5 in funzione
dell’attenuazione di progetto della barriera.
Preme infine far rilevare i seguent i aspetti generali:
- a parità di risultati in termini di attenuazione è preferibile tenere la barriera il più vicino
possibile alla sorgente, ottenendo il vantaggio anche di una protezione territoriale più estesa;
- la barriera deve avere un indice di valutazione del potere fonoisolante Rw superiore a 25 dB.
Tale prestazione si può ottenere con una barriera in materiale omogeneo avente massa
superficiale pari a circa 20 – 30 kg/m²; non conviene aumentare eccessivamente il peso della
stessa perché i miglioramenti ottenibili sono trascurabili;
33
3.3.4.4
Un’ultima componente di attenuazione riguarda l’eventuale fonoassorbimento della barriera.
Molto spesso le barriere vengono infatti costruite con elementi fonoassorbenti in grado di
migliorare ulteriormente le prestazioni soprattutto al fine di evitare che le onde riflesse possano
andare a disturbare eventuali ricettori situati dalla parte opposta alla barriera; l’efficacia del
fonoassorbimento è comunque migliore per le sorgenti lineari.
Nella pratica l’ulteriore attenuazione può essere stimata pari a circa 1÷4 dB per le sorgenti
puntiformi e di 2 ÷6 dB per quelle lineari.
3.3.4.5
34
S
B
ESERCITAZIONE
Con riferimento alla figura 3.3.4.2 ed alle relazioni (3.3.4.1) e (3.3.4.2) si calcoli l’attenuazione
di una barriera acustica alla frequenza di 500 Hz, sapendo che:
A + B = 20 m ; d = 14.14 m
Il numero di Fresnel risulta pari a:
2
N = ± ( A + B − d ) = + 2/500 (20 – 14,14) = 0,02344 > - 0,2 pertanto è applicabile la (3.3.4.1).
λ
Risulta pertanto:
tanh (6,28. 0,02344)1/2 = 0,3659
A screen = 20lg [(6,28. 0,02344)1/2 /0,3659]+ 5 = 5,4 dB
Posto che la distanza B tra barriera e ricettore è pari a 10 m, calcolare la lunghezza minima della
barriera Lmin.
Dal grafico di figura 3.3.4.5 si rileva che K ≅ 2,5 e pertanto si ha:
Lmin = K. B = 2,5. 10 = 25 (m)
4. ANALISI ACUSTICA E VARIABILITÀ DEL LIVELLO SONORO NEL TEM PO
Come accennato inizialmente i fenomeni acustici sono fenomeni tipicamenti spettrali, ovvero i
loro effetti sono funzione della frequenza oltre che del contenuto energetico.
L’analisi acustica di un evento sonoro consiste quindi nel comprendere la distribuzione del
contenuto energetico del suono alle varie frequenze interessate dall’evento stesso: ciò avviene
rappresentando il suono in esame su un diagramma pressione/frequenza (v. figura 4.1).
Tuttavia poiché la capacità selettiva dell'orecchio umano si manifesta non per ciascuna delle
circa diciottomila frequenze udibili ma per gruppi di frequenze definite bande critiche 7 o bande
d’ottava (mutuando tale denominazione dal campo musicale), l’analisi acustica viene condotta
sulla base della conoscenza dei livelli globali (di potenza, intensità o pressione sonora) per
ciascuna delle suddette bande, a partire dai livelli di spettro LS per ciascuna delle frequenze
comprese nella banda.
A parità di contenuto energetico globale del suono (LP = cost), all'interno di ciascuna banda
critica la sensazione sonora di intensità soggettiva rimane all’incirca costante comunque vari la
frequenza o la larghezza di banda dei suoni.
7
L’analisi in frequenza viene fatta per bande di ottava o suddividendo le stesse in bande di terzi d’ottava;
ovviamente la somma del contenuto energetico di tre bande di terzi di ottava eguaglia il contenuto energetico della
corrispondente banda di ottava, con il vantaggio però di poter conoscere più in dettaglio la distribuzione energetica
del suono; a livello normativo le analisi in frequenza vengono abitualmente prescritte in terzi d’ottava.
35
Le correlazioni tra le frequenze di confine inferiore f1 e superiore f2 , la frequenza centrale fo e la
larghezza di banda ∆f sono le seguenti:
per le bande d’ ottava
∆f = f2 - f1 = 0,71 fo ; f2 = 2 f1 ; fo = (f1 f2 )1/2
per le bande di terzi d’ottava
∆f = f2 - f1 = 0,23 fo ; f2 = 1,259 f1 ; fo = (f1 f2 )1/2
Le frequenze centrali di banda di ottava (o di terzi di ottava) sono state normalizzate e sono
riportate in Tabella 4.1. Risulta evidente che all’interno di una banda d’ottava sono contenuti,
con le dovute approssimazioni, 3 terzi d’ottava: ad esempio a 250 Hz ∆f/ottava = 177, mentre
∆f/1/3ottava = 58 e pertanto 58 x 3 ≅ 177.
Per la definizione di livello di pressione sonora, si ha che il livello di pressione dello spettro LSP
sarà dato dalla seguente relazione:
LSP = 10 lg p²/(p0 ² ∆f) = LP - 10 lg ∆f
(dB)
per definizione tale valore è quindi il livello di pressione del suono contenuto in una banda di
frequenze larga 1 Hz e centrata sulla frequenza in esame.
Ad esempio per la banda d’ottava di 250 Hz, ∆f = 177,5 Hz, se LP = 60 dB si avrà:
LSP = 60 - 10 lg 177,5 = 37,5 (dB)
a parità di livello per la banda di 125 Hz, ∆f = 88,75 e quindi:
LSP = 60 - 10 lg 88,75 = 40,5 (dB)
per verifica:
LP = 10 lg
36
∫
f2
f1
(10 LSP /10 ) df = 10 lg [(10 LSP /10 ) (f2 -f1 )] = LSP + 10 lg ∆f (c.v.d)
Tabella 4.1 Principali frequenze normalizzate: bande di ottava e terzi di ottava
frequenza
(Hz)
bande
ottava
1/3 d’ottava
taglio inf.
centrale
taglio sup.
44
63
88
88
125
177
177
250
355
355
500
710
710
1000
1420
1420
2000
2840
2840
4000
5680
5680
8000
11360
taglio inf.
56.2
70.8
89.1
112
141
178
224
282
355
447
562
708
891
1122
1413
1778
2239
2818
3548
4467
5623
7079
8913
11220
centrale
63
80
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
6300
8000
10000
12500
taglio sup.
70.8
89.1
112
141
178
224
282
355
447
562
708
891
1122
1413
1778
2239
2818
3548
4467
5623
7079
8913
11220
14130
Per l'analisi acustica di un suono si utilizza pertanto un diagramma, denominato spettrogramma,
dove in ordinata vengono riportati i livelli LP in dB, mentre in ascissa si riportano le frequenze
centrali di banda normalizzate (vedi figura 4.1).
Una volta conosciuti i suddetti livelli possiamo calcolare il livello globale del suono in esame,
esprimendo così con un unico valore il contenuto energetico dell’evento sonoro.
Per il calcolo del livello globale si procede nel modo seguente:
-
si calcola il rapporto p2 /p0 2 = 10 LP /10 per ciascuna banda di frequenza centrale;
si effettua la sommatoria dei valori così ottenuti: Σ 10 LP /10
si calcola infine il valore del livello globale LP: LP = 10 lg (Σ 10 LP /10)
Tra gli spettri sonori di particolare interesse utilizzati per effettuare ad es. le prestazioni
fonoisolanti di componenti edilizi sono da segnalare lo spettro di rumore bianco e lo spettro di
rumore rosa: il primo è caratterizzato dall’avere un livello LP costante e continuo per tutte le
bande di frequenza; viceversa il secondo è caratterizzato dall’avere un contenuto energetico
costante per tutte le bande di frequenza, ovvero si mantiene costante LSP 8 .
8
il rumore di una cascata d’acqua è un tipico rumore bianco; poiché il livello LP si mantiene costante occorre che il
livello di pressione dello spettro LSP = 10 lg (p 2 /p 0 2 ∆f) = LP - 10 lg ∆f diminuisca di 3 dB ad ogni raddoppio di
frequenza; viceversa per il rumore rosa LSP rimane costante quindi dovrà aumentare di 3 dB il valore di LP ad ogni
raddoppio di frequenza.
37
1
1/3
80
Lp
70
60
50
40
30
20
10
0
63
125
250
500
1k
2k
3k
4k
frequenza
Figura 4.1 Analisi per bande di ottava
Finora si è supposto che il fenomeno in esame si mantenga costante durante la rilevazione,
tuttavia generalmente le grandezze suddette variano con il tempo, in relazione alle caratteristiche
della sorgente sonora; volendo quindi rappresentare un evento sonoro comunque variabile nel
tempo T di integrazione con un unico valore del livello sonoro è stato definito il Livello
continuo equivalente di pressione sonora Leq:
T
Leq = 10 lg [1/T ( ∫ p²(t) /p0 ² dt) ]
0
(dB)
(4.1)
Esso rappresenta pertanto un rumore comunque fluttuante mediante il livello di un rumore
uniforme avente il medesimo contenuto energetico del rumore fluttuante (v. figura 4.2).
Leq
Lp(dB)
0
T
Figura 4.2 Rappresentazione grafica del livello continuo equivalente Leq di un rumore comunque
fluttuante nell’interva llo di tempo T
38
ESERCITAZIONE
Dato un evento sonoro con la seguente distribuzione in frequenza:
125 Hz à 50 dB
250 Hz à 30 dB
500 Hz à 60 dB
calcolare il livello sonoro complessivo mediante la procedura indicata in precedenza:
- calcolo del rapporto p2 /p0 2 = 10 LP /10 per ciascuna banda: 105;103; 106
- si effettua la sommatoria dei valori ottenuti: Σ (105 +103 + 106 ) = 1,101⋅ 106
- si calcola infine il valore del livello globale LP = 10 lg (1,101⋅ 106 ) = 60,4 dB
Dato un evento sonoro caratterizzato della durata complessiva di 60 secondi con le seguenti
variazioni di livello:
10 secondi à Lp = 50 dB
30 secondi à Lp = 30 dB
20 secondi à Lp = 60 dB
calcolare il livello sonoro equivalente inerente i suddetti livelli.
Dalla relazione:
Leq = 10 lg (Σ Ti ⋅10 LPi /10)/T = 10 lg [(10⋅ 105 + 30 ⋅ 103 + 20 ⋅ 106 ) /60] = 55,4 dB
Calcolare il Leq nel caso che gli eventi suddetti abbiano tutti la stessa durata pari a 10 secondi.
Leq = 10 lg (Σ 10 LPi /10 )/n = 10 lg [(105 +103 + 106 ) /3] = 55,6 dB
Si ricorda che nei calcoli dei Livelli i valori vengono usualmente approssimati a ± 0,5 dB e
interrotti alla prima cifra decimale: ad esempio i valori dei suddetti esempi pari a 60, 42 - 55,45 e
55,65 sono stati approssimati rispettivamente a 60,4 - 55,4 e 55,6 dB.
5. RICHIAMI DI ACUSTICA PSICOFISICA: GRANDEZZE PSICOACUSTICHE
La percezione dei suoni avviene per mezzo dell’orecchio, vero e proprio analizzatore acustico
che converte le vibrazioni in messaggi codificati inviati al cervello, con un comportamento del
tutto simile ad un convertitore analogico digitale. Il suono è percepito con caratteristiche
psicosensoriali che possiamo riassumere nel tono, intensità di sensazione uditiva e nel timbro.
Come accennato il tono (altezza tonale) è legato alla frequenza (bassa frequenza = toni gravi, alta
frequenza = toni acuti); esso nel caso dei rumori ha poca importanza poiché questi sono
generalmente a banda larga. L’intensità di sensazione uditiva è invece legata al livello di
pressione sonora ed alla composizione spettrale del suono. Infine il timbro è legato anch’esso
alla composizione spettrale del suono, e si riferisce alla capacità dell’orecchio di distinguere
suoni identici per intensità ed altezza ma emessi da sorgenti diverse: ad es. da strumenti musicali
diversi, la voce dell’uomo da quella della donna, ecc.
Le grandezze fisiche finora illustrate sono atte a descrivere i vari fenomeni fisici che interessano
l'acustica ambientale ma non danno alcuna indicazione in merito alla percezione soggettiva dei
suoni, ed in particolare sulla intensità soggettiva o sonia che può essere attribuita ad un suono
in una scala da debole a forte, né sugli effetti di disturbo delle sensazioni sonore. Analogamente
39
a quanto avviene nel campo dell'illuminotecnica, dove il contenuto energetico di un fascio di
onde elettromagnetiche non dà alcuna indicazione sulla sensazione luminosa che lo stesso
produce una volta impressionata la retina, così nel campo dell'acustica il contenuto energetico di
un evento sonoro, o meglio la distribuzione energetica del suono alle varie frequenze, non ci dà
alcuna indicazione utile circa le sensazioni che tale energia provoca una volta che sia stimolato
l'apparato uditivo umano.
La correlazione esistente tra le caratteristiche fisiche di un suono e la sensazione di intensità
soggettiva dalle stesse provocate, considerata l’infinita possibilità di combinazioni sonore, è
stata indagata solo per i suoni puri.
In un diagramma, frutto di ricerche su gruppi di individui dotati di udito normale (giurie sonore),
definito "audiogramma normale medio per toni puri" si sono riportati in ascisse i livelli di
pressione sonora in dB riferiti alla soglia di udibilità, ed in ordinata le varie frequenze in scala
logaritmica (vedi figura 5.1).
La costruzione dell'audiogramma è stata fatta assumendo un suono puro a 1000 Hz di
riferimento; al variare delle frequenze la giuria sonora giudica quando la sonia del suono in
esame è uguale a quella del suono di riferimento individuando così una serie di punti aventi
eguale sonia: l’unione dei punti così ottenuti individua delle curve definite curve di
isosensazione . L'esame dell'audiogramma mostra come varia la sensibilità dell'orecchio al
variare delle frequenze per i toni puri.
La valutazione numerica della sonia del suono in esame è rappresentato dal valore N espresso in
Phon (o livello di sensazione sonora LSS) cui corrisponde la stessa sensazione sonora prodotta
dal livello di pressione sonora N in dB del suono di riferimento a 1000 Hz: ad esempio
esaminando l’audiogramma si vede che un suono puro avente un livello di pressione sonora pari
a 50 dB a 250 Hz produce la stessa sensazione di intensità soggettiva di un suono di 85 dB a 31,5
Hz; a loro volta entrambi i suoni hanno lo stesso livello di intensità soggettiva pari a 50 Phon (50
dB a 1000 Hz). Dall’esame dell’audiogramma si evince che la massima sensibilità dell’orecchio
si ha nella zona compresa tra 1000 e 6000 Hz, ed in particolare decresce sensibilmente al
decrescere della frequenza: tutto questo ha notevoli conseguenze pratiche nel campo
dell’acustica edilizia ed ambientale e sul controllo del rumore in generale.
40
Fig. 5.1 Audiogramma normale medio per toni puri
5.1 Livello sonoro in dB(A)
Le curve isofoniche rappresentano il comportamento medio di un orecchio normale e tuttavia il
livello di isosonia non trova utilizzazione pratica, sia per le difficoltà di realizzare strumenti che
siano in grado di dare di un suono qualsiasi il livello in PHON, sia perché tale livello non dà
indicazioni attendibili sull'effetto di disturbo che il rumore provoca sugli individui.
Al fine suddetto sono state elaborate allora altre grandezze e tra queste quella di maggiore
diffusione, soprattutto per la praticità di misurazione mediante un semplice fonometro, è quella
del livello sonoro in dB (A).
Il livello di pressione sonora LP(A) in dB (A) è diventata la grandezza psicoacustica base per
esprimere le risposte soggettive degli individui ai rumori.
Infatti da numerosi studi è emersa la fortuita nonché fortunata combinazione che i livelli sonori
ottenuti con un fonometro utilizzante un criterio di pesatura "A" esprimono con molta buona
approssimazione l'effetto simultaneo di sonia e di disturbo di rumori qualunque sia il loro livello
di pressione sonora: tale criterio consiste nella correzione dei livelli energetici in funzione della
sensibilità dell'orecchio alle varie frequenze.
Nella Tabella 5.1.1 sono riportati i fattori di correzione degli Lp per bande di ottava, secondo la
curva di ponderazione A (v. figura 5.2), alle frequenze più significative. La curva A approssima
l’andamento, in forma rovesciata, della curva di isosensazione a 40 phon: in tal modo i fattori di
correzione penalizzano i contributi energetici alle basse frequenze, dove l’orecchio è meno
41
sensibile, mentre lasciano invariato, o aumentano di poco, il contributo alle frequenze medio–
alte.
Tabella 5.1.1 Fattori di correzione secondo la curva di ponderazione A
63
125
250
500
1000
2000
4000
Hz
-26
-17
-8,6
-3
0
+1,2
+1
dB
8000
-1,1
In prima approssimazione, e per rumori a banda non stretta9 , con spettro continuo privo di
componenti tonali 10 , è possibile stabilire la seguente relazione fra livello sonoro pesato "A" e
Phon:
LPhon = LP(A) + 13,5 (Phon)
Mediante la pesatura dei suoni con la curva di ponderazione "A", codificata internazionalmente,
si ottengono i livelli globali di pressione sonora in scala "A"; a partire dalla conoscenza dello
spettro di un suono per bande di ottava, o terzi di ottava, la procedura è la seguente:
-
si correggono i valori LP delle varie bande secondo i fattori correttivi della curva "A"
ottenendo i valori corretti LP(A) (v. fig.5.2);
si trasformano i livelli LP(A) nei valori del rapporto (pA /p0 )² = 10 LP(A) /10
si effettua la sommatoria Σ (pA/p0 )²
si calcola il valore globale LP(A) = 10 lg Σ (pA/p0 )²
Il fonometro integratore, comunemente utilizzato per le misurazioni acustiche, effettua le
operazioni suddette.
Tale strumento è inoltre in grado di effettuare l'integrazione dei valori istantanei (pA /p0 )²
nell'intervallo di tempo della misura: in tal modo si ottiene il valore della pressione sonora in dB
(A) definito Livello continuo equivalente ponderato in scala "A", Leq(A):
LAeqT = 10 lg [1/T
∫
T
0
p²A(t) /p0 ² dt ] dB (A)
(5.1.1)
Esso è pertanto analogo al valore Leq ottenuto con la (4.1) solo che in questo caso i livelli sono
pesati con la curva di ponderazione "A". Tale parametro è estremamente importante, in quanto è
normalmente adottato per la misura del rumore al fine di quantificarne l’effetto di danno o
disturbo che può arrecare: è stato infatti accertato che la risposta soggettiva al suono degli
individui è correlata, oltre che al contenuto energetico del segnale sonoro ed alla sua
distribuzio ne in frequenza, pesata secondo la curva A, anche alla sua distribuzione temporale
ovvero alla sua durata.
La validità di tale assunto è noto come "principio di uguale energia".
Il parametro Leq(A) consente dunque di esprimere con un unico numero indice la qualità e
quantità del rumore ambientale, rilevabile in modo semplice ed obiettivo con un fonometro.
9
una banda stretta è una banda la cui larghezza è minore di un terzo d’ottava ma non minore dell’1% della
frequenza centrale di banda.
10
La presenza di componenti tonali in un suono è rivelata dal fatto che il livello di pressione sonora ad una certa
banda supera sensibilmente il livello sonoro di entrambe le bande adiacenti: per bande di terzi d’ottava il
superamento deve essere di almeno 5 dB.
42
Figura 5.2 Curva di ponderazione A
Altre circostanze, dovute alla composizione del rumore, possono aumentarne l’effetto di
disturbo; queste sono sostanzialmente dovute alla presenza di componenti tonali o impulsive 11 :
nella normativa attuale la presenza di tali componenti provoca una penalizzazione del livello di
rumore Leq(A) mediante l’aumento dello stesso di 3 dB(A) e, nel caso di compresenza delle
suddette componenti, di 6 dB(A).
Dal punto di vista temporale si considera inoltre più disturbante il rumore che si manifesta nel
periodo notturno (dalle ore 22 alle 6) rispetto a quello diurno (dalle ore 6 alle 22).
ESERCITAZIONE
Dato un evento sonoro Lp = 60,4 dB con la seguente distribuzione in frequenza:
125 Hz à 50 dB
250 Hz à 30 dB
500 Hz à 60 dB
calcolarne il valore in dBA.
Con riferimento alla Tabella 5.1.1. la ponderazione dei livelli risulta la seguente:
125 Hz à 50 dB - 17 dB = 33 dBA
250 Hz à 30 dB - 8,6 dB = 21,4 dBA
500 Hz à 60 dB - 3 dB = 57 dBA
11
La presenza di componenti tonali in un suono è rivelata dal fatto che il livello di pressione sonora ad una certa
banda supera sensibilmente il livello sonoro di entrambe le bande adiacenti: per bande di terzi d’ottava il
superamento deve essere di almeno 5 dB; la presenza di componenti impulsive, ovvero di livelli elevati per tempi
inferiori al secondo, si effettua misurando il livello massimo del rumore con costante di tempo di integrazione
“slow” ed “impulse”: se la differenza tra le suddette misurazioni supera i 5 dB, viene riconosciuta la presenza di
componenti impulsive.
43
pertanto con la consueta procedura:
-
calcolo del rapporto p2 /p0 2 = 10 LP(A) /10 per ciascuna banda: 103,3;102,14; 105,7
si effettua la sommatoria dei valori ottenuti: Σ (103,3 +102,14 + 105,7) = 5,033⋅ 105
si calcola infine il valore del livello globale LP(A) = 10 lg (5,033⋅ 105 ) = 57 dBA
come accennato in precedenti esercitazioni, si evidenzia che il contributo energetico di livelli che
si differenziano per oltre 10 dB può ritenersi trascurabile ed infatti il livello complessivo in dBA
poteva calcolarsi direttamente facendo riferimento al valore corretto di 500 Hz = 57 dBA.
6. STRUMENTAZIONE E MISURA DEL RUMORE
Il fonometro è lo strumento indispensabile per effettuare la misura dei suoni in maniera obiettiva
e riproducibile; questo aspetto è fondamentale se si pensa alla diversa risposta che
soggettivamente ogni individuo dà agli stimoli sonori ed alla variabilità degli stessi: il rumore
prodotto dal vento nel passare attraverso gli alberi può a taluni conciliare il sonno ed impedirlo
ad altri, una canzone rock può essere deliziosa per taluni ed apparire insopportabile per altri, il
passaggio periodico di un treno appare ininfluente sul riposo di chi risiede da tempo nelle
vicinanze, ecc.
Più in generale la rilevazione fonometrica consente di poter esprimere giudizi equi sulla
tollerabilità o meno di eventi sonori senza affidarsi alla valutazione soggettiva delle persone; ad
esempio la rilevazione fonometrica è normalmente adottata come parametro di giudizio nelle
cause legali, sempre più spesso promosse da coloro che si ritengono danneggiati da eventi sonori
ritenuti indesiderati, e per la tutela dei lavoratori in ambiente di lavoro.
Nella figura 6.1 è rappresentato uno schema funzionale di un tipico fonometro integratore (che
esegue cioè il calcolo del valore efficace del valore globale della pressione sonora mediante
integrazione su un certo intervallo di tempo); si può rilevare che il segnale sonoro è rilevato da
un microfono e successivamente elaborato secondo diverse possibilità:
-
-
-
il segnale può essere pesato con diversi circuiti di ponderazione; tra questi la pesatura A, di
cui si è parlato in precedenza, che simula molto bene le curve di isosensazione al variare
delle frequenze per bassi livelli di pressione sonora; le pesature B e C che si comportano
analogamente rispettivamente per la rilevazione di valori medi ed elevati di pressione sonora
(anche se non offrono la stessa correlazione ottimale della pesatura A); ed infine la pesatura
D, recentemente normalizzata per la rilevazione del rumore degli aerei;
il segnale può non essere pesato (circuito lineare lin);
il segnale può essere filtrato offrendo una analisi in frequenza per bande di ottava o terzi
d’ottava ed i risultati possono essere riportati su uno spettrogramma (valori dei livelli di
pressione sonora vs. frequenza di figura 6.2); tale procedura è necessaria sia per valutare le
prestazioni di fonoisolamento ed isolamento acustico di elementi divisori, sia per individuare
componenti impulsive e tonali nel segnale sonoro, sia, in generale, per effettuare qualsiasi
progetto di correzione acustica di ambienti o di protezione da eventi sonori a partire
dall’analisi del suono;
infine il segnale, dopo essere stato trattato in uno dei modi suddetti, è amplificato ed il valore
efficace della pressione sonora (RMS) è determinato da un rettificatore; tale valore è
importante in quanto è direttamente proporzionale alla quantità di energia contenuta nel
segnale e permette quindi di stabilire la risposta delle persone che, come detto, è correlata
alla distribuzione in frequenza, al contenuto totale di energia sonora ed alla sua distribuzione
temporale.
44
Poiché i livelli sonori sono fluttuanti, occorre che la misura si adegui alla rapidità di variazione
degli stessi; ciò si effettua misurando il suono con modalità Fast (veloce) o Slow (lenta),
entrambe standardizzate internazionalmente: la prima consente di ottenere una risposta rapida
(fast) per seguire più fedelmente la variazione dei suoni (costante di tempo d’integrazione 12 di
125 millisecondi), la seconda (costante di tempo di 1 secondo) da una risposta più lenta (slow)
per smorzare le fluttuazioni dello strumento che, se analogico, risulterebbe altrimenti di difficile
lettura; le modalità per l’uso dell’una o l’altra costante sono dettate da specifiche norme e
dipendono comunque dal tipo di rumore da analizzare, anche se generalmente le modalità di
rilevazione del rumore ambientale sono eseguite in modalità Fast.
microfono
Preamplificatore
Cicuiti di
ponderazione
A-B-C-D
Filtri per
analisi
bande
Amplificatore
RMS
Display
dB/dB(A)
Costanti di
tempo F/S
Figura 6.1 Schema funzionale di un tipico fonometro integratore.
Come accennato in precedenza esiste infine una terza modalità di misura (modalità Impulse) per
componenti impulsive (costante di tempo di 35 millisecondi) per la misura di suoni di breve
durata (rumori transitori)quali ad esempio i rumori di tipo impattivo o quelli prodotti da taluni
macchinari.
La qualità di un fonometro e conseguentemente le sue prestazioni sono classificate
internazionalmente mediante gli standard I.E.C. (International Electrotechnical Commission); le
norme italiane prescrivono che gli strumenti debbano essere almeno di classe 1 I.E.C., possedere
la capacità di effettuare misure con le costanti di tempo slow e impulse, ed analisi in frequenza a
bande di terzi di ottava.
12
la costante di tempo stabilisce gli intervalli temporali durante i quali il fonometro effettua l’integrazione dei valori
istantanei della pressione sonora: valori maggiori della costante appiattiscono le oscillazioni del segnale e viceversa,
pur mantenendosi costante il livello globale equivalente Leq dell’energia contenuta nel segnale.
45
6.2
6.1 Influenza del campo sonoro: l’ambiente reale
Nell’esecuzione delle misure occorre tenere conto dell’ambiente in cui queste vengono eseguite
e del tipo di suono che si intende rilevare: poiché un microfono di misura deve avere una risposta
in frequenza uniforme, ovvero eguale sensibilità alle bande di frequenza normalizzate, le sue
prestazioni sono influenzate dal campo sonoro in cui si effettua la misura e quindi dal
posizionamento dello stesso. Per misure in esterni in genere siamo in presenza di campo libero
(assenza di riflessioni), mentre per misure in interni siamo in presenza di campo riverberante o
semiriverberante (presenza di riflessioni e assorbimenti parziali del suono che determinano una
incidenza casuale): il cambiamento della risposta da campo libero a incidenza casuale avviene
tramite circuiti elettronici interni al fonometro.
46
Le misure, in generale, vengono effettuate orientando il microfono verso la sorgente sonora,
posizionato ad una altezza da terra di circa 1,2 - 1,5 m, e ad almeno 1 m dalle altre superfici
interferenti (pareti, barriere, arredo ed ostacoli in genere), avendo l’accortezza di mantenersi a
distanza dallo strumento in modo da non alterare il campo sonoro.
Per le misure in interni, quando gli ambienti non sono tanto estesi, generalmente è sufficiente
eseguire un’unica misurazione ponendo lo strumento al centro dell’ambiente disturbato, e
rispettando le suddette limitazioni. Se la sorgente di rumore è esterna all’edificio il microfono è
poi orientato in direzione della finestra; viceversa se la sorgente è interna all’edificio il
microfono viene orientato verso la direzione di più probabile provenienza del suono.
47
7. ACUSTICA ARCHITETTONICA: IL SUONO NEGLI SPAZI CHIUSI
Dell’energia sonora Wi incidente su di una superficie, una parte Wr verrà riflessa, una parte Wt
sarà trasmessa ed una parte Wa assorbita (v. figura 7.1).
Per il principio di conservazione dell’energia la somma di queste quantità dovrà essere eguale
all’energia incidente e pertanto definiti con r il coefficiente di riflessione, con t quello di
trasmissione e con a quello di assorbimento risulterà:
1 = Wr/Wi + Wt/Wi + Wa/Wi = r + t + a
Per quanto attiene l’acustica negli spazi chiusi e la qualità di percezione dei suoni negli stessi,
occorre definire il comportamento delle chiusure nei confronti dell’assorbimento e della
riflessione, mentre la trasmissione sonora è pertinente al controllo della rumorosità.
In particolare l’assorbimento è utilizzato per il controllo della riverberazione mentre la
riflessione gioca un suo ruolo nella scelta della conformazione delle sale, dei teatri ecc.
Ciò premesso si osservi la fig. 7.2: un individuo R che si trova all'interno di uno spazio chiuso
riceve da una sorgente sonora S energia diretta e riflessa dalle pareti, dal soffitto e dal pavimento
dell'ambiente.
Wa
Wt
Wi
parete
Wr
Figura 7.1 Distribuzione dell’energia sonora incidente su un divisorio Wi, Wr,Wa,Wt rispettivamente energia
incidente, riflessa, assorbita e trasmessa: 1 = Wr/Wi + Wa/Wi + Wt/Wi = r + a + t con r, a, t rispettivamente coeff.
di riflessione, assorbimento e trasmissione.
48
Una differenza di percorso di 1 m provoca una differenza temporale tra l'onda sonora diretta e
quella riflessa pari a:
τ = 1 m /340 m/s =0,0029 (s)
l'orecchio percepisce come distinti suoni che gli pervengono distanziati temporalmente di almeno
0,045 (s), corrispondenti ad una lunghezza di circa 15 m; ne consegue che le onde sonore
prodotte da un'unica sorgente, ma giungenti all'orecchio dopo delle riflessioni, saranno percepite
come suoni distinti quando la differenza di percorso tra un'onda e la successiva è di almeno 15
m; in tal caso si ha il fenomeno dell'eco.
Con riferimento alla fig. 7.2 ciò accadrà quando:
SBR - SR ≥ 15 m
Le riflessioni multiple cui le onde sonore sono soggette in uno spazio chiuso danno luogo a due
effetti principali:
• risonanza : aumento a regime dell'intensità energetica sonora, ovvero aumento della
intensità della sensazione sonora (13 );
• riverberazione : variazione graduale anziché istantanea dell'intensità della sensazione
sonora sia quando la sorgente comincia ad emettere sia quando cessa l'emissione.
In generale all’interno degli ambienti si possono formare due tipi di campi sonori:
- campo riverberante
- campo semiriverberante
A
B
R
S
C
Fig. 7.2 Tempi di ricezione in R in funzione del
percorso dei raggi sonori
13
tale fenomeno si verifica quando gli elementi che delimitano l’ambiente vengono investiti da un suono di
frequenza eguale, o quasi eguale, alla frequenza propria di vibrazione: in tal caso l’ampiezza delle oscillazioni di
tali elementi tende ad amplificarsi ed esaltarsi pur rimanendo costante l’energia sonora incidente.
49
La condizione di campo riverberante si ha quando il campo acustico è uniforme a causa della
sostanziale assenza di assorbimento di energia sonora da parte delle pareti (riflessione elevata).
Si consideri un ambiente chiuso in cui sia presente una sorgente sonora (vedi fig. 7.2), e
rappresentiamo in un grafico D/τ le variazioni di energia sonora in un punto ricevente R
(vedi fig. 7.3). All’istante τ1 = SR/c arriva la componente diretta, all’instante τ2 = SBR/c, arriva
l’energia di prima riflessione, all’istante τ3 = SACR/c arriverà l’energia di terza riflessione e così
via fino a raggiungere le condizioni di regime al tempo τn .
Figura 7.3 Andamento della densità sonora in funzione delle riflessioni
La variazione della densità energetica sonora D è data quindi dalla relazione:
K" τ)
D = K' (1 - e
(J/m3 )
dove K' e K" (14 ) sono costanti che dipendono dalle caratteristiche di assorbimento acustico
delle pareti e dal volume della sala. In campo riverberante la densità energetica, al crescere del
tempo τ, raggiunge condizioni di regime espresse dalla seguente relazione:
D = 4 Pw /A. c
(J/m3 )
(7.1)
dove il parametro A = α m. S (m²) è denominato unità di assorbimento dell'ambiente o area
equivalente di assorbimento acustico, con S superficie totale che delimita l’ambiente, e α m
coefficiente di assorbimento medio ponderato delle superfici e degli elementi delimitanti
l’ambiente, dato dalla seguente relazione:
αm = ΣSi. α i / ΣSi
dove α i è il coefficiente di assorbimento della superficie i-esima Si.
14
in ambiente riverberante i valori delle costanti sono i seguenti: K’ = 4PW /A . c e K’’= - A . c/4V
50
Nella Tabella 7.1 sono riportati i coefficienti di assorbimento per alcuni tipici materiali.
Tabella 7.1
51
Per quanto riguarda le analoghe condizioni della pressione sonora a regime si ha:
p = (4Pw ρ c/A)1/2
Negli ambienti di comuni dimensioni, per quanto accennato inizialmente, si può tuttavia
ipotizzare che la densità energetica in un punto R, DR ,sia espressa dalla somma di un campo
sonoro diretto Dd e di uno riflesso Dr:
DR = Dd + Dr
il primo può essere dedotto dalle relazioni inerenti la propagazione del suono in campo libero:
Dd = Pw Qθ /c 4 π r²
il secondo è dedotto dalla (7.1):
Dr = 4Pw (1- αm)/Ac
il termine C = A/ (1- α m) è denominato costante dell’ambiente.
Passando alla scala dei decibel si ottiene:
per campo riverberante
Lp = Lw + 10 log 4/A
(dB)
per campo semiriverberante
Lp = Lw + 10 log [(Q θ /4 π r²) + 4/C]
(dB)
Taluni ricercatori (Cirillo, 1990), hanno proposto la seguente relazione empirica dedotta dai
rilievi sperimentali condotti in residenze ed uffici normalmente arredati, funzione della distanza r
(m) dalla sorgente, del volume V (m3 ) dell’ambiente, e della frequenza f :
Lp = Lw - 6,8 log r - 5,6 log V + 11 log f - 2 (log f)² - 8,8
(dB)
Nella figura 7.4 è schematizzato l’effetto dell’assorbimento al fine delle caratteristiche sonore di
un ambiente: con superfici fortemente assorbenti (ad es. rivestimenti posti sul soffitto, le pareti e
con moquette sul pavimento) la sala risulta essere “sorda” ed i suoni vengono percepiti
“ovattati”; viceversa con superfici riflettenti (ad es. i comuni intonaci e pavimenti in ceramica o
marmo) la sala risulta “sonora” a causa delle riflessioni con zone riverberanti in prossimità delle
pareti dove i livelli di pressione sonora aumentano sensibilmente e dove la percezione dei suoni
(ed in particolare del parlato) è sensibilmente disturbata.
52
Campo sonoro in una sala “sorda”
Campo sonoro in una sala “riverberante”
Figura 7.4 Effetti dell’assorbimento acustico in una sala
53
7.1 Tempo di riverberazione
La qualità acustica di una sala è condizionata dal campo sonoro che la caratterizza posto come
visto (v. fig.7.4) entro gli estremi di campo sonoro diretto e riverberato. Di tale fenomeno
interessa in particolare la permanenza per un certo lasso di tempo del suono al cessare
dell'emissione della sorgente, definito coda sonora (v.fig.7.3); quando questa supera un certo
limite temporale scade la qualità acustica dell’ambiente poiché diviene meno netta la
percezione dei suoni successivi.
La durata della coda sonora (persistenza del suono) al cessare dell'emissione è fondamentale per
caratterizzare ed individuare le proprietà acustiche di una sala. Convenziona lmente si assume
come durata della coda sonora il tempo necessario affinché la densità energetica della sala si
riduca ad 1 milionesimo della densità energetica a regime; poiché si esprimono i livelli sonori in
decibel, l'attenuazione in questione corrisponde ad una riduzione del livello del suono di 60 dB
ed il tempo suddetto è definito tempo di riverberazione τ60 (v. fig. 7.1.1).
I tempi di riverberazione misurati in residenze ed uffici normalmente arredati variano
usualmente tra 0,3 e 0,7 s, con valori tipici di 0,5 s.
Se il τ60 è elevato, notevole risulta l'apporto delle onde riflesse per cui la sala risulta "sonora", se
invece è molto breve la densità energetica a regime è ridotta e la sala risulta "sorda".
Per ambienti aventi un volume V < 10.000 m3 e con valori del coefficiente medio di
assorbimento α m < 0,3, il tempo di riverberazione può essere calcolato con la seguente formula
attribuita a Sabine:
τ60 = 0,16 V / A
(s)
(7.1.1)
Per ambienti aventi V > 10000 m3 e/o α m > 0,3 si utilizza la seguente formula attribuita a Eyring:
τ60 = 0,16 V / [S ln (1/1 - αm)]
(7.1.2)
In funzione della destinazione degli ambienti e del loro volume sono dati i tempi τ60 ottimali,
riferiti in genere alla frequenza di 500 Hz (v. fig 7.1.2). Nella Tabella 7.1.1 sono riportati alcuni
valori dei tempi ottimali di riverberazione.
Dalla conoscenza dei tempi ottimali di riverberazione, mediante le relazioni (7.1.1) o (7.1.2), è
possibile ricavare i valori ottimali di α m, ovvero procedere al condizionamento acustico del locale
consistente nell’aumentare o diminuire i coefficienti di assorbimento delle superfici.
Tab. 7.1.1 Tempi di riverberazione ottimali (s)
Volume V (m3 )
musica
parola
1000
1 - 1,5
0,75 - 0,92
5000
1,25 - 1,65
0,92 - 1,12
20.000
1,55 - 2,1
1,08 - 1,32
54
Coda sonora
Fig. 7.1.1. Rilevazione del tempo di riverberazione
Fig. 7.1.2 Tempi di riverberazione ottimali a 500 Hz
