Materiali fonoassorbenti

 

 

 

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Materiali fonoassorbenti

7   Propagazione del suono in ambienti chiusi: assorbimento e isolamento

Quando un suono viene generato all'interno di un ambiente chiuso produce un campo acustico che é il risultato della sovrapposizione sia delle onde dirette che riflesse; le prime sono dovute alle onde di pressione che provenienti dalla sorgente raggiungono direttamente l'ascoltatore, come se fosse in campo libero; le seconde sono invece prodotte da tutte le riflessioni sulle pareti che delimitano l'ambiente.
Può inoltre verificarsi di ricevere un campo sonoro generato esternamente al locale in cui si effettua la misurazione: si tratta in generale di rumore non voluto, che attraversa le pareti del locale, penetrando dall’esterno o da locali adiacenti.
La porzione di energia riflessa dalle superfici di confine o che le attraversa dipende dal loro comportamento acustico, in generale descritto  dai coefficienti di assorbimento, riflessione e trasmissione (a, r e t).
In questo capitolo vengono analizzate le prestazioni fonoassorbente e/o fonoisolanti di una parete: prestazioni che vanno tenute ben distinte, perché in generale un materiale fonoassorbente può essere un cattivo fonoisolante, e viceversa una parete dal grande isolamento acustico può avere proprietà fonoassorbenti molto scarse. 
È pertanto necessario che i termini fonoisolamento e fonoassorbimento non vengano fra loro confusi.

 

7.1  Coefficienti di riflessione, assorbimento e trasmissione

La figura (1) pone in evidenza il bilancio energetico del fenomeno di riflessione dell'energia sonora che investe una parete di spessore finito: una prima parte della potenza sonora incidente Wo viene rinviata nel mezzo di provenienza (Wr), una seconda viene assorbita trasformandosi in calore (Wa), una terza parte infine l'attraversa (Wt); in base a tale bilancio si può scrivere:

Wo = Wr + Wa + Wt .                                                                                                           (32)

Dividendo per Wo si ottiene:

1  =  r  + a + t                                                                                                                      .. (33)

dove  r= Wr/ Wo , a= Wa/ Wo e t= Wt/ Wo sono rispettivamente i coefficienti di riflessione, assorbimento e trasmissione  della parete nei confronti dell'energia sonora incidente; il loro valore varia tra 0 e 1 e dipende dal materiale e la finitura superficiale della parete oltre che dalla frequenza e dall'angolo di incidenza dell'onda della pressione sonora.

E' utile definire il coefficiente di assorbimento acustico apparente a definito con la relazione:
a = 1 - r;                                                                                                                              (34)

l'aggettivo apparente sta ad indicare che l'energia sonora entrata nella parete, pur essendo solo in parte realmente assorbita, non ritorna nell'ambiente di origine.

Fig.1 Rappresentazione del bilancio dell’energia sonora nel caso di onde piane incidenti su una parete di spessore finito: definizione dei coefficienti di riflessione, assorbimento e trasmissione

7.2  Isolamento acustico tra ambienti

Convenzionalmente si distinguono due modalità di propagazione della energia sonora in relazione alla via di propagazione:

1) per via aerea, nel caso in cui le onde sonore, direttamente (a) o attraverso pareti divisorie (b), si trasmettono dalla sorgente all'ascoltatore (fig.15);
2) per via strutturale, nel caso in cui le onde sonore che raggiungono l'ascoltatore, sono generate da urti e vibrazioni prodotte sulle strutture dell'edificio in cui si trova l'ambiente disturbato (fig.16).



       Fig.15                                                                                                                       Fig.16

I requisiti acustici richiesti agli elementi edilizi saranno diversi in relazione a queste diverse modalità di propagazione della energia sonora; in particolare si dovranno garantire alle strutture di confine, nel caso di rumore aereo prodotto nel locale stesso (15a), requisiti di assorbimento acustico alle superfici di confine;  nel caso di rumori aerei trasmessi attraverso le pareti divisorie, (15b), requisiti di isolamento acustico; nel caso infine di rumore strutturale (16), requisiti di isolamento dai rumori impattivi.
La figura 17 evidenzia il fatto che nel caso in cui si debba valutare le proprietà isolanti di una struttura occorre fare riferimento al valore del coefficiente di trasmissione " t" che esprime la percentuale di energia sonora che ha attraversato la parete. In generale la grandezza che definisce tali proprietà é il potere fonoisolante "R" della parete, definito dalla relazione seguente:

R  =  10 lg 1/ t                          (dB).                                                                                     (42)

Il valore di R varia con la frequenza  e la direzione di provenienza del suono oltre che con le proprietà  geometriche e fisiche della parete.

