ACUSTICA IN EDILIZIA L ACUSTICA NEGLI AMBIENTI INTERNI

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1 ACUSTICA IN EDILIZIA associato L ACUSTICA NEGLI AMBIENTI INTERNI Sala B. Fenoglio Via Vittorio Emanuele Alba Relatore: Fabio Girolametti 04 Aprile 2012

2 ACUSTICA ARCHITETTONICA ACUSTICA DEGLI AMBIENTI CHIUSI si occupa sostanzialmente di CONTROLLO DELLA RIVERBERAZIONE DI UN AMBIENTE CONTROLLO ISOLAMENTO ACUSTICO CONTROLLO DEL RUMORE CONTROLLO DELLA DISTRIBUZIONE E ASSORBIMENTO DEL SUONO PROPAGAZIONE DEL RUMORE AEREO ALL INTERNO DI AMBIENTI CHIUSI

3 AMBIENTE CHIUSO: generalità Un suono generato all interno di un ambiente chiuso produce un campo acustico che è il risultato della sovrapposizione delle onde dirette e delle onde riflesse. sorgente ricevente Le onde dirette provengono dalla sorgente e raggiungono direttamente l'ascoltatore, come se fosse in campo libero; le onde riflesse sono invece prodotte da tutte le riflessioni sulle pareti che delimitano l'ambiente. La porzione di energia riflessa dalle superfici di confine dipende dal loro comportamento acustico, in generale descritto dai coefficienti di assorbimento, riflessione e trasmissione (a,r e t).

4 SUONI DIRETTI E RIFLESSI

5 SUONI DIRETTI E RIFLESSI La propagazione delle onde sonore all interno di un ambiente chiuso dipende oltre che dal tipo di sorgente, dalle superfici al contorno e dagli oggetti contenuti in esso. Le onde che raggiungono il punto di ricezione sono di due tipi DIRETTE Provenienti DIRETTAMENTE dalla sorgente e generano un CAMPO SONORO DIRETTO RIFLESSE Subiscono riflessioni SEMPLICI o MULTIPLE e generano un CAMPO SONORO RIFLESSO o RIVERBERATO

6 In un ambiente chiuso è fondamentale distinguere queste due caratteristiche ASSORBIMENTO ACUSTICO ISOLAMENTO ACUSTICO Attitudine delle superfici che lo delimitano a non riflettere i suoni Attitudine delle superfici che lo delimitano a non trasmettere i suoni Entrambi variano in funzione della FREQUENZA del segnale sonoro e vanno quindi analizzati in funzione di essa. Il comportamento acustico di un ambiente dipende dai diversi elementi che lo compongono, la cui scelta, disposizione ed assemblaggio sono QUALIFICANTI e CONDIZIONANTI ai fini del risultato che si intende conseguire.

7 MATERIALI: FONOISOLANTI & FONOASSORBENTI Esiste una sostanziale differenza tra un materiale fonoisolante ed uno fonoassorbente: Materiale fonoisolante: Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora trasmessa W t. Materiale fonoassorbente: Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora riflessa W r.

8 MATERIALI FONOISOLANTI: generalità Considerando un onda incidente su un pannello si definisce: coefficiente di trasmissione: t Wt Wo come il rapporto tra la potenza sonora trasmessa Wt e quella incidente Wo. Il potere fonoisolante R del pannello a cui è associato un coefficiente di trasmissione t risulta: potere fonoisolante: R 10 log 10 1 t (db)

9 TEMPO DI RIVERBERAZIONE Interrompendo bruscamente il funzionamento di una sorgente sonora all interno di un ambiente, si rileva che il livello sonoro non scende immediatamente, ma decresce, più o meno lentamente. Questo fenomeno viene definito: TEMPO DI RIVERBERAZIONE T60 Tempo che intercorre tra lo spegnimento della sorgente e l istante in cui il livello sonoro si riduce di 60 db rispetto al valore iniziale.