Lo studio della conformazione ottimale di una sala al fine della percezione dei suoni e della
eventuale correzione acustica non può prescindere dall’analisi delle riflessioni e della
disposizione ottimale delle superfici assorbenti; l’acustica dell’ambiente è infatti influenzata:
55
•
•
•
•
•
•
•
•
•
dall’architettura;
dall’assenza di fenomeni di eco (differenza di percorso tra raggio sonoro diretto e di
prima riflessione superiore a circa 16-20 m);
dalla riverberazione (espressa dal relativo tempo);
dalla diffusione regolare del suono.
In generale possono essere date le seguenti indicazioni (v. figure 7.1.3 e 7.1.4):
modificare il soffitto e le pareti laterali in prossimità della sorgente sonora al fine di
ottenere la riflessione del suono ed una sua migliore diffusione nel locale (metodo delle
sorgenti immagine o virtuali;
interrompere la regolarità delle superfici laterali al fine di ottenere una migliore
diffusione del suono (ad es. mediante motivi decorativi riflettenti);
applicare materiali fonoassorbenti alle pareti ed al soffitto di fo ndo della sala;
controllare i tempi di riverberazione mediante l’inserimento di materiali fonoassorbenti.
Fig. 7.1.3 Esemplificazione del trattamento delle superfici per
migliorare l’acustica di una sala.
56
Fig. 7.1.4
Esemplificazioni per l’applicazione del metodo delle sorgenti
virtuali al fine dello studio della forma di un auditorium.
7.2 Materiali fonoassorbenti
Le proprietà dei materiali in esame, espresse dal coefficiente di assorbimento α, sono legate,
come avviene sempre in acustica, alla frequenza del suono incidente ed al loro spessore ed
aumentano al crescere di questi (v. figura 7.2.1).
Le loro proprietà vengono pertanto certificate alle varie frequenze, ed in genere per le bande
normalizzate da 125 a 4000 Hz (v. Tabella 7.1).
Poiché α dipende dalla frequenza, analogamente a quanto avviene per il potere fonoisolante
(vedi oltre) è stato introdotto un indice di valutazione a singolo numero delle prestazioni
fonoassorbenti α w, definito nella norma tecnica ISO 11654, il cui valore scaturisce dal confronto
57
tra le prestazioni del materiale rispetto al valore letto a 500 Hz su di una curva di riferimento (v.
figura 7.2.2): tale curva viene opportunamente posizionata rispetto ai valori reali facendola
scorrere sul diagramma α vs.frequenza con scarti pari a 0,05, fino a che la somma degli scarti
sfavorevoli 15 è ≤ 0,1; ad esempio nella figura 7.2.3, è riportato il calcolo di un materiale
fonoassorbente avente α w pari a 0,6, con uno scarto sfavorevole a 250 Hz pari a 0,05.
7.2.1
Vi possono poi essere casi in cui il materiale presenta dei valori di assorbimento particolarmente
elevati a certe frequenze: quando la differenza tra questi valori e la curva di riferimento
posizionata come sopra detto è ≥ 0,25 il fatto viene segnalato aggiungendo ad α w una lettera tra
parentesi (v. figura 7.2.4); le lettere sono L se la frequenza interessata è 250 Hz, M se la
frequenza è a 500 e 1000 Hz, ed H se è a 2000 e 4000 Hz.
15
per scarto sfavorevole si intende la differenza tra il valore letto sulla curva di riferimento e quello reale.
58
I materiali fonoassorbenti, esposti direttamente in ambiente, sono generalmente utilizzati ai fini
della correzione acustica degli stessi, qualora essi abbiano tempi di riverberazione troppo elevati.
In un certo ambiente, dall'analisi dei tempi di riverberazione τ60 che si hanno in funzione della
frequenza e dal loro confronto con i tempi ottimali τ60opt, si vede di quanto deve essere
aumentato l'assorbimento alle varie frequenze: τ60 = 0,16 V / A da cui A = 0,16 V /τ60
59
τ60opt = 0,16 V / Aopt da cui Aopt = 0,16 V /τ60opt
infine
Aopt - A = Aopera (m²) unità di assorbimento da porre in opera, mediante l'applicazione di
materiale fonoassorbente per la correzione acustica dell'ambiente.
In prima approssimazione il calcolo si può riferire alla sola frequenza di 500 Hz.
Detti materiali vengono utilizzati anche nelle intercapedini delle pareti doppie al fine di ridurre
gli effetti di risonanza sonora nelle stesse (effetto tamburo), e limitare così la trasmissione sonora
tra locali contigui.
In generale per la scelta e la disposizione dei materiali fonoassorbenti si opera come segue:
il materiale fonoassorbente deve avere una finitura irregolare in modo da favorire la
diffusione del suono;
60
-
le superfici fonoassorbenti devono crescere con la distanza dalla sorgente.
Il contenimento del livello di pressione sonora in ambiente mediante materiale fonoassorbente
non deve essere confuso con il contenimento del trasferimento di energia sonora da un locale ad
un altro.
Infatti le applicazioni di un semplice strato di materiale sulla parete che si vuole isolare
acusticamente non ha che un piccolo effetto sulla trasmissione dell'energia sonora, essendo:
R’ = L1 - L2
(7.2.1)
dove R’, potere fonoisolante apparente, meglio definito al capitolo 9, è dovuto quasi
esclusivamente alle caratteristiche della struttura. Dell’effetto dell’assorbimento sonoro sulla
riduzione di L2 dell’ambiente al fine della valutazione di R’ si tiene conto con il termine
correttivo:
+10 log S s/A
(dB)
dove Ss è la superficie della parete di separazione (m²) ed A è dedotto da calcolo o
sperimentalmente dalla (7.1.1); pertanto la (7.2.1) diviene:
R’ = L1 - L2 + 10 log Ss/A (dB)
Più in generale la rid uzione del livello sonoro ∆Lp realizzabile in un certo ambiente a causa
dell’incremento del fonoassorbimento può essere calcolata mediante la relazione:
∆Lp = 10 log A2 /A1 (dB)
dove A1 e A2 sono rispettivamente le unità di assorbimento in m² prima e dopo il trattamento
fonoassorbente alle varie frequenze.
L'assorbimento dei materiali può avvenire per porosità (dissipazione di energia per attrito tra
l’aria e le cavità del materiale), con pannelli vibranti (dissipazione di energia sonora in energia
meccanica per risonanza della membrana) e con i risonatori (assorbimento per risonanza di
cavità). Al contrario dei materiali termoisolanti, le celle porose dei materiali fonoassorbenti
devono quindi essere aperte ed in comunicazione tra loro.
Nella fig. 7.2.5 sono riportate le caratteristiche generali di assorbimento vs/frequenza per tali tipi
di materiali fonoassorbenti.
Fig. 7.2.5
61
In merito alla posizione dell’isolante rispetto ad una superficie rigida questo, affinché esplichi la
massima efficacia,deve essere posto ad una distanza d dalla parete pari a:
d = λ/4 (m)
dove λ è la lunghezza d’onda del suono incidente (v. figura 7.2.6).
Max. assorbimento
λ/4
Min. assorbimento
Fig. 7.2.6 Efficienza di assorbimento di materiale poroso su parete rigida
Per quanto sopra detto emerge un altro fattore molto importante per definire le prestazioni di
fonoassorbimento, ovvero le modalità di montaggio del materiale rispetto al supporto
(intercapedine) e la qualità stessa del supporto: chi commercia tali prodotti dovrebbe pertanto
specificare per quale situazione le prestazioni date sono da ritenersi valide. Inoltre per non
confondere l’energia assorbita con quella trasmessa, il valore di α rilevato in laboratorio viene
denominato α sabine.
ESERCITAZIONE
In un determinato locale caratterizzato da un livello di pressione sonora Lp1 si vuole calcolare la
riduzione di tale livello ad un valore Lp2 disponendo un controsoffitto fonoassorbente. Dalle
caratteristiche di finitura delle pareti, del pavimento e del controsoffitto, sono stati desunti i
seguenti valori delle unità di assorbimento prima A1 e dopo l’intervento A2 ; il calcolo è riportato
nel prospetto seguente.
frequenze
(Hz)
Lp1
Lp1 / ottava
A1
A2
10 log A2 / A1
Lp2 /ottava
Lp2
∆Lp 1-2
62
125
65
24
110
6,6
58,4
250
67
34
200
7,7
59,3
500
68
55
250
6,6
61,4
1000
72,5 dB
63
58
190
5,2
57,8
66 dB
6,5
2000
4000
60
60
160
4,3
55,7
52
60
120
4,3
47,7
7.3 Materiali fonoisolanti
Per materiali fonoisolanti si intendono quei materiali che, applicati a strutture esistenti dotate di
scarso isolamento acustico, sono in grado di migliorarne le prestazioni sia riducendo le
vibrazioni del supporto, sia dissipando l’energia acustica per effetto di fonoassorbimento,
smorzamento (materiali viscoelastici quali ad es. mescola di bitume-gomma) e talora con
incremento della massa (fogli di piombo o laminati di materiali ad alta densità).
Il principio base che viene adottato nella realizzazione di tali materiali è quello di realizzare
elementi multistrato caratterizzati da comportamenti acustici differenti; ad esempio tipici
materiali fonoisolanti sono quelli costituiti da una o più lastre di piombo interposte tra due o più
strati di poliuretano espando flessibile a celle aperte: i due strati di espanso servono quindi l’uno
come materiale fonoassorbente e l’altro come supporto elastico per la lastra di piombo (v. figura
7.3.1).
Lo spessore di tali materiali varia da circa 25 a 50 mm, con pesi varianti rispettivamente da circa
6 a 18 kg/m². I materiali in questione vengono applicati secondo le modalità riportate nelle
figure 7.3.2 e 7.3.3.
63
64
Figura 7.3.3 Applicazioni di materiali fonoisoalnti a parete
8. PRINCIPALI SORGENTI DI RUMORE
Le sorgenti sonore, definite rumorose in quanto fastidiose per gli individui, possono suddividersi
in sorgenti esterne ed interne all’edificio.
Tra le sorgenti sonore esterne, sicuramente le più disturbanti e diffuse sono da attribuire al
traffico automobilistico, ferroviario ed aereo, ed in misura minore a quello dovuto alle attività
antropiche ed ai macchinari (principalmente macchine per la climatizzazione).
Si osserva peraltro che fra i diversi tipi di rumore presenti nelle aree residenziali quelli dovuti al
traffico costituiscono la componente più importante del rumore ambientale.
Il rumore ambientale può altresì essere costituito oltre che da una pluralità di sorgenti sonore
rumorose "generalizzate" ed aleatorie, quali il traffico veicolare, anche da sorgenti specifiche
"puntuali" i cui livelli sonori superano significativamente, per entità ed estensione temporale, i
livelli delle altri fonti di rumore. La distinzione suddetta appare importante per definire la
tollerabilità di determinate attività al fine di definire i criteri di valutazione dei rumori.
A seconda poi che le sorgenti siano chiaramente individuabili o meno nei luoghi e nel territorio,
si usa classificarle rispettivamente in sorgenti sonore fisse e mobili.
65
Tra le prime si ritrovano pertanto gli impianti tecnici degli edifici (centrali termiche e frigorifere,
ecc.), le infrastrutture stradali, ferroviarie, aeroportuali, industriali, artigianali, ecc. nonché le
aree adibite a parcheggi, attività sportive e ricreative; tra le seconde si devono invece annoverare
tutte le altre sorgenti di rumore rappresentate ad esempio dal rumore dei vicini, dagli apparecchi
radio e televisivi delle abitazioni private, ecc.
Al momento ci limitiamo ad evidenziare che le fonti di rumore, siano esse di carattere più o
meno continuativo o sporadico, sono caratterizzate dal variare della intensità nel tempo, mentre
le situazioni rappresentate da livelli di rumore costanti per determinati intervalli di tempo sono
certamente più rare e generalmente legate a particolari attività lavorative.
Infatti, come accennato in precedenza, nelle aree urbane il rumore presente è prevalentemente
dovuto al traffico veicolare, ed in misura minore ai traffici ferroviari ed aerei, alle attività
artigianali od altro.
I risultati di una inchiesta ISTAT, condotta in varie città italiane alcuni anni orsono, mettevano in
evidenza che, tra le cause di lamentele, il rumore da traffico veicolare urbano occupava il primo
posto, mentre altre cause di lamentele erano anch'esse collegate ad inconvenienti di rumorosità
(rumori dei vicini, traffico aereo e ferroviario, rumori di attività lavorative ecc.).
Ciascuna delle suddette sorgenti di rumore è caratterizzato da uno spettro sonoro tipico da
prendere in esame al fine della progettazione dei dispositivi atti a ridurre l’immissione di rumore
negli ambienti.
8.1 Le sorgenti di rumore esterne
Nella figura 8.1.1 è rappresentato il tipico spettro di rumore del traffico automobilistico rilevato
in una città italiana, con veicoli viaggianti a circa 60-70 km/h (scorrimento costante).
Appare evidente il contenuto energetico particolarmente rilevante alle basse frequenze (63 –250
Hz), alle quali corrispondono lunghezze d’onda maggior (λ = c/f), più difficili da controllare con
schermi o barriere.
Nella figura 8.1.1 è rappresentato anche il tipico spettro di rumore di treni merci e passeggeri,
dalla quale si evince che per entrambi i convogli le componenti più elevate si attestano tra i 500 e
i 2000 Hz. A partire dai rilievi sperimentali sono stati elaborati dei modelli previsionali del
rumore da traffico automobilistico e ferroviario in corrispondenza di ricettori posti a distanza
dalle sorgenti e per diverse condizioni ambientali.
Ad esempio il Ministero dei Trasporti dell’Ontario ha elaborato la seguente relazione empirica:
LAeq = 0,21 v + 10,2 log (Q VL + 6 QVP ) – 13,9 log d + 49, 5
(dBA)
(8.1.1)
dove v = velocità media dei veicoli (km/h)
QVL = flusso dei veicoli leggeri (n° veicoli/h)
QVP = flusso dei veicoli pesanti (n° veicoli/h)
6 = costante moltiplicativa per equiparare 1 veicolo pesante a 6 veicoli leggeri
d = distanza dal bordo strada (m)
la relazione (8.1.1) vale ovviamente in assenza di ostacoli fino a distanze di 200 m.
Se anziché trovarci in campo libero fossimo in presenza di edifici che delimitano la strada, la
presenza delle riflessioni determina un incremento dei livelli sonori.
66
Fig. 8.1.1 Spettri di rumore di traffico automobilistico e ferroviario (Bertoni et al.)
Come già evidenziato nelle figure 3.3.2 e 3.3.3, le riflessioni delle facciate in strade ad U
determinano un campo sonoro quasi diffuso che mantengono sostanzialmente invariato il rumore
67
anche trovandosi distanti dalla sede stradale (piani alti degli edifici ad altezze ≥ larghezza della
strada). Relativamente a tale situazione il CSTB francese ha elaborato la seguente correlazione
empirica tra flusso veicolare e larghezza della strada:
LAeq = 10 log Q – 6,5 log L + 51 (dBA)
(8.1.2)
dove Q è il flusso veicolare (n° veic./h) ed L (m) la larghezza della carreggiata; al fine della
determinazione di Q, il CSTB ha fornito i seguenti valori di equivalenza tra veicoli leggeri e
pesanti:
Tipo di strada
Equivalenza
1 VP = n° VL1
autostrada
5-6
Strada urbana scorrevole
6-8
Strada urbana intenso traffico
8-15
Incroci e ingorghi
10-20
1
VP = veicolo pesante, VL = veicolo leggero
Per quanto attiene il rumore generato dal passaggio di treni è possibile calcolare il LAeq a partire
dalla determinazione del livello massimo LAX, associato al passaggio di un singolo treno,
secondo la seguente relazione:
LAeq = LAX – 10 log 3600 = LAX – 35,5 (dBA)
(8.1.3)
Per il passaggio di N treni eguali in 1 ora si avrà:
LAeq N = LAeq + 10 log N
(dBA)
(8.1.4)
Se i treni sono diversi si avrà:
LAeq N = 10 log
∑
N
N =1
10
LAeqn /10
(dBA)
(8.1.5)
Il valore LAX è dato dalla seguente espressione:
LAX = Ldmax + 10 log [(3,6 l/v)+ (6d/100)]
(dBA)
Dove v (km/h) è la velocità del treno, l (m) la lunghezza del convoglio, d (m) la distanza
ricettore-asse ferrovia 16 ; il valore di Ldmax può a sua volta essere determinato a partire dal
valore massimo di rumorosità rilevato convenzionalmente a 25 m di distanza dall’asse della
ferrovia mediante la seguente equazione:
Ldmax = Lmax
25
– K log d/25
(dBA)
Dove K = 12 per treni molto lunghi (per propagazione cilindrica perfetta K=10) e K=17 per treni
corti (per propagazione sferica perfetta, ad es. passaggio di sola motrice, K = 20), e Lamx25 è
funzione della velocità v(km/h) pari a:
Lamx25 = 30 log v + 28 (dBA) treni più rumorosi
16
il termine ts = 3,6L/v + 6d/100 rappresenta la durata in secondi dell’evento sonoro associato al passaggio del
treno
68
Lamx25 = 40 log v - 4
(dBA) treni meno rumorosi
ESERCITAZIONE
Calcolare il livello di pressione sonora complessivo sulla facciata di un edificio posto nella
situazione di figura 8.1.2, in una zona il cui limite diurno sia di 65 dBA (classe IV), avendo i
seguenti dati:
Strada
Flusso veicoli leggeri QVL = 500 veic/h
Flusso veicoli pesanti QVP = 50 veic/h
Velocità media
v = 90 km/h
Ferrovia
Lunghezza treno l = 200 m
Velocità
v = 100 km/h
Rumorosità elevata
N° 3 passaggi /h
Per quanto attiene al rumore della strada mediante la relazione (8.1.1) si ha:
LAeqstrada = 0,21 v + 10,2 log (Q VL + 6 QVP ) – 13,9 log d + 49, 5 (dBA) =
= 0,21. 90 + 10,2 log (500 + 6. 50) – 13,9 log 80 + 49,5 = 71,6 dBA
per il rumore della ferrovia si ha:
Lamx25 = 30 log 100 + 28 = 88 (dBA)
Ldmax = Lmax 25 – K log d/25 = 88 – 12 log 80/25 = 82 (dBA)
LAX = Ldmax + 10 log [(3,6 l/v)+ (6d/100)] = 82 + 10 log (3,6. 200/100 + 6. 80/100)=
= 92,8
(dBA)
LAeqferr = LAX – 35,5 = 92,8 – 35,5 = 57,8 (dBA) (per passaggio singolo treno)
LAeqferr3 = 57,8 + 10 log 3 = 62,5 (dBA) (per 3 convogli in 1 ora)
Il livello complessivo di rumore sulla facciata dell’edificio è dunque pari a:
LAeq strada+ferr = 10 log (10 71,6/10 + 10 62,5/10) = 72,1 (dBA)
Per eve ntuali interventi di risanamento occorre dunque agire prima sulla sorgente più rumorosa
costituita dalla strada.
d = 80 m
d = 80 m
Fig. 8.1.2
69
Posto che si voglia rientrare nel limite diurno di zona (65 dBA) la riduzione minima da
assicurare intervenendo sulla strada dovrà essere pari a:
LAeqlim = 65 dB(A)
LAeqferr = 62,5 dB(A)
LAeq strada mitigata = LAeqlim - LAeqferr = 10 log (10 65/10 – 10 62,5/10) = 61,4 dBA
Attenuazione minima da garantire 71,6 – 61,4 = 10,2 dBA
8.2 Gli interventi per il controllo della rumorosità esterna
La riduzione dei livelli sonori immessi dall’esterno negli ambienti passa prima di tutto attraverso
la riduzione della rumorosità esterna. Le strategie di intervento per la riduzione della rumorosità
esterna sono molteplici e così sintetizzabili:
• interventi sui trasporti con progressiva sostituzione dei mezzi privati con quelli pubblici;
poiché tuttavia gli autobus sono molto più rumorosi delle autovetture, occorre sostituire i
motori diesel con motori elettrici;
• limitazione dei flussi veicolari con drastica riduzione alla circolazione dei mezzi pesanti,
e uso di motorini a trazione elettrica; è bene ricordare che un dimezzamento dei flussi
senza interventi sulla composizione del traffico porta ad una riduzione massima teorica di
soli 3 dB;
• interventi a livello di arredo urbano per la limitazione alla velocità dei veicoli con
disegno dei percorsi stradali in modo da evitare il più possibile la presenza di incroci e di
soste, con conseguenti decelerazioni e accelerazioni; tale studio è compreso nell’ambito
del piano Urbano del traffico;
• interventi a scala urbanistica congruenti con il controllo della rumorosità immessa da
infrastrutture stradali.
8.2.1 Il Piano Urbano del traffico e la zonizzazione acustica del territorio
L’importanza di tali strumenti pianificatori è troppo spesso ignorata o non pienamente compresa,
specialmente per quanto attiene ai condizionamenti, sociali ed economici, ed ai limiti da essi
imposti all’attività imprenditoriali, all’utilizzo del territorio, alle attività edificatorie sia degli
edifici residenziali, sia degli edifici destinati ad attività artigianali, industriali e commerciali, sia
infine per il recupero e la trasformazione degli edifici esistenti.
A questo occorre aggiungere che la loro redazione può portare in molte circostanze alla revisione
degli strumenti urbanistici e normativi adottati o in corso di adozione cui sono strettamente
correlati, primi fra tutti i Piani Regolatori Generali, ma anche dei Piani territoriali di
coordinamento, di recupero, del Regolamento Edilizio e di Igiene.
Ed infatti sia il PUT (Piano Urbano del Traffico) sia il PCCA (Piano di Classificazione
Comunale Acustica) sono parte integrante del piano regolatore e pertanto devono essere il
risultato di una analisi del territorio fatta sulla base del PRG e della configurazione topografica
e morfologica di fatto esistente.
Il PUT costituisce uno strumento indispensabile al fine del controllo della rumorosità
ambientale: il privilegiare nei centri urbani la realizzazione di strade locali, si è visto che può
portare a riduzioni notevoli della velocità; altre iniziative sono la realizzazione di aree pedonali
(ZTL-Zone a Traffico Limitato), la realizzazione di parcheggi scambiatori posti nelle aree
periferiche meno densamente abit ate ed a ridosso degli svincoli delle tangenziali.
Il PCCA, derivante dalla classificazione delle varie parti del territorio comunale in funzione di
predeterminati parametri indicatori del clima acustico di ciascuna area (v.Tabella A del DPCM
70
14.11.97 già riportata come Tabella I nel DPCM 1/3/91), costituisce peraltro solo il primo passo
nella regolamentazione e controllo della rumorosità nel territorio, cui necessariamente dovranno
seguire tutta una serie di iniziative, tra le quali il contenimento delle emissioni da parte delle
sorgenti rumorose e la redazione degli eventuali piani di risanamento, ciò al fine di conseguire
gli obiettivi che stanno alla base dell’iniziativa del legislatore, consistenti nella riduzione
progressiva nel tempo dei livelli di inquinamento acustico che dovranno essere portati nei limiti
definiti dai valori di qualità ( 17 ) della seguente Tabella D.
Tabella A Classificazione del territorio comunale (art.1 DPCM 14.11.97)
CLASSE I - aree particolarmente protette: rientrano in questa classe le aree nelle quali la quiete
rappresenta un elemento di base per la loro utilizzazione: aree ospedaliere, scolastiche, aree destinate al
riposo ed allo svago, aree residenziali rurali, aree di particolare interesse urbanistico, parchi pubblici, ecc.
CLASSE II - aree destinate ad uso prevalentemente residenziale: rientrano in questa classe le aree urbane
interessate prevalentemente da traffico veicolare locale, con bassa densità di popolazione, con limitata
presenza di attività commerciali ed assenza di attività industriali e artigianali
CLASSE III - aree di tipo misto: rientrano in questa classe le aree urbane interessate da traffico veicolare
locale o di attraversamento, con media densità di popolazione, con presenza di attività commerciali, uffici
con limitata presenza di attività artigianali e con assenza di attivhà industriali; aree rurali interessate da
attività che impiegano macchine operatrici
CLASSE IV - aree di intensa attività umana: rientrano in questa classe le aree urbane interessate da
intenso traffico veicolare, con alta densità di popolazione, con elevata presenza di attivhà commerciali e
uffici, con presenza di attività artigianali; le aree in prossimità di strade di grande comunicazione e di
linee ferroviarie; le aree portuali, le aree con limitata presenza di piccole industrie.
CLASSE V - aree prevalentemente industriali: rientrano in questa classe le aree interessate da
insediamenti industriali e con scarsità di abitazioni.
CLASSE VI - aree esclusivamente industriali: rientrano in questa classe le aree esclusivamente
interessate da attività industriali e prive di insediamenti abitativi
Tabella. D.Valori di qualità del livello sonoro equivalente Leq in dB(A) relativi alle classi di
destinazione d’uso del territorio (DPCM 14/11/97 art.7)
Classe di destinazione d’uso
Limite diurno
Limite notturno
del territorio
(6-22)
(22-6)
Leq(A)
Leq(A)
I- Aree particolarmente
protette
47
37
II - Aree preval. residenziali
52
42
III -Aree di tipo misto
57
47
IV -Aree di intensa attività
62
52
V -Aree prevalent. industriali
67
57
VI- Aree eslusivamente industriali
70
70
Come si evince dall’esame della tabella Asi tratta di individuare i parametri in grado di
caratterizzare acusticamente il territorio su basi oggettive e trasparenti, costituiti in sintesi da:
• densità della popolazione;
• densità delle attività umane (commerciali, artigianali, industriali);
• infrastrutture stradali e ferroviarie e relativi flussi di traffico.
Vi sono poi alcuni aspetti fondamentali da tener presenti nell'adottare la classificazione in zone
del territorio:
17
valori di rumore da conseguire nel breve, nel medio e nel lungo periodo con le tecnologie e le metodiche di
risanamento disponibili, per realizzare gli obiettivi di tutela previsti dalla legge 447/95, art.2,comma1,lettera h.
71
•
la rumorosità presente in una zona è quella complessiva originata da qualsiasi tipo di
sorgente sonora situata internamente o esternamente alla zona stessa;
non ha quindi importanza il punto o l'area nella quale sono collocate le sorgenti, poichè il
rumore presente in una zona, da qualsiasi parte esso provenga, deve essere contenuto nei
limiti massimi di immissione previsti per quella determinata zona acustica;
le sorgenti devono rispettare contemporaneamente i limiti di tutte le zone interessate dalle
loro emissioni sonore;
le sorgenti (fisse o mobili) devono rispettare i valori limite di emissione 18 consentiti;
le infrastrutture stradali, ferroviarie, aeroportuali ecc. devono rispettare i limiti assoluti di
immissione ed emissione prescritti all’interno delle rispettive fasce di territorio di loro
pertinenza 19 .
•
•
•
•
Per le sorgenti sonore fisse, con l’eccezione delle infrastrutture dei trasporti, i limiti di emissione
suddetti sono riportati nella tabella B seguente, e si applicano a tutte le aree del territorio ad esse
circostanti, secondo la rispettiva classificazione, mentre per le sorgenti mobili (es. autoveicoli,
aeromobili, materiale rotabile ferroviario) si fa riferimento alle norme di omologazione e
certificazione da stabilirsi con appositi decreti.
Tabella B Valori limite d’emissione per le singole sorgenti
(DPCM 14/11/1997).
Classe di destinazione d’uso
Limite diurno
del territorio
(6-22)
Leq(A)
I- Aree particolarmente
protette
45
II - Aree preval. residenziali
50
III -Aree di tipo misto
55
IV -Aree di intensa attività
60
V -Aree prevalent. industriali
65
VI- Aree eslusivamente industriali
65
fisse - Leq in dB(A)
Limite notturno
(22-6)
Leq(A)
35
40
45
50
55
65
Per quanto attiene al rumore immesso nell’ambiente esterno dall’insieme di tutte le sorgenti sono
definiti i valori limite assoluti di immissione di Tabella C.
Tabella C Valori limite assoluti di immissione - Leq in dB(A) (DPCM 14/11/1997).
Classe di destinazione d’uso
Limite diurno
Limite notturno
del territorio
(6-22) Leq(A)
(22-6) Leq(A)
I- Aree particolarmente
protette
50
40
II - Aree preval. residenziali
55
45
III -Aree di tipo misto
60
50
IV -Aree di intensa attività
65
55
V -Aree prevalent. industriali
70
60
VI- Aree eslusivamente industriali
70
70
18
il valore limite di emissione è il valore massimo di rumore che può essere emesso da una sorgente sonora,
misurato in prossimità della sorgente stessa, tali limiti risultano più bassi rispetto a quelli di immissione sia al fine di
tener conto dell’apporto alla rumorosità di una pluralità di sorgenti, sia per ridurre il rischio di superamento dei
limiti di immissione.
19
secondo il DPCM 14.11.97,all’esterno delle fasce territoriali di pertinenza il rumore prodotto dal traffico delle
infrastrutture stradali, ferroviarie, marittime, aeroportuali, concorrono al raggiungimento dei limiti assoluti di
immissione; all’interno di tali fasce le singole sorgenti sonore diverse da quelli aventi origine dal traffico suddetto
devono rispettare i limiti di tabella B e nel loro insieme devono rispettare i limiti di tabella C secondo la
classificazione che viene assegnata alla fascia; infine all’interno delle fasce, limitatamente al rumore prodotto dalle
infrastrutture non si applica il rispetto dei valori limite differenziali di immissione all’interno degli ambienti
abitativi.
72
Rispetto alle diverse tipologie di sorgenti sonore, nel definire la classe di appartenenza di una
determinata area, preliminarmente si rileva che:
per le sorgenti fisse
le attività artigiana li e commerciali vanno analizzate in termini di densità nell'area di censimento
(n°attività/km², n° addetti/km², n°abitanti per esercizio commerciale, ecc.).
Non devono essere considerati per definire la zona gli eventi sonori eccezionali e/o temporanei;
non devono quindi essere considerate nella classifizione della zona le sorgenti sonore costituite
da cantieri edili, lavori stradali, le emissioni da strumenti musicali utilizzati nel corso di feste in
abitazioni private ed all’aperto, gli schiamazzi (persone e/o animali), le sirene degli antifurti, le
sirene di ambulanze o della polizia, i mercati ambulanti, il carico e lo scarico occasionale di
merci, ecc.
Molte delle emissioni suddette potranno essere normate nel regolamento locale di igiene o in
apposite norme dello Stato o della Regione.
per il traffico stradale
le infrastrutture in questione, assimilate a sorgenti fisse, i valori limite di immissione relativi alle
singole infrastrutture, all’interno delle rispettive fasce di pertinenza che delimitano la sede
stradale lungo il loro percorso, nonchè l’estensione laterale di tali fasce, sono tuttora da
determinare con apposito decreto attuativo 20 , anche se in merito sono già state rese note alcune
proposte ministeriali. Al momento si può fare riferimento ai DPCM del 1.3.91 e del 14.11.97,
che sostanzialmente rispecchiano la gerarchizzazione utilizzata per la redazione dei P.U.T., e
all’esperienza accumulata nella redazione dei piani.
In generale si individuano sostanzialmente quattro tipologie di vie in funzione del servizio
svolto e della prevedibile intensità del traffico, anche se al fine della rumorosità, a rigore,
andrebbe considerato oltre che il volume anche la composizione del traffico stesso (n° di veicoli
pesanti, autoveicoli, motorini, ecc.):
a)
b)
c)
d)
strade con traffico esclusivamente locale (classe Il);
strade con traffico locale e/o di attraversamento (classe III);
strade ad intenso traffico veicolare (classe IV);
strade di grande comunicazione o autostrade (classe IV);
In relazione ai P.U.T. le suddette tipologie sono quindi suddivisibili sostanzialmente in viabilità
principale (tipo c e d) e secondaria (tipo a e b):
Nella viabilità principale rientrano:
Strade di scorrimento
sono le strade che attraversano la città e/o ne collegano i punti principali; esse assorbono quindi
la maggior parte del traffico di media- lunga percorrenza; dal punto di vista urbanistico queste
possono essere più o meno interrelate al traffico locale potendosi infatti avere strade che
attraversano paesi dove, la mancanza di tangenziali, di fatto impone l’inglobamento nell’area
anche del traffico pesante e gli accessi alla strada risultano numerosi, o viceversa (v. ad es. le
autostrade) gli accessi risultano limitati ed il taffico non ha sostanzialmente relazione con la vita
locale dell’area stessa.
20
v. bozze di decreti attuativi sui criteri per la prevenzione ed il contenimento dell’inquinamento da rumore nelle
infrastutture stadali e delle infrastrutture ferroviarie.
73
Strade di distribuzione
queste raccolgono il traffico proveniente dall’interno delle zone (viabilità secodaria) e lo
distribuiscono sulle strade di scorrimento.
Nella viabilità secondaria rientrano:
Strade locali
costituite dalle strade interne alle varie zone con la funzione di dare accesso, in ingresso ed
uscita, all’abitato e quindi predisposte per la sosta dei residenti e dei fruitori delle principali
attività economiche locali (uffici pubblici, grande distibuzione commerciale, artigianato, piccole
industrie,ecc.).
Strade residenziali (o di quartiere)
costituite da strade riservate essenzialmente al traffico dei residenti (gli unici a cui è
normalmente consentita la sosta), di vita sociale (es. asili, scuole elementari, ecc.) e/o di piccolo
commercio (negozi, botteghe, ecc.).
Secondo le quattro categorie suddette la presenza di una elevata percentuale di mezzi pesanti o di
intensi flussi di traffico (tipo b,c e d) porta ad inserire in classe III e/o IV una striscia di
territorio, denominata fascia di pertinenza, posta ai lati dell’infrastruttura; l’ampiezza della
pertinenza è funzione della tipologia stradale suddetta e/o delle schermature (file di fabbricati
più o meno continue). Oltre questa striscia si può effettuare una classificazione che può essere di
classe diversa quale ad esempio la III o la Il in corrispondenza ad aree urbanistiche destinate alla
residenza.
Per quanto attiene alle infrastrutture ferroviarie ordinarie (non ad alta velocità) il D.M.
appositamente emanato prevede due fasce di pertinenza: una di 100m a ridosso della ferrovia, ed
una seconda fascia di 150 m per una estensione complessiva di 250 m per ciascun lato della sede
ferroviaria.
Per le aree poste in prossimità di ferrovie e strade di grande comunicazione si adotta la classe IV
per l'esistente a partire dall'infrastruttura, mentre per le opere da costruire si prevede la IV o III
classe a partire dalla linea che delimita la fascia di rispetto.
8.2.1.1 CRITERI GENERALI
Si forniscono di seguito alcuni criteri metodologici di validità generale, riportati nei documenti
messi a punto dal ministero dell’ambiente e sostanzialmente recepiti dalle Regioni, per facilitare
e rendere omogenea l’operazione di classificazione acustica:
a)
la classificazione in zone deve essere adottata dai Comuni come parte integrante e qualificante del piano regolatore, evitando di far confinare zone con limiti assoluti superiori a 5 dB(A);
b)
evitare di creare micro-suddivisioni del territorio, per non ottenere una suddivisione
troppo frammentata, ed individuare invece le zone tenendo conto anche delle preesistenti
destinazioni d'uso;
c)
devono essere individuate aree da destinare ad attività dì intrattenimento anche a carattere
temporaneo e/o mobile e/o all'aperto, prevedendo opportune fasce orarie per lo svolgimento delle
stesse, recependo il tutto nei regolamenti locali.
8.2.1.2
CRITERI PARTICOLARI
Tutti concordano che, da un punto di vista strettamente metodologico, è consigliabile iniziare
con l'individuazione delle zone appartenenti alle classi I, V e VI, in quanto più facilmente
74
identificabili in base alle particolari caratteristiche di fruizione del territorio o a specifiche
indicazioni di Piano regolatore, per poi proseguire con l'assegnazione delle classi II, III e IV e
con la rilevazione delle infrastrutture dei trasporti e delle relative aree di pertinenza.
a) Individuazione delle zone in classe I
Si tratta delle aree nelle quali la quiete rappresenta un elemento di base per l'utilizzazione:
• le aree ospedaliere e scolastiche,
• le aree destinate al riposo ed allo svago,
• le aree residenziali rurali,
• le aree di particolare interesse urbanistico ed i parchi pubblici.
Tra le aree di interesse urbanistico, si possono inserire anche le aree di particolare interesse
storico, artistico ed architettonico, nonché i parchi e le riserve naturali, per la cui fruizione la
quiete è sicuramente da ritenere un elemento essenziale soprattutto anche per la tutela del
patrimonio faunistico ivi presente. Non sono invece da includere in classe I per evidenti ragioni
di utilizzo ed opportunità:
- le piccole aree verdi di quartiere ed i parchi per le quali non sussiste la salvaguardia dell’aspetto
naturalistico dell’area;
- le strutture scolastiche o sanitarie inserite in edifici di civile abitazione che assumono le
caratteristiche della zona cui appartengono;
- il verde sportivo.
Si rileva inoltre che risulterebbe incompatibile la presenza di qualunque attività ricreativa,
sportiva o di ristoro (bar, ristori, posteggi,ecc.) nei parchi e nelle aree verdi eventualmente
incluse in classe I. Per quanto riguarda l'individuazione di altre aree da collocare in classe I, si
può fare riferimento alle zone F del Piano regolatore generale (aree di uso pubblico e di interesse
collettivo quali cimiteri, chiese, centri sociali per attività civiche e associative, ecc.).
b) Individuazione delle zone in classe V e VI
Per l'identificazione delle classi V e VI (aree prevalentemente ed esclusivamente industriali) non
sussistono in genere particolari problemi, in quanto esse sono individuate dal Piano regolatore
generale.