Fig.17
La determinazione sperimentale di R in campo acustico diffuso viene effettuata in laboratorio secondo il procedimento prescritto dalla Norma UNI EN ISO 140/3 [1]. La 18 rappresenta schematicamente le due camere di misura.  Per ogni banda di frequenza, noti i livelli di pressione sonora medi nell’ambiente disturbante L1 e nell’ambiente ricevente L2, il potere fonoisolante R della parete in prova si ottiene dalla espressione:

R = L1 – L2 + 10 log S/A        (dB)                                                                                      (43)

in cui S é la superficie del divisorio (m2), ed A é l’area equivalente di assorbimento acustico dell’ambiente ricevente (m2).

Fig.18
Il valore di R, e quindi del coefficiente di trasmissione della parete "t", descrive il comportamento acustico della parete stessa presa come elemento singolo: il suo valore infatti può essere misurato solamente in laboratorio operando sotto condizioni particolari e severamente controllate dove in pratica si é cercato di escludere ogni altra propagazione di energia sonora che non sia quella che direttamente attraversa la parete in prova, in particolare azzerando i cosiddetti “cammini di fiancheggiamento” (fig. 19).

Fig.20
Nelle applicazioni pratiche quello che interessa é la risposta d'insieme dell'opera costruita tenuto conto delle varie modalità di realizzazione. La grandezza che in questo caso descrive il comportamento acustico di una parete divisoria, misurata in opera, é il Potere Fonoisolante Apparente R’, la cui misura è descritta nella norma UNI EN ISO 140/4 [2].
La definizione è quella già vista, ma essa tiene ovviamente conto della presenza dei cammini di fiancheggiamento; pertanto R’ risulta inferiore al valore di R, solitamente di circa 3 dB.
La figura 20 mostra il valore sperimentale di R’ (dB), al variare della frequenza (bande di 1/3 di ottava), dedotto da misure sperimentali eseguite in opera.

Allorche’ invece si deve misurare l’isolamento acustico di una parete di facciata (secondo la norma UNI EN ISO 140/5 [3]), si opera come prima, posizionando l’altoparlante all’esterno, in modo che il suono giunga sull’elemento di facciata in prova dal basso e di lato (con inclinazione di circa 45 gradi). Si determina poi la differenza D fra livello sonoro misurato davanti alla facciata (a 2m dalla stessa) e all’interno del locale, a finestre chiuse:

D  =  L1 -  L2                           ( dB)                                                                                     (44)

dove L1 e L2 sono i livelli di pressione sonora all’esterno - dove é collocata la sorgente - e ricevente - dove si trova l'ascoltatore.
Poiché l'assorbimento acustico dell'ambiente ricevente influenza il livello sonoro L2, la norma prevede che il valore dell'isolamento acustico di facciata venga corretto secondo la relazione:

D2m,nT = L1 -  L2    +  10 lg  (T/ 0.5)                (dB)                                                          (45)

dove T é il tempo di riverberazione dell'ambiente ricevente (s) e 0.5 s un valore di riferimento.

Fig.19

7.2.1  Indice di valutazione

Come é già stato ricordato, tutte le misure descritte forniscono risultati espressi in forma di grafico che riporta la grandezza in funzione delle frequenze di centro 1/3 di ottava, nel campo compreso tra 100 e 3150 Hz. 

Questa rappresentazione é la più completa ed é quella che viene utilizzata per una descrizione dettagliata del comportamento acustico del campione in prova. Tuttavia per una valutazione globale di tale comportamento, si utilizza a volte un unico parametro denominato indice di valutazione impiegato per classificare le curve del potere fonoisolante Rw , o R’w, dell'isolamento acustico di facciata D2m,nT,w ed anche del livello di calpestio Lnw che esamineremo nei paragrafi successivi. Il metodo per determinare il valore dell'indice di valutazione é riportato nella Norma UNI EN ISO 717/1 [4].

Come si vede in figura 21, il valore dell'indice di valutazione é ottenuto sovrapponendo alla curva sperimentale di R, R’ o D, la curva di riferimento indicata in figura in modo tale che il valore medio degli scostamenti negativi della curva sperimentale rispetto a quella di riferimento sia inferiore a 2 dB. Il valore della curva di riferimento a 500 Hz rappresenta l'indice di valutazione della curva sperimentale.

