Elementi di acustica architettonica. Prof. Ing. Cesare Boffa

Transcript

1 Elementi di acustica architettonica

2 Acustica Definizione degli interventi di insonorizzazione delle pareti per controllare il suono trasmesso tra i due ambienti adiacenti o tra un ambiente e l esterno Definizione e scelte delle caratteristiche acustiche dei rivestimenti delle superfici interne di un ambiente per ottimizzarne le prestazioni acustiche nel caso di suoni prodotti ed ascolati nello stesso ambiente Progetto acustico di una sala per conferenze

3 Elementi di acustica architettonica Richiami sulle onde acustiche onde piane e sferiche toni puri rumore rosa e bianco Meccanismo dell udito Audiogramma normale decibel phon Curve di ponderazione

4 Elementi di acustica architettonica Cenni di acustica ambientale Interazioni tra onde acustiche e superfici solide Trasmissione/riflessione/ coefficiente di assorbimento acustico delle pareti Potere fonoisolante delle pareti Tempo di riverberazione

5 Elementi di acustica architettonica Criteri di valutazione del rumore

6 Casi reali Elementi di acustica architettonica Determinazione del potere fonoisolante di pareti che separano due ambienti, uno disturbante e l altro disturbato

7 Casi reali Elementi di acustica architettonica Scelta del coefficiente di assorbimento apparente dei materiali di rivestimento di un ambiente per raggiungere il valore ottimale del tempo di riverberazione

8 Casi reali Elementi di acustica architettonica Esempi di scelte progettuali per ottimizzare la qualità acustica di un ambiente chiuso

9 Elementi di acustica architettonica Esercitazione di acustica architettonica Progettazione acustica di massima di una sala per conferenze

10 Onde acustiche

11 Onde acustiche Il suono è generato dalla variazione di pressione che si trasmette in un mezzo elastico (tipicamente nell aria) e che si propaga senza trasporto di materia

12 Onde acustiche Affinché il fenomeno nasca e si propaghi è necessaria la presenza di una sorgente sonora e di un mezzo elastico che ne consenta la propagazione

13 Onde acustiche La sorgente sonora è costituita da un elemento vibrante che trasmette il suo movimento alle particelle del mezzo circostante, tipicamente aria, le quali oscillano attorno alla loro posizione di equilibrio, addensandosi e rarefacendosi

14

15 f Onde acustiche Frequenza (Inverso del periodo T) Lunghezza d onda f c Celerità del suono (detta anche velocità)

16 p Per un gas perfetto c KRT con K c v nell aria a livello del mare la celerità del suono vale, in prima approssimazione, a c c 331,6 0,6t t = temperatura dell aria [ C] valida per temperature da -10 C a + 40 C per t = 20 C c = 344 [m/s]

17 Onde acustiche Frequenza [Hz] Lunghezza d onda [m]

18 Onde acustiche L orecchio umano sente onde di pressione con frequenza 20 Hz f 20 khz (onde sonore)

19 Onde piane onde sferiche

20 Potenza sonora Onde piane onde sferiche W Intensità sonora Su onda piana I I dw ds cos t Su onda sferica I W 4 r 2

21 Onde piane onde sferiche Si suppone che il mezzo di propagazione sia omogeneo ed isotropo Valor medio efficace della pressione acustica

22 Onde piane onde sferiche Densità di energia sonora D D(t) E(t)/ V 3 [J/m ] D = energia acustica per unità di volume che caratterizza lo stato del mezzo acustico con un dato istante

23 S r W Onda sferica = potenza emessa dalla sorgente S I(r) = intensità sonora a distanza r W I 4 r 2 W 4 r r 2 I r Equazione di conservazione dell energia

24 Onda sferica Esempio: W 2 [W] R I [m] [W/m 2 ] 1 1, , I 2 4 r 2 0,159 2 r 100 1,

25 Onde acustiche Onde aventi la stessa frequenza (tono puro) Onde costituite da più toni puri Onde costituite da suoni complessi (armonici, periodici ecc.) Onde aventi spettro continuo distribuito variamente nel campo delle frequenze (rumore)

26 Spettro di un tono puro Spettro continuo di un rumore

27 Composizione ed analisi in frequenza L analisi della composizione in frequenza dei suoni può essere effettuata con diversi metodi basati sulla suddivisione del contenuto di energia sonora in prefissati intervalli di frequenza detti bande.

28 Composizione ed analisi in frequenza Ciascuna banda è caratterizzata dalla frequenza nominale di centro banda e dalle frequenze di taglio superiore ed inferiore la cui differenza rappresenta l ampiezza di banda. L ampiezza di banda può essere costante o variabile al variare della frequenza nominale di centro banda.

29 Composizione ed analisi in frequenza L analisi in bande di ampiezza percentuale costante, in particolare la cosiddetta analisi in ottave o terzi di ottava, viene solitamente utilizzata in acustica architettonica.

30 Composizione ed analisi in frequenza Questa analisi si basa sulla costanza del rapporto tra larghezza di banda e frequenza nominale di centro banda. Le frequenze nominali per l analisi in bande d ottava (36,5 72, Hz ecc.) sono definite dalla normativa UNI

31 Esempio di spettro sonoro in bande di 1/3 di ottava con scala logaritmica delle ascisse Esempio di spettro sonoro in bande di 1/3 di ottava con scala lineare delle ascisse

32 Rumore bianco Densità spettrale costante, cioè stesso contenuto energetico ad ogni frequenza Rumore rosa Stesso contenuto energetico in ciascuna banda di ottava o di terzi di ottava

33 Andamento del livello spettrale e dello spettro in ottave e terzi di ottava per un rumore bianco

34 Andamento del livello spettrale e dello spettro in ottave e terzi di ottava per un rumore rosa

35 Analogamente a quanto si verifica per la luce e le sensazioni cromatiche, le onde acustiche producono suoni differenti a seconda della loro lunghezza d onda

36 Come per le sensazioni visive così per le sensazioni acustiche esiste la necessità di correlare grandezze acustiche definibili e misurabili oggettivamente (pressione acustica, intensità sonora, frequenza ecc.) con le corrispondenti sensazioni auditive, di carattere soggettivo