10 FORMULA DI SABINE Il T60 è una grandezza che descrive il comportamento del locale, sottolineando l entità del fenomeno delle riflessioni sonore multiple contro le sue pareti. T60 = 0,16 V A [s] T60 = Tempo di riverberazione [s] V = volume del locale [m³] A = area equivalente di assorbimento [m²]

11 TEMPO DI RIVERBERAZIONE SONORA OTTIMALE ( T60 ott ) Il tempo di riverberazione rappresenta in sostanza la lunghezza temporale della coda sonora (eco) all interno di un ambiente: maggiore è il tempo di riverbero, maggiore è l eco all interno di quell ambiente. Esso deve assumere pertanto dei valori idonei al tipo di destinazione d uso dell ambiente stesso: in genere deve essere contenuto in 1-2 secondi. VALORI BASSI DI T60 VALORI ALTI DI T60 Locali con permanenza di persone, cinema, ristoranti. Ambienti di ascolto e chiese.

12 TEMPO DI RIVERBERAZIONE SONORA OTTIMALE ( T60 ott )

13 TEMPO DI RIVERBERAZIONE SONORA PER L EDILIZIA SCOLASTICA A livello legislativo gli unici valori di riferimento riguardo il T60 sono quelli per l edilizia scolastica, citati nel 1967 all interno della Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici n. 3150, superata dal DM 18/12/75, che prevede la misura del T60 alle f di Hz ed il confronto con i valori del T60 ott in funzione del volume delle aule.

14 TRATTAMENTO ACUSTICO DI UN AMBIENTE CHIUSO E SOLUZIONI DI PROGETTO PER LA CORREZIONE ACUSTICA L applicazione di materiali fonoassorbenti negli ambienti chiusi determina Riduzione coda sonora Assorbimento energia riflessioni tardive La loro scelta deve essere mirata, innanzitutto, all ottenimento del tempo di riverberazione ottimale nelle diverse bande di frequenza. Ogni elemento fonoassorbente è caratterizzato da un determinato coefficiente α, pari al rapporto tra l ENERGIA SONORA ASSORBITA e quella INCIDENTE. Il valore varia da 0 (quando tutta l energia viene riflessa), a 1 (quando tutta l energia viene assorbita). Dipende dalla frequenza e dall angolo di incidenza dell onda sonora.

15 CRITERI GENERALI PER LA PROGETTAZIONE ACUSTICA DEI LOCALI DAL PUNTO DI VISTA DELL ASSORBIMENTO ACUSTICO La progettazione acustica di un locale deve essere impostata e sviluppata attraverso le seguenti fasi: SCELTA DELLA FORMA CALCOLO DELLE UNITÀ ASSORBENTI UBICAZIONE E SCELTA DELLE UNITÀ ASSORBENTI STUDIO DEI PROVVEDIMENTI DA PRENDERE PER ASSICURARE UNA SUFFICIENTE ATTENUAZIONE DEI RUMORI E DISTURBI ACUSTICI PROVENIENTI DA AMBIENTI CONFINANTI E DALL ESTERNO

16 CARATTERISTICHE ACUSTICHE DEI MATERIALI

17 FONOASSORBIMENTO = POCA RIFLESSIONE Considerando una superficie riflettente di grandi dimensioni rispetto all onda sonora, la riflessione del suono segue le stesse leggi fisiche della riflessione della luce (Legge di Snell).

18 MATERIALI FONOASSORBENTI: generalità (1) Quando la sorgente del disturbo si trova nello stesso locale in cui è l ascoltatore, si potrà diminuire il livello sonoro totale (campo diretto più campo riflesso) principalmente in tre modi: riducendo la potenza sonora della sorgente, allontanando l ascoltatore dalla sorgente ( > r), 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). Si ricorda che l area equivalente di assorbimento acustico A vale: A = i S i ( m 2 ) dove S i ed i sono rispettivamente l area ed il coefficiente di assorbimento acustico apparente della porzione i-esima della superficie che delimita l ambiente.

