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