Fig.21

E' importante osservare che, in genere, é questo il parametro a cui si fa riferimento nell'assegnare i livelli di prestazione dei requisiti di isolamento acustico delle pareti divisorie nei capitolati di appalto e nella vigente legislazione.

 

7.2.2 Previsione del potere fonoisolante "R"

Pareti "omogenee"

In un ristretto intervallo delle frequenze centrali del campo 100 - 3150 Hz é in genere possibile prevedere il valore del potere fonoisolante R utilizzando la relazione:

Ro = 20 lg s + 20 lg f  - 42.5                               (dB)                                                          (47)

 

valida nel caso di parete omogenea di densità superficiale s (kg/m2), campo acustico di frequenza f e caratterizzato da onde piane ad incidenza normale [5]. Tale relazione é nota come legge di massa.

Nel caso più generale di campo acustico diffuso e quindi di onde sonore ad incidenza casuale, il valore di R può essere dedotto dalla relazione seguente:

R  =  Ro - 10 lg (0.23 Ro).                                   (dB)                                                          (48)

La figura (22) schematizza l'andamento della curva sperimentale di R per una parete omogenea.

Fig.22
Come si può osservare si distinguono tre distinti campi di frequenze nei quali la trasmissione sonora é determinata da fattori diversi.  Alle basse frequenze il valore di R risulta controllato dai fenomeni di risonanza determinati dalle condizioni di vincolo dell'intera parete; al di sopra di tale limite la massa superficiale della parete assume l'effetto preponderante e vale pertanto la relazione (48) sino a raggiungere la frequenza di coincidenza (fc) in corrispondenza alla quale la velocità delle onde flessionali nella parete uguaglia quella del suono nell'aria, riducendo così drammaticamente il valore di R.  A destra di tale valore si può ancora ritenere valida la legge di massa, assegnando però alla costante a sottrarre un valore tanto più grande quanto più piccolo é il valore dello smorzamento interno della parete.

La previsione teorica di R in tutto il campo delle frequenze può essere ottenuta solo mediante relazioni complesse, valide peraltro solo sotto severe ipotesi semplificative [6]. Sembra quindi di scarso interesse applicativo esaminare queste relazioni teoriche di previsione mentre invece si ritiene più utile fare riferimento a relazioni empiriche dedotte da risultati sperimentali ottenuti da misure condotte in laboratori qualificati. In [7] si propone la seguente relazione dedotta da dati sperimentali ottenuti presso l'Istituto Elettrotecnico Nazionale "G.Ferraris" (IENGF) di Torino:

Rw  =   20 lg  s    (dB)                    s = 10(Rw/20) = 446 kg/mq                                            (49)

dove "s" é la densità superficiale della parete (kg/m2). La relazione (49) é stato ottenuta correlando risultati sperimentali relativi a pareti in muratura costituite da mattoni, blocchi di gesso e blocchi di  cemento,  pieni o forati;  é valida per valori di" s" compresi tra 50 e 400 kg/m2.

Pareti leggere

La necessità di impiegare materiali leggeri e la constatazione che oltre certi valori non é più economico aumentare la massa per ottenere elevati valori di potere fonoisolante, hanno portato alla costruzione di pareti con due o più strati di differenti materiali, eventualmente separati tra loro da intercapedini. Accostando più pareti leggere si ottiene un potere fonoisolante che, anche se in generale inferiore alla somma dei valori che competono alle singole pareti, é senza dubbio superiore a quello calcolabile con la legge di massa.

Il principale accorgimento che é necessario porre in atto nella costruzione di una parete composta consiste nel tenere il più possibile separati tra loro i diversi strati, riducendo i collegamenti al numero strattamente richiesto dalle esigenze costruttive ed eseguendoli, possibilmente, con materiali elastici. Con lo scopo di favorire l'attenuazione dei fenomeni di propagazione attraverso la parete composta, é  in genere opportuno riempire le cavità e le intercapedini con materiale poroso (lana di vetro, lana di roccia, ecc).

La previsione del potere fonoisolante di pareti composte é piuttosto complessa: in [8] sono messi a confronto alcuni metodi di previsione e vengono fornite utili relazioni che consentono di calcolare il valore teorico massimo ottenibile da pareti doppie leggere; per pareti con almeno 5 cm di intercapedine riempita di lana minerale si ottiene:

Rw(max) =22.7(s-2.26)(1-0.372 lg s2/s1)/(lg 1.21/d) 0.268                                                                             (50)

dove s1 e  s2 sono i valori della densità superficiale dei due pannelli che costituiscono la parete doppia, s la somma delle  densità superficiali e "d" la distanza tra loro. La relazione (50) é valida per  "d" > di 5 cm e per Rw compreso tra 30 e 50 dB.

