Presentazione di PowerPoint - Dipartimento di Architettura

Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
L’impatto acustico degli edifici
destinati ad insediamenti produttivi
Simone Secchi
Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi Spadolini”
Università di Firenze
[email protected]
http://www.taed.unifi.it/fisica_tecnica
00:04:59
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Problematiche acustiche principali
- la qualità acustica dell’ambiente interno, ovvero la
protezione degli occupanti dal rumore generato nel
medesimo ambiente interno;
- la protezione acustica degli spazi interni dal rumore
proveniente dall’esterno;
- la protezione acustica degli spazi interni dal rumore
proveniente da altri spazi interni;
- l’impatto acustico indotto sull’ambiente circostante
00:04:59
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Controllo rumore e vibrazioni di macchine e
impianti
00:04:59
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
La determinazione del campo sonoro all’interno
Campo riverberante
Lp = Lw + 10 log 4/A (dB)
Campo semiriverberante
Lp = Lw + 10 log [(Q /4  r²) + 4/C]
C = A/ (1- m) (costante dell’ambiente)
A = mx S (m²) (area equivalente di assorbimento acustico)
m = Si. i / Si (coefficiente di assorbimento medio ponderato delle
superfici e degli elementi delimitanti l’ambiente)
S superficie totale che delimita l’ambiente
i coefficiente di assorbimento della superficie i-esima Si
00:05:00
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Le unità fonoassorbenti
0,16V
A
(m 2 )
T
n
o
p
Sk
i 1
j 1
k 1
Sconfig,k
A   s ,i Si   Aogg, j  
Aconfig,k  Aair (m 2 )
s =
coefficiente di assorbimento della superficie i di area S;
Aogg = assorbimento equivalente dell’oggetto j;
Aconfig= assorbimento equivalente della configurazione di oggetti k, che
copre una superficie in pianta S nel caso reale e Sconfig nella prova in
laboratorio;
Aair =
assorbimento equivalente dell’aria (ISO 9613-1).
00:05:01
I materiali fonoassorbenti
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Si classificano in:
materiali porosi, risuonatori acustici, pannelli vibranti, sistemi misti.
Valori del coefficiente di assorbimento di componenti
Frequenza (1/1 ott, Hz)
250
500
1000
2000
4000
w
Lana di legno mineralizzata, spessore 25 mm, applicato a contatto con la parete
0.10
0.30
0.70
0.50
0.50
0.3
Lana di legno mineralizzata, spessore 35 mm, applicato a contatto con la parete
0.15
0.25
0.50
0.90
0.65
0.3
Lana di legno mineralizzata, spessore 50 mm, applicato a contatto con la parete
0.25
0.65
0.60
0.55
0.90
0.5
0.75
0.78
0.64
0.60
0.58
0.6
0.40
0.63
0.82
0.64
0.43
0.6
Linoleum
0.10
0.10
0.09
0.10
0.12
0.1
Moquette
0.05
0.10
0.20
0.40
0.81
0.1
Poliuretano espanso, 30 kg/m3, spessore 13 mm
0.11
0.40
0.90
0.90
0.82
0.4
Poliuretano espanso, 30 kg/m3, spessore 51 mm
0.12
0.25
0.55
0.88
0.96
0.3
0.30
0.62
0.90
0.99
0.98
0.5
Sedia di metallo
0.015
0.030
0.035
0.025
0.035
0
Sedia imbottita
0.23
0.37
0.27
0.25
0.25
0.3
Sughero
0.04
0.08
0.12
0.03
0.10
0.1
Sughero espanso, 80 kg/m3, in pannelli da 25 mm, aderente alla parete
0.04
0.08
0.12
0.03
0.10
0.1
Tappeto pesante
0.20
0.25
0.30
0.30
0.30
0.3
Tappeto sottile
0.10
0.15
0.20
0.20
0.20
0.2
Descrizione
Gesso rivestito, spessore 13 mm, 18% di superficie perforata, a 200 mm dal
soffitto
Gesso rivestito, spessore 13 mm, 18% della superficie perforata, a 58 mm dal
soffitto
Poliuretano espanso, 30
kg/m3,
spessore 6 mm
00:05:02
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Attenuazione dei rumori aerei mediante fonoassorbimento
Quando la sorgente del disturbo si trova nello stesso locale in cui è l'ascoltatore, si potrà diminuire il
livello sonoro:
-riducendo la potenza sonora della sorgente;
-allontanando l'ascoltatore dalla sorgente (>r);
- riducendo l'energia riflessa dalle pareti di confine (aumentando l'area equivalente di assorbimento
acustico delle superfici esposte al campo acustico).
Nell'ipotesi di campo acustico riverberante si ottiene facilmente il valore dell'attenuazione del livello
sonoro (DL):
A 
DL( f )  10  log 2 
 A1 
dove "A" rappresenta l'area equivalente di assorbimento acustico delle pareti che delimitano
l'ambiente;
1 e 2 indicano i valori prima e dopo il trattamento acustico delle pareti.
Raddoppiando il valore di A2 si ottiene una riduzione del livello sonoro di 3 dB;
Per ottenere un’attenuazione di 10 dB si deve aumentare di 10 volte il valore dell'area di
assorbimento equivalente.
Questo è possibile, in pratica, solamente quando il valore di A1 è molto piccolo (ambiente
inizialmente con pareti molto riflettenti).
Nelle normali situazioni si possono ottenere attenuazioni di livello sonoro nell’ordine di 7-8 dB.
00:05:04
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Esempio
A1
Lp1
A2
Lp2
Ambiente di 6x6x3 m con superfici
riflettenti (intonaco, ceramica …)
Stesso ambiente con controsoffitto
fonoassorbente (=0,5)
A1 = 2 m2
A2 = 20 m2
Lp1 = 80 dBA
Lp2 = 70 dBA
00:05:05
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
L’impatto acustico indotto sull’ambiente
circostante
legislazione
normativa
soluzioni
00:05:07
La norma UNI EN ISO12354-4
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Acustica edilizia – stima delle prestazioni acustiche degli edifici a partire dalle
prestazioni dei componenti – trasmissione dall’ambiente interno verso
l’esterno
Il modello di calcolo prevede di schematizzare le superfici radianti dell’edificio
(involucro e sorgenti sonore di facciata) con una o più sorgenti sonore puntiformi di
cui si deve calcolare il livello di potenza sonora.
Noto il livello di potenza di ciascuna sorgente e la relativa attenuazione per
propagazione, si calcola il livello di pressione al ricevitore.
L p ,d
LwD, j  Atot, j  
k