Occorre poi ricordare che in classe V vale il criterio di protezione differenziale 21 del rumore per
le abitazioni, conseguentemente si può verificare una discrepanza tra il limite massimo
ammissibile di rumorosità sulle facciate esterne delle abitazioni ai fini del rispetto del suddetto
criterio, nei confronti di quello di zona (pari a 70-60 dB(A)). Ciò consiglia di adottare delle zone
di sicurezza (dimensionate in maniera da tener conto delle sorgenti di rumore e della morfologia
territoriale) da interporre tra le industrie e le prime abitazioni della zona al fine di non eliminare
nei fatti le opportunità consentite dalla collocazione in zone industriali delle aziende.
Altresì è evidente che in classe VI sono ammesse solo le residenze adibite al personale con
funzioni di custodia e delle relative famiglie.
21
l’art.4 del DPCM 14/11/97 prescrive che i valori limite differenziali di immissione all’interno degli ambienti
abitativi, determinati con riferimento alla differenza tra i livelli equivalenti di rumore ambientale e residuo, è di 5
dB per il periodo diurno e di 3 dB per quello notturno; tale criterio non si applica in zone di classe VI e per la
rumorosità prodotta dalle infrastrutture stradali, ferroviarie, aeroportuali, ecc.
75
c) Individuazione delle zone in classe Il, III e IV
Al fine della delimitazione di tali zone occorre partire dalla individuazione dell’unità territoriale
di riferimento.
Le esperienze accumulate e le indicazioni fornite in tal senso fanno in genere riferimento alle
sezioni censuarie, più o meno corrispondenti al classico isolato (Unità Territoriale Urbana)
individuato dalla intersezione di strade locali; la Regione Toscana suggerisce di non scendere
comunque sotto i 100 m di lato per ogni zona al fine di evitare un’eccessiva frammentazione
difficilmente comprensibile e gestibile operativamente.
Successivamente si procederà alla riaggregazione delle unità territoriali acusticamente omogenee
al fine di delimitare le varie zone.
Ciò premesso la definizione di residenziale ai fini acustici non deve confondersi con il
significato assegnato dai piani regolatori, i quali peraltro non tengono conto della rete viaria e
della conseguente rumorosità immessa dalla stessa in tali zone. Ad esempio considerata l’elevata
presenza di attività commerciali ed uffici nei centri storici, fatto salvo quanto precedentemente
detto, non sarà possibile inserire tali aree in classe II, nè sarà possibile comprendervi le zone
residenziali di progetto o di completamento a destinazione residenziale qualora al loro interno
siano consentite attività artigianali. Analogamente le zone alberghiere situate in aree a media ed
alta densità abitativa o comunque interessate da traffico intenso, ecc. non possono essere inserite
in classe II (viceversa i campeggi potrebbero trovare una naturale destinazione in tale classe).
In classe III dovrebbe essere possibile collocare gran parte dei piccoli centri storici purchè non
si trovino in prossimità di strade di grande comunicazione o ad intenso traffico, o di linee
ferroviarie. La presenza di traffico veicolare di attraversamento produrrà in genere un
superamento dei limiti previsti per tale classe per cui, anche con l’ausilio di rilievi fonometrici,
potranno eventualmente essere formulati dei piani di risanamento per le le aree interessate, sulla
base di precise valutazioni tecnico-economiche (analisi costi-benefici). Rilevanti insediamenti
zootecnici, o impianti di trasformazione del prodotto agricolo (caseifici, cantine, frantoi, ecc.)
rendono le aree dove sono realizzati non collocabili in Classe III, essendo tali attività di natura
produttiva e quindi da collocarsi in classe IV o superiore.
Nella classe IV sono da collocare la maggior parte delle aree urbane sia per la vicinanza a strade
di grande comunicazione o di intenso traffico, sia per l’elevata densità abitativa, del terziario e
dell’artigianato. Poichè tuttavia i livelli sonori che normalmente si riscontrano in tale aree,
soprattutto nel periodo notturno, superano i livelli massimi consentiti, sarà necessario prevedere
adeguati piani di risanamento per le aree maggiormente esposte. Rientrano normalmente in tali
aree le zone ferroviarie, quelle agricole di rispetto stradale, nonchè le zone artigianali di progetto.
Le zone industriali di completamento possono rientrarvi solo in presenza di poche e piccole
industrie. In nessun caso possono essere inserite in tale classe le grandi industrie .
8.2.1.3 P IANI DI RISANAMENTO E PRIORITÀ D’INTERVENTO
In merito ai piani di risanamento si ricorda che, ai sensi del DPCM 14.11.97, la loro
predisposizione è obbligatoria allorquando siano superati i seguenti valori di attenzione ( 22 ):
I valori di attenzione suddetti non si applicano alle fasce territoriali di pertinenza delle
infrastrutture stradali, ferroviarie, aeroportuali,ecc.
22
i valori di attenzione sono espressi come livelli continui equivalenti Leq di pressione sonora in dB(A) riferiti al
tempo a lungo termine (TL) rappresentante il tempo all’interno del quale si ha la caratterizzazione acustica del
territorio, ed ottenuto come multiplo intero del periodo di riferimento.
76
Altresì la legge 447/95 art.4 comma a) prescrive l’adozione dei piani in questione qualora non
sia possibile evitare il contatto diretto tra aree aventi limite di rumore che differiscono di oltre 5
dB(A).
L’individuazione delle sorgenti sonore fisse e mobili che necessitano della bonifica può poi
essere seguito dall’individuazione di criteri di priorità d’intervento, criteri peraltro soggetti alle
norme regionali secondo le disposizioni della legge 447/95.
Valori di attenzione in relazione ai limiti di immissione del livello sonoro equivalente Leq in dB(A)
relativi alle classi di destinazione d’uso del territorio (DPCM 14/11/97) riferiti al tempo a lungo
termine (TL) e ad 1 ora.
Classe di destinazione d’uso
Limite diurno
Limite notturno
Limite diurno Limite notturno
del territorio
(6-22)
(22-6)
(6-22)
(22-6)
TL
TL
1 ora
1 ora
Leq(A)
Leq(A)
Leq(A)
Leq(A)
I- Aree particolarmente protette
50
40
60
45
II - Aree preval. residenziali
55
45
65
50
III -Aree di tipo misto
60
50
70
55
IV -Aree di intensa attività
65
55
75
60
V -Aree prevalent. industriali
70
60
80
65
VI- Aree eslusivamente industriali
70
70
N.B i valori riferiti a TL vanno aumentati di 10 dB per il periodo diurno e di 5 dB per quello notturno,
qualora i valori siano riferiti ad 1 ora. Per le zone industriali il riferimento è solo per tempi di riferimento
TL. Il tempo a lungo termine TL è l’intervallo nel quale si calcola il valore medio della rumorosità
ambientale e può essere riferito ad un anno, alcuni mesi, ecc.
8.2.2 La difesa dal rumore esterno: Architettura urbana
Utilizzando semplici considerazioni sui fenomeni della riflessione e diffrazione acustica, gli
architetti possono giocare un ruolo fondamentale nella difesa acustica attraverso una
progettazione, sia di singoli edifici che di un insieme di edifici, che tenga conto della rumorosità
esterna.
I gruppi di edifici possono essere ad esempio disposti in modo da racchiudere spazi tranquilli e
aree di gioco, da cui eliminare sia il traffico che le aree di parcheggio e su cui affacciare le
camere da letto, anche se questo non consente sempre la più idonea esposizione rispetto al sole.
In molti casi si preferisce ricorrere a schemi di case accostate; questa soluzione presenta lo
svantaggio di richiedere una maggiore lunghezza delle diverse reti distributive (acqua, gas,
energia elettrica, fognature, ecc.) ma elimina il traffico di attraversamento.
Inoltre edifici singoli o gruppi di edifici non devono essere troppo dispersi o isolati, in quanto ciò
porterebbe ad un incremento della mobilità con conseguente maggiore sviluppo della rete
stradale e aumento del rumore da traffico.
E' molto importante, per una buona prevenzione acustica, individuare di volta in volta se sia più
opportuna una disposizione degli edifici perpendicolare o parallela alla strada.
Nel primo caso, ad esempio, si ha una riduzione della capacità di isolamento delle facciate
dovuta al fatto che le onde sonore non arrivano con incidenza normale; per altro occorre anche
tener conto che vi è un progressivo allontanamento dalla sorgente e una esposizione via via
diversa per i vari appartamenti.
Nel secondo caso tutti gli appartamenti hanno una doppia esposizione con sempre alcuni vani
retrostanti tranquilli.
77
Una soluzione alternativa può essere quella di una disposizione di blocchi a U; in questo modo si
può godere di un'area interna tranquilla e vengono in parte eliminati gli svantaggi presentati dagli
edifici disposti perpendicolarmente alla strada.
In fig. 8.2.2.1 vengono presentati alcuni esempi di orientamento favorevole o sfavorevole degli
edifici abitativi rispetto ad una strada.
Consideriamo ora gli effetti che si possono attendere allontanando gli edifici dalla strada.
Come visto nel paragrafo 3.3, il rumore prodotto da una sorgente esterna subisce delle
attenuazioni che dipendono dalla natura della sorgente, degli ostacoli, delle superfici circostanti e
dalle condizioni atmosferiche.
Per quanto riguarda il rumore da traffico, i livelli di picco seguono la legge dell'inverso del
quadrato della distanza e tendono a comportarsi come emessi da sorgenti puntiformi.
Viceversa i livelli del rumore di fondo sono costituiti da diversi contributi e il loro decadimento
devia marcatamente dalla legge dell'inverso del quadrato.
Taluni suggeriscono, nel caso di ricettori sensibili quali scuole e ospedali, una distanza minima
di 300 m dalle strade principali; se questo limite non può essere rispettato occorre una particolare
attenzione nel provvedere l'edificio di strutture di alta qualità acustica.
Il nomogramma di Rathe presentato in fig. 8.2.2.2 consente di calcolare le distanze da una strada
necessarie per ottene re i valori desiderati per diversi indici acustici; le condizioni presupposte
sono l'assenza di traffico pesante e la propagazione su terreno erboso.
In fig. 8.2.2.3 vengono mostrati criteri suggeriti da altri autori sulle distanze minime di
edificabilità da diversi tipi di strade.
In genere però la soluzione dell'allontanamento, oltre a non essere sempre percorribile, non porta
a forti attenuazioni; data ad esempio una strada con un flusso di 2000 veicoli/ora ed una
composizione del 20% in traffico pesante, occorre allontanarsi almeno di 200 metri per avere un
valore di Leq inferiore ai 60 dB(A) in facciata ad un edificio.
Una soluzione preferita è l'utilizzo di edifici schermanti, meno sensibili ai rumori per tipologia
costruttiva o destinazione, immediatamente dietro ai quali è possibile costruire altri edifici della
stessa altezza acusticamente protetti, o in alternativa prevedere lo scaglionamento delle altezze
dei piani (v. figura 8.2.2.4).
In tab. 8.2.2.1 vengono indicate le distanze alle quali è possibile costruire dietro un edificio
schermante, per ottenere in facciata valori LAeq < 60 dBA. In genere come edifici schermanti si
possono utilizzare uffici, industrie, garages ecc., ma è possibile usare anche abitazioni purché
opportunamente protette.
In generale si rileva che è più facile proteggere gli edifici bassi rispetto a quelli alti, mediante
terrapieni o barriere acustiche, che, come accennato devono essere poste il più possibile in
prossimità della sorgente
Se è impossibile formare una linea ininterrotta di edifici parallela alla strada, occorre considerare
con attenzione gli spazi tra un edificio e l'altro; essi devono essere inferiori alla larghezza degli
edifici e inoltre una disposizione ad angolo inclinato delle pareti laterali può preve nire mediante
riflessioni multiple la trasmissione del suono.
L'altezza di un edificio non rappresenta un fattore importante nella riduzione dei livelli sonori
prodotti dal traffico se non per i rumori discreti (suono di clacson, stridio di freni ecc.) che, come
già visto, subiscono un decremento maggiore con la distanza.
78
Fig. 8.2.2.1 Esemplificazioni di forme corrette al fine del controllo della rumorosità da
traffico stradale.
Occorre tenere presente inoltre che alti edifici fiancheggianti le strade creano un campo
riverberante che incrementa i livelli di rumorosità e che ai piani più alti scompaiono le
attenuazioni dovute all'assorbimento del terreno.
79
Fig. 8.2.2.2 Distanza dalla strada per ottenere un determinato
livello di pressione sonora.
In tab. 8.2.2.2 vengono presentati alcuni dati di Grandjean (1973) sull'incremento dei livelli di
rumorosità, rispetto al piano terra, a causa dell’effetto riverberante creato con l'aumento
dell'altezza dell'edificio.
80
Fig. 8.2.2.3
81
Tab. 8.2.2.1 Distanze necessarie da edifici schermanti
per ottenere in facciata Laeq < 60 dBA
Tab. 8.2.2.2 Incremento della rumorosità con l’incremento dell’altezza
dell’edificio
Le
q
82
Fig. 8.2.2.4 Esempi di schermatura di edifici: quelli bassi a), sono i più facili da
proteggere mediante barriere o terrapieni; un opportuno scaglionamento in altezza
tipo b) è quindi funzionale alla protezione acustica; in alternativa la soluzione c)
prevede di costruire prospiciente alla strada edifici meno sensibili al rumore (non
residenziali), in grado di schermare gli edifici residenziali, o altri ricettori sensibili
(scuole, ospedali ecc.).
83
Fig. 8.2.2.5 Schermatura di edifici mediante scarpate naturali o riporti di
terra.
Altro esempio di possibile intervento a livello di scelte compositive congruenti con il controllo
della rumorosità da traffico è rappresentato nella figura 8.2.2.6.
Infine è possibile operare a livello di scelte tipologiche e tecnologiche facendo in modo che gli
ambienti di vita più sensibili alla rumorosità esterna, quali le camere, siano disposte il più
possibile su fronti opposti alle strade, e collocando viceversa prospicienti le stesse i servizi
(bagno e cucina) ed il soggiorno (v. figura 8.2.2.7).
84
Fig. 8.2.2.6 Nella soluzione a) le abitazioni sono esposte direttamente al rumore da
traffico della via principale; nella soluzione b), a parità di volumetria
costruita, la diversa collocazione di negozi, garages, magazzini consente
a quest’ultimi di costituire una barriera al rumore del traffico per le
abitazioni.
85
Anche la forma della facciata degli edifici, l’assorbimento acustico 23 α w delle superfici aggettanti
(balconi) e la direzione del campo sonoro (v. Tabella 9.1), può portare ad una attenuazione ∆Lfs
della rumorosità immessa.
La forma della facciata si individua su una sezione verticale della facciata (v. Figura 9.15) in cui
le eventuali barriere (parapetti di balconi, ecc.) sono indicate solo se a sezione piena; Il valore
massimo per α w (≥0,9) si applica anche qualora la superficie riflettente sopra la facciata sia
assente. La direzione dell’onda sonora incidente si caratterizza mediante l’altezza definita dalla
intersezione tra la linea di veduta dalla sorgente ed il piano della facciata.
8.2.3 La riduzione del rumore mediante l’aumento delle strade "locali"
L'indagine statistica sui livelli sonori nelle strade delle città mette in evidenza che la rumorosità
delle strade è nettamente connessa con la loro funzione nel sistema di circolazione della città. In
particolare le strade che non sono attraversate da flussi di collegamento risultano da 5 a 10 dB
più silenziose delle altre (v. figure 8.2.3.1 e 8.2.3.2).
La quantità e l'estensione di strade di questo tipo dipendono dai criteri di organizzazione dei
flussi di traffico così come saranno definiti dal piano del traffico stesso. Nel recente passato si è
assistito frequentemente a soluzioni che, al fine di snellire la viabilità, hanno frazionato i flussi di
traffico su molteplici direttrici togliendo a molte strade locali questa loro caratteristica. Nel
ridisegno della viabilità tale tendenza va invertita, tenendo sempre presente il costo ambientale di
ogni suddivisione di un flusso di traffico su più rami. Viceversa, in molte situazioni, opportuni
accorgimenti possono evitare che quote spesso marginali di traffico utilizzino a scopo di transito
strade secondarie, come spesso avviene oggi, nella continua ricerca di scorciatoie o viabilità
l’assorbimento acustico αw si riferisce all’indice di valutazione dell’assorbimento sonoro come definito dalla
norma UNI EN ISO 11654.
23
86
alternative. Il Piano urbano del traffico deve porsi l’obbiettivo di salvaguardare le strade non di
attraversamento, ed accrescere significativamente il numero e l'estensione delle strade locali.
Con ciò si realizzerebbe uno dei provvedimenti più potenti per ridurre la percentuale di
popolazione esposta a livelli eccessivi di rumorosità.
Fig.8.2.3.1Strade locali:
87
8.2.4 La riduzione del rumore mediante la riduzione della velocità dei veicoli
È stato dimostrato che la riduzione della velocità in area urbana a 30 km/ h produce una
diminuzione della rumorosità pari 2-4 dB. E altrettanto evidente che la semplice istituzione del
divieto non è di nessuna efficacia pratica, e che questo limite di velocità può realisticamente
essere imposto solo nelle strade che non present ino traffico di attraversamento. Con creazione di
zone a 30 km/h non si intende quindi la definizione di limiti di velocità da imporre nelle strade,
ma un vero e proprio provvedimento di ristrutturazione urbanistica di aree a prevalente carattere
di strada locale in cui si vuole che sia privilegiata la mobilità pedonale e ciclabile, e nelle quali la
stessa struttura architettonica della zona induca gli automobilisti a moderare la velocità. In
sintesi, la strada a 30 km/h presenta la seguenti caratteristiche (vedi figure da 8.2.4.1,8.2.4.2.):
• sezione stradale ridotta;
• marciapiedi larghi;
• profilo non rettilineo (ottenuto eventualmente modulando la larghezza dei marciapiedi, o
la disposizione degli spazi per la sosta);
• attraversamento pedonale alla stessa quota del piano del marciapiede (che costituisce un
dosso rallentatore per le auto);
• pista ciclabile e parcheggi per i residenti.
L'esperienza di molte realizzazioni all'estero (in primo luogo in Germa nia) dimostra che questo
88
insieme di provvedimenti strutturali che trasformano una strada qualunque in una zona a 30 km/h
sono efficaci nel modificare lo stile di guida e nel ridurre la velocità dei veicoli, ottenendo di
conseguenza alcuni dB di riduzione della rumorosità. Un ulteriore vantaggio deriva poi da una
migliore vivibilità dell'area nel suo complesso.
Fig. 8.2.4.1
89
90
Fig. 8.2.4.3
91
8.2.5 Il controllo della rumorosità mediante barriere
Le barriere antirumore sono forse tra i più conosciuti rimedi contro l'inquinamento acustico ma,
per la loro natura, trovano possibilità di applicazione molto limitate in area urbana. In
particolare, nell'adozione di queste nell'ambito della strategia più complessiva per la riduzione
dell'inquinamento acustico, vanno tenute presenti alcune controindicazioni che ne sconsigliano
l'adozione indiscriminata:
- il costo elevato; l'installazione infatti di una barriera antirumore prevede spese nell'ordine
del milione di lire per metro lineare di strada.
- l'efficacia limitata ai soli edifici in ombra alla barriera (v. par. 3.3.4); ciò significa in
pratica che l'efficacia delle barriere è limitata a quelle abitazioni alle quali la barriera
toglie la vista degli autoveicoli in transito; pertanto in tutte le strade costeggiate da
abitazioni non è possibile prevedere soluzioni efficaci oltre il primo piano; la protezione
di edifici più alti, ma prossimi alle linee di traffico, specialmente per carreggiate molto
larghe, richiederebbe la realizzazione di imponenti tunnel afoni (barriere più tetto a
baffles fonoisolanti- fonoassorbenti di costo elevatissimo e di dubbia tollerabilità
architettonica).
- modifica della accessibilità degli spazi; solo con accorgimenti opportuni è possibile
prevedere alcuni varchi delimitati all'interno di una barriera senza pregiudicarne
l'efficacia.
In linea generale è sensato ipotizzare l'utilizzo di barriere in ambito urbano limitatamente ai
seguenti scopi:
- protezione di aree a fruizione pedonale (parchi pubblici, spazi giochi, zone pedonali di
particolare pregio, aree destinate allo svolgimento di attività all'aperto);
- protezione di piste ciclabili (v. fig.8.2.5.1);
- protezione di abitazioni basse e arretrate rispetto alla sede stradale (v. fig. 8.2.5.2);
- mitigazione dell'inquinamento prodotto da tratti autostradali o circonvallazioni
periferiche, viadotti e cavalcavia, previa verifica di collocazione opportuna rispetto alle
abitazioni disturbate.
Per quanto riguarda soprattutto i primi tre punti, non va trascurata la possibilità di realizzare le
protezioni con dune in terra opportunamente piantumate o con veri e propri "biomuri"(v. fig.
8.2.5.3), integrando così nella barriera anche una funzione di arredo a verde e una di trattamento
fonoassorbente per mitigare gli effetti di amplificazione sonora dovuti a riflessioni multiple.
92
Fig. 8.2.5.1 Protezione di piste ciclabili mediante barriere stradali e alberature
Fig. 8.2.5.2 Protezione di edifici e piste ciclabili mediante barriere stradali e alberature
Fig. 8.2.5.3 Esempio di biomuro
93
8.2.6 Asfalti Fonoassorbenti
L'utilizzo di asfalti fonoassorbenti è senz'altro uno dei rimedi che negli ultimi anni ha
guadagnato la maggiore notorietà, ma il suo utilizzo in ambito urbano non è affatto scontato.
Questo tipo di asfalti infatti è già in uso da diversi anni sulle strade di grande comunicazione
extra urbane e sulle autostrade, nelle quali si ottiene una riduzione della rumorosità del transito
dei veicoli intorno ai 3-6 dB, principalmente per effetto della diminuzione del rumore di
rotolamento. Le prime prove effettuate con asfalti porosi in ambito urbano hanno dimostrato una
analoga efficacia anche in questo contesto da parte dei manti appena installati, anche se il
principio di funzionamento è probabilmente diverso da quello considerato nelle strade extra
urbane.
Il principale limite di questa strategia è il degrado delle prestazioni nel tempo in conseguenza
della progressiva occlusione dei pori.
Questo comportamento è attribuito prevalentemente alla presenza di polvere e sporcizia che
finisce, a causa anche della bassa velocità dei veicoli, col riempire i pori degli asfalti, eliminando
rapidamente la loro peculiarità. In questo momento sono in fase di sperimentazione dei nuovi tipi
di asfalto fonoassorbente che dovrebbero garantire una maggiore durata delle loro prestazioni
anche in ambiente cittadino: si tratta di asfalti a doppio strato nei quali quello più superficiale ha
una porosità più fine e funge da filtro rispetto a quello sottostante a grana più grossa.
8.3 Le sorgenti di rumore interne
Nella figura 8.3.1 sono rappresentate le tipiche sorgenti di rumore all’interno degli edifici: il
rumore si trasmette per via aerea e per via strutturale (v. fig. 8.3.2), quest’ultimo attribuibile sia
ai rumori impattivi (rumori di calpestio) sia alle vibrazioni trasmesse da elementi di impianto
(ascensori, bruciatori e macchine frigorifere, elettroventilatori, elettropompe) ed impianti
(impianti idrici, sanitari, scarichi, ecc.) sia infine agli elettrodomestici (lavatrici e lavastoviglie,
ecc.). La normativa attuale (DPCM 5.12.97), come vedremo in seguito, considera fisse e quindi
suscettibili di controllo solo le sorgenti impiantistiche strettamente connesse all’edificio e parte
integrante di esso, ovvero gli impianti di ascensore, gli scarichi idraulici, i bagni, i servizi, la
rubinetteria, gli impianti di riscaldamento, aerazione e condizionamento.
A queste sorgenti, occorre aggiungere quelle più aleatorie costituite dalle persone
(conversazione, schiamazzi, ecc.), e dall’uso di apparecchi televisivi, hi- fi, ecc.; mentre il
controllo delle sorgenti impiantistiche può essere esercitato attivamente sulla sorgente, adottando
particolari accorgimenti installativi e ricorrendo alla scelta di apparecchi intrinsecamente più
silenziosi, il controllo delle altre sorgenti è demandato ai requisiti acustici passivi degli edifici.
94
Fig. 8.3.1
95
8.3.1 Il controllo del rumore negli impianti meccanici
Vi è un comportamento costante da seguire per il controllo di tali sorgenti consistente
essenzialmente nel ridurre le possibili cause di trasmissioni per via aerea e strutturale sintetizzate
nella figura 8.3.1.1.
96
97
Nella figura 8.3.1.2 sono sintetizzati gli accorgimenti per ovviare ai suddetti inconvenienti.
98
Anche nel campo impiantistico vale sempre la regola di prevenire le possibile cause di rumore
anziché intervenire a posteriori; ciò può essere fatto innanzi tutto collocando le macchine in
opportuni vani tecnici, lontano dagli ambienti occupati dalle persone, ed assicurandosi che le
strutture che delimitano detti vani siano idonee ad assicurare un sufficiente isolamento acustico.
Nella figura 8.3.1.3 sono riportate alcune soluzioni consigliate di parete in funzione del tipo di
vano tecnico e della sensibilità al rumore degli ambienti confinanti.
Fig.8.3.1.3
Prescrizioni per le pareti dei locali tecnici.
99
Al fine di limitare le vibrazioni trasmesse dalle apparecchiature si può fare riferimento alle
soluzioni riportate nella figura 8.3.1.4 dove vengono indicate varie soluzioni, dalla più scadente
alla migliore: è importante sottolineare che particolari accorgimenti devono essere adottati nella
scelta dei supporti antivibranti, funzione sempre del peso della macchina e delle sue
caratteristiche di funzionamento; per questo è bene farsi guidare dai produttori stessi della
macchina che in genere forniscono anche i dettagli installativi al fine della riduzione del rumore.
Altri accorgimenti possono poi essere adottati sulle tubazioni e negli attraversamenti delle stesse
dei muri per ridurre la trasmissione del rumore, mediante interposizione di materiali elastici che
provvedono contemporaneamente alla connessione flessibile, alla sigillatura dei fori di
attraversamento ed alla coibentazione termica.
Nelle figure 8.3.1.5 - 8.3.1.7 sono riportate alcune soluzioni esemplificative corrette.
Fig. 8.3.1.4
100
Fig. 8.3.1.5
101
Fig. 8.3.1.6
102
Fig. 8.1.3.7
Altri fonti di rumore aereo particolarmente rilevanti sono quelle in corrispondenza delle prese
d’aria esterna o di ricircolo dall’ambiente; in queste situazioni l’unica soluzione praticabile per
ridurre il rumore consiste nel realizzare delle trappole acustiche, ovvero dei percorsi a labirinto
rivestiti di materiale fonoassorbente dove si costringe a passare l’aria (v. figura 8.3.1.8).
Spesso le dimensioni delle prese d’aria, ed in particolare quelle delle centrali termiche, hanno
valori minimi prescritti dalle norme di legge, pertanto occorre preventivamente dimensionare le
stesse tenendo conto della riduzione di sezione libera provocata dalla trappola acustica.
Nella figura 8.3.1.9 sono riportate le frequenze tipiche alle quali si manifestano le rumorosità di
varie apparecchiature meccaniche.
103
Fig. 8.3.1.8
Per quanto attiene la distribuzione dell’aria e dei fluidi in generale occorre ricordarsi che le
104
principali cause di rumore sono da attribuire ad una eccessiva turbolenza del fluido provocata sia
da velocità eccessive (dimensioni insufficienti delle condotte e delle tubazioni), sia da raccordi
bruschi ed aerodinamicamente scorretti. Nella figura 8.3.1.10 sono riportati alcuni esempi di
soluzioni costruttive, corrette e scorrette, al fine della riduzione della turbolenza del moto e
quindi della rumorosità nelle condotte aerauliche.
Fig. 8.3.1.10 Esemplificazioni per raccordi di condotte
105
8.3.2 Controllo della rumorosità nelle installazioni sanitarie
Le origini dei rumori in tali installazioni sono analoghi alle installazioni aerauliche, ovvero sono
attribuibili alla eccessiva turbolenza del moto ed all’arresto improvviso della massa liquida a
causa della chiusura repentina delle saracinesche, valvole, ecc.(colpo d’ariete). La scelta di
soluzioni aerodinamicamente corrette può pertanto far riferimento alla figura 8.3.1.10.
Relativamente al rumore da impianto idrosanitario proveniente da altro alloggio (adduzioni e
rubinetteria, scarichi acqua), si può ritenere che la prima azione da intraprendere affinchè non vi
siano particolari problemi è di fare in modo che non vi siano situazioni di contiguità fra locale di
servizio (con impianto idrosanitario) di un alloggio e locale letto di altro alloggio: ovvero
adottare una opportuna distribuzione degli alloggi (v. figura 8.3.2.1).
Nel caso che tali situazioni si presentino, è necessario verificare che:
− la rubinetteria sia di tipo silenzioso con riferimento alla classificazione acustica definita dalla
normativa (UNI 8955/1° e ISO 3822/1°);
− le vasche da bagno e le docce siano desolidarizzate dalla parete di separazione;
− le tubazioni siano inserite in cavedi acusticamente isolati tanto nelle pareti verticali che in
corrispondenza dei solai e fissate a parete tramite dispositivi atti a smorzare la trasmissione di
vibrazioni (v. figura 8.3.2.2).
106
Situazione di potenziale
Rischio di immissione
rumore da scarichi
107
Cavedio
Materiale fonoassorbente
Strato elastico
Tubazione di scarico
Strato elastico
Collare
Figura 8.3.2.2 schema di realizzazione di un cavedio insonorizzato.
Altri accorgimenti possono adottarsi mediante l'uso di materiali intrinsecamente più idonei a controllare la
trasmissione di rumore, quali ad esempio le tubazioni in polietilene della gamma di scarico insonorizzata mod.
Silent della Geberit, e l'uso di raccordi che evitino una eccessiva turbolenza del moto dei fluidi. E' sempre comunque
buona norma evitare di incassare le tubazioni di adduzione e scarico dei fluidi nelle pareti di separazione tra alloggi.
In base ai dati forniti dalla ditta suddetta le riduzioni di rumore in termini di livello massimo di
pressione sonora Leqmax utilizzando tubi in polietilene dotati di rivestimento insonorizzante
(strato di elastomero termoplastico spessore 5 mm) sono quelli riportati nella tabella 8.3.2.1.
Tabella 8.3.2.1 Valori dei livelli Leqmax (dBA) per scarico WC
PE normale
PE isolato
deflusso continuo
deflusso continuo
Tipo di rumore
Scarico WC
Scarico WC
(50 l/min)
Caduta verticale
Urto sulle pareti
al piede della colonna
Deflusso orizzontale
(50 l/min)
61
64
58
61
43
51
39
48
50
47
35
32
Per tenere conto degli effetti di risonanza all’interno dei cavedi i valori suddetti andrebbero
aumentati di circa 10 dB(A).
108
Nelle figure 8.3.2.3 e 8.3.2.4 seguenti sono riportati alcuni esempi di isolamento di colonne di
scarico: da rilevare lo spostamento nel percorso ed il raccordo col tratto verticale eseguiti al fine
di ridurre il rumore da urto alla base della colonna di scarico.
109
9. CALCOLO DELLA TRASMISSIONE SONORA IN STRUTTURE EDILIZIE
Lo studio della trasmissione sonora in strutture edilizie viene spesso affrontato con riferimento
alla sola trasmissione diretta attraverso la partizione (parete o solaio), ritenendo trascurabile il
contributo alla trasmissione dovuto alle strutture laterali degli ambienti confinanti. 24
trasmissione
laterale
(W 2)
(Wi )
trasmissione diretta
(W1)
trasmissione
laterale
(W 2)
Figura 9.1: Trasmissione diretta e trasmissione laterale tra due locali adiacenti.
Tale ipotesi, valida con buona approssimazione in molti casi di corrente realizzazione, può però
portare a considerevoli errori di calcolo.
Per una valutazione più accurata si devono invece sommare i contributi dovuti alla trasmissione
sonora diretta ed a quella laterale (figura 9.1). La prestazione che viene in questo modo calcolata
viene definita apparente in quanto approssima bene quella che effettivamente si trova nella
realtà. Si definisce pertanto il potere fonoisolante apparente, nel caso di trasmissione di rumori
aerei, ed il livello apparente di rumore impattivo, nel caso di trasmissione di rumori impattivi (o
di calpestio).
Oltre a queste due grandezze, che riguardano la trasmissione sonora tra ambienti interni, in cui si
ipotizza un campo sonoro perfettamente diffuso, ne vengono definite altre relative alla
trasmissione dei rumori generati nell'ambiente esterno (ad esempio il rumore da traffico). La
principale di queste grandezze è l'isolamento acustico di facciata.
Nel seguito vengono pertanto definiti i metodi di calcolo relativi alla trasmissione sonora tra
ambienti interni e alla trasmissione sonora dall'ambiente esterno verso quello interno.
9.1 Trasmissione sonora tra ambienti interni
Per il calcolo della trasmissione sonora tra ambienti interni è possibile stimare il solo contributo
(generalmente predominate) dovuto alla trasmissione diretta, oppure sommare a questo il
contributo della trasmissione sonora laterale per ottenere una valutazione più accurata.
Il metodo per il calcolo della trasmissione sonora per via laterale, basato su equazioni di bilancio
energetico di validità generale e su alcune ipotesi statistiche sulla distribuzione dell'energia,
costituisce la base teorica del metodo definito nella norma europea sulla valutazione delle
prestazioni acustiche di edifici (EN 12354).
Prima di affrontare la trattazione del suddetto metodo, viene descritta la trasmissione sonora
diretta attraverso strutture piane, quale supporto necessario per i paragrafi successivi.
La trasmissione sonora viene considerata sia rispetto ai rumori di origine aerea che a quelli di
origine strutturale (rumori impattivi). In entrambi i casi valgono le medesime teorie sulla
trasmissione delle vibrazioni tra strutture accoppiate. La trasmissione di rumori di origine aerea
viene però maggiormente sviluppata nelle pagine che seguono per il maggior grado di
24
Nel caso della trasmissione sonora che avviene tra due stanze poste allo stesso livello di un edificio, la
trasmissione laterale è quella dovuta alle due pareti laterali (di cui solitamente una è rappresentata dalla facciata
dell'edificio) ed ai due solai (soffitto e pavimento).
110
affidabilità del metodo di calcolo e per la minore disponibilità di dati sperimentali sulla
trasmissione di rumori impattivi.
9.1.1 Trasmissione sonora diretta per rumori aerei
La trasmissione sonora attraverso le strutture avviene per mezzo del trasferimento dell'energia di
vibrazione dall'aria dell'ambiente disturbante alla struttura di separazione e da questa all'aria
dell'ambiente ricevente. La capacità di tradurre l'energia di vibrazione strutturale in pressione
sonora, detta rendimento acustico della struttura, è funzione della frequenza di vibrazione, della
forma della superficie irradiante e delle caratteristiche elastiche della struttura. Tale rendimento
viene espresso dal coefficiente di irraggiamento σ e può essere maggiore, minore o uguale
all'unità.25
Quando la frequenza di vibrazione della piastra si approssima al valore della frequenza critica,
per la quale si ha il massimo accoppiamento tra variazione di pressione dell'aria (pressione
sonora) e vibrazione della struttura (la frequenza critica fc viene definita più in dettaglio nel
seguito), il coefficiente di irraggiamento σ tende ad infinito. Il massimo irraggiamento di una
struttura a piastra di dimensioni finite si ha pertanto per f = fc, mentre al crescere del valore della
freque nza, oltre la frequenza critica, il coefficiente σ tende all’unità.
Il valore del coefficiente σ per piastre di dimensioni infinite è funzione unicamente del rapporto
f/fc. Negli altri casi, per calcolare il valore di σ esistono tabelle che pongono in relazione σ con
la frequenza di vibrazione della struttura.
Alcune formule per il calcolo di σ sono riportate nella norma europea citata per il caso di piastre
di dimensioni finite al di sopra ed al di sotto della frequenza critica fc.
Si deve tenere presente che la trasmissione sonora sotto la frequenza critica è prevalentemente di
tipo forzato, mentre al di sopra di tipo risonante26 . Questo porta ad avere differenti formule per il
calcolo del coefficiente di irraggiamento in funzione della frequenza critica.
In particolare si ha, per f<fc (trasmissione forzata):
[ (
)
]
σ f = 0,5 ln k 0 l 1 l 2 − Λ ; σ f ≤ 2
(9.1)
con:

l  l
5l
1
Λ = −0,964 −  0,5 + 2  ln 2 + 2 −
πl 1  l 1 2 πl 1 4 πl 1 l 2 k 20

(9.2)
in cui σf è il coefficiente di irraggiamento per trasmissione forzata, k0 è il numero d'onda per la
propagazione nell'aria (2π f/c0 ), l1 e l2 sono le due dimensioni della lastra irradiante, con l1 > l2 ;
per f ≥ fc (onde libere):
σ=
1
f
1− c
f
(9.3)
25
Per semplicità, si fa ora riferimento alla trasmissione sonora attraverso una semplice struttura a piastra, ovvero una
struttura in cui la dimensione minore (lo spessore) sia trascurabile rispetto alle altre due (altezza e larghezza). Tale
ipotesi semplificativa è sufficientemente verificata in molti casi pratici.
26
Quando la trasmissione è risonante, l'energia sonora è quasi tutta concentrata alle frequenze naturali di vibrazione,
definite più avanti.
111
relazione valida quando la frequenza critica della lastra è almeno il doppio della frequenza
fondamentale di risonanza (fc ≥ 2f11 ), deducibile in base all'equazione (9.4).
Le frequenze di risonanza, dette anche frequenze naturali o modi, si hanno quando metà della
lunghezza d’onda di vibrazione flessionale della lastra corrisponde o è un sottomultiplo della
dimensione della lastra. Si ha pertanto una prima frequenza di risonanza, detta fondamentale,
seguita da un numero infinito di altre frequenze, la cui ampiezza di vibrazione è, in genere,
decrescente.
Le frequenze naturali di una lastra di dimensioni lx e ly sono date dalla seguente formula:
Errore. Non si possono creare oggetti dalla modifica di codici di campo.
(9.4)
in cui m e n sono numeri interi corrispondenti al numero di volte che mezza lunghezza d’onda λx
e λy è contenuta nella dimensione della lastra; per m e n unitari (f1,1) si ha la frequenza
fondamentale naturale (f11 ), cL è la velocità di propagazione delle onde longitudinali di
vibrazione (m/s) e s è lo spessore della lastra (m).
Il calcolo della trasmissione sonora diretta di rumori aerei a partire dalla stima del coefficiente di
irraggiamento σ, per quanto rigoroso, è valido solo per strutture molto semplici (lastre di vetro,
di acciaio ecc.), mentre nella maggioranza di casi concreti di strutture edilizie (pareti in laterizio,
in cartongesso ecc.) risulta inapplicabile in seguito alla difficoltà di stimare il valore delle diverse
grandezze coinvolte.
Pertanto si fa invece riferimento ai metodi di derivazione empirica definiti nel seguito.
In generale, nella trasmissione sonora di rumori aerei, si deve sempre tenere conto di alc une
questioni generali:
1)
deve venire sempre considerato l’intero campo delle frequenze di interesse, poiché il
comportamento della struttura è molto diversificato a seconda che sia governato dalle
proprie rigidezza, massa o smorzamento, e questo dipende dalla frequenza di vibrazione;
2)
la risposta del pannello è molto diversificata a seconda che sia sollecitato meccanicamente
o acusticamente; se la struttura è sollecitata meccanicame nte, il suono irradiato è in
prevalenza dovuto alle frequenze naturali di risonanza (sia sopra che sotto la frequenza
critica);
3)
quando la struttura è sollecitata acusticamente, è necessario distinguere tra frequenze al di
sopra e al di sotto della frequenza critica fc ; al di sotto della frequenza critica, i modi che
non sono di risonanza sono responsabili della maggior parte del suono irradiato, pertanto il
meccanismo è governato dalla massa della struttura; al di sopra della frequenza critica,
viceversa, sono le frequenze di risonanza ad essere responsabili della maggior parte della
radiazione sonora;
4)
quando si ha coincidenza tra proiezione del vettore d'onda del suono e vettore d'onda di
vibrazione della struttura, l’effetto di barriera offerto da quest’ultima si riduce molto
(effetto coincidenza);
5)
le proprietà meccaniche della struttura (rigidezza, massa, smorzamento) sono importanti
solo quando le caratteristiche dei due fluidi divisi dalla parete sono tra di loro simili
(quando cioè il prodotto di densità per velocità di propagazione del suono nelle due
struttura si equivalgono - ρ1 c1 ≈ ρ2 c2 ); se così non è, le proprietà meccaniche suddette
diventano meno importanti mentre acquista rilevanza l’impedenza di accoppiamento tra
struttura e fluido.
In particolare il fenomeno della coincidenza, in corrispondenza del quale si ha la frequenza di
coincidenza, o frequenza critica della struttura, è determinato dall'accoppiamento tra onde
112
incidenti nell'angolo θ ed onde di vibrazione flessionale della lastra, come evidenziato in figura
2.
θ
kB
k0
Figura 9.2: Effetto coincidenza.
Affinché questo avvenga, deve risultare:
r
r
k 0 sen θ = k B
(9.5)
dove k è il vettore d'onda;
quindi:
λ0
= λB
sen θ
(9.6)
in cui λB è la lunghezza d'onda flessionale nella lastra e λ0 è la lunghezza d'onda della suono
incidente.
Introducendo nell'equazione (9.6) la velocità di propagazione del suono nei due mezzi (piastra e
fluido), si ha:
c0
= 1,8c L sf c
senθ
(9.7)
dove cL è la velocità di propagazione del suono nella struttura considerata (m/s), s è lo spessore
di questa (m), c0 è la velocità di propagazione del suono nell'aria (≈ 340 m/s).
Tale equazione permette di determinare il valore della frequenza critica in funzione dell'angolo
di incidenza θ del suono.
Per incidenza diffusa del suono si trova che la frequenza critica è data da:
(
2
c 20 3ρ 1 − ν
fc =
πs
E
)
(Hz)
(9.8)
dove E è il modulo di Young, ν il coefficiente di Poisson, ρ la densità e s lo spessore della lastra.
Per alcuni materiali omogenei di comune impiego, la frequenza critica per incidenza diffusa può
essere calcolata a partire dal valore della massa superficiale m', in base alla tabella riportata in
appendice.
ESERCITAZIONE
113
Calcolare le prime frequenze naturali e la frequenza critica di una lastra di vetro spessa 4 mm e
di dimensioni 1 m x 2 m.
Si calcolano le prime quattro frequenze naturali e la frequenza critica della lastra mediante le
equazioni (9.4) e (9.8), sapendo (vedi appendice) che:
cL (vetro) ≈ 5200 m/s
E(vetro) ≈ 6,5 x 1010 (N/m2 )
ν (vetro) ≈ 0,24
ρ(vetro) = 2400 (kg/m3 )
 1  2  1  2 
f 1 ,1 = 1,8 ⋅ 5200 ⋅ 0,004 
 +
  = 11,7 ( Hz ) (frequenza fondamentale di risonanza)
 2 ⋅1   2 ⋅ 2  
 1  2  2  2 
f 1 , 2 = 1,8 ⋅ 5200 ⋅ 0,004 
 +
  = 18,7 ( Hz )
 2 ⋅1   2 ⋅ 2  
2
2
 2   1  
f 2 ,1 = 1,8 ⋅ 5200 ⋅ 0,004 
 +
  = 39,8 ( Hz )
 2 ⋅1   2 ⋅ 2  
 2  2  2  2 
f 2 , 2 = 1,8 ⋅ 5200 ⋅ 0,004
 +
  = 46,8 ( Hz )
 2 ⋅ 1   2 ⋅ 2  
343 2
3 ⋅ 2400 1 − 0,24 2
fc =
= 3026 (Hz) (frequenza critica).
0,004π
6,5 ⋅1010
(
)
9.1.1.1 Trasmissione sonora attraverso pannelli singoli
Il potere fonoisolante R (dall'inglese Reduction index), è una grandezza che esprime la riduzione
dell'energia sonora che si ha nell’attraversamento di una determinata struttura ed il cui valore è
dato da dieci volte il logaritmo in base dieci del rapporto tra la potenza sonora incidente Wi e
quella trasmessa Wt dalla struttura.
R = 10 lg
W
1
= 10 lg i
τ
Wt
(dB)
(9.9)
dove τ viene definito coefficiente di trasmissione sonora.
Il potere fonoisolante può essere anche misurato in opera o in laboratori appositamente costruiti
rilevando i livelli medi di pressione sonora nell'ambiente sorgente (L1 ) e nell'ambiente ricevente
(L2 ).
R = L1 − L2 + 10 lg
S
(dB)
A
(9.10)
dove S è la superficie della partizione in prova (m2 ) e A sono le unità fonoassorbenti del locale
ricevente (m2 ).
Per le misurazioni devono essere rispettate specifiche condizioni descritte dalla serie di norme
ISO 140.
114
Il valore del coefficiente di trasmissione t di una lastra è molto diversificato a seconda del campo
di frequenze che si considera e a seconda che il pannello sia sollecitato da una forza concentrata
o da un campo di pressione acustica.
Nel caso di sollecitazione uniforme del pannello (sollecitazione acustica), il comportamento
della struttura è dominato dalla vibrazione flessionale alla frequenza di sollecitazione
(trasmissione forzata) ed obbedisce alla legge della massa, fintanto che si resta al di sotto della
frequenza critica fc.
Legge di massa
R (dB)
+9 dB/ottava
+ 6 dB/ottava
-6 dB/ottava
coincidenza
risonanze
f (Hz)
Figura 9.3: Potere fonoisolante di una parete semplice ed omogenea in funzione della frequenza
f.
In corrispondenza della frequenza critica (frequenza di coincidenza), si registra un decremento
del potere fonoisolante in seguito all’effetto di accoppiamento tra l’onda incidente e la
vibrazione della struttura. In queste condizioni il pannello offre molto poca resistenza alle onde
sonore inc identi (figura 9.3).
Al di sopra della frequenza critica, l’incremento di isolamento acustico è di 9 dB per ottava di
frequenza ed è legato principalmente allo smorzamento della struttura.
Per le strutture massicce di comune impiego in edilizia, il valore della frequenza critica è già
sufficientemente basso per valori della massa superficiale m' relativamente ridotti (una struttura
avente m'=100 kg/m2 ha una frequenza critica nell'ordine di 200 Hz). Come si osserva
dall'equazione (9.8), al crescere dello spessore s e quindi della massa superficiale m' della
struttura, il valore della frequenza critica si riduce ulteriormente fino ad uscire fuori dal campo
delle frequenze di interesse in acustica edilizia.
Per le pareti in lastre di gesso rivestito (cartongesso), invece, la frequenza critica si trova intorno
a 2500 - 3000 Hz.
Considerando un pannello monostrato non vincolato ai bordi, nell’ipotesi di campo sonoro
diffuso, il calcolo del potere fonoisolante si può basare sulla seguente formula di derivazione
empirica, valida al di sotto della frequenza critica (f<fc), che conferma come il comportamento
della struttura sia governato dalla sua massa superficiale m' (kg/m2 ).
  m ' πf  2 
R = 10 lg 1 + 
 −5
  ρ 0 c 0  
( dB)
(9.11)
in cui ρ0 e c0 sono rispettivamente la densità dell'aria (kg/m3 ) e la velocità di propagazione del
suono nell'aria (m/s).
115
Al di sopra della frequenza critica, sempre nell’ipotesi di pannello non vincolato e di campo
sonoro diffuso, il potere fonoisolante può essere calcolato mediante un’altra formula empir ica.
f

R d = R 0 + 10 lg  − 1 + 10 lg η − 2
 fc

(dB)
(9.12)
in cui Rd è il potere fonoisolante per incidenza casuale dell’onda, R0 è il potere fonoisolante per
incidenza normale dell’onda e η lo smorzamento della struttura.
Lo smorzamento η è una grandezza che caratterizza la capacità di una struttura di attenuare
l'energia interna prodotta dalle vibrazioni.
Per le strutture edilizie massicce, lo smorzamento può essere calcolato, in prima
approssimazione, mediante la seguente formula:
η = 0,015 +
1
(9.13)
f
dove f è la frequenza (Hz).
Il potere fonoisolante R0 per incidenza normale delle onde sonore non è funzione della frequenza
critica fc in quanto per incidenza normale non si può avere alcun effetto di coincidenza. R0
assume valore minimo alle frequenze naturali ed è dato, per frequenze superiori alla frequenza
fondamentale di risonanza dalla seguente espressione emp irica:
R0 = 20lg(m'f) - 42
(dB)
(9.14)
Pertanto, al di sopra della frequenza critica fc del pannello, il potere fonoisolante per incidenza
diffusa può essere espresso nel seguente modo:
 f

R d = 20 lg ( m' f ) + 10 lg − 1 + 10 lg η − 44
 fc

(dB)
(9.15)
Un metodo semplificato di stima del potere fonoisolante di una parete monostrato con campo
sonoro diffuso è rappresentato dal diagramma plateau, valido sia al di sopra che al di sotto della
frequenza critica e che necessita in via preliminare di identificare alcuni parametri della struttura
in esame (figura 9.4).
116
R
10 dB per ottava
Regione gov. dalla
legge della massa
6 dB per ottava
Livello di
plateau
(coincidenza)
A
B
Altezza di
coincidenza
Frequenza (scala logaritmica)
Figura 9.4: Il diagramma plateau per la valutazione del potere fonoisolante di pannelli
monostrato.
L’altezza di coincidenza e la distanza tra i punti A e B nel diagramma possono essere dedotti da
tabelle disponibili per i materiali di principale impiego nella tecnica. Il diagramma è valido
quando le due dimensioni principali del pannello (altezza e larghezza) sono almeno 20 volte il
suo spessore.
Nel caso in cui non sia possibile stimare il valore del potere fonoisolante in funzione della
frequenza, si può valutare empiricamente l'indice di valutazione del potere fonoisolante con
alcune formule empiriche, che sono funzione unicamente della massa superficiale m' della
parete.
L'indice di valutazione è una grandezza che serve ad esprimere le prestazioni di un componente o
di un sistema di componenti con un singolo numero invece che con una serie di valori riferiti alle
frequenze di analisi.
Si ottiene mediante una procedura normalizzata definita dalla norma UNI EN ISO 717 a partire
dai valori in frequenza delle grandezze base. 27 Il metodo consiste nel confronto tra la curva che
esprime l’andamento in frequenza della grandezza in oggetto (potere fonoisolante, isolamento
acustico, ecc.), in bande di ottave o di terzi di ottava, ed una curva di riferimento riportata dalla
norma citata. Il valore che assume la curva di riferimento alla frequenza di 500 Hz, dopo il
confronto con la curva della grandezza base, è l’indice di valutazione (figura 9.5).
È importante osservare che, in genere, è questo il parametro a cui si fa riferimento nell'assegnare
i livelli di prestazione dei requisiti di isolamento acustico (misure in opera) o potere fonoisolante
(misure in laboratorio) delle pareti divisorie nei capitolati di appalto.
27
In questo caso si tratta del potere fonoisolante, ma vengono definiti anche gli indici di valutazione del livello di
rumore da calpestio, dell'isolamento acustico di facciata ecc.
117
Figura 9.5: Calcolo dell'indice di valutazione del potere fonoisolante (Rw): sovrapposizione tra
una curva sperimentale (linea continua) e la curva di riferimento della UNI EN ISO 717-1.
Gli indici di valutazione possono essere calcolati anche a partire dalle proprietà (massa
superficiale, ecc.) dei componenti mediante relazioni di tipo empirico. In questi casi,
l’affidabilità della stima è però meno accurata.
Le due formule che seguono sono state ottenute per regressione di dati sperimentali e ciascuna di
esse deve essere riferita allo specifico campo di applicabilità per il quale è stata definita (valori
di m’, tipologia di parete).
Formula del Comitato Europeo di Normazione (EN 12354) (m’ > 150 kg/m2 )
Rw = 37,5 lg m’ - 42 (dB)
(9.16)
Formula ricavata da dati sperimentali di laboratorio (IEN Galileo Ferraris) (50 kg/m2 <m’< 400
kg/m2 )
Rw = 20 lg m’ (dB)
(9.17)
ESERCITAZIONI
Esercizio 1
Calcolare il potere fonoisolante in funzione della frequenza di una parete in calcestruzzo normale
spessa 10 cm.
Il calcolo si effettua mediante le equazioni (9.8), (9.11), (9.13), (9.15), sapendo che (vedi
appendice):
ρ(cls) = 2400 kg/m3
E(cls) = 2,5 1010 (N/m2 )
ν (cls) = 0,2
118
Si calcola innanzi tutto la frequenza critica del pannello.
3432
fc =
0,1π
(
)
3 ⋅ 2400 1 − 0,2 2
= 62 (Hz)
2,5 ⋅ 1010
La frequenza critica del pannello è dunque molto bassa ed al di fuori dell'intervallo di frequenze
normalmente esaminate nell'acustica edilizia (100 - 5000 Hz).
Pertanto si calcola il potere fonoisolante solo al di sopra della frequenza critica fc = 62 Hz,
mediante le equazioni (9.13) e (9.15).
Si calcola la massa superficiale della parete.
m' = ρ⋅s = 2400⋅0,1 = 240 (kg/m2 )
Si ottengono pertanto i seguenti risultati del potere fonoisolante per incidenza casuale (diffusa)
del suono, al di sopra della frequenza critica ed in bande di ottave di frequenza.
Potere fonoisolante (dB)
Frequenza
(Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
Smorzamento
η
0.10
0.08
0.06
0.05
0.04
0.03
Potere fonoisolante
R (dB)
36
45
54
62
70
79
75
65
55
45
35
125
250
500
1000
2000
4000
frequenza (Hz)
Esercizio 2
Calcolare l'indice di valutazione del potere fonoisolante della parete in calcestruzzo dell'esercizio
1.
Si impiega a questo proposito la formula (9.16), valida per m’ > 150 kg/m2 (verificato).
Si ha pertanto:
Rw = 37,5 lg 240 - 42 = 47 (dB)
119
Esercizio 3
Calcolare il livello di pressione sonora L2 in funzione della frequenza presente in un locale
ricevente separato dal locale sorgente da una partizione avente le caratteristiche descritte
nell'esercizio 1.
Il livello sonoro presente nell'ambiente sorgente è il seguente:
Frequenza
(Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
Livello sonoro
L1 (dB)
80
74
68
62
56
50
Il locale ha dimensioni 3 x 4 x 2,7 m e la partizione ha la dimensione di 3 x 2,7 m.
È caratterizzato da superfici aventi le seguenti caratteristiche di fonoassorbimento.
Soffitto intonacato: α = 0,01
Pareti intonacate con rivestimenti vari: α medio = 0,2
Pavimento in moquette: α = 0,3.
Si ipotizza per semplicità che il potere fonoisolante si mantenga costante alle varie frequnze.
Si calcolano innanzi tutto le unità fonoassorbenti A del locale interessato.
A = Σα i⋅Si = (0,01 x 3 x 4) + (0,2 x (3 + 4) x 2 x 2,7) + (0,3 x 3 x 4) = 11,3 (m2 )
Quindi, in funzione del potere fonoisolante R calcolato nell'esercizio 1, si determina il livello
sonoro L2 presente nel locale esaminato in funzione della frequenza (bande di ottave) mediante
l'equazione (9.10)
8,1
L2 = L1 − R + 10 lg
(dB)
11,3
Frequenza
(Hz)
125
250
500
1000
2000
4000
120
Potere
fonoisolante
R (dB)
36
45
54
62
70
79
Livello sonoro
L2 (dB)
31
28
34
28
16
5
Livello sonoro (dB)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
125
250
500
1000
2000
4000
frequenza (Hz)
9.1.1.2 Trasmissione sonora attraverso pannelli multistrato
Quando il pannello è costituito da più strati tra di loro separati che si comportano
indipendentemente nei confronti delle sollecitazioni, la valutazione del potere fonoisolante
risulta più complessa.
I due o più strati di materiale risultano solitamente tra di loro collegati in un numero più o meno
elevato di punti e lo spazio tra di loro può essere vuoto o riempito con materiali fonoassorbenti.
Il modo in cui avviene questo collegamento, il numero di questi punti ed il tipo di materiale di
riempimento influenzano fortemente il potere fonoisolante della parete sino al punto di
ricondurlo a quello di una parete monostrato.
Nel seguito, ci si limita al caso di un pannello composto da due strati di materiale separati da
un’intercapedine di aria 28 . Il comportamento di questo tipo di strutture è caratterizzato dalla
presenza di una frequenza di risonanza del pannello, detta anche risonanza massa-aria- massa ed
individuabile in genere a bassa frequenza, in corrispondenza della quale si ha un sensibile calo
del potere fonoisolante, e di diverse frequenze di risonanza dell’intercapedine d'aria poste alle
alte frequenze che comportano anch’esse una riduzione del potere fonoisolante ed in particolare
una sua riduzione al valore che si avrebbe per un pannello monostrato di massa superficiale
m'1 +m' 2 .
La minima frequenza di risonanza dell'intercapedine d'aria, che porta alla generazione di onde
stazionarie, si individua facilmente imponendo che metà della lunghezza d'onda del suono
corrisponda alla larghezza s dell'intercapedine:
λ0
c
= s⇒f = 0
2
2s
(Hz)
(9.18)
Le frequenze multiple di quella così determinata, anch'esse di risonanza, creano effetti minori
nella riduzione del potere fonoisolante.
Le frequenze di risonanza dovute all'accoppiamento tra strati solidi ed intercapedine (risonanza
massa-aria- massa) dipendono dalla rigidità dina mica s' offerta da questa e dalla massa
superficiale dei due strati. Il calcolo di queste frequenze di risonanza è affrontato nelle pagine
che seguono, relativamente alla stima del contributo delle contropareti.
Il comportamento di una parete multistrato può pertanto essere ricondotto ai seguenti casi:
28
La presenza nell’intercapedine di un fluido più denso comporta problemi differenti in quanto si crea un maggiore
accoppiamento tra questo ed i due strati.
121
-
-
-
-
-
a frequenze inferiori a quella di risonanza massa aria massa, l’isolamento è pari a quello di
un pannello monostrato di massa superficiale m' 1 +m' 2 e pertanto segue la legge della massa
con un incremento di 6 dB ogni raddoppio della massa ed ogni incremento di ottava di
freque nza;
in corrispondenza della frequenza di risonanza massa aria massa vi è una riduzione del
potere fonoisolante che può essere ridotta dall’aggiunta di materiale smorzante
nell'intercapedine;
dopo la frequenza di risonanza massa aria massa vi è un incremento di circa 18 dB ad
ottava che si interrompe in corrispondenza della prima frequenza di risonanza
dell’intercapedine d’aria;
alle frequenza di risonanza dell’intercapedine, si verifica una brusca riduzione
dell’isolamento che viene riportato ai valori del pannello monostrato di massa superficiale
m'1 +m' 2 ; questa riduzione può essere molto limitata dall’inserimento di materiale
fonoassorbente nell’intercapedine; questo dovrebbe offrire una notevole resistenza al
flusso d'aria senza costituire un collegamento meccanico tra i due pannelli;
in corrispondenza della frequenza di coincidenza si verifica una riduzione del potere
fonoisolante.
Figura 9.6: Potere fonoisolante di una parete a doppio strato con intercapedine. Nel diagramma si
usa il simbolo ρs per indicare la massa superficiale m'.
Il massimo isolamento della parete alle alte frequenze si ha per valori uguali delle masse
superficiali dei due pannelli (m' 1 =m' 2 ). Diversificare il valore delle masse dei due pannelli
migliora invece il comportamento in corrispondenza della frequenza di risonanza massa aria
massa.
Come per la trasmissione di rumori aerei tra pareti semplici, anche in questo caso è possibile
stimare l’indice di valutazione del potere fonoisolante Rw di pareti doppie mediante relazioni di
tipo empirico. Di seguito viene riportata una di queste relazioni (cfr. Pagliarini e Pompoli),
valida nel caso di strati separati da una intercapedine spessa almeno 5,1 cm e non collegati da
ponti acustici.
122
Rw

 (m '−2,26 ) 1 − 0,372 lg m '2 / m 1'
= 22,7
1,21

lg
d

(
)





0 , 268
(dB)
(9.19)
dove m’ è il valore della massa superficiale complessiva della parete (kg/m2 ), m’1,2 sono i valori
della massa superficiale dei due strati (kg/m2 ), con m' 2 > m' 1 e d è lo spessore dell’intercapedine
(d > 0,05 m).
ESERCITAZIONE
Calcolare i valori delle frequenze critiche, la frequenza di risonanza dell'intercapedine e l'indice
di valutazione del potere fonoisolante di una parete doppia costituita da due strati di cartongesso
spessi 1,2 e 2,5 cm, separati da una intercapedine spessa 8 cm.
Le frequenze critiche dei due pannelli si calcolano mediante l'equazione (9.8), sapendo che (vedi
appendice).
ρ(cartongesso) = 650 kg/m3
E(cartongesso) = 2,9 1010 (N/m2 )
ν (cartongesso) = 0,2
Si calcola la frequenza critica del pannello spesso 1,2 cm.
fc =
(
)
343 2
3 ⋅ 650 1 − 0,2 2
= 793 (Hz)
0,012π
2,9 ⋅ 1010
e quella del pannello spesso 2,5 cm.
fc =
(
)
343 2 3 ⋅ 650 1 − 0,2 2
= 397 (Hz)
0,25π
2,9 ⋅ 1010
La frequenza di risonanza dell'intercapedine si calcola mediante la formula (9.18)
f =
343
= 2144 (Hz)
2 ⋅ 0,08
Quindi si determina il valore della massa superficiale dei due pannelli.
m'1 = 650⋅0,012 = 7,8 (kg/m2 )
m'2 = 650⋅0,025 = 16,2 (kg/m2 )
L'indice di valutazione del potere fonoisolante si calcola infine mediante l'equazione (9.19)
123


 (24 − 2, 26) (1 − 0,372 lg 16,2 / 7,8) 
Rw = 22,7 

1,21


lg


0,08
0 , 268
= 47,9 (dB)
9.1.2 Trasmissione sonora diretta per rumori impattivi
Nella trasmissione sonora di rumori impattivi per via diretta, viene definita una nuova grandezza:
il livello di rumore da calpestio (Li). Questa è il livello medio di pressione sonora che si
stabilisce in un ambiente quando sul solaio dell’ambiente disturbante agisce un generatore di
rumore da calpestio normalizzato (figura 7). Le caratteristiche del generatore di rumore sono
definite nell’appendice A della norma ISO 140-6.
∆L’pavim.
Generatore di rumore impattivo
∆L’controsoff.
L’i
Figura 9.7: Metodologia di misura del livello di rumore impattivo.
Mentre per il calcolo del potere fonoisolante (coefficiente di trasmissione per rumori aerei), è
possibile definire formule semplificate nelle quali non appare il contributo del coefficiente di
irraggiamento σ se le caratteristiche dei due fluidi che circondano la parete sono le stesse, nel
caso della trasmissione di rumori impattivi, tale operazione non è possibile e pertanto le formule
per il calcolo del livello di pressione sonora generato da una determinata forza di impatto sulla
struttura comprendono anche il contributo del coefficiente di irraggiamento σ.
Attraverso la stima teorica del livello di forza d'impatto generata da una macchina da calpestio
normalizzata sul solaio e della mobilità del solaio, si perviene alla seguente relazione di calcolo
del livello di rumore da calpestio normalizzato Ln,d.
L n , d = 10 lg f c + 10 lg σ + 10 lg Ts − 20 lg m'−10 lg( c L h) + 130,5 (dB)
(9.20)
dove:
fc è la frequenza critica (Hz);
σ è il coefficiente di irraggiamento;
m’ è la massa superficiale del solaio (kg/m2 );
Ts è il tempo di riverberazione strutturale del solaio (s);
cL è la velocità di propagazione delle onde nella struttura (m/s);
h lo spessore del solaio (m).
Come per il calcolo del potere fonoisolante (trasmissione diretta di rumori aerei), anche per il
livello di rumore da calpestio è possibile fare riferimento ad una valutazione semplificata basata
sul calcolo dell'indice di valutazione.
124
L'indice di valutazione del livello di rumore da calpestio si determina dai valori in funzione della
frequenza del livello di rumore da calpestio con una procedura analoga a quella descritta per il
potere fonoisolante.
In questo caso, la curva di riferimento è riportata dalla norma UNI EN ISO 717 - 2 (figura (9.8).
Figura 8: Calcolo dell'indice di valutazione del livello di rumore da calpestio(Lw):
sovrapposizione tra una curva sperimentale (linea continua) e la curva di riferimento della UNI
EN ISO 717-2.
L'indice di valutazione può essere calcolato anche a partire dalle proprietà (massa superficiale,
ecc.) dei componenti mediante relazioni di tipo empirico. In questi casi, l’affidabilità della stima
è però meno accurata.
Ln,w = 164 - 10lg(m') (dB)
(9.21)
9.1.3 Trasmissione sonora laterale
9.1.3.1 Trasmissione sonora laterale per rumori aerei
Il potere fonoisolante apparente R’ di una partizione è una grandezza che esprime la quantità di
energia sonora trasmessa nelle reali condizioni di utilizzo. Tale grandezza differisce dal potere
fonoisolante R risultante da misure di laboratorio in quanto tiene conto, oltre che della
trasmissione diretta attraverso la parete (τd), anche di eventuali percorsi di trasmissione aerea del
suono (τe e τs) e dei percorsi di trasmissione attraverso le strutture laterali (τf).
Se la potenza sonora complessivamente trasmessa tra due ambienti è Wt = W1 + W2 (figura 1),
con W1 potenza trasmessa direttamente dalla partizione e W2 potenza trasmessa dalle strutture
laterali, e la potenza sonora incidente sulla partizione è Wi, si ha:29
125
R = 10 lg
Wi
= -10lg( τ d )
W1
(9.22)
(dB)
con τd coefficiente di trasmissione sonora per via diretta;
R ′ = 10 lg
Wi
= -10lg( τ ' ) (dB)
W1 + W 2
(9.23)
ovvero:
n
m
k


R' = −10 lg τ ′ = −10 lg τ d + ∑ τ f + ∑ τ e + ∑ τ s 


f =1
e =1
s =1
(dB)
(9.24)
dove:
τe e τs sono i coefficienti di trasmissione sonora di piccoli elementi30 (e) posti nella partizione (ad
esempio prese d’aria) o di sistemi (s) in grado di trasmettere il suono per via aerea (condotti di
ventilazione con uscite nei due ambienti). 31
τf è il coefficiente di trasmissione per via laterale.
I coefficienti di trasmissione τe e τs sono dati dal rapporto tra la potenza sonora
complessivamente irradiata dall’elemento o dal sistema e la potenza sonora incidente sull’intera
partizione.
trasmissione laterale per via aerea (τs)
trasmissione laterale
strutturale (τf)
trasmissione diretta
(τd )
trasmissione diretta per via
aerea ( τe )
Figura 9.9: Diversi percorsi di trasmissione del suono (per via aerea e strutturale) tra due
ambienti adiacenti.
Per calcolare i coefficienti di trasmissione aerea si può quindi fare riferimento ai rispettivi valori
di isolamento acustico normalizzato Dn risultanti da prove di laboratorio degli elementi o dei
sistemi.
τe =
D ne
− D ns
A 0 −10
A
10
; τ s = 0 10 10
Ss
Ss
29
(9.25)
Se la trasmis sione sonora avviene solo per via diretta, W t = W 1 e quindi le equazioni (9) e (22) si equivalgono.
La distinzione tra piccoli e grandi elementi è fatta dalla norma ISO 140-10, dove si intendono per piccoli elementi
quelli aventi una superficie minore di 1 m2 , ad esclusione di finestre e porte
31
Per tali elementi e sistemi, la prestazione acustica viene valutata in termini di isolamento acustico normalizzato Dn
invece che di potere fonoisolante R, come per i grandi elementi (partizioni, porte, ecc.).
30
126
con A0 , unità assorbenti di riferimento, paria a 10 m2 e Ss superficie della partizione (m2 ).
La trasmissione laterale (τf) ha invece origine strutturale ed è funzione delle caratteristiche della
struttura di separazione e delle strutture laterali dei due ambienti (solai e pareti).
Per valutare la trasmissione laterale prodotta da un certo campo sonoro presente nell’ambiente
sorgente si deve poter quantificare l’energia meccanica che viene trasmessa attraverso i giunti tra
partizione e strutture laterali e si devono conoscere i coefficienti di irraggiamento σ delle diverse
strutture presenti, cioè la potenza sonora irradiata in funzione della velocità di vibrazione. Poiché
i coefficienti di irraggiamento σ sono quantità difficilmente note per le strutture edilizie, si
esprime il coefficiente di trasmissione sonora laterale in funzione di altre grandezze. Tale
semplificazione è possibile nell'ipotesi di campo sonoro perfettamente diffuso nei due ambienti
delimitati dalla partizione e cioè nel campo di validità delle ipotesi di Sabine.
Un metodo semplificato per il calcolo della trasmissione sonora laterale, definito dalla norma EN
12354-1 è descritto nel seguito.
9.1.3.2 Trasmissione sonora laterale per rumori impattivi
La trasmissione sonora laterale è particolarmente importante quando si hanno sorgenti sonore di
tipo impattivo. In particolare la trasmissione laterale diventa predominante su quella diretta
quando si hanno due ambienti confinanti posti sullo stesso piano e rumore da calpestio generato
in uno dei due ambienti.
struttura di
separazione
S
<pr2>
D12
F
S1
S2
struttura 2
struttura 1
2
1
<v >
2
<v 2 >
Figura 9.10: Sezione dei due ambienti adiacenti interessati da trasmissione sonora laterale
originata da rumore impattivo.
Il calcolo della trasmissione sonora laterale dovuta a rumori impattivi è piuttosto comple sso e
pertanto non viene qui riportato. Il metodo standard di calcolo è descritto nella norma EN 12354.
9.1.4 Trasmissione sonora apparente
9.1.4.1 Potere fonoisolante apparente tra ambienti adiacenti
Il potere fonoisolante apparente tra ambienti adiacenti si calcola mediante l'equazione (9.24) in
cui nella maggioranza dei casi i coefficienti di trasmissione sonora τe e τs non compaiono perché
non rilevanti.
Nell’ipotesi che i diversi percorsi di trasmissione sonora strutturale siano tra loro indipendenti e
che siano trascurabili i percorsi di trasmissione laterale di ordine superiore al primo (figura 9.12),
il potere fonoisolante apparente si ottiene dalla somma energetica dei contributi dei singoli
percorsi di trasmissione (figura 9.11) e quindi da:
127
R
R
R
n
n
n
− Ff
− Df
− Fd 
 − R Dd
R' = −10 lg  10 10 + ∑ 10 10 + ∑ 10 10 + ∑ 10 10  (dB)