Dati sperimentali elaborati presso l'IENGF [7] forniscono per le pareti in cartongesso, montate su telai in profili metallici leggeri, la seguente relazione di previsione:

Rw = 20 lg s+ 20 lg d + e - 6    (dB)                                                                                     (51)

dove oltre ai simboli già definiti si indica con "e" lo spessore del materiale fonoassorbente presente nella intercapedine. I limiti di validità indicati in [7] sono: spessore di ogni singola lastra compreso tra 0.8 e 2 cm; spessore totale della struttura non superiore a 20 cm.

 

7.2.3  Pareti composte da elementi con diverso valore di "R"

Nel caso in cui sulla parete siano presenti aperture, porte o finestre, il potere fonoisolante complessivo si riduce notevolmente. La relazione che segue consente di calcolare tale valore in funzione del potere fonoisolante (Ri) e delle superfici (Si) delle singoli parti che costituiscono la parete:

R = -10 log (1/S  S  Si 10-Ri/10).                           (dB)                                                          (52)

dove S é la superficie totale della parete ed R il potere fonoisolante complessivo. La figura 23 riporta un grafico che consente di calcolare il valore di R nel caso di parete costituita da due diversi componenti (per esempio, parete più porta o finestra). E' facile verificare come componenti edilizi caratterizzati da bassi valori di Ri possano ridurre notevolmente il potere fonoisolante complessivo della parete.

Fig.23

Nel caso quindi di pareti parimetrali esterne, sia orizzontali che verticali, nelle quali molto spesso sono inserite porte e finestre, il potere fonoisolante complessivo risulta notevolmente influenzato dal valore che lo stesso assume per questi componenti. Di qui l'opportunità di prestare la massima attenzione nella realizzazione dei serramenti esterni ed in particolare delle superfici vetrate, alle quali, in pratica, é affidato il compito di assicurare l'isolamento acustico dai rumori provenienti dall'esterno.

 

7.2.4  Il potere fonoisolante dei serramenti

Come é già stato osservato i serramenti costituiscono il punto più debole della trasmissione acustica del rumore dall'esterno verso l'interno dell'edificio; particolare cura deve pertanto essere posta nella loro scelta e messa in opera. Occorre innanzitutto ricordare che con il termine serramento si intende un elemento edilizio composto da almeno due parti: la superficie vetrata (il vetro) e l'infisso; é questo insieme che deve garantire le prestazioni di isolamento acustico.

Superficie vetrata

La superficie vetrata si comporta dal punto di vista acustico come una parete omogenea e per essa vale quanto é stato esposto precedentemente. Tenuto conto che in questo caso le caratteristiche del materiale utilizzato sono praticamente costanti, l'unica variabile che influenza il valore di R é lo spessore del vetro. 

Poiché i valori sperimentali di R sono inferiori a quelli previsti dalla "legge di massa" per le stesse ragioni già esposte precedentemente, per la previsione del potere fonoisolante si può utilizzare questa relazione  ottenuta ancora dai dati sperimentali rilevati dal IENGF[7]:

Rw = 12 lg s  + 17                   (dB)                                                                                      (53)

dove "s" é la densità superficiale del vetro (kg/m2) ed Rw il valore dell'indice di valutazione del potere fonoisolante.  L'aumento di Rw  con il raddoppio dello spessore é di circa 3-4 dB. La relazione é valida per valori di s inferiori a 60 kg/m2 e spessore dell'intercapedine nelle strutture vetro-camera non superiore a 2 cm.

 

Infissi

Gli infissi dovranno garantire una buona tenuta all'aria ed una perfetta chiusura perimetrale del vano della finestra. Essi, inoltre, determinano le condizioni al contorno di vincolo della superficie vetrata, che possono influenzare in modo significativo la prestazione acustica dell'intero serramento.

La tabella IV fornisce una indicazione sulla perdita di Rw dovuta alla permeabilità all'aria dell'infisso classificato secondo la norma UNI [7].

Tab. IV [7] 
____________________________________
Classe A1 ( < 7           m3/h m2)                    < 2  dB 
Classe A2 (7   - 20    m3/h m2)                   2-5 dB
Classe A3 (20 -50     m3/h m2)                  5-8  dB
____________________________________

Finestre con "vetri doppi" e "tripli"

Nel caso di finestre con vetri doppi e tripli, montati su un unico telaio, il potere fonoisolante é praticamente quello di un vetro semplice di pari massa. L'impiego di due o più vetri di spessore diverso può produrre un sensibile aumento del valore di R solo se gli spessori sono maggiori di 4mm.