10
 10 lg 10



 j 1

(dB)
Lp,d è il livello di pressione sonora in un punto posto ad una distanza d dalla
facciata dell’edificio (dB);
LwD,i è livello di potenza sonora della sorgente puntiforme equivalente j, nella
direzione del ricevitore (dB);
Atot,j è l’attenuazione totale subita dalla pressione sonora nella trasmissione dalla
sorgente equivalente al ricevitore (dB);
k è il numero di sorgenti puntiformi equivalenti.
00:05:07
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Individuazione delle sorgenti equivalenti puntiformi
Gli elementi dell'involucro e le sorgenti sonore vengono divisi in tre gruppi:
a) elementi strutturali dell'involucro (murature, finestre, tetti, porte, ecc.) ed
elementi come griglie ed aperture con superficie minore di 1 m2 (“piccoli
elementi” secondo la norma ISO 140-10);
b)
aperture grandi (S > 1 m2) come porte e finestre aperte, ecc.;
c)
sorgenti sonore di facciata.
2
3
5
Faccia 1
4
Figura G.2: Illustrazione della divisione in segmenti dell’edificio.
00:05:09
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
(a) Determinazione del livello di potenza delle
sorgenti equivalenti puntiformi
(segmento di elementi strutturali)
LW D, j  L p ,in, j  Cd , j  R' j 10 lg
Sj
S0
 D , j
(dB)
Lp,in,j è il livello di pressione sonora ad una distanza variabile tra 1 e 2 metri dalla
faccia interna del segmento j (dB);
Cd,j è il termine che tiene conto della diffusione del campo sonoro interno relativo
al segmento j (dB);
R’j è il potere fonoisolante apparente del segmento j (dB);
Sj
è la superficie del segmento j (m2);
S0 è la superficie di riferimento (1 m2);
D è il termine correttivo per la direzionalità del segmento j.
00:05:11
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
(a1) Potere fonoisolante apparente del generico
segmento j
 Dn ,e ,i
 Ri
 m
10
 Si 10 m  n A0
R' j  10 lg   10  
10
i  m 1 S
 i 1 S