F= f =1
f =1
F =1
(9.26)
in cui n indica il numero di strutture laterali di ciascun ambiente (generalmente 4), mentre Dd,
Df, Fd e Ff specificano i diversi percorsi di trasmissione sonora nelle strutture che delimitano i
due ambienti (figura 9.9). D sta per trasmissione diretta, F per fiancheggiante, ovvero laterale. La
lettera maiuscola si usa per le strutture poste dalla parte dell'ambiente sorgente, mentre quella
minuscola per quelle dalla parte dell'ambiente ricevente. Complessivamente, l'equazione (9.26)
riguarda dunque la somma di 12 percorsi di trasmissione laterale e di uno di trasmissione diretta.
Ff
Fd
Dd
Ambiente
Sorgente
Ambiente
ricevente
Trasmissione diretta
Ambiente
Sorgente
Ambiente
ricevente
Df
Trasmissione laterale
Figura 9.11: Diversi percorsi di trasmissione diretta e laterale tra due ambienti confinanti.
I percorsi laterali di ordine superiore al primo (figura 9.12) nei casi correnti contribuiscono in
modo trascurabile alla trasmissione sonora tra due ambienti.
percorso di
trasmissione
trascurabile
Ambiente sorgente
Ambiente ricevente
Figura 9.12: Uno dei percorsi laterali di secondo ordine trascurabile.
Tale metodo di calcolo del potere fonoisolante apparente è valido per ambienti adiacenti di
forma regolare (ad esempio rettangolare o quadrata) e volume non eccessivo (tale cioè da
consentire una distribuzione quasi uniforme dell'energia all'interno delle diverse strutture che
costituiscono l'involucro); condizioni queste spesso verificate ne ll'edilizia residenziale.
Per calcolare rigorosamente i coefficienti di trasmissione sonora relativi ai diversi percorsi
evidenziati in figura 9.11 (che per semplicità indicheremo con le lettere generiche ij) è necessario
conoscere i coefficienti di irraggiamento di tutte le strutture coinvolte dalla trasmissione.
Poiché i coefficienti di irraggiamento sono grandezze difficilmente note per le strutture edilizie,
si fa uso del principio di reciprocità per eliminarne la presenza dall’equazione che definisce il
potere fonoisolante apparente. In base a questo principio, che afferma che il coefficiente di
trasmissione ai giunti è reciproco (τij = τji), si ottiene la relazione per il calcolo del potere
fonoisolante tra due ambienti confinanti in cui la trasmissione avviene esclusivamente attraverso
il giunto ij.
128
R ij =
Ri + R j
2
+ D ij + 10 log
S
S iS j
(9.27)
in cui:
Ri, Rj, Si ed Sj sono rispettivamente i valori del potere fonoisolante (dB) e delle superfici (m2 )
delle due strutture coinvolte dal percorso di trasmissione laterale;
Dij è la differenza mediata di livello di velocità di vibrazione tra le due medesime strutture (dB);
S è la superficie della partizione (m2 ).
Con questa nuova notazione delle strutture laterali (ij), l'equazione (9.26) assume dunque la
seguente forma:
Rij
n
 − R Dd
−
10

R' = −10 lg 10
+ ∑ 10 10



 (dB)


(9.28)
Il calcolo del termine Dij si effettua in funzione di una nuova grandezza, l'indice di riduzione
delle vibrazioni Kij, che è funzione solo del tipo di giunto e non del tipo di strutture connesse.
D ij = K ij − 10 lg
l ij
(9.29)
aia j
in cui:
2,2 π2 Si , j
a i, j =
c0 Ts ,i , j
fref
f
(9.30)
è la lunghezza equivalente di assorbimento della struttura i o j.
Nell'equazione fref, frequenza di riferimento, si assume pari a 1000 Hz.
La lunghezza equivalente di assorbimento rappresenta la lunghezza che dovrebbe avere la
giunzione tra le strutture i e j per poter assorbire la vibrazione offrendo la stesso smorzamento
che offrirebbe l’elemento i o j qualora la frequenza critica dell’elemento fosse di 1000 Hz.
Inserendo questo nuovo termine nell'equazione che esprime il potere fonoisolante per il generico
percorso laterale i-j si ha:
R ij =
Ri + R j
2
+ Kij + 10lg
S ai a j
l ij Si S j
(9.31)
equazione base per il calcolo della trasmissione laterale secondo il modello definito nella norma
EN 12354.
Nel progetto di norma europea citata viene stabilita l'uguaglianza numerica tra i valori della
lunghezza equivalente di assorbimento ai e la superficie laterale Si (grandezze non omogenee):
ai = Si
(9.32)
Si ottiene pertanto la seguente versione semplificata della (9.30):
129
R ij =
Ri + R j
2
+ K ij + 10 lg
S
l ij l 0
(9.33)
dove l0 è la lunghezza di riferimento, pari a 1 metro.
sezione
elemento laterale j
elemento laterale i
ambiente
sorgente
SJ
lij
lij
ambiente
ricevente
pianta
Si
ambiente
sorgente
ambiente
ricevente
i
ambiente
sorgente
Kij = Kji
j
ambiente
ricevente
Figura 9.13: Individuazione delle grandezze geometriche nel caso di due strutture laterali
complanari.
Il calcolo dell'indice di riduzione delle vibrazioni Kij si effettua in base al metodo descritto nel
seguito.
9.1.4.2 Livello apparente di rumore impattivo tra ambienti adiacenti
Il livello di rumore impattivo risultante dalla somma della trasmissione diretta e laterale (livello
apparente normalizzato di rumore da calpestio, L’n ), per l’ipotesi di indipendenza tra i diversi
percorsi di trasmissione delle vibrazioni, è dato da:
L n ,ij
 L10n ,d

n
10 
L' n = 10 lg  10
+ ∑ j=10

1


f
(9.34)
per ambienti sovrapposti;
e da:
f
d
f
f
 n L10n ,ij 

L' n = 10 lg  ∑ j =10
1


(9.35)
per ambienti adiacenti.
Nella sommatoria n è il numero di elementi laterali.
Il calcolo di Ln,ij, basato sulle caratteristiche fisiche delle strutture coinvolte nel percorso di
trasmissione e sul valore dell'indice Kij del percorso, non è qui riportato. Per eventuali
approfondimenti si rimanda pertanto al testo della norma EN 12354.
130
9.1.5 Calcolo dell'indice di riduzione delle vibrazioni
L'indice di riduzione delle vibrazioni può essere stimato in base a formule teorico -sperimentali
per diversi tipi di giunti in funzione della massa superficiale delle strutture che vi convergono.
La norma europea citata definisce nell'appendice informativa E un metodo di calcolo dell'indice
K secondo il quale la dipendenza dalla frequenza si avrebbe solo in presenza di giunti elastici e
di pareti leggere e non con nodi rigidi tra strutture massicce ed omogenee.
struttura 1=struttura 2
(per ipotesi)
Struttura 1
Struttura 2
Struttura 3
Figura 9.14: Condizione di validità per le formule di calcolo di K.
Le formule ed i diagrammi di seguito riportati permettono di stimare il valore di Kij unicamente
nei casi in cui le strutture si mantengono invariate oltre la linea di separazione tra i due ambienti
(come generalmente verificato nei casi correnti, vedi figura 14) ed ammettono una variabilità dei
dati di alcuni decibel attorno al valore ottenuto.
L'indice di riduzione delle vibrazioni per giunti tra strutture omogenee32 che si mantengono
invariate oltre la linea di separazione tra i due ambienti può essere calcolato in funzione del
rapporto tra le masse superficiali delle strutture.
Il valore minimo che può assumere il termine Kij è fornito dalla seguente espressione:

1
1  
Kij ,min = 10 lg l ij l 0  +  

 S i S j  
(9.36)
Il calcolo di Kij è effettuato in funzione di M, logaritmo in base 10 del rapporto fra le masse
superficiali delle pareti collegate ad angolo retto fra di loro, e del tipo di giunto.
M = lg m' ⊥i/m' i
(9.37)
dove m' i e m' ⊥i sono rispettivamente la massa superficiale dell'elemento i nel percorso laterale ij e
la massa superficiale dell'elemento perpendicolare all'elemento i con esso connesso nel giunto
considerato (kg/m2).
32
Secondo la norma CEN [1], possono essere considerate strutture omogenee i solai in laterocemento, quelli a
soletta piena in calcestruzzo normale o alleggerito, le pareti in laterizio forato o pieno, a blocchi di gesso, di
calcestruzzo, ecc.
131
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
Struttura 2
K 12
2
1.8
1.6
1.4
1
1.2
0.8
0.6
0.4
0
0.2
-0.2
-0.4
-0.6
-1
-0.8
-1.2
-1.4
-1.6
-2
K13
-1.8
Kij (dB)
GIUNTI RIGIDI A CROCE TRA STRUTTURE OMOGENEE
Struttura 1
Struttura 3
M=lg(m1/m2)
K13
K12
(9.38)
(9.39)
60
50
40
30
20
10
0
-10
M=lg(m1/m2)
K13
2
1.8
1.6
1.4
1
1.2
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-1
-0.8
-1.2
-1.4
-1.6
-2
Struttura 2
-1.8
Kij (dB)
K13 = 8,7 + 17,1 M + 5,7 M2 (dB)
K12 = K23 = 8,7 + 5,7 M2 (dB)
GIUNTI RIGIDI A T TRA STRUTTURE OMOGENEE
K 12
K13
K12
Struttura 1
Struttura 3
K13 = 5,7 + 14,1 M + 5,7 M2 (dB)
K12 = K23 = 5,7 + 5,7 M2 (dB)
GIUNTI TRA STRUTTURE OMOGENEE CON STRATI ELASTICI INTERPOSTI
K 24
Struttura 2
K 24
K12
Struttura 2
K12
Struttura 1
Struttura 3
K 13
K13
Struttura 1
(9.40)
(9.41)
Struttura 4
K 23
Struttura 2
K13 = 5,7 + 14,1 M + 5,7 M2 + 2∆l (dB)
K24 = 3,7 + 14,1 M + 5,7 M2 (dB) (0 ≤ K24 ≤ -4)
K12 = K23 = 5,7 + 5,7 M2 + ∆l (dB)
Struttura 1
Struttura 3
Struttura 4
(9.42)
(9.43)
(9.44)
dove ∆l è l'incremento dell'indice di riduzione delle vibrazioni per la presenza dello strato
elastico interposto nel giunto (dB). Tale incremento è funzione del modulo di elasticità
trasversale G del materiale elastico e della densità delle due pareti connesse. Nel caso di strati
elastici caratterizzati da un rapporto tra il modulo di elasticità longitudinale e lo spessore, E/s,
pari a circa 100 MN/m3 , l'appendice E della norma E 12354-1 consente di assumere la frequenza
di risonanza del sistema f0 pari a 125 Hz e di stimare quindi l'incremento ∆l nel seguente modo
(per f > f0 ):
 f
∆ l = 10 lg 
 f0 
132
(dB)
(9.45)
GIUNTI TRA STRUTTURE OMOGENEE E FACCIATE LEGGERE
Struttura 1
Struttura 3
K 12
Struttura 1
Struttura 3
K1 3
K 13
Struttura 2
K1 2
Struttura 2
K13 = 5 + 10 M (dB) (K min = 5)
K12 = K23 = 10 + 10 |M| (dB)
GIUNTI TRA STRUTTURE OMOGENEE E STRUTTURE LEGGERE DOPPIE
K 24
Struttura 2
K 24
(9.46)
(9.47)
Struttura 2
K12
K 13
K12
Struttura 1
Struttura 4
Struttura 1
Struttura 3
Struttura 4
K13 = 10 - 20 M -3,3 lg (f/f0 ) (dB) (K min = 10)
K24 = 3 + 14,1 M + 5,7 M2 (dB) (m2 /m1 > 3; Kmin = 0)
K12 = K23 = 10 + 10 |M| + 3,3 lg (f/f0 ) (dB)
(9.48)
(9.49)
(9.50)
con f0 = 500 Hz
GIUNTI TRA STRUTTURE LEGGERE DOPPIE
Struttura 2
Struttura 2
K12
K 24
K 24
K13
K12
Struttura 1
Struttura 4
Struttura 1
Struttura 3
Struttura 4
K13 = 10 + 20 M -3,3 lg (f/f0 ) (dB) (K min = 10)
K12 = K23 = 10 + 10 |M| + 3,3 lg (f/f0 ) (dB)
(9.51)
(9.52)
con f0 = 500 Hz
2 Trasmissione sonora dall'esterno verso l'interno
La trasmissione di rumori dall'esterno verso l'interno degli edifici si distingue da quella tra
ambienti interni per due ragioni principali:
- il campo sonoro presente nell'ambiente esterno ed incidente sulla partizione non è diffuso, ma
direzionale;
- la partizione è quasi sempre costituita da più componenti a diversa prestazione acustica.
Per questo motivo vengono impiegate grandezze differenti da quelle usate nello studio della
trasmissione sonora tra ambienti interni. In particolare, le due grandezze maggiormente
impiegate e tra loro correlate sono:
- il potere fonoisolante apparente di facciata;
- l'isolamento acustico di facciata.
Nel seguito vengono definite queste grandezze ed i loro metodi di calcolo e di misura.
133
9.2.1 Potere fonoisolante apparente di facciata
Il potere fonoisolante apparente di facciata R’ viene definito allo stesso modo del potere
fonoisolante apparente, con la sola differenza che in questo caso il componente in esame
appartiene alla facciata di un edificio. Pertanto si tratta di una grandezza che viene calcolata o
misurata con riferimento a specifiche condizioni di messa in opera, cioè di assemblaggio di
diversi componenti (muratura, finestre, ecc.).
Il potere fonoisolante apparente di facciata può essere calcolato sulla base della prestazione
acustica (potere fonoisolante o isolamento acustico) dei singoli elementi costituenti la facciata,
considerando sia i contributi diretti (per via aerea e strutturale) che quelli laterali (per via
strutturale). 33
Il potere fonoisolante apparente di facciata si calcola mediante la seguente relazione:
− Ri
 n S
A
R' = −10 lg  ∑ i 10 10 + 0
 i =1 S
S

p
∑10
i =1
− Dn ,e ,i
10

 - K (dB)


(9.53)
in cui il primo termine è relativo alla prestazione degli n elementi “normali” di facciata ed il
secondo termine a quella dei p elementi “piccoli” di facciata.
Nello specifico si ha:
Ri è il potere fonoisolante dell’elemento “normale” di facciata i-esimo (dB);
Si è la superficie dell’elemento “normale” di facciata i-esimo (m2 );
A0 è l’assorbimento acustico equivalente di riferimento (10 m2 );
Dn,e,i è l’isolamento acustico normalizzato del “piccolo” elemento di facciata i-esimo (dB);
S è la superficie complessiva della facciata (m2 ) vista dall’interno (corrispondente alla somma
della superficie di tutti gli elementi che compongono la facciata);
K è la correzione relativa al contributo globale della trasmissione laterale (può essere posta pari a
0 dB per elementi di facciata non connessi e a 2 dB per elementi di facciata massicci, con giunti
rigidi).
Per una valutazione più accurata della trasmissione laterale si deve calcolare il potere
fonoisolante Rij relativo ad ogni percorso di trasmissione laterale e quindi fare la somma
energetica dei diversi valori di R come descritto nelle pagine precedenti per il calcolo di R' tra
ambienti interni.
La misurazione in opera del potere fonoisolante apparente di facciata si esegue secondo la
procedura prevista dalla norma UNI 10708-2.
In funzione del tipo di sorgente che viene impiegata, la misurazione permette di ottenere alcune
grandezze derivate (R’45°, R’tr, ecc.) da cui è possibile risalire al valore del potere fonoisolante
apparente R’.
Le misurazioni devono essere eseguite nelle bande di 1/3 di ottava con frequenza centrale
compresa tra 100 e 3150 Hz, impiegando almeno 5 posizioni per il microfoni nell’ambiente
ricevente.
9.2.2 Isolamento acustico di facciata
L’isolamento acustico di facciata (D2m ) è la differenza tra il valore medio del livello di pressione
sonora a 2 m dal piano della facciata (L1,2m ) ed il valore medio del livello di pressione sonora
nell’ambiente ricevente (L2 ).
Gli elementi di facciata devono essere distinti tra elementi normali e piccoli elementi. Per piccoli elementi si
intendono elementi di facciata di superficie minore di 1 m2 , ad esclusione di finestre e porte, in accordo con la ISO
140-10 [10] (ad esempio prese d’aria, ventilatori, condotti elettrici, ecc.).
134
D2 m = L1, 2 m − L2 (dB)
(9.54)
Nel caso di facciate piane (prive di balconi, logge o atre sporgenze o rientranze che modificano il
campo sonoro esterno), l’isolamento acustico di facciata può essere calcolato a partire dal potere
fonoisolante apparente R’ della facciata mediante la seguente equazione.
S
D2 m = R'−10 lg   (dB)
A
(9.55)
dove S è la superficie della facciata (m2 ) ed A sono le unità fonoassorbenti dell'ambiente interno
(m2 ).
Nel caso invece di facciate non piane, si deve aggiungere alla relazione (9.55) un termine che
tiene conto dell’incremento o della riduzione del livello sonoro in prossimità della facciata per la
presenza di aggetti o rientranze. Tale termine viene definito differenza di livello per forma della
facciata ∆Lfs ed è paria a 0 nel caso di facciate piane.
S
D2 m = R'+∆L fs − 10 lg   (dB)
A
(9.56)
Il termine ∆Lfs si ottiene dalla differenza tra L1,2m il livello sonoro misurato 2 metri davanti alla
facciata L1,2m ed il livello sonoro misurato sul piano della fa cciata L1,s..
∆L fs = L1, 2 m − L1, s + 3 (dB)
(9.57)
Per il calcolo del termine ∆Lfs si fa riferimento al metodo empirico definito dalla norma
EN 12354-3.
balcone
assorbimento acustico αw
h
linea di vista della sorgente
sorgente sonora (centro carreggiata)
Figura 9.15: Individuazione delle grandezze necessaria alla determinazione del termine ∆Lfs.
Innanzi tutto deve essere determinata l’altezza h di vista della sorgente sonora dall’intersezione
tra il piano della finestra e la linea congiungente il bordo superiore della ostruzione (ad esempio
il davanzale del balcone, ma sono se di materiale pieno) ed il centro di emissione sonora (ad
esempio il centro della corsia in cui passano gli autoveicoli (figura 9.15). Quindi, in funzione
dell’altezza h e dell’indice di valutazione dell’assorbimento acustico α w dell’intradosso
dell’eventuale aggetto posto sopra la finestra, si determina il valore del termine ∆Lf in base alla
tabella 1.
135
αw
h < 1,5 m
1,5 ≤h≤2,5 m
h > 2,5 m
Facciata piana
ballatoio
ballatoio
non si applica
0
0
0
≤0,3 0,6
-1
-1
0
non si applica
non si applica
-1
-1
1
balcone
balcone
balcone
≥0,9 ≤0,3
ballatoio
ballatoio
0,6
≥0,9 ≤0,3
0,6
≥0,9 ≤0,3 0,6
-1
0
1
0
2
2
0
1
2
1
3
3
0
0
2
terrazza
schermature
aperte
αw
h < 1,5 m
1,5≤h≤2,5 m
h>2,5 m
≤0,3
-1
-1
1
0,6
-1
1
2
≥0,9
0
3
3
≤0,3
0
0
2
0,6
0
2
3
≥0,9
1
4
4
≤0,3
1
1
1
0,6
1
1
1
≥0,9
non si applica
non si applica
3
4
6
≥0,9
2
2
2
≤0,3
1
3
4
0,6
1
4
4
schermature
chiuse
≥0,9
1
5
5
≤0,3
3
5
6
0,6
3
6
6
≥0,9
3
7
7
Tabella 9.1. Valore della differenza di livello per forma della facciata ∆Lfs, in dB.
La misurazione dell’isolamento acustico di facciata si esegue in opera secondo il metodo
definito dalla norma UNI 10708-2. La procedura di misurazione è quella già descritta per la
misura del potere fonoisolante apparente di facciata.
ESERCITAZIONE
Calcolare l'indice di valutazione del potere fonoisolante di una facciata di dimensioni 4 x 2,7 m,
composta da una finestra di dimensioni 1,5 x 1,5 m e da una muratura, aventi le seguenti
caratteristiche:
Rw(finestra) = 33 (dB)
Rw(muratura) = 50 (dB)
L'indice di valutazione del potere fonoisolante di facciata si calcola mediante la formula (9.53),
ponendo K = 2 (giunti rigidi con gli elementi laerali della facciata).
 8,55 −1050 2,25 −1033 
R' w = −10 lg 
10 +
10  - 2 = 37,4 (dB)
10
,
8
10
,
8


9.2.2.1 ISOLAMENTO ACUSTICO DI FACCIATA NORMALIZZATO
L’isolamento acustico di facciata normalizzato è una grandezza definita per modificare
("normalizzare") il valore misurato dell'isolamento acustico in base all'assorbimento acustico
presente nell'ambiente interno. Infatti, a parità di prestazioni acustiche della facciata, il livello
sonoro che si stabilisce nell'ambiente interno (L2 nell'equazione (54)) è funzione dell'entità
dell'assorbimento acustico in questo presente. L'assorbimento acustico dell'ambiente interno
viene quantificato mediante l'introduzione delle unità fonoassorbenti A.
136
L’isolamento acustico di facciata normalizzato D2m,n si ottiene quindi dall’isolamento acustico di
facciata D2m mediante la seguente formula:
D2 m , n = D2 m − 10 lg
A
(dB)
A0
(9.58)
dove A0 sono le unità fonoassorbenti di riferimento (10 m2 ).
9.2.2.2 ISOLAMENTO ACUSTICO DI FACCIATA NORMALIZZATO RISPETTO AL TEMPO DI
RIVERBERAZIONE
Un'altra grandezza talvolta specificata nelle normative 34 è l'isolamento acustico di facciata
normalizzato rispetto al tempo di riverberazione. Questo corrisponde numericamente
all'isolamento acustico di facciata normalizzato quando il volume dell'ambiente interno è 31 m3 .
L'utilità di questa nuova grandezza consiste nella maggiore semplicità con cui può essere
misurata in opera. 35
L’isolamento acustico di facciata normalizzato rispetto al tempo di riverberazione (D2m,nT) si
ottiene dall’isolamento acustico di facciata D2m mediante la seguente formula:
D2 m , nT = D2 m + 10 lg
T
(dB)
T0
(9.59)
dove T è il tempo di riverberazione dell'ambiente interno (s) e T0 è il tempo di riverberazione di
riferimento (0,5 s).
9.3 Calcolo del contributo di pavimenti galleggianti e contropareti
In molti casi, per migliorare le prestazioni acustiche di componenti edilizi esistenti o nuovi,
vengono impiegati rivestimenti costituiti da una lastra rigida distanziata dalla struttura di base
mediante un'intercapedine di aria o uno strato elastico.
Nel caso di pareti e solai rivestiti all'intradosso (soffitto) si tratta generalmente di lastre sottili
di cartongesso, legno o altro materiale, supportate da montanti in alluminio o legno a loro
volta fissati alla struttura di base (parete o solaio). In alcuni casi la lastra può essere supportata
direttamente dallo strato elastico. In tutti questi casi si parla di contropareti o controsoffitti.
Nel caso di solai rivestiti all'estradosso (pavimento) si possono avere due varianti:
- uno strato elastico di separazione tra il massetto ed il solaio (pavimento galleggiante) (figura
9.14);
- uno strato di materiale elastico (gomma, linoleum, moquette ecc.) fissato direttamente sul
pavimento (pavimento resiliente).
34
Tra queste il DPCM 5.12.97 sui requisiti acustici passivi degli edifici.
In questo caso è infatti sufficiente misurare il solo tempo di riverberazione T dell'ambiente interno, mentre per
l'is olamento acustico normalizzato servono anche le dimensioni dell'ambiente (il volume).
35
137
pavimentazione
massetto
strato elastico
solaio
intonaco
Figura 9.16: esempio di pavimento galleggiante.
I metodi per studiare le prestazioni acustiche di tali sistemi, ovvero l'incremento di prestazione
acustica della struttura di base, sono analoghi essendo basati sul medesimo principio del sistema
meccanico massa - molla - massa.
9.3.1 Pavimenti galleggianti
L'incremento di prestazione acustica fornito da tali sistemi si esprime mediante la differenza di
livello di rumore da calpestio ∆L. Questa è data dalla differenza tra il livello di rumore da
calpestio misurato con il solaio nudo e la stessa grandezza misurata con il rivestimento applicato
al solaio.
Trattandosi di una caratteristica misurata in laboratorio, il valore ottenuto può essere diverso da
quello rilevabile in opera, dipendendo molto dalle modalità di messa in opera.
La prestazione acustica di un rivestimento per solai (∆L) è funzione della rigidità dinamica
superficiale s’ dello strato elastico inserito sotto la pavimentazione e dipende dalla frequenza di
risona nza del sistema pavimento - strato elastico - solaio.
La rigidità dinamica superficiale s’ è data dal rapporto tra la pressione dinamica e lo spostamento
dinamico (s’ = (F/S)/∆d). Si tratta di un dato difficilmente fornito dai produttori, che viene
misurato in laboratorio secondo la procedura prevista dalla norma UNI EN ISO 29052.
La rigidità dinamica superficiale dello strato è data dalla somma della rigidità superficiale s s del
materiale che costituisce la struttura dello strato elastico e della rigidità superficiale del gas
racchiuso nelle cavità sa. Quest’ultima quantità può essere calcolata in funzione della pressione p
del gas, della porosità ε del materiale (volume dei pori/volume totale dello strato) e del suo
spessore d:
s' a =
p
(N/m 3 )
dε
(9.60)
Il metodo di calcolo dipende dalla posizione dello strato isolante, che può essere applicato
superiormente al solaio (pavimento resiliente) o essere interno ad esso (pavimento galleggiante).
Nel caso di pavimenti galleggianti con massetto in calcestruzzo è possibile impiegare la seguente
equazione:
 f 
∆L = 30 lg   (dB )
 f0 
dove f è la frequenza (Hz) e f0 la frequenza di risonanza del sistema (Hz).
138
(9.61)
Per i pavimenti galleggianti con massetto in asfalto o posati a secco si impiega invece la
seguente equazione:
 f 
∆L = 40 lg   ( dB)
 f0 
(9.62)
La frequenza di risonanza f0 si ottiene mediante la seguente equazione:
 s'
f 0 = 160 
 m '1

 ( dB)

(9.63)
dove:
s’ è la rigidezza dinamica dello strato elastico (MN/m3 );
m’ è la massa superficiale dello strato di rivestimento (massetto e pavimentazione) (kg/m2 ).
Le equazioni sono valide all’interno del campo di frequenze f 0 < f < 4f0 .
La misurazione della differenza di livello di rumore da calpestio si esegue in laboratorio secondo
la procedura definita dalla norma ISO 140-8.
Il solaio deve essere sollecitato in entrambi i casi mediante un generatore di rumore da calpestio
normalizzato e rispondente ai requisiti definiti nell’appendice A della norma ISO 140-6.
La differenza di livello si ottiene quindi dalla seguente formula:
∆L = Ln 0 − Ln (dB)
(9.64)
dove:
Ln0 è il livello di rumore da calpestio normalizzato ottenuto con il solaio nudo (dB);
Ln è il livello di rumore da calpestio normalizzato ottenuto con il rivestimento applicato al solaio
(dB).
9.3.2 Contropareti
La differenza di potere fonoisolante (∆R) è una grandezza introdotta per specificare le
prestazioni acustiche di strati di rivestimento fonoisolanti quali contropareti, controsoffitti, ecc.
Si tratta della differenza tra il potere fonoisolante della struttura semplice ed il potere
fonoisolante della struttura con il rivestimento fonoisolante applicato.
Le prestazioni acustiche del rivestimento dipendono dall’interazione tra le vibrazioni di questo e
quelle della struttura base, coinvolgendo diversi fenomeni di risona nza.
Il contributo di una controparete al potere fonoisolante della struttura base può essere
determinato in funzione della frequenza di risonanza f 0 del sistema struttura di base rivestimento.
Nel caso di rivestimento fissato direttamente al supporto, la frequenza di risonanza dipende dalla
rigidità dinamica superficiale s’ dello strato elastico e dalla massa superficiale dei due strati
(controparete e parete) e si calcola con la seguente relazione:
 1
1 

f 0 = 160 s ' 
+
 m '1 m '2 
(Hz)
(9.65)
139
dove:
s’ è la rigidità dinamica superficiale dello strato elastico (MN/m3 );
m’1 la massa superficiale della struttura di base (kg/m2 );
m’2 la massa superficiale del rivestimento (kg/m2 ).
Nel caso di rivestimento fissato al supporto mediante montanti in metallo o legno e con la cavità
riempita con un materiale fonoassorbente avente resistenza al flusso d’aria r > 5kPa⋅s/m2 , la
rigidità dinamica da considerare non è quella dello strato elastico ma quella dell’aria.
In particolare, nel caso di aria a pressione atmosferica e di porosità dello strato fonoassorbente
ε = 0,9, la rigidità dinamica superficiale sa ’ è pari a 0,111/d (MN/m3 ), con lo spessore
dell’intercapedine d espressa in metri. In questi casi si ha quindi:
f 0 = 160
0,111  1
1 