 

Finestre doppie

Per ottenere  elevati valori di R si povranno utilizzare "finestre doppie" costituite da due finestre completamente separate e distanziate di almeno 10 cm. Per ottenere un ulteriore miglioramento di R si povrà rivestire con materiale fonoassorbente la superficie perimetrale interna tra le due finestre.

 

 

7.3  Il rumore di calpestio
Per rumori impattivi si intendono quelli causati dalla caduta di oggetti sul pavimento o dai passi delle persone. Si tratta  di rumori trasmessi essenzialmente per via strutturale e interessano il complesso pavimento-solaio. Il requisito acustico che caratterizza il comportamento di questi componenti edilizi nei confronti dei rumori impattivi è il livello normalizzato di rumore di calpestio (Ln).
La prestazione viene valutata attraverso la misura del livello di pressione sonora nell'ambiente sottostante quando sul pavimento agisce una macchina normalizzata generatrice di rumori impattivi.
Un esempio di macchina normalizzata di calpestio si può vedere nella fig. 24

Figura 24

Anche il livello di calpestio deve essere misurato in opera (non in laboratorio) nel seguente modo: si posiziona una macchina normalizzata di calpestio nel locale disturbante (normalizzata perché deve avere caratteristiche specifiche indicate nelle norme ISO), composta da 5 martelli d’acciaio che pesano 200 g l’uno che cadono da 50 mm di altezza, e con un fonometro si misura nell’ambiente sottostante lo spettro del livello normalizzato di capestio (come prima dobbiamo tenere conto del tempo di riverbero).
Come per l'isolamento ai rumori aerei anche per il calpestio sono previste misure in laboratorio ed in opera . Le prime sono descritte nella UNI EN ISO 140 parte 6 [9] ed UNI EN ISO 140 parte 8 [10] (per quanto riguarda la riduzione di livello di calpestio, su solaio normalizzato, prodotta da un rivestimento elastomerico), le seconde nella UNI EN ISO 140 parte 7 [11]. La figura 4 riporta la disposizione tipica delle apparecchiature di misura.
Nel primo caso viene rilevato il valore del livello di rumore di calpestio normalizzato Ln definito dalla relazione:
Ln = L  + 10 lg A/A0   (dB)                     (3.1)
dove L è il valore medio della pressione sonora misurato nell'ambiente ricevente quando sul pavimento in prova è in funzione il generatore, A l'area equivalente di assorbimento acustico dello stesso ambiente e A0 l'area equivalente di assorbimento acustico di riferimento, pari a 10 m2.
Per quanto riguarda i rivestimenti di pavimento, la grandezza che descrive il loro comportamento acustico è l'attenuazione del rumore di calpestio (DL) (dB):
DL = Lno - Ln     (dB)                                                                                         (3.2)

dove Lno è il livello di rumore di calpestio normalizzato che si misura quando il generatore è in funzione sul solaio normalizzato, senza rivestimento.
Le misure in opera (UNI EN ISO 140 parte 7) vengono eseguite in edifici finiti e riguardano l'intero solaio. La procedura di misura è analoga a quella adottata in laboratorio e fornisce il valore del livello di calpestio normalizzato Ln o il livello di calpestio standardizzato  LnT (che non va preso in considerazione, secondo la legge italiana).

 

7.3 1  Indice di valutazione del livello di calpestio (Lnw)

Come è già stato ricordato la grandezza che descrive, in forma sintetica, il comportamento acustico del campione, è l'indice di valutazione del livello di calpestio Lnw (dB). Tale valore si ottiene sovrapponendo alla curva sperimentale Ln, la curva di riferimento indicata in figura 26, in modo che il valore medio degli scostamenti svavorevoli della curva sperimentale rispetto a quella di riferimento sia inferiore a 2 dB.  Il valore della curva di riferimento a 500 Hz rappresenta l'indice di valutazione del livello di calpestio.