(dB)
Ri è il potere fonoisolante dell’elemento (“grande”) i (dB);
Si
è la superficie dell’elemento i (m2);
Dn,e,i è l’isolamento acustico normalizzato del “piccolo” elemento i
(dB);
S
è la superficie del segmento j (m2);
A0 sono le unità assorbenti di riferimento (10 m2);
m è il numero di grandi elementi nel segmento j;
n
è il numero di piccoli elementi nel segmento j.
00:05:12
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
(b) Determinazione del livello di potenza delle
sorgenti equivalenti puntiformi
(segmento di aperture)
LW D, j  L p ,in, j  C d , j
 S i  Dt ,i
 10 lg   10 10

i 1  S j
o

  D , j


(dB)
Si = superficie dell’apertura i (m2);
Sj = superficie del segmento j, pari alla somma di tutte le aperture i del
segmento (m2);
Dt,i = insertion loss dell’eventuale silenziatore dell’apertura i (dB);
o = il numero di aperture del segmento.
D
è il termine correttivo per la direzionalità del segmento j.
00:05:14
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
(c) Determinazione del livello di potenza delle
sorgenti equivalenti puntiformi
(segmento di sorgenti sonore)
  LW , i
 10 lg  10 10

i 1 
p
LW D, j

  D , j


(dB)
LW,i = livello di potenza della sorgente sonora i (dB);
p = numero di sorgenti sonore del segmento
00:05:16
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Determinazione della direzionalità delle sorgenti
equivalenti puntiformi (1)
Si tiene conto sia della direzionalità caratteristica della sorgente stessa (struttura
radiante, apertura o sorgente di facciata), DI,
sia dell’eventuale effetto di schermatura di superfici presenti nelle vicinanze della
sorgente (parti dell’involucro o altri elementi).
L’effetto di schermatura può essere valutato anche come termine dell’attenuazione per
propagazione in ambiente esterno (A).
In caso contrario, se ne tiene conto valutando l’angolo solido  di radiazione sonora
libera della sorgente sonora.
D  DI   10 lg
4