19 MATERIALI FONOASSORBENTI: generalità (2) Nell ipotesi di campo acustico riverberante, il valore dell attenuazione del livello sonoro DL conseguente alla installazione di materiale fonoassorbente sulle pareti di confine risulta: DL (f) = 10 log (A 2 / A 1 ) (db) dove 1 e 2 indicano i valori prima e dopo il trattamento acustico delle pareti. 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.

20 I MATERIALI FONOASSORBENTI COEFFICIENTE DI ASSORBIMENTO ACUSTICO: energia sonora assorbita α = = 0 1 energia sonora incidente Materiali totalmente riflettenti Materiali totalmente assorbenti Dipende da: Caratteristiche fisico-meccaniche del materiale; Spessore; Presenza di intercapedini; Verniciature o altri rivestimenti; Modalità applicative. ENERGIA MECCANICA (sonora) ASSORBIMENTO: CALORE A seconda dei principi fisici sfruttati per ottenere l assorbimento, i materiali sono divisi in: 1) Materiali assorbenti per porosità 2) Materiali assorbenti per risonanza di cavità 3) Materiali assorbenti per risonanza di membrana

21 I MATERIALI FONOASSORBENTI MATERIALI ASSORBENTI PER POROSITÀ Struttura non omogenea: alveoli interconnessi tra loro e comunicanti con l esterno, posti all interno di una matrice solida. Le onde sonore penetrano e si propagano facilmente in tali interstizi. L aria contenuta nel materiale viene messa in movimento. Parte dell energia acustica viene trasformata in calore per attrito dell aria sulle pareti che, date le piccole dimensioni, hanno superficie elevata. Materiali spugnosi (es: poliuretano espanso) Materiali fibrosi: lane minerali, lane di vetro, fibre di legno, argilla espansa

22 I MATERIALI E LE SOLUZIONI PER L ASSORBIMENTO ACUSTICO Le categorie di materiali fonoassorbenti sono le seguenti: MATERIALI FIBROSI A celle aperte Lana di roccia Fibra di legno Poliuretano espanso

23 STRUTTURA DEI MATERIALI FIBROSI LANA DI VETRO LANA DI ROCCIA Fibre di vetro Fibre di roccia Confronto della struttura fibrosa dei due materiali

24 MATERIALI POROSI ASSORBIMENTO IN FUNZIONE DELLO SPESSORE

25 I MATERIALI FONOASSORBENTI MATERIALI ASSORBENTI PER POROSITÀ A parità di caratteristiche fisiche, per l isolamento acustico è determinante lo spessore, in particolare alle basse frequenze. Il materiale sottrae maggior energia nel punto in cui la velocità di vibrazione dell onda incidente è massima quando la distanza della superficie rigida su cui appoggia il materiale è pari a λ/4 (λ = lunghezza d onda). Per spessore = λ/4 l assorbimento acustico è praticamente totale. ESEMPIO: f = 1000 Hz λ = 34 cm Per avere α 1: S = λ/4 = 8,5 cm Aumentando lo spessore: alle basse frequenze il materiale ha un comportamento migliore oltre i 1000 Hz il comportamento rimane invariato. w w w.studi ogi rol ametti.i t

26 MATERIALI POROSI EFFETTO DELLA DISTANZA DALLA PARETE

27 MATERIALI FONOASSORBENTI SISTEMI COMPOSTI

28 I MATERIALI FONOASSORBENTI CAMPI DI APPLICAZIONE: Uffici Elemento a lamelle, con fresature orizzontali a vista e fori passanti. Il retro è costituito da materiale fonoassorbente.

29 I MATERIALI FONOASSORBENTI CAMPI DI APPLICAZIONE: Spazi collettivi Pannelli modulari che associano ad un elevato assorbimento acustico, un estetica evoluta. Garantiscono rapidità di posa.

30 I MATERIALI FONOASSORBENTI CAMPI DI APPLICAZIONE: Auditorium Particolarmente indicati per insonorizzare i soffitti e le pareti di locali con presenza di sorgenti altamente rumorose, le superfici così trattate, riducono i fenomeni di riflessione e di riverberazione attenuando il livello di rumorosità. Fibra di Poliestere

31 RISUONATORI ACUSTICI Assorbono per risonanza di cavità Sono formati da una cavità con pareti rigide collegata con l esterno tramite un apertura stretta, detta «collo» del risuonatore.