Figura 26: determinazione dell’indice di valutazione del livello normalizzato del rumore di calpestio

 

7.3 2  Riduzione del rumore di calpestio: pavimento galleggiante
I rumori impattivi devono essere soffocati sul nascere per evitare che si propaghino attraverso le strutture. Ciò spiega l’adozione di elementi elastico-smorzati da interporre tra il macchinario e la struttura d’appoggio, o l’impiego di elementi smorzanti fra travi e pilastri e in alcuni casi persino fra travi e plinti di fondazione.
Anche nel caso di rumori di calpestio e simili occorre che l’urto venga assorbito dalla superficie colpita, in modo da diminuire per quanto possibile la quota di energia trasmessa attraverso il solaio al resto della struttura.
Moquette, piastrelle di gomma, tappeti possono certo rispondere a questa esigenza ma in modo non sufficiente e può allora convenire impiegare il pavimento galleggiante così come è illustrato nella fig. 27.

Figura 27

Se andiamo ad analizzare il profilo del pavimento galleggiante nel particolare di fig.28 possiamo vedere con chiarezza quali sono gli strati che costituiscono un pavimento di questo tipo.

 

Fig. 28
Per stare nei limiti imposti dalla legge serve un dimensionamento tipo: solaio (deve reggere tutto il peso) = 25 cm, materiale elastico (serve a svincolare lo “zatterone” dal solaio) = 2÷3 cm, calcestruzzo = 7÷8 cm (anche armato), livellina + piastrelle =5 cm.
Con un pavimento galleggiante di questo tipo, dovendo costruire un palazzo di 5-6 piani, essendo imposta dal Comune l’altezza massima di gronda, e l’altezza minima interna dei locali (solitamente m 2.70) si rischia di poter realizzare un piano in meno.
Pertanto la necessita’ di dover rispettare la normativa sui requisiti acustici passivi degli edifici comporta un sistematico, forte aumento del costo delle costruzioni, non semplicemente dovuto al costo del materiale elastico e del massetto da aggiungere (che son poca cosa), ma alla perdita del 10-20% di superficie commerciale dei locali.

 

 

7.5  La legge sui requisiti acustici passivi degli edifici
La misura di isolamento acustico è un problema delicato per problemi legislativi, visto che sono stati stabiliti, nella legge che tratta i requisiti acustici passivi degli edifici, i valori minimi di isolamento per i divisori verticali (pareti, finestre, ecc.), per i divisori orizzontali (solai, ecc.) e per le trasmissioni  di rumore attraverso tubature ed altri impianti presenti nelle abitazioni; questi livelli minimi sono molto elevati ed inoltre richiedono misurazioni eseguite da personale specializzato, fattori che contribuiscono all’aumento del costo delle abitazioni. Qui sotto è riportata una parte del testo del decreto del presidente del consiglio dei ministri del 5 dicembre 1997 riguardante la determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici:

Gli indici di valutazione che caratterizzano i requisiti acustici passivi delle componenti strutturali degli edifici sono:

Le misure di livello sonoro degli impianti/servizi devono essere eseguite nell'ambiente nel quale il livello di rumore è più elevato. Tale ambiente deve essere diverso da quello in cui il rumore si origina.

TABELLA A: CLASSIFICAZIONI DEGLI AMBIENTI ABITATIVI (art. 2)

TABELLA B: REQUISITI ACUSTICI PASSIVI DEGLI EDIFICI, DEI LORO COMPONENTI E DEGLI IMPIANTI TECNOLOGICI

(*) Valori di Rw riferiti a elementi di separazione tra due distinte unità immobiliari.”
Se un edificio non rientra nei limiti imposti dalla legge, a seconda del vigente Regolamento Edilizio Comunale potrebbe non ottenere l’abitabilità e spesso non è possibile fare degli aggiustamenti che risolvono il problema visto che frequentemente le cause sono strutturali (travi di metallo che propagano il suono, ecc.) e quindi si è costretti ad abbattere l’edificio.
Negli ultimi anni, stante la difficolta’ ad ottenere il rispetto di TUTTI i requisiti acustici previsti dalla legge, si è scatenato un poderoso contenzioso fra acquirenti di nuove abitazioni ed imprese di costruzione o societa’ immobiliari, resesi responsabili della vendita di edifici “viziati” dal mancato raggiungimento delle prestazioni minime richieste dalla legge.
Costante giurisprudenza ha mostrato la sistematica condanna del venditore, che è stato costretto a rimborsare all’acquirente una somma pari mediamente al 20% del prezzo pagato, a titolo di risarcimento per il “vizio” del bene venduto.
La situazione ha prodotto il tracollo di numerose imprese di costruzioni e societa’ immobiliari, al punto da costringere il governo ad emanare un decerto di urgenza (marzo 2009) che ha sospeso la possibilita’ per i privati cittadini, acquirenti di nuove abitazioni, di adire le vie legali chiedendo un risarcimento in caso di mancato rispetto del DPCM 5/12/1997. Tale decreto pare palesemente iniquo, e probabilmente anticostituzionale, in quanto inibisce l’azione civile solo ai privati cittadini, ma non agli enti pubblici o a persone giuridiche.
La situazione è comunque in rapida evoluzione, e si attende entro il 2010 l’emanazione di un nuovo decreto, che sostituisca il DPCM 5/12/1997, sanandone i numerosi errori ed incongruenze, e rendendo nuovamente operativa la tutela dei citadini in caso di acquisto di nuove abitazioni.