(dB)
 = angolo formato tra la direzione di propagazione verso il ricevitore e la direzione della
sorgente equivalente (per segmenti di strutture, l’orientamento della sorgente coincide con
la perpendicolare alla facciata);
 = angolo solido di radiazione sonora libera, tenendo conto di eventuali schermi riflettenti
presenti intorno alla sorgente.
00:05:17
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Determinazione della direzionalità delle sorgenti
equivalenti puntiformi (2)
Strutture piane radianti
Direzionalità al di sopra della frequenza critica, con maggiore radiazione in direzione
parallela alla facciata.
Nei casi pratici tale fenomeno è da ritenersi trascurabile.
Per strutture che irradiano in un semipiano (facciate libere,  = 2) la direzionalità
varia tra -5 dB e +5 dB.
Per una prima valutazione, si può assumere nei calcoli D = 0 dB per 0°<<90°.
00:05:19
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Determinazione della direzionalità delle sorgenti
equivalenti puntiformi (3)
Aperture (parte eliminata nelle ultime versioni della EN 12354-4)
Irradiano energia sonora prevalentemente in direzione perpendicolare alla loro
superficie.
0 <  < 45
45 <  < 85
85 <  < 180
DI   1
90  
10
  90
DI   DI 85  6 lg
+3
2,5
DI   6 lg
(dB)
(dB)
(dB)
La direzionalità per angoli elevati è anche influenzata dalle dimensioni dell’apertura in
relazione alla lunghezza d’onda.
Con aperture dotate di silenziatori, la direzionalità della radiazione può essere più
pronunciata di quanto previsto con le formule sopra riportate.
00:05:20
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Determinazione della direzionalità delle sorgenti
equivalenti puntiformi (4)
Sorgenti sonore di facciata
Le sorgenti sonore di facciata vengono caratterizzate mediante l’indice di direzionalità
DI, misurato secondo le ISO 3744 o 3745.
Agli indici di direzionalità misurati in accordo alla ISO 3744 devono essere aggiunti 3
dB, come conseguenza di una differenza di definizione.
00:05:22
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
La costante relativa alla diffusione del campo sonoro interno
Contesto
Cd (dB)
ambienti relativamente piccoli, con forme regolari (campo diffuso); di
fronte a superfici riflettenti
-6
ambienti relativamente piccoli, con forme regolari (campo diffuso); di
fronte a superfici assorbenti
-3
ambienti grandi o sale lunghe con molte sorgenti sonore (edifici
industriali); di fronte a superfici riflettenti
-5
edifici industriali con poche sorgenti direzionali dominanti; di fronte a
superfici riflettenti
-3
edifici industriali con poche sorgenti direzionali dominanti; di fronte a
superfici assorbenti
0
00:05:22
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
L’attenuazione sonora durante la propagazione in ambiente
esteno
Atot = Adiv + Aatm + Aground + Ascreen + Ascreen
Adiv
= attenuazione per divergenza geometrica delle onde (dB);
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).
Tali termini di attenuazione si calcolano mediante i metodi definiti dalla norma
ISO 9613-2
00:05:23
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Modello semplificato di calcolo dell’emissione sonora in
esterno
EN 12354-4
Valutazione di massima del livello di pressione sonora generato all’esterno da un
edificio.
Ipotesi:
•
la dimensione e la forma dell'edificio sono tali che il livello di pressione sonora
interno possa essere considerato uniforme;
•
la distanza tra l'involucro esterno dell'edificio ed i ricevitori è ridotta (minore di 100
metri);
•
la distanza tra ricevitori e grandi aperture è grande rispetto alla loro dimensione;
•
la superficie del suolo esterno è dura (ad esempio di asfalto, terra battuta, ecc.);
•
non vi sono schermi acustici tra edificio e ricevitori.
r
10 m
d1
d4
r
100 m
5
1
4
4
00:05:24
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Modello semplificato di calcolo dell’emissione sonora in
esterno
(con i soli indici di valutazione)
Livello di potenza in dBA attribuito a ciascuna sorgente di facciata:
LwA = LpA - 6 -R'As + 10 lg S/S0
LpA è il livello di pressione sonora nell'ambiente interno, in prossimità della facciata
(dBA);
R'As è il potere fonoisolante apparente dell'elemento di facciata in considerazione in dBA,
corretto con i termini di adattamento spettrali adeguati (calcolati a norma UNI
EN ISO 717-1); (RA = Rw + C (Ctr))
Il termine di adattamento C si addice ad ambienti caratterizzati da rumore a media e alta
frequenza; il termine Ctr si addice ad ambienti caratterizzati da rumore a bassa
frequenza.
S
è la superficie dell'elemento di facciata (m);
S0
è la superficie di riferimento (1 m2).
00:05:27
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Modello semplificato di calcolo dell’emissione sonora in
esterno
Livello di pressione sonora ad una determinata distanza dalla facciata:
L w ,o
 L10w ,e