+
d  m'1 m' 2 
(Hz)
(9.66)
dove d è lo spessore della intercapedine (m).
La rigidità dinamica dell’aria deve però essere considerata solo quando il materiale di cui è
costituito la strato elastico ha una resistenza al flusso d’aria minore di 100 kPa⋅s/m2 .
La resistenza al flusso d’aria dei materiali e la sua misurazione sono definite nella norma UNI
EN ISO 9053.
L’incremento ∆R di potere fonoisolante di una controparete può essere calcolato in funzione
della frequenza di risonanza f 0 mediante la seguente equazione:
 f 
∆R = 40 lg   (dB)
 f0 
(9.67)
Nel caso di calcolo dell’incremento di potere fonoisolante mediante indici di valutazione (∆Rw),
la norma EN 12354-3 riporta la seguente tabella, valida per parete di supporto avente potere
fonoisolante Rw compreso fra 20 e 60 dB. Per frequenza di risonanza inferiore a 200 Hz, il valore
di ∆Rw dipende anche dal potere fonoisolante Rw della struttura di base, come indicato in tabella
9.2.
frequenza di risonanza f0 (Hz)
f0 ≤ 80
80 < f0 ≤ 125
125 < f0 ≤ 200
200 < f0 ≤ 250
250 < f0 ≤ 315
315 < f0 ≤ 400
400 < f0 ≤ 500
500 < f0 ≤ 1600
f0 > 1600
∆ Rw (dB)
35 - Rw /2
32 - Rw /2
28 - Rw /2
-2
-4
-6
-8
- 10
-5
Tabella 9.2: Valore dell’indice di valutazione dell’incremento di potere fonoisolante ∆Rw per
pareti di supporto aventi 20≤ Rw ≤60 dB.
140
La misurazione della differenza di potere fonoisolante per strati aggiuntivi non è attua lmente
oggetto di alcuna norma internazionale. 36
9.4 Influenza dello spettro sonoro sulle prestazioni acustiche dei componenti
Come descritto nei precedenti paragrafi, il potere fonoisolante di una partizione interna, oltre che
in funzione della frequenza, può essere sinteticamente descritto attraverso l’indice di valutazione
Rw che, con un singolo numero, fornisce una stima globale delle sue prestazioni di isolamento al
rumore aereo. Poiché questo solo numero è in genere insufficiente per stimare il comportamento
di una parete al variare della composizione in fr equenza del rumore da isolare, accanto a questo
indice sono stati introdotti alcuni coefficienti Ci che sommati algebricamente a Rw consentono di
ottenere un valore corretto della prestazione acustica (cfr Pompoli e Secchi).
Il calcolo dell'indice di valutazione del potere fonoisolante Rw e dei termini di adattamento
spettrale Ci è descritto dalla norma UNI EN ISO 717-1. La norma propone il calcolo di almeno
due termini di adattamento, denominati C e Ct r, relativi rispettivamente a spettri di rumore rosa e
a spettri di rumore con forti componenti a bassa frequenza. La tabella 1 indica i diversi tipi di
sorgenti di rumore per le quali si consiglia di adottare il termine C o Ctr.
Tipo di sorgente di rumore
Attività umane (conversazione, musica, radio, TV)
Traffico ferroviario a velocità media e elevata
Traffico autostradale (v> 80 km/h)
Aereo a reazione a distanza breve
Fabbriche che emettono rumore a frequenza media e alta
Traffico stradale urbano
Traffico ferroviario a bassa velocità
Velivolo a elica
Aereo a reazione a lunga distanza
Musica da discoteca
Fabbriche che emettono rumore a frequenza bassa e media
Termine di adattamento allo spettro appropriato
C
Ctr
Tabella 9.3: Uso dei termini di adattamento spettrale rispetto ai vari tipi di sorgenti sonore.
Al fine di meglio chiarire il significato dei suddetti termini, viene analizzato il comportamento
acustico di due tipologie di pareti particolarmente impiegate nel nostro paese: pareti "p esanti" in
laterizio e pareti "leggere" in lastre di gesso. Queste strutture, a parità di valore di potere
fonoisolante espresso con l'indice Rw, possono fornire in opera prestazioni di isolamento acustico
notevolmente differenti a causa della diversa capacità di isolamento alle varie frequenze che le
caratterizzano.
Per determinare il comportamento acustico di questi tipi di pareti nei confronti di rumori con
diversa composizione in frequenza sono stati considerati due ambienti standard separati dalle
partizioni in esame. Gli spettri di rumore considerati sono quello rosa, il bianco ed uno teorico
che schematizza il rumore emesso da un ventilatore.
Per ciascuna delle partizioni prese in esame è stato calcolato il livello sonoro immesso
nell'ambiente ricevente (L2 ) impiegando la relazione (9.10).
I livelli L1 e L2 sono stati poi ponderati in frequenza con la curva "A" per ottenere i livelli sonori
globali L1 e L2 in dB(A). La prestazione finale di isolamento acustico è data dalla differenza tra
questi due livelli:
36
È stato recentemente istituito un gruppo di lavoro in sede CEN per la definizione di una norma specifica da
inserire come ulteriore parte della serie ISO 140. Il principio base per la misurazione della differenza di potere
fonoisolante è quello di rilevare separatamente il potere fonoisolante dello strato base e di questo con il rivestimento
applicato. Entrambe le misurazioni dovrebbero essere condotte in laboratorio in accordo con la norma ISO 140-3.
141
D = L1 - L2 (dB(A))
(9.68)
Per il calcolo sono stati ipotizzati due ambienti con caratteristiche geometriche e acustiche
tipiche dell'edilizia residenziale e cioè:
volume = 32 m3 ,
dimensioni in pianta = 3,2 x 3,7 m,
superficie della partizione Sp = 10 m2 ,
area equivalente di assorbimento acustico dell’ambiente ricevente A = 10 m2 costante in tutto il
campo delle frequenze.
Sono stati quindi confrontati i valori dell'indice di valutazione dell'isolamento acustico Dw delle
diverse partizioni con quelli dell'isolamento acustico D in dB(A) per un numero elevato di
partizioni in laterizio ed in lastre di gesso rivestite.
L'indice di valutazione dell'isolamento acustico Dw si ottiene direttamente da Rw con la
relazione:
Dw = Rw - 10 lg Sp /Ao (dB)
(9.69)
Nelle ipotesi di calcolo suddette, il termine 10 lg Sp / Ao assume valore nullo, per cui si ha
Rw = Dw.
Sono state considerate pareti in laterizio a singolo e doppio strato e pareti doppie in lastre di
gesso su telai singoli o doppi.
Le figure 9.17 – 9.19 confrontano i valori di Dw e di D per le varie pareti pesanti e leggere prese
in esame in corrispondenza ai diversi spettri sonori considerati.
60
55
R2 = 0.997
laterizio
D (dB(A))
50
lastre di
45
gesso
R 2 = 0.987
40
35
30
30
35
40
45
Dw (dB)
50
55
60
Figura 9.17: Isolamento acustico in dB(A) per pareti in laterizio ed in lastre di gesso in funzione
dell’indice di valutazione dell’isolamento acustico, con rumore disturbante di tipo rosa.
142
60
55
R2 = 0.950
D (dB(A))
50
laterizio
45
lastre di
gesso
40
R 2 = 0.983
35
30
30
35
40
45
Dw (dB)
50
55
60
Figura 9.18: isolamento acustico in dB(A) per pareti in laterizio ed in lastre di gesso in funzione
dell’indice di valutazione dell’isolamento acustico, con rumore disturbante di tipo bianco.
60
55
D (dB(A))
50
R2 = 0.940
laterizio
45
lastre di
40
gesso
R 2 = 0.939
35
30
30
35
40
45
Dw (dB)
50
55
60
Figura 9.19: isolamento acustico in dB(A) per pareti in laterizio ed in lastre di gesso in funzione
dell’indice di valutazione dell’isolamento acustico, con rumore disturbante con spettro teorico
del rumore di un ventilatore.
È evidente che in quasi tutti i casi esaminati, a parità di Dw=Rw, l’isolamento acustico in dB(A)
risulta più basso per le partizioni leggere. In particolare questo fatto acquista maggiore
importanza quando la sorgente sonora disturbante è caratterizzata da una forte presenza di basse
frequenze, come nel caso di rumori prodotti dagli impianti di riscaldamento, condizionamento e
ventilazione (spettro teorico).
È forse utile sottolineare che la differenza tra D e Dw nel caso di rumore rosa, fornisce
direttamente il valore di C delle singole pareti. Dalle rette di regressione di figura 20, si può
stimare una differenza tra i valori di C di circa 2 dB a sfavore delle pareti leggere. Considerato
che il rumore rosa può essere assimilato al rumore prodotto da molte attività domestiche (tabella
3), ciò significa che, a parità di prestazioni dichiarate in termini di Rw, le pareti leggere tendono a
fornire una protezione acustica minore delle pareti pesanti di circa 2 dB.
143
5.0
4.5
4.0
R2 = 0.222
Dw - DA (dB)
3.5
3.0
laterizio
2.5
lastre di
2.0
gesso
1.5
R2
= 0.000
1.0
0.5
0.0
30
35
40
45
Dw (dB)
50
55
60
Figura 9.20: differenza Dw - D per pareti in laterizio ed in lastre di gesso in funzione dell’indice
di valutazione dell'isolamento acustico Dw.
144
10. LA NORMATIVA PRINCIPALE IN MATERIA DI CONTROLLO DEL RUMORE
La normativa in materia di controllo dell’inquinamento acustico fa un salto qualitativo nel 1991,
con l’emanazione del DPCM del 1° Marzo Limiti massimi di esposizione al rumore: con tale
decreto si è infatti iniziato ad esaminare in maniera sistematica ed organica le problematiche
relative al controllo dell’inquinamento acustico a livello nazionale, coinvolgendo le Regioni
nella formulazione di criteri da adottare per la redazione dei piani da parte dei Comuni (v.
Tabella 10.1).
Successivamente con la legge n°447 del 26 ottobre 1995 Legge quadro sull’inquinamento
acustico ed il DPCM del 14 Novembre 1997 Determinazione dei valori limite delle sorgenti
sonore si è contribuito all’aggiornamento del panorama normativo suddetto, specialmente per
quanto attiene al controllo del rumore ambientale, che troverà piena definizione con l’azione
legislativa di competenza delle Regioni e delle amministrazioni locali.
Per quanto attiene alla progettazione degli edifici e degli impianti ad essi asserviti, un’azione
fondamentale è esercitata dal DPCM 5.12.97 “Determinazione dei requisiti acustici passivi degli
edifici”.
Tabella 10.1 - Principali riferimenti legislativi per il controllo del rumore
DOCUMENTI LEGISLATIVI NAZIONALI
•
•
Legge n. 447/95 “Legge quadro sull’inquinamento acustico”
DPCM 14.11.97 "Determinazione dei valori limite delle sorgenti sonore"
•
•
•
DPCM 5.12.97 “Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici”
DM 16.03.98 “Tecniche di rilevamento e di misurazione dell’inquinamento acustico”
DPCM 18.11.98“Regolamento recante norme di esecuzione dell’articolo 11 legge 26.10.95 n.447, in materia di
inquinamento acustico derivante da traffico ferroviario”
DPCM 31.03.98 “Atti di indirizzo e coordinamento recante criteri generali per l’esercizio dell’attività del
tecnico competente in acustica”
NORMATIVE REGIONE TOSCANA
Legge regionale 1.12.1998 n°89 “Norme in materia di inquinamento acustico”
Deliberazione C.R. 22.02.2000 “ Definizione dei criteri e degli indirizzi della pianificazione degli enti locali ai
sensi dell’art 2.della L.R. n°89/98”
ALTRE NORMATIVE REGIONALI O ATTI DI INDIRIZZO
ANPA “Linee guida per l’elaborazione di piani comunali di risanamento acustico” - Roma 1998
Ministero dell’Ambiente -S.I.A.R. - “Linee Guida per la zonizzazione del territorio comunale - ” Roma 1997
Provincia autonoma di Trento - Disegno di Legge 3/8/1995 n°73 “Provvedimenti per la prevenzione ed il
risanamento ambientale in materia di inquinamento acustico”
Provincia autonoma di Trento - L.P. 18/3/1991 n. 6 "Provvedimenti per la prevenzione ed il risanamento
ambientale in materia di inquinamento acustico".
Regione Campania - Comitato Reg. contro l’Inquinamento Atmosferico, deliberazione del 11.12.1995 “Linee
guida per la classificazione del territorio comunale in zone in attuazione dell’art.2 del DPCM 1 Marzo 1991”
Regione Liguria - allegato alla Delibera G.R. n°1977 del 16.06.1995 “Prescrizioni tecniche per l’attuazione
della legge Regionale 4.07.1994 n°31 -Indirizi per il contenimento e la riduzione dell’inquinamento
acustico”
Regione Lazio - allegato alla Delibera G.R. n°7804 del 13.10.1993 “Atto di indirizzo e coordinamento relativo
ai criteri generali di classificazione del territorio secondo quanto previsto dall’art.2 del DPCM 1 Marzo
1991”
Regione Veneto - allegato alla Delibera G.R. n°4313 del 21.09.1993 “Criteri orientativi per le Amministrazioni
comunali del Veneto nella suddivisione dei rispettivi territori secondo le classi previste nella tabella 1
allegata al D.P.C.M. 01/03/91”
Regione Lombardia - allegato alla Delibera G.R. n°5 del 25.06.1993 “Linee guida per la zonizzazione del
territorio comunale”
Regione Emilia Romagna - Circolare n. 7 del 01.03.1993 “Classificazione dei territori comunali in zone ai
sensi dell'art. 2 del D.P.C.M. 01/03/1991 “
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
145
La Regione Toscana, nel Gennaio 1993, in applicazione dell’art.2 del DPCM 1.3.91 aveva
provveduto all’emanazione di apposite Linee Guida al fine di proporre alle Amministrazioni
Comunali dei criteri omogenei per la classificazione acustica del territorio.
La legge quadro del 1995 ha portato alla necessità di rivedere tutta la materia, tenuto conto che il
DPCM del 1991 era comunque un decreto provvisorio emanato con carattere di urgenza ai fini
della salvaguardia della salute dei cittadini.
Tutto questo ha creato per circa tre anni un vuoto legislativo per quei Comuni che non avevano
provveduto alla redazione dei piani: infatti da un lato è venuto meno il riferimento del DPCM del
1991, mentre dall’altro si era in attesa delle deliberazioni di competenza Regionale. Il vuoto in
questione è ora colmato in Toscana dalla recente pubblicazione della Legge Regionale n°89 del
1.12.1998 Norme in materia di inquinamento acustico (in BURT n°42 del 10.12.98), e dalla
pubblicazione dei “Criteri tecnici ai quali i Comuni sono tenuti ad attenersi nella redazione dei
piani di classificazione acustica “ in allegato alla Deliberazione C.R. 22.02.2000.
Per completare gli strumenti di attuazione della legge 447/95 manca al momento solo il così
detto “Decreto Strade”, del tutto analogo al decreto sul controllo del rumore ferroviario cui si
rimanda per una maggiore comprensione della problematica.
Gli strumenti a disposizione costituiti dalla legge quadro, i DPCM succitati ed i documenti
legislativi già emanati anche da parte di altre amministrazioni regionali e provinciali, sono
sufficienti per la predisposizione di detti piani. Per quanto attiene i tempi a disposizione, dal
completamento del quadro legislativo, la Legge Regionale prescrive che i Comuni dovranno
approvare il relativo Piano entro 12 mesi. Ciò premesso di seguito si esaminano la Legge
26.10.1995 n°447, il D.P.C.M. 14.11.97 limitatamente alla valutazione del disturbo (di tale
documento si è già parlato al punto 8.2.1) ed il DPCM 5.12.97.
Al momento pertanto il tecnico progettista nella sua attività deve fare riferimento sia alla legge
quadro, alle leggi regionali ed ai DPCM citati.
11. LA LEGGE N°447/95
Un giudizio complessivo sulla legge in questione richiede naturalmente che sia completata
l’emanazione di tutti i decreti attuativi, è comunque possibile riflettere su alcune scenari che si
prospettano in merito all’influenza di tale legge in vari campi, da quello progettuale a quello
urbanistico, a quello delle attività umane in genere, chiamate a confrontarsi in modo cogente con
la salvaguardia del benessere acustico degli individui.
Innanzi tutto appaiono evidenti certe ricadute in ambito urbanistico, per la redazione dei vari
piani che fissano modalità d’uso del territorio e relative destinazioni sulle quali graduare le
azioni di tutela dall’inquinamento acustico (vedi i piani pluriennali), e sulla progettazione
edilizia: l’aver posto dei limiti ai livelli di rumorosità all’interno degli edifici residenziali da
porsi in relazione con la rumorosità dell’esterno, comporta che i manufatti edilizi debbano
soddisfare a determinati requisiti acustici, oltreché a quelli di natura termoigrometrica cui ci ha
abituato la legge 10/91.
Inoltre particolarmente significative appaiono le disposizioni inerenti la necessità di predisporre i
piani di risanamento acustico per Imprese e Comuni (v. art. 3, comma 1 e art.4 commi 1e 2),
nonché la relazione tecnica inerente la previsione di impatto acustico allorquando si richieda la
concessione edilizia per nuovi impianti o l’autorizzazione per l’esercizio di nuove attività in
edifici esistenti. Nelle Tabelle 11.1-11.4 sono sintetizzate le funzioni attribuite ai vari organi
amministrativi a partire dallo Stato , gli adempimenti dei vari soggetti interessati e alcuni degli
obblighi introdotti al fine della attuazione della legge: come appare evidente dall’esame delle
suddette tabelle, numerose sono le implicazioni sul piano progettuale e delle ricadute, anche in
termini economici, relative a tutte le attività a partire da quelle lavorative.
146
Dal momento che sono già stati emanati i previsti strumenti attuativi diventerà obbligatorio per
numerosi operatori del settore, sia pubblici che privati, prendere confidenza con i termini e le
definizioni riportate nella normativa.
Per una più immediata comprensione degli aspetti trattati dalla legge di seguito si riporta un
Glossario delle principali definizioni in relazione alla applicazione della legge quadro (v. art.2):
Inquinamento acustico: qualsiasi rumore prodotto da attività ed immesso nell’ambiente abitativo
o nell’ambiente esterno, e tale da provocare fastidio o disturbo al riposo ed alle attività umane,
pericolo per la salute umana, danni o al deterioramento di ecosistemi, dei beni materiali, dei
monumenti ecc.
Ambiente abitativo: ogni ambiente interno ad un edificio destinato alla permanenza di persone o
di comunità, con l’esclusione degli ambienti destinati ad attività produttive.
Sorgenti sonore fisse: impianti tecnici, infrastrutture stradali, ferroviarie, aeroporti, aree adibite
ad attività sportive e ricreative ecc.
Sorgenti sonore mobili: tutte le altre sorgenti sonore ad esclusione di quelle fisse.
Valori limite di emissione: valore massimo di rumore che può essere emesso da una sorgente
sonora e misurato in prossimità della stessa.
Valori limite di immissione assoluti e differenziali: il valore massimo che può essere immesso da
una o più sorgenti nell’ambiente abitativo o esterno, determinati rispettivamente con riferimento
al livello equivalente del rumore ambientale ed alla differenza tra quest’ultimo ed il livello di
rumore residuo.
Valori di attenzione: il valore di rumore che segnala la presenza di un potenziale rischio per la
salute umana o per l’ambiente (analogo ai valori di inquinamento chimico).
Valori di qualità: valori di rumore da conseguire nel breve, medio e lungo periodo per realizzare
gli obiettivi di tutela previsti.
Tabella 11.1 Le funzioni principali attribuite dalla Legge quadro allo Stato
Strumento
Limiti
legislativo di
Funzioni e campo di interesse
Art. di legge
previsti di
riferimento o
emanazione
di attuazione
Determinazione dei valori limite assoluti di emissione, immissione
art.3 comma DPCM
30.09.96
sonora, valori di attenzione e di qualità
1a)
Definizione della Normativa tecnica generale per il collaudo,
art.3 comma l’omologazione, la certificazione, e controllo periodico dei prodotti ai 1b)
fini del contenimento della rumorosità, compresi i veicoli in generale.
Determinazione delle tecniche di rilevamento e di misurazione
art.3 comma DM
30.09.96
dell’inquinamento acustico, tenuto conto della peculiarità del rumore 1c)
Ambiente
delle infrastrutture di trasporto
Determinazione dei requisiti acustici delle sorgenti sonore e degli
art.3 comma DPCM
30.09.96
edifici e loro componenti per ridurre l’esposizioneumana al rumo re
1e)
Indicazione dei criteri per la progettazione, l’esecuzione e la
art.3 comma DM LL.PP
30.06.97
ristrutturazione degli edifici e delle infrastrutture dei trasporti per
1f)
contenere l’inquinamento acustico
Determinazione dei requisiti acustici delle sorgenti sonore nei luoghi art.3 comma DPCM
30.09.96
di intrattenimento danzante o di pubblico spettacolo
1h)
Criteri di misurazione del rumore emesso da imbarcazioni e
art.3 comma D.M
30.09.96
disciplina per il contenimento dell’inquinamento acustico
1l)
Ambiente
Criteri di misurazione del rumore emesso da aeromobili e disciplina
art.3 comma DM
30.06.97
per il contenimento dell’inquinamento acustico
1m)
Amb iente
Regolamenti di esecuzione, distinti per sorgente sonora relativamente art.11 comma DPR
31.12.96
alla disciplina dell’inquinamento acustico
1
Criteri e modalità per applicazioni delle disposizioni di cui all’art.2
art.15 comma D.M
30.06.96
del D.P.C.M. del 1.3.91
3
Ambiente
147
Tabella 11.2 Le funzioni principali attribuite dalla legge quadro alle Regioni e Province
Funzioni e campo di interesse
Regioni
Criteri per la classificazione territoriale da parte dei Comuni per
l’applicazione dei valori di qualità, tenuto conto delle
preesistenti destinazioni d’uso
Determinazione dei poteri sostitutivi in caso d’inerzia dei
comuni e degli enti competenti, o di conflitto tra gli stessi
Definizione di modalità, scadenze e sanzioni per l’obbligo di
classificazione delle aree territoriali per i comuni che adottano
nuovi strumenti urbanistici o piani particolareggiati
Definizione delle modalità di controllo del rispetto della
normativa all’atto del rilascio delle concessioni edilizie per
nuovi impianti e infrastrutture (attività produttive, sportive,
ricreative ecc.)
Procedure e criteri per la predisposizione dei piani di
risanamento acustico da parte dei comuni
Modalità di rilascio delle autorizzazioni comunali per attività
temporanee che richiedano apparecchi rumorosi
Le competenze delle Province in materia di inquinamento
acustico
Organizzazione dei servizi di controllo
Criteri da seguire per la redazione della documentazione
inerente i progetti sottoposti a valutazione di impatto ambientale
Predisposizione dei piani triennali di intervento per la bonifica
dall’inquinamento acustico cui i comuni devono riferirsi
Province
Competenza amministrativa delle Province in materia di
inquinamento acustico sulla base della L. 8.6.1990 n° 142 e
delle funzioni ad esse assegnate dalle leggi regionali
Strumento
legislativo di
attuazione
o di
riferimento
Art. di legge
art. 4 comma 1a)
L. Regionale
31.12.96
art. 4 comma 1b)
L. Regionale
31.12.96
art. 4 comma 1c)
L. Regionale
31.12.96
art. 4 comma 1d)
L. Regionale
31.12.96
art. 4 comma 1e)
L. Regionale
31.12.96
art. 4 comma 1g)
L. Regionale
31.12.96
art. 4 comma 1h)
L. Regionale
31.12.96
art. 4 comma 1i)
art. 4 comma 1l)
L. Regionale
L. Regionale
31.12.96
31.12.96
art. 4 comma 2)
-
-
art. 5 comma 1a) L. 8.6.90
e 1b)
n°142 e
Legge
regionale
Funzioni di controllo e vigilanza in ambiti territoriali ricadenti art. 5 comma 1c) art.14 comma
nel territorio di più comuni ricompresi nella circoscrizione
1
provinciale
148
Limiti
previsti di
emanazion
e
v. Legge
Regionale
v. Legge
regionale
Tabella 11.3 Le funzioni principali attribuite dalla legge quadro ai Comuni
Funzioni e campo di interesse
Art. di legge
Classificazione del territorio comunale in zone acusticamente art.6 comma 1a)
omogenee
Coordinamento degli strumenti urbanistici già adottati con la art.6 comma 1b)
classificazione suddetta
Adozione dei piani di risanamento dall’inquinamento acustico
art.6 comma 1c)
Controllo del rispetto della normativa all’atto del rilascio delle art.6 comma 1d)
concessioni edilizie relative a nuovi impianti e infrastrutture per
attività produttive, sportive, ricreative ecc.
Adozione di regolamenti per l’attuazione della disciplina statale art.6 comma 1e)
e regionale per la tutela dall’inquinamento acustico
Rilevazione e controllo delle emissioni sonore dei veicoli
art.6 comma 1f)
Controllo sull’osservanza delle prescrizioni in materia di
rumorosità da traffico veicolare e sorgenti fisse, macchine
rumorose, e attività all’aperto
Autorizzazione per attività temporanee, anche in deroga ai
valori limite di zona.
Adeguamento dei regolamenti di igiene e sanità o di polizia
municipale con appossite norme contro l’inquinamento acustico
da traffico e da attività che impiegano sorgenti sonore.
Possibilità di adozione di limiti di esposizione inferiori per
territori con rilevante interesse paesaggistico-ambientale
art.6 comma 1g)
art.6 comma 1h)
art.6 comma 2
art.6 comma 3
Adozione di piani di risanamento acustico nel caso di art.7 comma 1
superamento dei valori di attenzione di cui all’art.2 comma 1g)
o nel caso non siano rispettati i vincoli preesistenti
Nei comuni con più di 50.000 ab.la giunta comunale ogni due art.7 comma 5
anni presenta al consiglio comunale una relazione sullo stato
acustico del comune.
Strumento
legislativo di
attuazione o
di
riferimento
art.4 comma
1
art.4 comma
1
art. 7
Limiti previsti
di emanazione
art.4 comma
1d)
v. Legge
Regionale
v. Legge
regionale
v. Legge
Regionale
v. Legge
Regionale
Disciplina
statale
o regionale
DL 30.4.92
n°285
art.14 comma
2
v. Legge
quadro e legge
regionale
v. Legge
Regionale
v. Legge
Regionale
art. 4 comma
g)
art.6 comma
1e)
v. Legge
Regionale
31.12.96
art.3 comma
1a) art.4
comma 1f)
art.2 comma
1g) art.3
comma 1i)
art.10 comma
5
Legge
regionale
v. Legge
Regionale
v. Legge
Regionale
31.12.97
149
Tabella 11.4 Adempimenti richiesti dalla legge quadro
Articolo di
legge
art.8 comma 2
art.8 comma 3
art.8 comma 4
art.15 comma 2
(Regime
transitorio)
art.15 comma 3
Enti o soggetti interessati
Obblighi previsti
Modalità di adempimento
Titolari dei progetti o delle opere
(strade, aeroporti, discoteche,
impianti sportivi, ferrovie ecc.)
Progettisti di asili, scuole,
ospedali e case di cura, parchi,
insediamenti residenziali in
prossimità di opere e attività di cui
all’art.8 comma 2
Richiedente:
- della concessione edilizia per
nuovi impianti (attività produttive,
ricreative ecc.);
- dell’autorizzazione utilizzo
immobili;
- della licenza per attività
produttiva
Imprese
Presentazione della
documentazione di impatto
acustico
Valutazione previsionale del
clima acustico nelle aree
interessate
su richiesta del Comune o ai
sensi dell’art. 8 comma 1
Documentazione di
previsione di impatto
acustico dell’attività
su richiesta del Comune o
all’atto della presentazione
della richiesta (non
specificato nella legge)
Presentazione del Piano di
Risanamento Acustico, ai
sensi del D.P.C.M. 1.3.91,
indicando il termine entro il
quale l’impresa adegua la sua
attività alle norme
Adeguamento ai limiti fissati
in base alla classificazione
del territorio comunale
entro 6 mesi dalla
classificazione del territorio
comunale
Imprese che non presentano il
piano di risanamento
su richiesta del Comune o
all’atto della presentazione
del progetto (non specificato
nella legge)
entro il termine previsto dal
Piano di Risanamento
Acustico redatto dal Comune
11.1 I riflessi sulla progettazione edilizia
È compito dello Stato (art.3 comma 1e) determinare i requisiti acustici prestazionali degli edifici
e dei relativi componenti (pareti, solai, finestre), al fine di soddisfare il requisito essenziale di
protezione contro il rumore previsto dalla Direttiva Europea 89/106 del 21.12.1988.
Tale requisito richiede che gli edifici siano progettati e costruiti in maniera che il rumore
percepito dagli occupanti sia mantenuto sotto un livello tale da non costituire un pericolo per la
loro salute e da consentire loro il sonno, il riposo ed il lavoro in condizioni soddisfacenti.
Seguendo i criteri suddetti, i requisiti acustici passivi oggetto della regolamentazione hanno
riguardato:
- protezio ne contro il rumore aereo proveniente dallo spazio esterno all’edificio (ad esempio,
traffico stradale, ferroviario, ecc.);
- protezione contro il rumore aereo proveniente da uno spazio interno all’edificio (il parlato,
impianti di riproduzione musicale, televisione, ecc.);
- protezione contro il rumore impattivo (calpestio, caduta di oggetti, ecc.);
- protezione contro il rumore proveniente da impianti interni a servizio delle unità immobiliari
(caldaie, centrali trattamento aria, elettroventilatori, rubinetterie ecc.) e attività lavorative
all’interno dell’edificio.
Il progettista dovrà quindi essere in grado di valutare gli effetti delle scelte tipologiche adottate
non solo in funzione del controllo delle dispersioni termiche, come finora fatto, ma anche
secondo i criteri che porteranno a stabilire l’indice di classificazione acustica dell’edificio a
partire dalla classe prestazionale del singolo componente (v. Potere fonoisolante e isolamento
acustico), e ciò al fine di soddisfare l’esigenza fondamentale espressa dalla direttiva suddetta.
150
11.2 I riflessi sulla progettazione urbanistica
A livello urbanistico spetta ancora allo Stato stabilire i seguenti valori limite, determinati in
funzione della tipologia della sorgente, del periodo della giornata e della destinazione d’uso della
zona da proteggere:
•
•
•
•
di emissione (valore massimo di rumore ammesso per la sorgente sonora);
di immissione, distinti in valori assoluti e differenziali (v. DPCM del 1.3.91);
di attenzione (valore di rumore che segnala un potenziale rischio per la salute umana);
di qualità (valori di rumore da conseguire nel tempo per soddisfare gli obbiettivi di tutela).
Le Regioni fissano i criteri per la classificazione territoriale in zone acusticamente omogenee cui
attenersi da parte dei Comuni, zone per le quali sono previsti i valori di qualità stabiliti dallo
Stato, e stabilendo inoltre il divieto di contatto diretto tra aree in cui i valori suddetti si
discostano in misura superiore a 5 dB(A); se non è possibile rispettare tale vincolo per le
preesistenti destinazioni d’uso del territorio si prevede l’adozione dei piani di risanamento di cui
all’art.7, da parte dei Comuni.
11.3 1 I piani di risanamento acustico e le valutazioni di impatto acustico
Tali piani devono essere adottati dai Comuni, oltre che per le situazioni sopra accennate (rispetto
dei limiti tra zone confinanti), ogni qualvolta si superino i valori di attenzione, e devono recepire
le indicazioni dei piani pluriennali adottati dal Ministero dell’Ambiente (art.3 comma 1 lettera i);
ad essi sono interessate anche tutte le imprese la cui attività interferisce dal punto di vista della
rumorosità con la qualità acustica della zona di pertinenza; i piani devono essere presentati alle
Regioni per la relativa approvazione, oppure nel caso di mancata redazione del piano, le imprese
devono adottare provvedimenti atti a rispettare i limiti stabiliti, entro il termine di presentazione
delle domande definito dalle stesse Regioni.
Il piano di risanamento deve prevedere:
•
•
•
•
•
il tipo e l'entità dei rumori, anche delle sorgenti mobili (rumore da traffico), individuati
nelle zone oggetto di risanamento;
i soggetti chiamati ad effettuare l’intervento di risanamento;
la modalità e tempi di esecuzione;
la stima degli oneri finanziari necessari ed i mezzi richiesti per l’intervento;
le eventuali misure cautelari da adottarsi urgentemente nel caso di tutela dell’ambiente e
della salute delle persone.
È compito della Regione stabilire un piano annuale di intervento in base al quale i Comuni
provvedono ad adottare i singoli piani di risanamento. Tale piano deve essere coordinato con il
PUT (Piano Urbano del Traffico) e con gli altri eventuali piani previsti dalla legislazione in
materia ambientale (piano del trasporto urbano e provinciale, piani del traffico per la mobilità
extraurbana, ecc.), nonché con i piani di intervento di società ed enti gestori di servizi pubblici
(ad es. autostrade, aeroporti, ecc.), qualora le loro attività superino i livelli di rumorosità
consentiti.
Per quanto attiene i progetti sottoposti a valutazione di impatto ambientale (v. legge 8 luglio
1986 n°349) in generale i soggetti, pubblici o privati, titolari dei progetti o delle opere
151
predispongono una documentazione di impatto acustico relativa alla realizzazione, modifica o
potenziamento delle seguenti opere:
•
aeroporti;
•
strade in generale (autostrade, strade extraurbane, di quartiere e locali);
•
discoteche, circoli privati e pubblici esercizi dove sono installati macchinari o impianti
rumorosi;
•
impianti sportivi e ricreativi;
•
ferrovie.
È fatto inoltre obbligo di produrre una valutazione previsionale del clima acustico delle aree
interessate alla realizzazione delle seguenti opere:
•
scuole e asili;
•
ospedali, case di cura e riposo;
•
parchi pubblici urbani e extraurbani;
•
nuovi insediamenti residenziali prossimi alle opere sopra elencate.
Le domande di concessione edilizia relative a nuovi impianti ed infrastrutture adibite ad attività
produttive, sportive e ricreative e a postazioni di servizi commerciali polifunzionali, no nché le
domande di licenza all’esercizio di attività produttive devono sempre essere accompagnate dalla
documentazione di previsione di impatto acustico e, nel caso di rischio di emissione di rumore
superiore ai limiti stabiliti, detta documentazione deve contenere l’indicazione delle misure
previste per ridurre entro i limiti previsti le emissioni sonore in questione.
L’impatto delle suddette norme sulla società civile potrebbe essere rilevante; si pensi infatti a
tutte quelle attività rumorose presenti in particolare nei centri urbani che, a seconda della zona in
cui ricadranno, potrebbero trovarsi in condizioni tecnicamente tali da non poter rispettare i limiti
imposti, oppure dover provvedere al rispetto degli stessi con interventi economicamente rilevanti
se non insostenibili; si può inoltre verificare il caso che l’adeguamento ai limiti potrebbe risultare
insufficiente a seguito della modifica del traffico urbano, verificatasi per l’adozione di un nuovo
PUT, o per la costruzione di nuove infrastrutture.
11.4 La figura del tecnico competente
Infine un ultimo aspetto interessante è quello relativo alla introduzione di una figura, quella del
tecnico competente, già presente nelle leggi 46/90 e 10/91: in base all’art.2, commi 6,7, e 8, ad
esso è demandato il compito di “...effettuare misurazioni, verifiche all’ottemperanza, ai valori
definiti dalle vigenti norme, redigere i piani di risanamento acustico, svolgere le relative attività
di controllo.” Per maggior chiarezza si precisa che interventi su scala urbana, quali la redazione
di piani di classificazione acustica, redazione di piani di risanamento, valutazione di impatto
acustico di attività produttive, commerciali, ricreative, rilevazioni fonometriche in esterni, ecc.
richiede la figura professionale del Tecnico Competente in acustica (iscritto in apposito albo
regionale), mentre tutte le altre attività progettuali connesse al soddisfacimento della normativa,
ed in particolare lo studio delle soluzioni conformi ai requisiti acustici passivi degli edifici e
degli impianti, è di competenza dei responsabili della progettazione e del Direttore dei lavori,
oltreché dell’impresa esecutrice, che possono avvalersi della consulenza di esperti in acustica
(anche se non sono iscritti all’albo dei Tecnici Competenti).
La Legge 447/95 specifica (art. 2) che "il tecnico competente deve essere in possesso del
diploma di scuola media superiore ad indirizzo tecnico o del diploma universitario ad indirizzo
scientifico ovvero del diploma di laurea ad indirizzo". Il DPCM del 31 marzo 1998 ("Atto di
indirizzo e coordinamento recante criteri generali per l'esercizio dell'attività del tecnico
152
competente in acustica…") specifica inoltre che "tra i diplomi di scuola media superiore ad
indirizzo tecnico è compreso quello di maturità scientifica e tra i diplomi universitari o i diplomi
di laurea ad indirizzo scientifico, quelli in ingegneria ed architettura.
12 DPCM 14.11.97: VALUTAZIONE DEI RUMORI AI FINI DEL DISTURBO
Il Decreto offre sostanzialmente una duplice azione per il controllo del rumore: uno destinato al
controllo ambientale esterno imponendo dei limiti da non superare, l’altro inerente alla
rumorosità immessa all’interno degli edifici e proveniente o dall’esterno o dagli impianti
dell’edificio stesso.
Al fine di valutare i rumori, intesi come emissioni sonore provocanti sull’uomo effetti
indesiderati (disturbanti o dannosi), occorre farne preventivamente una classificazione, così
come fanno le norme vigenti, distinguendoli in pratica tra rumore provocato da specifiche
sorgenti disturbanti che determinino un qualsiasi deterioramento qualitativo e che viene definito
rumore ambientale, e rumore ambientale che si registra in assenza di tali sorgenti definito
rumore residuo. Poiché si parla di grandezze espresse in scala logaritmica (decibel) è evidente
che il contributo di specifiche sorgenti, rispetto al rumore ambientale residuo, è rilevante quando
i livelli di queste ultime superano di almeno 3 o più dB il rumore residuo.
Quando si parla di livelli di rumore ambientale LA e rumore residuo LR, si esprimono le suddette
rumorosità come livelli equivalenti continui di pressione sonora ponderati “A” .
Il rumore ambientale è dunque quell’aspetto inquinante dell'ambiente che può influenzare
negativamente, al pari di altre fonti inquinanti, il benessere e la salute delle persone.
12.1 Indice del rumore ambientale
Una volta definito il rumore ambientale occorre trovare le modalità per valutarlo al fine di
individuare i mezzi per il suo controllo e in definitiva per arrivare a dare indicazioni sulla sua
accettabilità in relazione agli effetti negativi diretti ed indiretti agenti sulla salute ed il benessere
delle persone.
Per la natura delle comuni sorgenti di rumore, sorge la necessità di rappresentare fenomeni
aleatori o casuali, comunque complessi e variabili nel tempo, con un unico numero indice che
consenta di descrivere in modo sintetico ma efficace sia il rumore ambientale sia, eventualmente,
un evento di rumore prodotto da una singola sorgente che possano essere tra loro raffrontati.
Come evidenziato in precedenza la grandezza psicoacustica fondamentale ai fini della
descrizione degli effetti simultanei di sensazione di intensità soggettiva, di "disturbo" nonché di
danno auditivo provocati sull'uomo da eventi sonori, è il livello di pressione sonora pesato
mediante fo nometro in scala di ponderazione "A" (v. punto 5.1), che sintetizza per l'evento in
questione il contenuto energetico e la sua distribuzione sullo spettro di frequenza: poiché la
risposta umana alle sollecitazioni sonore è influenzata oltre che dai due suddetti parametri
(contenuto energetico e sua distribuzione) anche dalla variazione ed estensione temporale degli
stessi occorre fare riferimento ad una ulteriore grandezza, correlata a quella psicoacustica