 

 

7.6  Materiali fonoassorbenti

Quando la sorgente del disturbo si trova nello stesso locale in cui é l'ascoltatore, si potrà diminuire il livello sonoro totale (campo diretto più campo riflesso) riducendo la potenza sonora della sorgente, allontanando l'ascoltatore dalla sorgente (>r) o riducendo l'energia riflessa dalle pareti di confine. Questo risultato viene conseguito aumentando l'area equivalente di assorbimento acustico delle superfici esposte al campo acustico (> A).

Nell'ipotesi di campo acustico riverberante si ottiene facilmente il valore dell'attenuazione del livello sonoro (DL) conseguente alla installazione di materiale fonoassorbente sulle pareti di confine:

DL (f) = 10 lg (A2/ A1)            (dB)                                                                                     (54)

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. Il valore di A é ottenibile dalla relazione :

A = Sa iSi                                                            ( m2 )                                                        (55)

dove Si ed ai sono rispettivamente l'area ed il coefficiente di assorbimento acustico apparente della porzione “iesima” della superficie che delimita l'ambiente.

E' importante osservare che poiché "a" varia con la frequenza del suono incidente anche il valore della attenuazione sarà funzione della frequenza.

Dalla relazione (54) si deduce che raddoppiando il valore di A1 si ottiene una riduzione del livello sonoro di 3 dB; se si volesse ottenere una attenuazione di 10 dB bisognerebbe aumentare di 10 volte il valore dell'area di assorbimento equivalente. Questo é possibile, in pratica, solamente quando il valore di A1 é molto piccolo (ambiente inizialmente con pareti molto riflettenti). Nelle normali situazioni si possono ottenere attenuazioni massime di livello sonoro di 7-8 dB.

In funzione del diverso comportamento acustico al variare della frequenza i materiali fonoassorbenti sono in genere classificati in:

a) materiali porosi,
b) risuonatori acustici,
c) pannelli vibranti,
d) sistemi misti.

a) materiali porosi

L'assorbimento acustico di questi materiali é determinato dalla conversione in calore dell' energia meccanica trasportata dall'onda incidente attraverso fenomeni di attrito che si sviluppano all'interno delle cavità che caratterizzano questi materiali.

L'assorbimento acustico dipende dalla lunghezza d'onda del suono incidente, dal rapporto tra il volume dei vuoti e quello totale e dallo spessore del materiale: il valore di "a", in genere, aumenta con la frequenza, con il valore del rapporto densità apparente-densità reale e, alle basse frequenze, con lo spessore dello strato di materiale (fig.29). Anche le modalità di installazione influenzano la curva di assorbimento acustico come si vede nella figura 30 in cui sono riportati i risultati sperimentali ottenuti per diversi valori della distanza del materiale dalla parete.

Fig.29

Fig.30

Questo comportamento é dovuto al fatto che in vicinanza della parete si forma un'onda stazionaria che presenta valore nullo della velocità acustica in corrispondenza alla parete stessa e valore massimo a l/4.  Dove la velocità é massima si avrà il massimo di dissipazione della energia sonora in calore e quindi massimo sarà il valore dell' assorbimento acustico.

b) risuonatori acustici

Un risuonatore acustico può essere schematizzato come una cavità comunicante con l'esterno attraverso un foro praticato su di una parete non troppo sottile, che prende il nome di "collo del risuonatore" (Fig.31). Quando un'onda sonora colpisce l'ingresso del risuonatore, se le dimensioni della cavità sono abbastanza piccole rispetto al valore della lunghezza d'onda e se le dimensioni del collo sono piccole rispetto a quelle della cavità, l'aria in esso contenuta si comporta come un pistone oscillante, mentre quella contenuta nella cavità costituisce l'elemento elastico del sistema. La frequenza di risonanza del risuonatore risulta quindi:

Fig.31

fo =                             (Hz)                                                         (56)

dove co é la velocità di propagazione del suono nel mezzo (m/s), r ed l il raggio e la lunghezza del collo del risuonatore (m), V il volume della cavità (m3).