10 

L p  10 lg 10
 10   A' tot (dB)


S 
l
l 
h
h 
A'tot  10 lg 0  tan -1 1  tan -1 2   tan -1 1  tan -1 2  (dB)
S 
d
d 
d
d
Lw,e
Lw,o
A'tot
S0
S
l1,2
h1,2
d
= livello di potenza relativo all'intera facciata (dB(A))
= livello di potenza relativo alle aperture presenti in facciata (dB(A));
= attenuazione acustica nella propagazione sonora sul percorso esterno (dB(A));
= la superficie di riferimento (1 m2);
= la superficie dell'elemento di facciata (m2);
= distanze del ricevitore dal bordo sinistro e destro dell’elemento di facciata (m);
= distanze del ricevitore dal bordo superiore e inferiore dell’elemento di facciata (m);
= distanza de punto di ricezione dalla facciata (m).
N.B. gli argomenti delle arcotangenti sono espressi in radianti
00:05:30
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Per ricevitori posti di fronte alla facciata:
 4S0
-1 L
-1 H 
A'tot  10 lg 
tan
tan
(dB)

2d
2d 
 S
Lw,e è il livello di potenza relativo all'intera facciata (dB(A))
Lw,o è il livello di potenza relativo alle aperture presenti in facciata (dB(A));
A'tot è l'attenuazione acustica nella propagazione sonora sul percorso esterno
(dB(A));
S0 è la superficie di riferimento (1 m2);
S è la superficie dell'elemento di facciata (m2);
L è la larghezza dell'elemento di facciata (m);
H è l'altezza dell'elemento di facciata (m);
d è la distanza de punto di ricezione dalla facciata (m).
Per ricevitori posti a distanza maggiore della dimensione principale
della facciata:
 S 
A'tot  10 lg  02  (dB)
 d 
00:05:32
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Caso studio relativo alla valutazione del rumore
emesso nell’ambiente esterno
00:05:36
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Caso studio (2)
Determinazione del livello di pressione sonora prodotto nell'ambiente esterno (livello
sonoro di emissione), "in corrispondenza degli spazi utilizzati da persone" (art. 2 c. 3
DPCM 14.11.97)
Verifica effettuata nelle zone poste a 10 metri di fronte alle due facciate principali
dell'edificio.
Livello di pressione sonora interno in prossimità delle facciate pari a 85 dBA.
Si riproduce la serie di finestre in considerazione con una sorgente puntiforme
posizionata nel centro dell'insieme del gruppo di finestre e portelloni.
La superficie complessiva di tale serie di finestre è 120 m2.
L’altezza dell’elemento è 2,9 metri
La larghezza dell’elemento è 48 metri
00:05:38
Caso studio (3)
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Stima del potere fonoisolante della vetrata (vetrocamera 4 - 10 – 4)
Rw = 29 (-1; -4) (dB)
Quindi RA,s = 29 -1 = 28 dBA
Termine di adattamento spettrale impiegato C (rumore rosa); il rumore presente
all'interno dello stabilimento può infatti essere approssimato con tale tipo di spettro
sonoro.
Differenza tra prestazione di laboratorio e prestazione in opera assunta pari a 2 dB.
Pertanto:
R'As = RAs - 2 = 28 - 2 = 26 dBA
Quindi:
LwA = LpA - 6 -R'As + 10 lg S/S0 = 85 - 6 - 26 + 10lg(120) = 73,5 dB(A)
00:05:41
Caso studio (3)
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Si determina il livello di pressione sonora a 10 metri di distanza dalla facciata
L
H
 4S
L p  Lw  10 lg  0 tan -1
tan -1  
2d
2d 
 S
4
48
2,9
 73,5  10 lg
tan -1
tan -1
(dB)  73,5  27,5  46 dB(A)
 120
20
20
00:05:43
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Esempio ed esercitazione
Collegamento al foglio Excel
00:05:44
Simone Secchi - L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi
Grazie per l’attenzione
00:05:44