fondamentale, e questa è rappresentata dal livello continuo equivalente di pressione sonora
ponderato A, LAeqT grandezza già definita nella relazione (5.1.1). Le varie definizioni degli
indici e le modalità di rilevazione trovano una più puntuale descrizione nel citato DM 16.03.98
“Tecniche di rilevamento e di misurazione dell’inquinamento acustico”.
È importante osservare che tale parametro risulta particolarmente efficace per quanto riguarda la
valutazione del rumore da traffico veicolare, in quanto tale rumore è tipicamente casuale per
153
quanto riguarda le variazioni temporali dei livelli di rumore e degli spettri di frequenza degli
stessi.
In sintesi i requisiti del descrittore ambientale sopra individuato sono i seguenti:
-
il suo valore è condensato in un singolo numero di semplice ma accurata interpretazione, che
costituisce un indice della quantità e della qualità del rumore;
è direttamente misurabile anche con semplici apparecchiature portatili;
è utilizzabile nella maggior parte delle situazioni di rumorosità;
il suo valo re, per una determinata situazione acustica esistente o prevedibile, può essere
determinato anche mediante calcoli analitici attraverso la conoscenza dei parametri fisici
costituenti il rumore (livello globale, distribuzione energetica spettrale e durata nel tempo).
I criteri assunti dalle norme vigenti per salvaguardare la qualità acustica del territorio in generale
e per valutare in particolare l’entità del disturbo provocato da una o più sorgenti sonore
all’interno degli ambienti sono due:
-
uno legato alla determinazione dei limiti massimi accettabili dei livelli sonori equivalenti
LAeqT in funzione della destinazione dell’area;
l’altro è quello differenziale, ovvero costituito dal valore massimo accettabile della
differenza tra livelli del rumore ambientale e residuo, come sopra definiti, misurati
all’interno degli ambienti.
12.2 Tempo di riferimento e osservazione e modalità di misura del rumore ambientale
L'intervallo di tempo al quale il valore di LAeqT si riferisce può essere scelto in vario modo: esso
può essere il periodo delle 24 ore di un giorno solare, oppure può essere esteso a più giorni o
mesi, oppure infine può essere limitato a brevi periodi di ore, o frazioni di ore, e ciò in
dipendenza degli scopi della rilevazione.
Per la descrizione di un ambiente acustico l'intervallo tipicamente adottato è di 24 ore; peraltro
per luoghi destinati ad attività lavorative o di studio la rilevazione è generalmente ristretta alle
ore di effettiva attività (ad esempio 8 ore). L'arco temporale giornaliero viene generalmente
suddiviso in tempo di riferimento TR, diurno e notturno (nella legislazione italiana
rispettivamente il periodo dalle 6 alle 22 e dalle 22 alle 6), per tenere conto del diverso impatto
provocato dai rumori sulle persone a seconda della diversa collocazione temporale. Nell’ambito
del periodo di riferimento si individua poi il tempo di osservazione T0 durante il quale si decide
di effettuare la rilevazione strumentale del rumore. Il tempo di misura TM, individua infine
l’intervallo temporale durante il quale vengono effettuate le operazioni di misurazione
dell’evento sonoro; esso deve essere di durata tale da ottenere una valutazione significativa
dell’evento sonoro esaminato.
Quando la rilevazione ha lo scopo di evidenziare situazioni estreme (ad esempio massima
rumorosità o massima quiete di una determinata area) o la rumorosità di una macchina o di una
determinata attività, il tempo della misura può essere ridotto anche a pochi minuti, purché
l'intervallo di tempo prescelto possa essere ragionevolmente assunto come rappresentativo della
situazione investigata (rilevazione a campione).
Tipiche rilevazioni campione possono essere effettuate nelle ore notturne caratterizzate dalla
sostanziale assenza di traffico veicolare, oppure in presenza di attività industriali, o artigianali,
con la messa in funzione separata e/o contemporanea di tutti i macchinari presenti sul posto.
154
Altre tipiche rilevazioni a campione sono quelle inerenti i rilevamenti di rumorosità stradale;
questi infatti possono essere effettuati per periodi di misurazione (campionature) prolungati per
almeno 10 minuti di ogni ora dell'intervallo di osservazione al fine di renderli significativi.
L’arco temporale richiesto dalle norme per la rilevazione della rumorosità stradale è comunque
di una settimana.
In ogni caso per le sorgenti sonore fisse, il rilevamento deve avvenire nel periodo di massimo
disturbo ed in corrispondenza del luogo più disturbato, non tenendo conto di eventi eccezionali e
comunque di eventi che normalmente non appartengono all’ambiente sonoro in esame.
La presenza di rumori che si manifestano per limitati periodi temporali, complessivamente
inferiori ad 1 ora, è preso in esame nella normativa vigente limitatamente al periodo diurno ed è
definito rumore a tempo parziale (le emissioni di sistemi di allarme, purché gli stessi abbiano
durata inferiore a 15 minuti, non sono soggetti a limitazioni e non rientrano in tale
classificazione).
Per la misura in interni, qualora le sorgenti disturbanti siano esterne all’edificio, la rilevazione
viene effettuata nell’ambiente più disturbato sia a finestre aperte che chiuse. Se le sorgenti sono
interne all’edificio la misura è effettuata a finestre chiuse.
Per le misure in esterni il microfono deve essere posto ad 1 m dal filo della facciata esterna
dell’edificio; qualora vi sia una delimitazione di proprietà (es. una recinzione) o comunque un
distacco dalla sede stradale, la misura si effettua ad 1 m dalla perimetrazione esterna.
Nelle aree non edificate (es. parchi, aree di svago, ecc.) i rilevamenti vanno eseguiti in
corrispondenza degli spazi normalmente utilizzati da persone o comunità.
Al fine di una maggiore comprensione di seguito si riportano le definizioni delle principali
grandezze e termini di cui all’allegato A del DM 16.03.98.
"All. A DM 16.03.98 Definizioni"
1.Sorgente specifica: sorgente sonora selettivamente identificabile che costituisce la causa del
potenziale inquinamento acustico
2.Tempo a lungo termine (TL): rappresenta un insieme sufficientemente ampio di TR all’interno
del quale si valutano I valori di attenzione. La durata di TL è correlata alle variazioni dei fattori
che influenzano la rumorosità a lungo periodo.
3.Tempo di riferimento (TR): rappresenta il periodo della giornata all’interno del quale si
eseguono le misure. La durata della giornata è articolata in due tempi di riferimento: quello
diurno compreso tra le h 6,00 e le h 22,00 e quello notturno compreso tra le h 22,00 e le h 6,00.
4.Tempo di osservazione (T0 ): è un periodo di tempo compreso in TR nel quale si verificano le
condizioni di rumorosità che si intendono valutare.
5.Tempo di misura (TM): all’interno di ciascun tempo di osservazione, si individuano uno o più
tempi di misura (TM) di durata pari o minore del tempo di osservazione, in funzione delle
caratteristiche di variabilità del rumore ed in modo tale che la misura sia rappresentativa del
fenomeno.
8.Livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata "A": valore del livello di pressione
sonora ponderata "A" di un suono costante che, nel corso di un periodo specificato T, ha la
medesima pressione quadratica media di un suono considerato, il cui livello varia in funzione del
tempo
155
T
LAeqT = 10 lg [(1/t1 –t2) ∫0 p²A(t) /p 0² dt ] dB (A)
dove LAeq è il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata "A" considerato in un
intervallo di tempo che inizia all’istante t1 e termina all’istante t2 ; pA(t) è il valore istantaneo
della pressione sonora ponderata "A" del segnale acustico in pascal (Pa); p0 = 20 microPa (10–5
Pa) è la pressione sonora di riferimento.
9.Livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata "A" relativo al tempo a lungo
termine TL (LAeq,TL): il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata "A" relativo al
tempo a lungo termine (LAeq,TL) può essere riferito:
a) al valore medio su tutto il periodo, con riferimento al livello continuo equivalente di pressione
sonora ponderata "A" relativo a tutto il tempo TL, espresso dalla relazione:
N
LAeqTL = 10 lg [(1/N) ∫i=1 10 (
LAeqTR/10)i
] dB (A)
Essendo N i tempi di riferimento considerati.
b) al singolo intervallo orario nei TR. In questo caso si individua un TM di 1 ora all’interno del
T0 nel quale si svolge il fenomeno in esame. LAeq,TL rappresenta il livello continuo equivalente di
pressione sonora ponderata "A" risultante dalla somma degli M tempi di misura TM, espresso
dalla seguente relazione:
M
LAeqTL = 10 lg [(1/M) ∫i=1 10 (
LAeqTR/10)i
] dB (A)
Dove i è il singolo intervallo di 1 ora nell’i-esimo TR.
È il livello che si confronta con i limiti di attenzione di zona derivanti dalla classificazione
acustica.
11.Livello di rumore ambientale (LA): è il livello continuo equivalente di pressione sonora
ponderato "A", prodotto da tutte le sorgenti di rumore esistenti in un dato luogo e durante un
determinato tempo. Il rumore ambientale è costituito dall’insieme del rumore residuo e da quello
prodotto dalle specifiche sorgenti disturbanti, con l’esclusione degli event i sonori singolarmente
identificabili di natura eccezionale rispetto al valore ambientale della zona. E’ il livello che si
confronta con i limiti massimi di esposizione:
1) nel caso dei limiti differenziali, è riferito a TM
2) nel caso di limiti assoluti è riferito a TR
12.Livello di rumore residuo (LR): è il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderato
"A", che si rileva quando si esclude la specifica sorgente disturbante. Deve essere misurato con
le identiche modalità impiegate per la misura del rumore ambientale e non deve contenere eventi
sonori atipici.
13.Livello differenziale di rumore (LD): differenza tra livello di rumore ambientale (LA) e quello
di rumore residuo (LR):
156
LD = LA - LR
14.Livello di emissione: è il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderato "A",
dovuto alla sorgente specifica. E’ il livello che si confronta con i limiti di emissione di.
15.Fattore correttivo (Ki): è la correzione in dB(A) introdotta per tener conto della presenza di
rumori con componenti impulsive, tonali o di bassa frequenza il cui valore è di seguito indicato:
per la presenza di componenti impulsive KI = 3 dB
per la presenza di componenti tonali KT = 3 dB
per la presenza di componenti in bassa frequenza KB = 3 dB
I fattori di correzione non si applicano alle infrastrutture dei trasporti.
16.Presenza di rumore a tempo parziale: esclusivamente durante il tempo di riferimento relativo
al periodo diurno, si prende in considerazione la presenza di rumore a tempo parziale, nel caso di
persistenza del rumore stesso per un tempo totale non superiore ad un’ora. Qualora il tempo
parziale sia compreso in 1 h il valore del rumore ambientale, misurato in Leq(A) deve essere
diminuito di 3 dB(A); qualora sia inferiore a 15 minuti il Leq(A) deve essere diminuito di 5
dB(A).
17.Livello di rumore corretto (LC): è definito dalla relazione:
LC = LA + KI + KT + K B
12.3 La determinazione dei livelli sonori LAeqT mediante analisi statistica
Per stime approssimate del rumore ambientale può essere sufficiente un'analisi della
distribuzione statistica dei livelli sonori osservando le indicazioni al fonometro degli stessi a
intervalli di tempo regolari con la tecnica della campionatura (ad esempio è sufficiente che gli
intervalli di cla sse dei livelli siano di 5 dB), oppure ricorrendo agli analizzatori statistici di
livello sonoro.
Dal punto di vista teorico, e comunque per certe situazioni di rumore che possono verificarsi in
ambienti particolari quali quelli destinati ad attività lavorative, qualora il fenomeno acustico in
esame sia costituito dalla successione di diversi livelli costanti LAi, ciascuno presente
rispettivamente per il tempo Ti, analiticamente si ha:
LAeqT = 10 lg [ Σ i Xi ⋅ 10LAi /10]
dove Xi = Ti/T è la frazione di tempo inerente ti rispetto all'intervallo di tempo globale T
considerato ( Xi = 100%).
Per fare un esempio concreto di analisi statistica nella figura 12.3.1 sono rappresentati, sotto
forma di istogrammi, in ascissa i livelli sonori in dB(A) suddivisi in classi di 5 dB, ed in
ordinata le corrispondenti frazioni percentuali Xi del tempo totale: applicando l'espressione
analitica anzidetta il valore risultante del LAeqT risulta pari a 65,13 dB(A).
157
Figura 12.3.1 Istogramma di analisi statistica
Xi 35%
30%
Leq= 65,13 dB(A)
25%
20%
15%
10%
5%
0%
40 45 50 55 60 65 70 75
dB(A)
Livelli sonori
12.4 Valutazione del disturbo: limiti di accettabilità del rumore e criterio differenziale
Il decreto stabilisce (in attuazione dell’art.2, comma 14, della legge 8.7.1986 n°349) che i
Comuni suddividano il loro territorio in zone acusticamente omogenee in relazione alla loro
destinazione, classificate secondo quanto indicato nella Tabella I del decreto medesimo: per
ciascuna di tali zone vengono quindi stabiliti i limiti massimi ammissibili dei livelli sonori
equivalenti L Aeq . Sono escluse dal campo di applicazione del decreto le sorgenti sonore che
producono rumore solo all’interno di attività industriali e artigianali, le attività temporanee (es..
cantieri edili, manifestazioni pubbliche, ecc.) e le aree e attività aeroportuali (che sono
regolamentate con specifico decreto).
Oltre ai valori massimi suddetti, nelle aree in questione si stabilisce inoltre (con esclusione della
classe territoriale VI) le seguenti differenze da non superare tra i livelli del rumore ambientale e
residuo (criterio differenziale), da misurarsi all’interno degli ambienti abitativi:
• periodo diurno (ore 6-22) LD ≤ 5 dB(A);
• periodo notturno (ore 22-6) LD ≤ 3 dB(A).
Le attività con ciclo produttivo continuo (con esclusione della classe VI), entro 5 anni
dall’entrata in vigore del decreto (Febbraio 1998), devono adeguare le proprie emissioni sonore
in modo da rispettare il criterio differenziale suddetto. Sono consentite peraltro le presentazioni
di piani di graduale adeguamento ai limiti fissati (piani di risanamento), e la possibilità di
avvalersi in via prioritaria delle norme relative alla delocalizzazione degli impianti industriali.
Si prescrive infine che le domande per il rilascio di concessione edilizia per nuovi impianti
industriali, di licenza o autorizzazione a tali attività, debbano essere corredate di idonea
documentazione al fine di quantificare l’impatto acustico delle attività stesse, e quindi in
definitiva la loro accettabilità in relazione ai limiti fissati.
12.5 Aspetti della rilevazione dei livelli di rumorosità e presentazione dei risultati
Le misure possono essere eseguite all’esterno o all’interno di ambienti abitativi e comunque
devono rilevare la rumorosità ambientale nel periodo di riferimento ritenuto, o indicato dai
soggetti interessati, come più sfavorevole, in relazione alle sorgenti sonore maggiorme nte
disturbanti: ad esempio nei momenti di punta del traffico, durante lo svolgimento delle attività
158
lavorative, o ne lle ore notturne per la presenza di discoteche, bar, ecc., e confrontare i livelli
rilevati con i limiti di esposizione ammessi.
Se le misure sono effettuate al fine di rilevare la rumorosità in ambienti interni, oltre al criterio
del valore assoluto deve essere adottato anche quello differenziale, pertanto spesso il periodo di
riferimento si sposta nelle ore notturne.
Il giudizio sul rispetto delle norme è pertanto funzione:
- del periodo di riferimento;
- dell’entità e composizione spettrale del rumore ambientale (presenza di componenti tonali
e/o impulsive);
- della durata del fenomeno sonoro disturbante (tempo parziale);
- dell’entità del rumore residuo per le misure interne.
Per le misure interne occorre poi considerare :
-
la collocazione della sorgente sonora disturbante (esterna o interna all’edificio);
la presenza o meno di componenti impulsive e/o tonali anche nel rumore residuo.
In particolare per gli ambienti interni si prescrive di effettuare le misure con finestre aperte nel
caso che la sorgente disturbante sia esterna, ed a finestre chiuse nel caso che questa sia collocata
nell’edificio (ad. esempio il rumore prodotto dalla centrale termica, dalle elettropompe, da un
elettroventilatore, ecc.); devono comunque considerarsi accettabili valori del livello di rumore
ambientale, se misurati a finestre chiuse :
inferiori a 35 dB(A) e 25 dB(A), rispettivamente nel periodo diurno e notturno
e se misurati a finestre aperte:
inferiori a 50 dB(A) e 40 dB(A), rispettivamente nel periodo diurno e notturno.
Il criterio differenziale non si applica nelle aree esclusivamente industriali (classe VI) ed ai
rumori prodotti da infrastrutture (stradali, ferroviarie, aeroportuali, marittime ecc.), nonché ai
rumori di impianti e servizi fissi dell’edificio adibiti ad uso comune limitatamente al disturbo
provocato all’interno dell’edificio stesso.
In sintesi i risultati dei rilevamenti, da trascriversi in apposito rapporto, devono riportare i
seguenti parametri:
- una planimetria dei luoghi con indicati i punti di misura;
- la data, l’ora del rilevamento e la strumentazione impiegata;
- i vari tempi: di riferimento, osservazione e misura;
- i valori del rumore residuo (eventualmente corretti per presenza di componenti impulsive e/o
tonali) rilevati all’interno degli ambienti;
- la differenza rilevata tra i valori del rumore ambientale e residuo;
- il limite massimo differenziale applicato nel tempo di riferimento considerato (diurno o
notturno);
- i valori del rumore ambientale (eventualmente corretti per presenza di componenti impulsive
e/o tonali, e/o per tempo parziale) rilevati in esterno;
- la classe di destinazione d’uso del luogo di misura e relativi limiti di esposizione;
- il giudizio conclusivo sui rilievi eseguiti (accettabilità o meno della rumorosità).
In definitiva, pur con i limiti accennati, il decreto in questione ha introdotto significative novità,
tra le quali, ad esempio, la possibilità inequivocabile di richiedere valori in ambiente esterno non
superiori comunque a 70 dB(A) (normalmente superati nelle città italiane), e che all’interno degli
edifici non vengano superati i livelli differenziali prescritti.
159
13. D.P.C.M 5/12/97: I REQUISITI ACUSTICI DEI COMPONENTI EDILIZI
Il decreto in esame ("Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici e dei loro
componenti"), emanato in attuazione dell’art.3, comma 1, lettera e) dalla legge 447/95 (“Legge
quadro sull’inquinamento acustico”) stabilisce, oltre ai requisiti acustici dei componenti edilizi in
opera, i limiti della rumorosità prodotta dagli impianti tecnologici a servizio degli edifici
(ascensori, scarichi idraulici, servizi, centrale termica, ecc.). 37
L’obiettivo del decreto è chiaro: indirizzare la progettazione del sistema edificio- impianto a
soddisfare dei requisiti minimi prestazionali in riferimento alla trasmissione di rumori aerei e
impattivi, ed alla rumorosità generata dagli impianti, considerata la necessità di fissare criteri e
metodologie per il contenimento dell'inquinamento da rumore all'interno degli ambienti abitativi.
Alla luce del complesso di norme emanate in anni relativamente recenti nel nostro Paese nei
settori energetico (legge 10/91 e relativi decreti attuativi), della sicurezza nei luoghi di lavoro
(legge 626/94), acustico, ambientale, ecc., il quadro che appare agli occhi del progettista è
ricondotto ad una visione olistica del progetto chiamato a soddisfare essenzialmente i sei
requisiti fissati nella Direttiva 89/106/CEE per i materiali e componenti usati nell’edilizia:
- sicurezza in caso d’incendio;
- resistenza meccanica e stabilità;
- igiene, rispetto della salute delle persone e dell’ambiente;
- sicurezza nell’utilizzazione;
- protezione contro il rumore;
- risparmio energetico e isola mento termico.
Tenendo presente il riferimento generale suddetto il progettista è quindi chiamato ad adottare
quelle soluzioni tecnologiche che consentano di soddisfare contemporaneamente i requisiti
universalmente ritenuti essenziali e tra questi un ruolo preminente è assunto dalla protezione
contro il rumore.
Le ricadute sulla pratica costruttiva edilizia ed impiantistica, ed altrettanto in campo urbanistico
(v. i piani di classificazione acustica), sono evidentemente notevoli.
In Francia, ad esempio, le costruzioni possono essere volontariamente sottoposte ad una sorta di
esame qualitativo a partire dal progetto: al termine dell’opera è possibile ottenere una
certificazione (energetica ed acustica) spendibile sul piano economico dal costruttore in termini
di finanziamenti agevolati e di maggior appetibilità dell’edificio sul mercato.
13.1 Aspetti interpretativi ed applicativi
Di seguito si accenna, solo marginalmente, anche alle perplessità, inesattezze ed incongruenze
contenute nel decreto stesso, del resto già rilevate ed evidenziate da esperti del settore.
In primo luogo il decreto pone i seguenti interrogativi: quando e dove si applica? Ed inoltre, chi
deve rispettare i limiti fissati? E a partire da quale data gli edifici sono tenuti all'osservanza delle
norme: dal momento della concessione se posteriore al 21 febbraio 1998 (data di entrata in
vigore) o dalla data di inizio lavori? Mentre appare evidente che lo stesso è certamente
applicabile alla nuova edificazione, rimane il dubbio per quanto riguarda la ristrutturazione di
edifici esistenti, ovvero i requisiti richiesti sono da considerarsi estensibili anche alle
ristrutturazioni che comportano interventi a partire dalla straordinaria manutenzione (rifacimento
di pavimentazioni, infissi, muri divisori, solai, ecc.)?
37
Di tale secondo aspetto non è data menzione nel titolo del decreto.
160
Un altro caso piuttosto comune riguarda, ad esempio, il cambiamento di destinazione d'uso di un
immobile senza che siano richiesti particolari lavori di ristrutturazione: ciò comporterebbe la
necessità comunque di interventi edilizi di adeguamento ai requisiti stabiliti nel decreto (v. in
particolare i solai)? Questa ipotesi parrebbe avvalorata dal recente Decreto del Ministero delle
Finanze n. 41 del 18/2/98, che prevede appunto incentivi fiscali nel caso di interventi sugli
edifici esistenti, dove sono espressamente richiamate le opere finalizzate al contenimento
dell'inquinamento acustico. In effetti l’art.3 della legge 447/95 al punto f) prevede un apposito
decreto del Min. LL.PP in merito ai criteri da seguire per la progettazione, l’esecuzione e la
ristrutturazione delle costruzioni edilizie, attualmente in discussione, che avrebbe dovuto, per
evidenti motivi di opportunità, precedere o quantomeno uscire contemporaneamente al decreto in
esame: è auspicabile che nell’occasione sia fa tta chiarezza considerato che l’attività edilizia in
Italia è ormai da anni prevalentemente costituita dal recupero degli edifici esistenti.
Una personale interpretazione, che deriva da altri analoghi provvedimenti (v. ad esempio quello
inerente l’edilizia scolastica del 1975) è che il decreto possa applicarsi solo ai progetti che non
hanno iniziato l’iter approvativo alla data di entrata in vigore del decreto, fermo restando la
possibilità di poter applicare il decreto su base volontaria, magari rivedendo il prezzo di vendita
degli alloggi.
Altri aspetti al momento non chiariti riguardano i controlli e le procedure da seguire nell'iter
autorizzativo edilizio: ad esempio non è chiaro che tipo di relazione tecnica o progetto deve
essere sottoposto all’approvazione e se è previsto un collaudo finale.
Gli Enti preposti al controllo, ed in primo luogo il Comune, come devono comportarsi in caso di
difformità: si attuano le sanzioni pecuniarie già previste all’art.11 della legge 447/95 per la
violazione dei Regolamenti di esecuzione, c'è la sospensione dei lavori e conseguentemente
l'obbligo dell'adeguamento alle norme, si attua il diniego alla concessione dell'agibilità?
In caso di vendita di immobile non conforme al decreto (ricadente peraltro nel caso di vizio
occulto), l’acquirente dell’immobile potrà sempre rivalersi in sede civile sul costruttore e gli altri
soggetti interessati, ed in tal caso non è dato sapere quali potranno essere le conseguenze che
possano andare, a discrezione del Giudice, dalla rimessa in pristino per rispondere alle norme di
legge (caso economicamente più sfavorevole) alla valutazione del minor pregio dell’immobile
fatta rispetto all’entità dei lavori occorrenti per la rispondenza alle norme.
I valori massimi di rumorosità previsti per gli impianti a funzionamento continuo stabiliti in 25
dB(A) appaiono irrealistici e comunque difficilmente realizzabili se non con costi elevati
(peraltro la rilevazione strumentale di tale valore appare difficile).
Infine per quanto attiene al rumore prodotto dagli impianti di climatizzazione, ed in particolare di
condizionamento dell'aria, si osserva che per essi valgono sicuramente i criteri ed i parametri
sull’immissione di rumorosità nell’ambiente esterno imposti dal decreto 14/11/97 sui valori limite delle sorgenti sonore (e quindi devono rispettarsi i limiti di zona e differenziale), mentre per
l’ambiente interno il Decreto in esame stabilisce che il limiti trovano applicazione solo nei locali
maggiormente disturbati e diversi da quello dove si origina il rumore (e quindi dovrebbero
restare esclusi dall’applicazione i locali centrale termica, centrale frigorifera, il locale pompe,
ecc.): i problemi nascono là dove passano canali e tubazioni, come pure negli ambienti serviti,
dove sono installati i terminali d'impianto (bocchette, anemostati, terminali ad induzione,
ventilconvettori con immissione di aria primaria, ecc.) spesso origine essi stessi di rumore. In
merito, taluni fanno rilevare che analizzando la struttura degli impianti, tra i suddetti terminali,
bisognerebbe distinguere se sono generatori di rumore o portatori della rumorosità prodotta da
altra sorgente sonora, in quanto solo nel secondo caso si dovrebbero applicare i limiti imposti dal
decreto, me ntre nel primo caso si rientra nella casistica prevista dalla norma UNI 8199/81
("Misura e valutazione in opera della rumorosità prodotta da impianti di riscaldamento,
condizionamento e ventilazione").
Per chiarire il concetto ed evidenziare le possibili contraddizioni che ne possono derivare, si
pensi al caso di un ambiente di tipo commerciale riscaldato mediante un aerotermo (posizionato
quindi al suo interno): non si applicherebbero i limiti di legge, ma i requisiti della norma UNI
8199 stabiliti in base al livello di rumore di fondo prevedibile. Se lo stesso ambiente fosse
161
riscaldato con un'unità termoventilante, posta in un locale contiguo e con immissione d'aria
canalizzata, si dovrebbe rispettare in ogni caso il limite dei 25 dB(A), che potrebbe risultare
eccessivamente cautelativo.
Infine vi sono frasi o prescrizioni che si prestano ad equivoci, come all'art. 3 dove sono citati i
"valori limite" mentre sarebbe certamente più corretto parlare di "valori minimi" dell’indice di
valutazione del potere fonoisolante apparente di elementi di separazione tra ambienti R’ w e
dell’isolamento acustico standardizzato di facciata D2m,nT,W e "valori massimi" per gli altri tre
parametri.
13.2 Campo di applicazione e contenuti del DPCM 5/12/97
Il decreto determina i requisiti acustici passivi in opera dei componenti degli edifici (partizioni
orizzontali e verticali) ed i requisiti acustici delle sorgenti sonore interne, al fine di ridurre
l'esposizione umana al rumore.
Per l'applicazione del decreto, gli ambienti abitativi di cui all'art.2, comma 1, lettera b), della
legge 26 ottobre 1995, n. 447, sono distinti nelle categorie indicate nella seguente Tabella A
allegata al decreto stesso.
categoria
Tab. A Classificazione degli ambienti abitativi (Art.2)
destinazione
A
edifici adibiti a residenza o assimilabili
B
edifici adibiti ad uffici e assimilabili
C
alberghi, pensioni ed attività assimilabili
D
ospedali, cliniche, case di cura e assimilabili
E
edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli ed assimilabili
F
edifici adibiti ad attività ricreative o di culto ed assimilabili
G
edifici adibiti ad attività commerciali o assimilabili
Per quanto riguarda i servizi, questi sono classificati in funzione delle modalità di funzionamento
secondo la seguente Tabella 13.2.1, fermo restando che gli stessi devono essere considerati fissi,
ovvero parte integrante dell’edificio.
Tab. 13.2.1 Classificazione dei servizi in relazione alle modalità di funzionamento e
relativi valori massimi accettabili
Tipologia funzionamento servizi
Tipo di serv izio
ascensori, scarichi idraulici,
funzionamento discontinuo
bagni, servizi igienici e
rubinetteria
impianti di riscaldamento,
funzionamento continuo
aerazione e condizionamento
* valore rilevato con costante di tempo slow
162
Limiti imposti (dBA)
35 LAsmax*
25 LAeq
Per quanto attiene l’edificio sono presi in esame i componenti costituiti dalle partizioni
orizzontali di separazione tra alloggi (solai interpiano) e verticali di separazione sia
dall’ambiente esterno, che tra unità immobiliari distinte. Le grandezze a cui far riferimento per
l'applicazione del decreto sono definite nell’allegato A che ne costituisce parte integrante e di
seguito illustrato.
13.3 Valori limite di riferimento e relativi parametri prestazionali
Al fine di conseguire gli obiettivi prefissati in Tabella B sono riportati i valori definiti
impropriamente valori limite delle grandezze, che determinano i requisiti acustici passivi dei
componenti degli edifici e delle sorgenti sonore interne, in funzione delle categorie di edifici
indicate in Tabella A, a loro volta raggruppate in 4 distinte categorie.
Vediamo allora di esaminare il significato delle grandezze di riferimento in merito alle
definizioni, metodi di calcolo e relative misure.
Le grandezze che caratterizzano i requisiti acustici passivi degli edifici sono le seguenti:
- Potere fonoisolante apparente di elementi di separazione fra ambienti (R’), definito dalla
norma UNI 10708-1;
- Isolamento acustico di facciata normalizzato rispetto al tempo di riverberazione T (D2m,nT ),
definito dalla norma UNI 10708-2;
- Livello di rumore di calpestio di solai normalizzato rispetto al tempo di riverberazione (L’nT ),
definito dalla norma UNI 10708-3;
- Livello massimo di pressione sonora, ponderato A, misurato con costante di tempo slow
(LSmax);
- Livello continuo equivalente di pressione sonora, ponderato A (LAeq).
Per la definizione delle grandezze e dei relativi metodi di calcolo e di misura si rimanda al
relativo capitolo.
Gli indici di valutazione, che esprimono con un unico numero le prestazioni acustiche
globali dei componenti edilizi degli edifici38 , sono:
• indice di valutazione del potere fonoisolante apparente (R’ w), da calcolare secondo la norma
UNI EN ISO717-1: 1997,
• indice di valutazione dell'isolamento acustico normalizzato di facciata (D2m,nT,w), da calcolare
secondo le medesime procedure;
• indice di valutazione del rumore di calpestio di solai normalizzato (L’nT,w) da calcolare
secondo la procedura definita dalla norma UNI EN ISO717-2: 1997.
Per quanto attiene il rumore prodotto dagli impianti tecnologici, questo non deve superare i limiti
di Tabella B, in relazione alle misure di livello sonoro eseguite nell'ambiente nel quale il livello
di rumore è più elevato 39 . Tale ambiente deve essere diverso da quello in cui il rumore si origina.
38
l’indice di valutazione è ottenuto confrontando i valori sperimentali dei parametri R’, D2m,nT o L’nT, rilevati alle
frequenze normalizzate da 100 a 3150 Hz, con le corrispondenti curve di riferimento fornite dalla norma.
39
In effetti sarebbe più corretto fare riferimento all’ambiente più disturbato in relazione alla destinazione, poiché
non è detto che questi coincida con l’ambiente dove è maggiore la rumorosità.
163
Tabella B
Requisiti acustici passivi degli edifici, dei loro componenti e degli impianti tecnologici
Categorie di cui
alla Tab.I
D
A,C
E
B,F,G
R’W *
D2m,nT,W
Parametri
L’n,W
(dB)
(dB)
(dB)
55
50
50
50
45
40
48
42
58
63
58
55
LASmax
LAeq**
dB(A)
dB(A)
35
35
35
35
(*) Valori di R’W riferiti ad elementi di separazione tra due distinte unità immobiliari.
(**) Nell’Allegato A si afferma che la rumorosità non deve superare i 25 dB(A) mentre, in palese
25
35
25
35
contraddizione, per le categorie A,C,B,F,G si prescrivono 35 dB(A),
L’esame della suddetta tabella evidenzia come non siano presi in esame gli edifici a destinazione
mista e quelli polifunzionali, anche se con il termine edificio si può intendere la porzione di
fabbricato avente una specifica destinazione (ad es. uffici o negozi al piano terra e residenze ai
piani superiori) analogamente a come si individuano le zone termiche nell’ambito del calcolo del
fabbisogno energetico degli edifici.
È da rilevare come per gli edifici adibiti ad uffici, attività commerciali, ricreative e di culto sia
ammesso un livello limite L’n,W di 55 dB, contro i 63 dB previsti per gli ospedali, le scuole, gli
alberghi e gli edifici residenziali. Questa apparente contraddizione (requisiti più elevati per gli
ambienti che richiedono minore protezione) si spiega solamente applicando il requisito al solaio
che costituisce il pavimento dell'ambiente disturbante. In questo modo, al solaio di separazione
tra un ufficio, che tipicamente produce un notevole disturbo dovuto a calpestio, ed una residenza
si applica il valore limite più cautelativo di 55 dB. Viceversa, se è la residenza che si trova sopra
all'ufficio, il valore limite da applicare è 63 dB, perché nella residenza si produce generalmente
minor disturbo dovuto a calpestio.
Si rileva infine che sarebbe stato auspicabile anche una differenziazione nei valori all’interno
delle stesse categorie di edificio in funzione della rumorosità esterna e della funzione svolta
dall’elemento costruttivo (cfr. Tabelle 13.3.1 e 13.3.2 desunte dalla norma tedesca DIN 4109).
Nella figura 13.3.1 sono sintetizzate le grandezze richieste.
Tabella 13.3.1 - Valori R’W di elementi costruttivi esterni come facciate e coperture (DIN 4109)
Livelli di rumore esterno
dB(A)*
Destinazione
Camere d’ospedale
Soggiorni, camere,aule
35
30
≤ 55
35
30
55 ÷ 60
40
35
61 ÷ 65
45
40
66 ÷ 70
50
45
71 ÷ 75
50
76 ÷ 80
* Livello continuo equivalente di pressione sonora ponderato A
164
Uffici
30
30
35
40
45
Tabella 13.3.2 - Valori di R’W e L’nW di elementi costruttivi interni (DIN 4109)
Edifici
Elemento
Edifici multipiano
monofamiliari / a
Ospedali
Scuole
costruttivo
schiera
R’W
L’nW
R’W
L’nW
R’W
L’nW
R’W
L’nW
Solai
54
53
48
54
53
55
53
divisori
Scale e
58
53
58
pianerottoli
Pareti
53
57
47
47
divisorie
Porte
37
37
32
-
Fig. 13.3.1
165
14. PRESTAZIONI ACUS TICHE DI COMPONENTI: ACCORGIMENTI DI VALIDITA’
GENERALE PER PARETI, SOLAI E PARETI COMPOSTE
Nel prendere in esame l’argomento il progettista non deve perdere di vista alcuni concetti
essenziali di validità generale che possono costituire un utile riferimento nella scelta delle
soluzioni tecnologiche più adeguate e soprattutto al fine di evitare alcuni errori la cui correzione
a posteriori non sempre risulta agevole e a basso costo.
L'energia sonora che si trasmette da un ambiente disturbante ad uno disturbato può avere origine
aerea o strutturale, essendo quest’ultima riconducibile essenzialmente all’attività umana che
provoca rumore impattivo o di calpestio (movimenti di persone, caduta di oggetti, trascinamento
di mobili, ecc.). Alla prima tipologia di rumori sono interessati sia le pareti che i solai, mentre
alla seconda tipologia sono interessati prevalentemente i componenti orizzontali di separazione
tra ambienti abitabili.
Le due tipologie di rumore sono fondamentalmente differenti, poiché in un caso si ha una
sollecitazione quasi uniforme della struttura, mentre nel secondo caso la sollecitazione è
concentrata. La trattazione dei due meccanismi di propagazione del rumore (vedi il paragrafo
specifico) presenta comunque analogie fisiche, alla base del fenomeno acustico (vibrazione delle
strutture di separazione tra gli ambienti suddetti causata dell’energia incidente), ed analogie di
intervento per il miglioramento delle prestazioni (desolarizzazione dei componenti). In generale
si osserva che maggiore è l’energia richiesta per mettere in vibrazione l’elemento di separazione
e maggiore è la capacità di opporsi alla trasmissione sonora. Per quanto attiene i rumori aerei se
ne deduce che la pesantezza delle partizioni (massa superficiale, espressa in kg/m²) è in genere
essenziale per un buon isolamento acustico, mentre per i rumori impattivi tale aspetto è meno
importante, anche se è evidente la differenza di comportamento tra un solaio in legno ed uno in
calcestruzzo. Anche nei confronti dei rumori aerei analoghe, se non migliori prestazioni di
strutture ben più pesanti, possono essere ottenute con partizioni leggere multistrato, se costruite
in modo tale che ciascuno strato possa vibrare in maniera quanto più indipendente dallo strato
successivo, e facendo in modo che l’intercapedine esistente tra strato e strato sia di spessore
sufficientemente elevato e riempita (parzialmente o totalmente) di materiale fonoassorbente
(contenimento dell’effetto tamburo dovuto alla risonanza dell’intercapedine). Altro accorgimento
è quello di utilizzare materiali diversi, oppure eguali ma di spessore differente (ad es. forati di 8 e
12 cm.), al fine di esaltare gli effetti di barriera acustica in una gamma maggiore di frequenze,
mentre, contemporaneamente, si può evitare che i vari componenti abbiano cadute di isolamento
alle stesse frequenze. Si possono pertanto migliorare le prestazioni fonoisolanti delle strutture in
opera applicando alle stesse delle contropareti o dei controsoffitti desolarizzati dalla struttura
preesistente (v. fig. 14.1).
166
solaio
supporti
elastici
intercapedine spess. ≥ 10 cm
materiale fonoassorbente
spess. ≥ 5 cm
tenuta
pannello sospeso
(legno,cartongesso, ecc.)