Se la frequenza del suono incidente coincide con fo, la velocità delle particelle d'aria contenute nel collo assume valori particolarmente elevati e l'effetto dei fenomeni dissipativi raggiunge il suo massimo con conseguente assorbimento della energia sonora. Se, al contrario, la frequenza é discosta da tale valore di risonanza, l'onda sonora non esercita nessuna influenza sul risuonatore, che risulta pertanto un assorbitore fortemente selettivo (fig.32).

Fig. 32
In genere é possibile realizzare dei risuonatori con frequenze di risonanza abbastanza bassa, per cui essi travano impiego quali elementi complementari dei materiali porosi (si vedano anche i sistemi misti ).

c  pannelli vibranti

Sono costituiti da pannelli rigidi piani, disposti parallelamente e ad una certa distanza dalla parete (fig.33). Il sistema può ancora essere assimilato ad una massa oscillante (il pannello) accoppiata ad un elemento elastico dotato di un certo smorzamento (l'aria racchiusa nella intercapedine).

Fig.33

Anche per questi pannelli é possibile definire una frequenza di risonanza data dalla relazione:

fo =                         (Hz)                                                                                      (57)

dove "s" é la densità superficiale del pannello (Kg/m2) e "d" la distanza del pannello dalla parete (m).

Le proprietà assorbenti dei risuonatori e dei pannelli vibranti vengono espresse in area equivalente di assorbimento acustico (m2). La previsione teorica di tali valori risulta particolarmente complessa  per cui si consiglia di fare riferimento a risultati sperimentali.

 

d) sistemi misti

La realizzazione  più frequente di sistemi misti é costituita da lastre rigide (metallo, legno, gesso, ecc.) sulla cui superficie vengono praticati fori di diversa forma e dimensione, fissate ad una certa distanza dalla parete (fig.34). L'intercapedine, che costituisce la cavità di una molteplicità di risuonatori tra loro comunicanti, può essere o no riempita con materiale poroso.

Fig 34

 

Riferimenti bibliografici

[1]  UNI EN ISO 140/3 - Acustica - Misura dell'isolamento acustico di edifici ed elementi di edifici - misura in laboratorio del potere fonoisolante.

[2]   UNI EN ISO 140/4 - Acustica - Misura dell'isolamento acustico di edifici ed elementi di edifici - misura in opera dell'isolamento  acustico per via aerea fra ambienti.

[3]   UNI EN ISO 140/5 - Acustica - Misura dell'isolamento acustico di edifici ed elementi di edifici - misura in opera dell'isolamento  acustico di facciata.

[4]  UNI EN ISO 717/1 - Acustica - Valutazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi di edificio. Isolamento acustico per via aerea.

[5] L.E. KINSLER - A.R. FREY - Fundamentals of acoustics - John Willey & Sons Inc., N.Y. (1962).

[6] L.L.BERANEK - Noise and vibration control - Mac Graw Hill-New York (1971)

[7] E. BROSIO - Esempi di progettazione e realizzazione - Mezzi di previsione delle prestazioni acustiche di materiali e componenti - Rivista Italiana di Acustica, vol X, N°4, Dicembre (1986).

[8] G.PAGLIARINI, R.POMPOLI - Indice di valutazione del potere fonoisolante delle pareti doppie: influenza del rapporto delle masse superficiali.  Rivista Italiana di Acustica, vol. VIII, N°4, anno (1984).

[9]  UNI EN ISO 140/6 - Acustica - Misurazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi di edificio -Misurazioni in laboratorio dell'isolamento dal rumore di calpestio di solai.

[10]   UNI EN ISO 140/8 - Acustica - Misurazione dell'isolamento acustico in edificio - Misurazione in laboratorio della riduzione del rumore di calpestio trasmesso da rivestimenti di pavimentazioni su un solaio pesante normalizzato.

[11]   UNI EN ISO 140/7 - Acustica - Misurazione dell'isolamento acustico in edifici e di elementi di edificio - Misurazioni in opera dell'isolamento dal rumore di calpestio di solai.

 

Fonte: http://pcfarina.eng.unipr.it/Public/CorsoCSPMI/10%20Assorbimento%20-%20Isolamento.doc

Sito web da visitare: http://pcfarina.eng.unipr.it/Public/CorsoCSPMI/10%20Assorbimento%20-%20Isolamento.doc

Autore del testo: Angelo Farina

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