32 MATERIALI FONOASSORBENTI RISUONATORI ACUSTICI f 0 c 2 0 V r 2 l 2r c 0 : velocità del suono (m/s) r : raggio del collo (m) l : lunghezza del collo (m) V : volume della cavità (m 3 )

33 I MATERIALI FONOASSORBENTI MATERIALI ASSORBENTI PER RISONANZA DI CAVITA L energia sonora viene dissipata all interno di cavità risonanti, caratterizzate da un volume d aria delimitato da pareti rigide e comunicante con l esterno tramite un apertura. Dal punto di vista meccanico funziona come una massa collegata a una molla. Se la frequenza del suono incidente è uguale a quella del risonatore si verifica la risonanza. L energia sonora viene trasformata in calore. Vi è quindi assorbimento che però è molto selettivo perché dipende molto dalla frequenza di risonanza. I risonatori a cavità singola hanno campo di applicazione ristretto (es: ambienti con macchine che emettono a frequenza costante).

34 I MATERIALI FONOASSORBENTI MATERIALI ASSORBENTI PER RISONANZA DI CAVITA Per ambienti che richiedono assorbimento in un campo limitato di basse frequenze si possono usare risonatori multipli. Per aumentare il campo di frequenze fruibili si può riempire le cavità del risonatore con materiale poroso. Il coefficiente di assorbimento α però diminuisce sensibilmente.

35 I MATERIALI FONOASSORBENTI MATERIALI ASSORBENTI PER RISONANZA DI CAVITA Materiale che sfrutta il principio della risonanza di cavità + quello della porosità: pannello rigido con una trama di fori passanti, posto a copertura di uno strato di materiale poroso applicato su una superficie rigida. Esempio applicativo Alle basse frequenze, si ottiene un assorbimento molto superiore a quello ottenibile col solo materiale poroso, usando: bassa % di foratura alto spessore alta profondità dell intercapedine Alle medie frequenze invece, l assorbimento è dovuto solo al materiale poroso.

36 I MATERIALI FONOASSORBENTI MATERIALI ASSORBENTI PER RISONANZA DI CAVITA Se si adotta una trama di foratura con interassi diversificati si aumenta la gamma di frequenze alle quali si verifica l assorbimento. Questi pannelli si utilizzano soprattutto alle medie frequenze ( Hz). Caratteristiche del pannello con forature

37 PANNELLI VIBRANTI Assorbono per risonanza di membrana Sono costituiti da pannelli sottili posti non troppo lontani da una parete rigida.

38 MATERIALI FONOASSORBENTI PANNELLI VIBRANTI f 0 60 d : densità superficiale del pannello (Kg/m 2 ) d : distanza pannello parete (m)

39 I MATERIALI FONOASSORBENTI MATERIALI ASSORBENTI PER RISONANZA DI MEMBRANA Fogli di materiali elastici e relativamente pesanti (es: tessuti plastificati, polietilene, tele gommate ) tesi e distanti dalle pareti o posati su telai di sostegno a formare pannelli che vengono direttamente applicati sulle superfici da trattare. L onda sonora incidente sulla massa elastica (membrana + aria) mette in vibrazione il pannello che quindi dissipa l energia meccanica (sonora) trasformandola in calore per effetto degli attriti interni di deformazione. Assorbimento massimo se la frequenza dell onda coincide con quella di risonanza del pannello. L assorbimento acustico è molto selettivo, concentrato alle basse frequenze ( Hz). Si può integrare il sistema introducendo del materiale poroso nell intercapedine. Pannello massiccio ampiezza di vibrazione piccola poco assorbimento Pannello elastico ampiezza di vibrazione grande alto assorbimento

40 DITTA PRODUTTRICE: FANTONI Spa

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43 DITTA PRODUTTRICE: ISOLMANT

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49 DITTA PRODUTTRICE: VICOUSTIC

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