Figura 14.1 Controsoffitto per migliorare le prestazioni nei confronti dei rumori aerei ed al calpestio.
Altro aspetto da considerare è la presenza di partizioni eterogenee che presentino elementi di
scarsa capacità fonoisolante costituiti, ad esempio, dalla presenza di porte, finestre, fori per il
passaggio di dotazioni tecnologico- impiantistiche quali cavedi, condotte dell’aria, ecc: ai fini
dell’isolamento acustico è inutile l’impiego di una partizione muraria dotata di elevate capacità
fonoisolanti se poi nella stessa si realizzano delle discontinuità.
Ad esempio se in una parete di 10 m² avente un valore RW = 40 dB è presente un foro di
solamente 100 cm² (griglia di aerazione per la cucina), la caduta d’isolamento risulterà ancora
notevole essendo pari a circa 10 dB; questo dimostra l’elevata influenza di discontinuità, quali
fessure, cretti, aperture di ventilazione, ecc. sull’isolamento acustico.
Ancora ad esempio per una parete di 12 m² costituita da una muratura di 10 m² ed una finestra di
2 m² aventi rispettivamente valori RW di 52 dB e 30 dB, il valore Rwtot risulterà pari a circa 38
dB.
Analogamente è inutile installare un serramento dotato intrinsecamente di buone prestazioni
fonoisolanti (ad esempio un doppio vetro) ma che presenta scarsa tenuta lungo le battute con il
controtelaio, o scarsa tenuta del cassonetto (da questo punto di vista la presenza delle persiane
consente certamente minor problemi). Infatti per quanto attiene le prestazioni acustiche dei
serramenti, queste sono influenzate sensibilmente dalle modalità di battuta, dalla presenza di
guarnizioni sigillanti, dalla giunzione muratura controtelaio oltreché, ovviamente, dal tipo di
serramento. Da quanto sopra detto si ricava anche la regola generale che è inutile agire sul
compone nte a maggior isolamento acustico per migliorare le prestazioni complessive di una
partizione, mentre, al contrario, è certamente vantaggioso agire sul componente acusticamente
più debole, anche se di dimensioni relativamente più ridotte (porte, finestre, prese d’aria per la
ventilazione, ecc.).
Per quanto attiene i rumori impattivi la maggiore efficacia di intervento consiste nel realizzare un
pavimento galleggiante costituito da un massetto poggiante su uno strato di materiale elastico, in
grado di attenuare la trasmissione delle vibrazioni causate dall’energia meccanica d’impatto: il
principio è quello noto di desolidarizzare la struttura portante vera e propria dal massetto
167
sottopavimento (v.figura 14.2); in merito grande influenza è esercitata anche dal tipo di finitura
superficiale (piastrelle in ceramica, legno, moquette, ecc.).
pavimento
sottofondo
strato comprimibile
solaio
Figura 14.2 Schema di pavimento galleggiante
14.1 Pareti e solai
La capacità del componente di opporsi alla trasmissione dell’energia sonora incidente dovuta ai
suoni aerei è espressa dal potere fonoisolante che assume l’ulteriore denominazione di apparente
allorquando è riferito al componente posto in opera. Occorre infatti ricordare che le prestazioni
del medesimo componente rilevate in un laboratorio sono normalmente superiori rispetto alla
situazione reale sia a causa dell’effetto della trasmissione laterale di energia sonora (o per via
indiretta) dovuta alle partizioni che delimitano la parete, sia per l’esecuzione in genere di qualità
più mediocre: poiché si prevedono diminuzioni generalmente comprese tra 3 e 5 dB, per
rispettare i 50 dB richiesti dal decreto occorre porre in opera pareti certificate ad almeno Rw =
53 dB, e pari 58 dB per gli edifici di categoria D. Il fenomeno va quindi osservato nel suo
complesso dipendendo l’entità della trasmissione sonora laterale dalle modalità costruttive del
divisorio, dalle connessioni con gli elementi che lo circondano e dalle caratteristiche di questi
ultimi. Per i solai la situazione è analoga solo che in questo caso oltre alla trasmissione di suoni
aerei occorre considerare anche i rumori impattivi che rendono il componente sorgente diretta di
rumore: da qui la prestazione riferita ad un livello assoluto di rumorosità anziché ad una
differenza di livelli come nel caso del potere fonoisolante, per cui ad un livello impattivo più alto
corrisponde una prestazione acustica più scadente e viceversa.
Per le strutture monostrato o che si comportano come tali (vedi ad esempio le pareti intonacate)
ai fini della trasmissione dei rumori aerei vale in generale la legge di massa, sintetizzabile nel
fatto che più una struttura è pesante maggiore è l’energia sonora richiesta per metterla in
vibrazione e conseguentemente maggiore è il suo potere fonoisolante; pur con varie limitazioni
(specialmente alle basse ed alle alte frequenze) la legge suddetta, e le relative relazioni
semplificate dedotte dall’esperienza per determinare le prestazioni di fonoisolamento 40 ,
costituiscono un riferimento sempre valido, quantomeno nella fase preliminare del progetto.
Prestazioni dell’entità richiesta dal decreto non sono certamente ottenibili dalle comuni pareti
monostrato: ad esempio tipici tramezzi sottili in laterizio 41 (massa superficiale compresa tra 9540
Una re lazione empirica che ha dato buoni risultati per l’indice di valutazione del potere fonoisolante è RW = 20
log M (dB) con M massa superficiale in Kg/m²; volendo tener conto del fiancheggiamento si può invece utilizzare la
seguente relazione: R’W = 26,55 log M - 16,66 (dB).
41
Per tali componenti assume notevole importanza sia l’esecuzione dei giunti tra i vari ricorsi dei singoli elementi,
sia l’esecuzione dell’intonaco, sia il materiale impiegato per lo stesso (malta bastarda, gesso, ecc.).
168
150 kg/m²) offrono valori di Rw compresi tra 37 e 43 dB; sensibili miglioramenti possono
ottenersi con pareti multistrato (massa superficiale compresa tra 200 e 260 kg/m²) con interposta
intercapedine (spessore di almeno 5 cm) riempita di materiale fonoassorbente (es. lana di roccia
o di vetro): si raggiungono così valori di 47-52 dB.
Ricorrendo a pareti multiple leggere, costituite da lastre in cartongesso, si ottengono prestazioni
acustiche che, pur essendo in generale migliori di pareti monostrato più pesanti, sono dell’ordine
di grandezza di quelle multiple in laterizio. 42
A ben vedere non è quindi facile ottenere le prestazioni richieste dal decreto mediante le comuni
soluzioni tecnologic he previste per le partizioni interne.
Considerato che sussiste la correlazione di massima R’w ≈ D2m,nT,w - (1÷2) (dB) dovrebbe
risultare più facile soddisfare i requisiti acustici richiesti per gli elementi di facciata, una volta
che si siano installati infissi con potere fonoisolante R’W quanto più prossimo a 40 dB.
Per quanto attiene alle prestazioni dei solai, le ricerche condotte su alcune tipiche tipologie
(travetti a traliccio e laterizio, travetti in cls precompresso e laterizio, lastra in cls e laterizio,
lastra in cls e polistirolo) hanno messo in generale in evidenza i seguenti aspetti:
per l’isolamento acustico ai rumori aerei:
• la maggioranza dei solai presentano buoni valori di isolamento acustico ai suoni aerei con
valori R’W varianti tra i 50 e 54 dB (solai a lastra in cls e laterizio), con valori che tendono a
migliorare se il solaio è ordito secondo la luce minore (si aumenta la rigidità);
• molta influenza è dovuta allo spessore della soletta del solaio che aumenta sensibilmente le
prestazioni all’aumentare dello spessore di quest’ultima; l’applicazione della pavimentazione
con relativo sottofondo aumenta le prestazioni di circa 2-3 dB rispetto al solaio grezzo;
in merito all’isolamento al rumore di calpestio:
• tutti i tipi di solai al grezzo presentano prestazioni limitate con valori molto elevati dell’indice
L’n,W (72 dB per quelli a lastra in cls e laterizio, 75 dB per quelli a lastra in cls e polistirolo, e
pari a circa 84-85 dB per gli altri tipi);
• le prestazioni, al contrario dell’isolamento ai suoni aerei, migliorano se il solaio è ordito
secondo la luce maggiore (diminuisce infatti la rigidezza);
• in generale i solai pesanti e rigidi (es. soletta in cls) si oppongono bene alla trasmissione di
rumori aerei ma viceversa risultano carenti ne i confronti dei rumori da calpestio.
Al fine di soddisfare le prescrizioni del decreto, occorre dunque riferirsi a strutture sempre dotate
di pavimenti galleggianti.
Occorre inoltre evitare errori costruttivi assai frequenti; ad esempio per quanto attiene le pareti di
separazione tra alloggi, se diventa indispensabile l’adozione di strutture multistrato, questi
devono essere quanto più desolarizzati tra loro(v.figura 14.1.1).
Particolare attenzione dovrà altresì essere posta alle giunzioni laterali, alla continuità degli
elementi portanti, ecc., in grado di trasmettere i rumori aerei per via laterale. Per le strutture
intonacate costituite da piccoli elementi (forati, blocchi, ecc.) massima cura deve essere posta ad
evitare che siano lasciati spazi vuoti tra i blocchi, mentre non appare pensabile l’adozione di
tracce passanti per le installazioni impiantistiche (impianto elettrico, idrico-sanitario,ecc.) che
mettano in comunicazione diretta unità immobiliari distinte.
42
Si deve comunque sottolineare come le prestazioni delle pareti in lastre di gesso rivestito siano soggette a
maggiori margini di variabilità in conseguenza della maggiore complessità della posa in opera.
169
intercapedine
Colate di malta
detriti
tubazioni
collegamenti
rigidi
Figura 14.1.1 Tipici errori costruttivi da evitare nella realizzazione di pareti
divisorie multistrato.
14.2 Pareti composte
La prestazione acustica di pareti composte da più elementi aventi caratteristiche differenti
(muratura, porte, finestre ecc.) è determinata dalla media dei coefficienti di trasmissione sonora
dei vari elementi, pesata rispetto alla loro superficie.
Ciò significa, come viene dimostrato più avanti, che il comportamento della parete composta è
determinato da quello degli elementi a minore prestazione acustica (porte, finestre, prese d’aria).
Questo problema riguarda dunque direttamente le facciate degli edifici, che sono tipicamente
composte da elementi diversi, ma anche molte partizioni interne di edifici, dove sono presenti
porte o altri tipi di discontinuità.
Quanto affermato può essere facilmente dimostrato mediante un semplice calcolo.
Ad esempio sia data una parete esterna avente una superficie complessiva di 10 m² con una
finestra di 1,8 m², il potere fonoisolante Rw della parete e della finestra sia rispettivamente pari a
54 dB e 28 dB; ebbene il valore risultante della parete Rwris risulterà pari a circa 35,4 dB
(confronta con quanto scritto al capitolo 9).
Dal punto di vista analitico si ha:
Rwris = 10 lg (Σ Si /Σ Si ⋅τi)
(14.1)
dove Si è la superficie i-esima avente coefficiente di trasmissione sonora τi = 10 –Ri/10.
Nel caso di due soli componenti la (14.1) diventa:
Rwris = 10 lg [(S1 + S2 )/(S1 ⋅ τ1 + S2 ⋅ τ2 )
170
(14.2)
Se la finestra suddetta fosse aperta risulta τ = 1 e pertanto:
Rwris = 10 lg [(8,2 + 1,8)/(8,2 ⋅ 10–54/10 + 1,8 ⋅ 1)] = 7,4 dB
Nel grafico di figura 14.2.1, per una parete a due componenti, sono riportati i valori Rwris in
funzione della differenza dei livelli e del rapporto tra le superfici.
Un altro aspetto fondamentale, che discende da quanto sopra detto, è quello relativo alla
permeabilità all’aria degli infissi: la mancanza di tenuta è da porsi direttamente in relazione allo
scadimento delle prestazioni fonoisolanti.
L’influenza di piccole aperture e giochi di battuta troppo elevati devono pertanto essere
attentamente valutati.
Figura. 14.2.1 Potere fonoisolante risultante in una parete contenente una apertura
171
Le dimensioni della fessura sono poi discriminanti al fine di lasciar passare o meno determinate
frequenze. Se immaginiamo i suoni costituiti da sfere il cui diametro sia la lunghezza d’onda del
suono stesso, abbiamo che le sfere piccole corrispondono alle alte frequenze e viceversa per le
sfere più grandi: la fessura perciò lascerà passare le sfere più piccole (alta frequenza) ma non
quelle grandi (bassa frequenza) (v. figura 14.2.2).
Fig. 14.2.2
Nel diagramma di figura 14.2.3 è possibile determinare l’attenuazione di buchi e fessure di
piccole dimensioni a partire dalle dimensioni delle stesse e della lunghezza d’onda del suono
incidente. L’esame del grafico mostra che in determinate situazioni non solo l’attenuazione della
fessura è nulla, ma finanche negativa, ovvero si ha un incremento dell’energia sonora trasmessa
per effetto della diffrazione.
Gli effetti del fenomeno della diffrazione sono schematizzati in figura 14.2.4.
172
173
Fig. 14.2.4
Ricerche condotte in merito ai fenomeni di diffrazione per aperture circolari di ampiezza mo lto
piccola hanno mostrato valori del potere fonoisolante addirittura di – 10 dB in corrispondenza di
valori d/λ = 0,0016, mentre per aperture rettangolari (fessure di porte e finestre) sono stati
misurati valori anche di – 20 dB per d/λ < 0,0016: in altri termini per queste circostanze, al fine
di poter assumere un potere fonoisolante nullo per le fessure, occorre fare riferimento ad un'area
equivalente ben maggiore dell'area effettiva della fessura stessa (Cocchi 1989). Ad esempio il
potere fonoisolante di una parete di mattoni della superficie di 12 m² con una porta in legno di 2
m² può veder ridotto, a certe frequenze, il suo potere fonoisolante da 31,5 a 17 dB lasciando una
fessura di 1 mm lungo il telaio della porta.
174
14.2.1 Porte
L'isolamento ai suoni aerei offerto dalle porte dipende oltre che dal tipo di porta e telaio, anche
dalle modalità di installazione.
Tabella 14.2.1.1 Indice di valutazione del potere fonoisolante Rw (dB) per alcuni tipi di porta
Tipo di porta
A corpo cavo spess.45 mm
A corpo cavo spess.45 mm
A corpo solido spess.45 mm
In acciaio a corpo cavo spess.45 mm
Porta acustica spess. 45 mm
Porta acustica spess. 100 mm
Porta doppia (cad.7 kg/m²) in legno
a corpo cavo con intercapedine di 100 mm
Porta doppia (cad.20 kg/m²) in legno
a corpo cavo con intercapedine di 100 mm
Peso
Rw
Rw
(kg/m²)
(non a tenuta)
7
12
20
25
40
115
17
20
20
20
22
(a perfetta
tenuta)
20
24
26
27
38
53
26
23
35
Nella Tab. 14.2.1.1 sono riportati alcuni valori dell'indice di valutazione del potere fonoisolante
per alcune tipiche porte interne nell'eventualità che il perimetro della battuta tra porta e telaio sia
privo di materiali di tenuta; inoltre detti valori sono validi per una tolleranza totale di battuta (o
gioco) tra la porta ed il telaio di 6 mm in senso verticale, e di 3 mm in senso trasversale.
Tolleranze maggiori a quelle indicate comporteranno un peggioramento nella capacità isola nte.
A meno che il gioco di battuta tra porta e telaio non sia ridotto, ovvero non siano ridotte le
fessure che mettono in comunicazione diretta gli ambienti separati dalla porta, l'uso di porte più
pesanti o di più elaborata concezione (es. multistrato con interposto materiale fonoassorbente),
quali quelle indicate nella suddetta Tabella, non comporterà significativi miglioramenti nelle
prestazioni acustiche.
Nella Tabella 14.2.1.1. sono anche mostrati i miglioramenti ottenibili alle varie frequenze
quando si effettua il sigillamento della battuta lungo tutto il perimetro (tenuta perfetta).
Tale sigillatura può essere facilmente ottenuta mediante l'uso di appositi profilati o nastri
autoadesivi in gomma o neoprene, comunemente commercializzati a questo scopo, che vengono
compressi nella battuta tra porta e telaio.
Nelle figure 14.2.1.1 e 14.2.1.2 sono riportate le prestazioni, in termini di potere fonoisolante, di
porte, in metallo e legno, con battute dotate di guarnizioni per migliorarne la tenuta; in fig.
14.2.1.3 è rappresentata una tipica porta acustica ed in fig 14.2.1.4 sono indicate alcune
soluzioni a confronto di porte a battuta semplice e doppia; infine in fig. 14.2.1.5 è rappresentato
il particolare costruttivo di una tipica porta acustica.
175
Fig. 14.2.1.1
Fig. 14.2.1.2 a) Potere fonoisolante di porta in legno
176
infisso vuoto: 20 dB
infisso pieno: 22 dB
infisso vuoto: 15 dB
infisso pieno: 18 dB
Fig. 14.2.1.2 b) Potere fonoisolante di porte in legno piene/vuote.
È importante sottolineare che il telaio dovrà essere fissato alla muratura in modo tale da evitare
cretti o cavità che possano costituire un facile veicolo di trasmissione sonora.
Per le porte sussiste la problematica di poter effettuare una adeguata sigillatura del fondo delle
stesse mediante compressione del sigillante su di una battuta (v. fig. 14.2.1.2 a). Infatti la battuta,
essendo necessariamente sporgente dal pavimento, costituisce un pericolo alla circolazione delle
persone; per questo generalmente si ricorre a dispositivi "fondoporta" che si attivano
automaticamente alla chiusura della porta, che pur non efficaci come in presenza di battuta,
possono tuttavia costituire un sensibile miglioramento delle prestazioni nei confronti di porte che
ne sono prive. Un'altra soluzione, tuttavia ancor meno efficace, consiste nell'applicare al fo ndo
porta un materiale gommoso che faccia battuta per attrito sul pavimento (v. bavetta in neoprene
di fig. 14.2.1.1).
Se si soddisfano i migliori criteri di sigillatura lungo i bordi sopra illustrati, è possibile ottenere
un indice di valutazione del potere fonoisolante di 30 dB utilizzando una singola porta pesante
(v. fig. 14.2.1.3). Analogamente all'isolamento offerto da pareti, le prestazioni sono in tal caso
correlate alla massa superficiale, alla presenza di materiale fonoassorbente all'interno della porta,
alla rigidezza ed allo smorzamento del materiale costituente la porta, ed infine dalle modalità di
congiunzione tra le facce della porta.
Per particolari situazioni che richiedono l'uso di porte dotate di elevati poteri fonoisolanti, si
ricorre alla fabbricazione di porte speciali che possono offrire poteri fonoisolanti dell'ordine di
40 dB ed oltre, al pari delle murature (v. figura 14.2.1.4).
177
Figura 14.2.1.3
178
BATTUTA SEMPLICE
BATTUTA DOPPIA
Fig. 14.2.1.4 Prestazioni acustiche di porte in legno in funzione della battuta e delle modalità
costruttive
179
battuta a tenuta in gomma
materiale a forte densità
lamina di piombo
materiale
fonoassorbente
telaio
Figura 14.2.1.5. Schema di porta in legno di tipo acustico
14.2.2 Doppie porte
L'installazione di una seconda porta, con una distanza tra le porte di almeno 10 cm43 , può fornire
un sensibile miglioramento dell'isolamento acustico, particolarmente elevato con sigillatura
lungo i bordi (v.Tab.14.2.2.1). Ulteriori miglioramenti sono ottenibili con soluzioni tipo quella di
figura 14.2.2.1, dove la separazione delle porte è proseguita nella muratura e nel solaio del
pavimento.
43
La distanza minima tra le due porte è da porsi in relazione con la frequenza di risonanza del sistema accoppiato
porta - intercapedine - porta. A questo proposito si rimanda al paragrafo relativo alla valutazione del contributo di
contropareti.
180
Fig. 14.2.2.1 Porta doppia su doppia parete.
14.2.3 Porte esterne
L'installazione e la costruzione delle porte esterne è generalmente differente da quelle interne;
infatti le porte esterne includono spesso una soglia e sono usualmente dotate di nastro sigillante
contro le infiltrazioni d'aria esterna lungo tutto il perimetro. I materiali costituenti i nastri di
tenuta per limitare le infiltrazioni d'aria esterna non sono specificatamente progettati per
l'isolamento acustico, ma tuttavia risultano egualmente efficaci nel ridurre l'immissione di
rumorosità esterna; inoltre, per motivi di sicurezza, spesso sono dotate di lamine metalliche in
acciaio, o sono comunque piene e quindi di peso più elevato di quelle interne.
Le porte esterne presentano pertanto prestazioni acustiche normalmente superiori di quelle
interne.
14.2.4 Finestre
Molte delle osservazioni fatte per le porte valgono anche per le finestre ed in particolare per
quanto riguarda gli effetti della tenuta delle battute nei confronti dell'infiltrazione di aria esterna
che, in assenza di materiale sigillante, può limitare fortemente le prestazioni all'isolamento
sonoro indipendentemente dalla tipologia del componente finestrato.
181
In alternativa è possibile pensare a finestre a percorso acustico indiretto (trappola acustica) che
consentono di ventilare gli ambienti e nel contempo di ridurre la rumorosità immessa
dall’esterno rispetto a finestre tradizionali. (v. fig. 14.2.4.1).
Fig. 14.2.4.1
Per finestre comuni (telaio di superficie inferiore al 25% della vetratura) il potere fonoisolante è
sostanzialmente da attribuire alla massa superficiale complessiva m’ (kg/m²) della vetrata e
pertanto calcolabile con le relazioni di cui alla figura 14.2.4.2 (validità per m’ < 60 kg/m²) dove:
a)
b)
c)
d)
e)
vetro comune;
vetro doppio unito al perimetro con materiale elastico;
vetro stratificato;
vetro doppio (normale + stratificato);
vetro doppio stratificato.
Si è accennato dell'influenza della tenuta all'aria nei confronti delle prestazioni di fonoisolamento
per gli infissi, siano essi finestre o porte. In particolare tale influenza si esplica soprattutto sulle
alte frequenze mentre le trasmissione dei suoni di bassa frequenza risulta pressoché inalterata,
risultando in ogni caso molto elevata.
182
Fig. 14.2.4.2
Taluni ricercatori (Sabine e Lacher) assumendo che il potere fonoisolante della fenditura sia
nullo indipendentemente dalla frequenza e l'energia sonora trasmessa attraverso la fenditura di
un divisorio sia proporzionale al rapporto della loro area, hanno stabilito un metodo
approssimato per il calcolo del potere fonoisolante Rw di una finestra dotata di una fenditura
aperta (v. fig. 14.2.4.3):
Rw = 10 lg [ (100/d). (S/L) ]
dB
(14.2.4.1)
dove d = altezza della fenditura in mm
S = superficie della finestra in m²
L = lunghezza totale della fenditura in m
Esaminando il suddetto grafico si rileva che il potere fonoisolante aumenta all'aumentare di S/L,
ed in particolare che aumentando di un fattore 10 tale rapporto, si incrementa analogamente di
circa 10 dB il potere fonoisolante; viceversa all'aumentare dell'altezza della fenditura di un
fattore 10 si ha una analoga riduzione del potere fonoisolante.
183
Fig. 14.2.4.3
Empiricamente si può stimare la caduta di isolamento del serramento in funzione della classe di
permeabilità all’aria definita secondo la norma UNI nel modo seguente:
Classe A1 à perdita di Rw compresa tra 0 e 2 dB;
Classe A2 à perdita di Rw compresa tra 2 e 5 dB;
Classe A3 à perdita di Rw compresa tra 5 e 8 dB;
In generale si rileva che le prestazioni dei componenti finestrati migliorano passando da infissi
dotati di vetro singolo, a quelli con vetri stratificati, fino a raggiungere valori massimi per i doppi
infissi.
La prestazione di un vetrocamera composto da due lastre di vetro semplici separate da
un'intercapedine spessa qualche millimetro (6 - 15) corrisponde all'incirca a quella di un vetro
semplice di spessore uguale alla somma degli spessori delle due lastre. Questo perché
intercapedini d'aria così sottili, imposte da esigenze strutturali degli infissi e da esigenze di
isolamento termico (all'aumentare dello spessore dell'intercapedine aumentano i moti convettivi),
risultano molto rigide per quanto concerne la trasmissione dei rumori e quindi fanno in modo che
le due lastre si comportino in modo solidale.
In generale, le prestazioni acustic he di vetrate possono variare da un indice di valutazione del
potere fonoisolante di circa 15-20 dB per le finestre a vetro singolo con scarsa tenuta all'aria, fino
a valori di 40-46 dB per finestre con telaio metallico e guarnizioni di tenuta con doppi e tripli
vetri.
184
14.2.5 Finestre con vetro singolo
L'isolamento sonoro offerto dalle finestre apribili è talvolta variabile, particolarmente alle alte
frequenze, in dipendenza delle fessure che si hanno in corrispondenza della battuta perimetrale
tra telaio e controtelaio.
L'andamento del potere fonoisolante in funzione della frequenza mostra un sostanziale accordo
con la "legge di massa" alle frequenze mediane, mentre risulta superiore alle basse frequenze e
per piccole dimensioni delle vetrature, a causa degli effetti di smorzamento dei bordi. L’aumento
del potere fonoisolante al raddoppiare della massa è di circa 4 dB.
Particolarmente scadente è il potere fonoisolante in corrispondenza della frequenza di
coincidenza fc (o frequenza critica), che per i vetri può essere calcolata mediante le seguenti
relazioni, dove s è lo spessore del vetro (m) (Beranek 1960) :
fc = 12,4/s (Hz)
angolo di incidenza tra 75° e 90 °
fc = 24,8/s (Hz)
angolo di incidenza di 45°
fc = 49,6/s (Hz)
angolo di incidenza di 30°
Per incidenza sonora diffusa, la frequenza di coincidenza dei vetri, come di altri materiali, può
essere calcolata in funzione della loro massa superficiale a partire dai valori riportati in
appendice.
In generale, si osserva che all'aumentare dello spessore del vetro si abbassa la frequenza di
coincidenza e ciò può costituire un problema quando l'abbassamento viene ad interessare le
freque nze medio alte verso le quali l'orecchio è più sensibile e richiede pertanto valori maggiori
del potere fo noisolante.
Per i comuni spessori dei vetri, gli effetti della coincidenza si rivelano alle alte frequenze con la
caduta repentina del potere fonoisolante anche di 15-20 dB; tale effetto può tuttavia essere
attenuato dall'uso di vetri stratificati che incrementano lo scarso smorzamento interno del vetro
(v. fig. 14.2.5.1) (Calderaro), migliorando le prestazioni dei vetri singoli di circa 7-11 dB.
Analogamente si può agire sul sistema di fissaggio dei vetri, utilizzando guarnizioni in gomma o
neoprene che hanno un elevato potere di smorzamento.
185
Fig. 9.2.1.1
I vetri stratificati sono costituiti da lastre di vetro unite mediante interposizione di uno strato
smorzante (es.butyral polivinilico). In tal modo si aumenta lo spessore e quindi la massa
superficiale complessiva della vetrata senza abbassare la frequenza critica.
La perdita di isolamento si verifica ovviamente anche in corrispondenza delle frequenze di
risonanza del componente finestrato.
Nel caso specifico dei vetri, la frequenza di risonanza fondamentale f0 può essere calcolata
mediante la seguente relazione (Beranek 1960):
fo = 2500 s [ 1/a² + 1/b² ] (Hz)
con s, a, b rispettivamente spessore, larghezza ed altezza del vetro (m).
Tale relazione corrisponde a quella riportata sui metodi di calcolo del potere fonoisolante di
pareti semplici, ponendo la velocità di propagazione delle onde longitudinali nel vetro pari a
5600 (m/s) ed m=n = 1 (pria frequenza di risonanza o frequenza di risonanza fondamentale).
Per i comuni vetri le frequenze di risonanza cadono normalmente al di sotto dei 100 Hz, per cui
gli effetti sono trascurabili.
14.2.6 Finestre con vetri doppi uniti al perimetro e doppie finestre
L'isolamento sonoro offerto dalle finestre con doppi ve tri dipende fortemente dalla distanza
intercorrente tra le lastre di vetro. In fig. 14.2.6.1 è mostrato l'incremento del potere fonoisolante
nel passare da una intercapedine di 12 mm ad una di 100 mm; mentre per valori superiori (200,
186
400 mm) l'incremento dell'isolamento acustico si fa meno evidente. Sensibili miglioramenti si
possono avere disponendo lungo il perimetro dell'intercapedine del materiale fonoassorbente
(v.fig. 14.2.6.2).
Fig. 14.2.6.1
Solitamente le finestre con vetri doppi sono commercializzate con spessori dell'intercapedine
eguali o inferiori a 12 mm, in funzione delle prestazioni termiche; infatti valori superiori dello
spessore dell'intercapedine non migliorano sensibilmente le prestazioni termiche a causa
dell'instaurarsi di maggiori scambi termici convettivi tra le lastre vetrate.
Per intercapedini di spessore inferiore a 12 mm, il valore dell'isolamento sonoro offerto è eguale,
o inferiore, a quello di vetrature a lastra singo la a parità di massa superficiale complessiva. La
maggiore limitazione ai valori dell'indice di valutazione del potere fonoisolante è dovuta agli
effetti della risonanza congiunta delle due lastre vetrate a causa della ristretta intercapedine
d'aria, particolarmente rilevanti nel campo di frequenze compreso tra 200 e 400 Hz.
Miglioramenti significativi possono tuttavia ottenersi aggiungendo ad una finestra con doppio
vetro, un ulteriore componente vetrato posto ad una distanza non inferiore a 50 mm (tripli vetri).
Speciali componenti finestrati possono usarsi dove la riduzione della rumorosità diviene
indispensabile; in tal caso possono usarsi finestre con doppi vetri e con battute sigillate, con
intercapedine d'aria tra le lastre compresa tra 50 e 100 mm. In tal caso si riducono gli effetti della
risonanza congiunta delle lastre, sopra evidenziati, grazie alla maggiore distanza intercorrente tra
le stesse; intercapedini con spessore > 100 mm rendono trascurabili gli effetti di risonanza in
quanto questi si manifestano a frequenze molto basse (solitamente minori di 80 Hz). I valori del
potere fonoisolante che possono ottenersi con tali soluzioni variano da circa 36 a 46 dB (tripli
vetri) come indicato nella Tabella 14.2.6.1.
Altro aspetto da prendere in esame sono le modalità di congiunzione delle lastre lungo i bordi e
l'installazione delle stesse nel telaio. In generale per l’unione al perimetro delle lastre vetrate è
consigliabile l'utilizzo di componenti a base di elastomeri in luogo di componenti rigidi metallici.
187
14.2.6.2
Altro accorgimento per migliorare le prestazioni di isolamento ai suoni aerei è quello di
utilizzare pannelli vetrati aventi spessore differente, in modo da minimizzare la caduta di
isolamento per effetto della coincidenza; infatti le due lastre avendo spessori differenti hanno
anche valori diversi della frequenza di coincidenza e la riduzione dell'attenuazione per tale
effetto risulta meno evidenziata.
Tabella 14.2.6.1 Potere fonoisolante di finestre a tenuta
Vetro singolo
(spess. mm)
Vetro doppio*
(spess. mm)
3-6-3
Vetro triplo*
(spess. mm)
2
3÷ 4
5÷ 6
10
6 (stratificato)
10 (stratificato)
* in grassetto lo spazio tra i vetri
188
2-10-2
4-10-2
2-50-2
3-50-3
5-50-5
2-50-6
6-100-6
3-6-3-50-2
3-6-3-50-6
3-6-3-100-6
Rw
(dB)
26
27
28
29
30
32
33
36
38
40
41
44
46
Ulteriori miglioramenti possono ottenersi, analogamente alle finestre con vetro singolo,
utilizzando vetri stratificati.
In merito alle possibili soluzioni applicative, una tecnica abbastanza economica da adottare nelle
abitazioni è quella di attenuare il rumore facendogli subire ripetute riflessioni attraverso un
percorso indiretto, come mostrato in fig. 14.2.6.1.
Anche il materiale del telaio può influenzare le prestazioni; ad esempio il legno rispetto al
metallo, a parità di condizioni presenta un potere fonoisolante di circa 2-4 dB superiore (v.
figure 14.2.6.3 e 14.2.6.4).
Fig. 14.2.6.3
In definitiva, i principali fattori da valutare in relazione al comportamento acustico delle finestre
si possono riassumere nei termini seguenti:
Massa superficiale (spessore). In genere la migliore combinazione resa/convenienza è data da
spessori di 4-6 mm; spessori maggiori portano ad ulteriori guadagni di non più di 2 dB.
Larghezza della cavità tra doppi vetri. Il valore preferibile è tra 200 e 300 mm; è comunque
indispensabile, per avere un effetto nel fonoisolamento alle medie e alte frequenze, uno spessore
di almeno 100 mm. Ciò impone quasi sempre la presenza di un doppio telaio.
189
Fig. 14.2.6.4
Rivestimento fonoassorbente. L'applicazione di uno strato di 25 mm di rivestimento
fonoassorbente ai bordi della cavità tra due lastre aumenta l'isolamento medio di circa 2 dB
poiché assorbe l'energia del campo riverberante che si forma all'interno della cavità stessa.
Smorzamento. La vibrazione delle lastre può essere smorzata da un bloccaggio ai bordi mediante
l'applicazione di opportune guarnizioni o usando vetri laminati con strati di materiale resiliente;
per i doppi vetri è spesso utile usare lastre di spessori diversi per non avere la stessa frequenza di
coincidenza o disporre le lastre in modo non parallelo.
Separazione meccanica. Occorre evitare ponti acustici sia tra i vetri che tra i telai delle finestre e
le pareti (v. figura 14.2.6.5)
Chiusura a tenuta. Occorre eliminare, tra vetro e telaio e tra telaio e parete, ogni fessura che
potrebbe derivare da tolleranza eccessiva, difetti di lavorazione o di montaggio, stress termico o
deterioramento per invecchiamento.
Dimensioni del vetro. Vetri più piccoli subiscono una minor perdita di isola mento nella regione
della frequenza di coincidenza.
190
Fig. 14.2.6.5 Finestre con doppi vetri e finestra doppia scorrevole
191
APPENDICE
PROPRIETÀ FISICHE DI ALCUNI MATERIALI DI COMUNE IMPIEGO IN
EDILIZIA
Le tabelle che seguono riportano i valori di alcune proprietà fisiche di materiali di comune
impiego nell'edilizia.
I dati sono ripresi da differenti fonti, riportate in nota.
Le notevoli differenze talvolta riscontrate nel valore della velocità dell'onda longitudinale (cL)
sono dovute al fatto che tale parametro differisce se misurato in una struttura bidimensionale
(trave) o tridimensionale (volume). I valori superiori si riferiscono quasi sempre alla trasmissione
in elementi tridimensionali.
È possibile comunque ricavare il valore di cL a partire da quelli di E, ρ e ν mediante la formula 6.
Nel caso di travi, si può trascurare la contrazione trasversale eliminando dalla formula 6 il
coefficiente di Poisson.
Le unità di misura, quando necessarie, sono quelle del Sistema Internazionale.
Materiale
densità
ρ
(kg/m3 )
mod.
Young
E (N/m2 )
coeff.
Poisson
ν
vel. long.
cL
(m/s)
smorz.
int.
η
prod.
m'⋅fc
kg Hz/m2
Materiali strutturali
Calcestruzzo denso
gettato
1900÷3400
2.5÷2.61x
1010
≈ 0,2
3100÷3500
0.004÷0.02
43000
1300
0.38x1010
≈ 0,2
1700
0.015
44200
600÷650
0.2x10 10
≈ 0,2
1400÷1700
0.01
21450
(3) (4) (5)
(7)
1900÷2300
1.6x10 10
≈ 0,2
2500÷3000
0.01÷0.02
34700÷
58600
23200
(1) (2) (3)
(4)
(1) (4)
Calcestruzzo
alleggerito
Calcestruzzo aerato
da autoclave
Mattoni
Blocchi per muratura
750
≈ 0,2
Parete in mattoni
forati da 12 cm inton.
Intonaco
1250
≈ 0,2
Lastra di gesso spessa
1.25÷5 cm
650
192
1700
0.44x1010
0.005÷0.02
2068
fonte
(1) (2) (3)
(4) (5) (6)
(7)
(3) (4) (5)
(7)
(4) (8) (9)
1600
0.005÷0.05
24500
(1) (2) (3)
6800
0.01÷0.03
20000
(1) (6)
Materiale
Altri materiali edili
Acciaio
Alluminio
densità
ρ
(kg/m3 )
mod.
Young
E (N/m2 )
coeff.
Poisson
ν
vel. long.
cL
(m/s)
smorz.
int.
η
prod.
m'⋅fc
kg Hz/m2
fonte
7700÷7800
19.5÷21x
1010
0.28÷0.31
5050÷6100
0.0001÷0.01
96100÷
99300
(1) (2) (3)
(5) (6)
2700
7.1÷7.2x101
0.33÷0.34
5150÷6300
0.0001÷0.01
32400÷
34700
1900
0.38
(1) (2) (3)
(5) (6)
(3)
1450÷2400
1
49610
(3) (6)
59090
(6)
0
1800÷2300
0.77x1010
Gomma dura
1100
0.2÷0.23x
1010
Gomma morbida
950
0.0005x
1010
1050
400÷700
1÷5x1010
2500÷3800
0.008÷0.04
4880
(1) (3)
2600
3,8x10 10
0,3
11000÷
11300
1150÷1190
1.58÷1.7x
1010
0.373÷0.56x
1010
0.43÷0.44
1200÷2050
0.01÷0.015
0,4
1800÷2200
0.02÷0.04
605000÷
615850
35400
(1) (2) (3)
(6)
(1) (2) (3)
1500
≈0.003x
1010
100÷170
0.06÷0.12
120÷250
0.0025÷
0,003x1010
0,4
430÷500
0.13÷0.17
32675
(3) (4) (6)
2300÷2500
6÷6.76
x1010
0.24
4900÷5600
0.001÷0.01
30500÷
38000
(1) (2) (3)
(5) (6)
Asfalto
Legno di abete
Marmo
Piombo
Plexiglas ®
(metacrilato di
metile)
Sabbia asciutta
Sughero
Vetro
0,4
(3)
Fonte dei dati:
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193
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194
-
-
-
-
-
-
-
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floor coverings on a standard floor sound insulation of floor;
ISO 140-10, Acoustics - measurements of sound insulation in buildings and of buildings
elements, part 10: laboratory measurements of airborne sound insulation of small building
elements;
ISO 140-12, Acoustics - measurements of sound insulation in buildings and of buildings
elements, part 12: laboratory measurements of room to room airborne and impact sound
insulation of an access floor;
ISO 9053-1, Acoustics - materials for acoustical applications - determination of airflow
resistance;
ISO 9613-1, Acoustics - attenuation of sound during propagation outdoors - part 1:
calculation of the absorption of sound by the atmosphere;
Legge 26 ottobre 1995 n° 447 Legge quadro sull'inquinamento acustico, in G.U. 30-10-95;
Pr EN 12354-1, Building acoustics; estimation of acoustic performance of buildings from
the performance of products, part 1, airborne sound insulation between rooms,
CEN/TC126/WG2, 1997;
Pr EN 12354-2, Building acoustics; estimation of acoustic performance of buildings from
the performance of products, part 2, impact sound insulation between rooms,
CEN/TC126/WG2, 1997;
Pr. EN 12354-3, Building acoustics; estimation of acoustic performance of buildings from
the performance of products, part 3: airborne sound insulation against outdoor sound;
Pr. EN 12354-4, Building acoustics; estimation of acoustic performance of buildings from
the performance of products, part 4: transmission of indoor sound to the outside;
UNI 10708-1, Acustica, Misurazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi di
edificio; misurazioni in opera dell'isolamento acustico per via aerea tra ambienti;
UNI 10708-2, Acustica, Misurazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi di
edificio; misurazioni in opera dell'isolamento acustico per via aerea degli elementi di
facciata e delle facciate;
UNI 10708-3, Acustica, Misurazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi di
edificio; misurazioni in opera del rumore di calpestio di solai;
UNI EN 29052-1, Acustica. Determinazione della rigidità dinamica. Materiali utilizzati
sotto i pavimenti galleggianti negli edifici residenziali;
UNI EN ISO 717-1, Acustica, valutazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi
di edificio; isolamento acustico per via aerea;
UNI EN ISO 717-2, Acustica, valutazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi
di edificio; isolamento acustico del rumore di calpestio;
UNI Progetto di norma U20.00.078, Acustica in edilizia; prestazioni acustiche degli
edifici; linee guida per il calcolo di progetto e di verifica.
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