La propagazione del suono nelle strutture edilizie Modello CEN UNI EN 12534

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1 D.I.E.N.C.A. - - Università di Bologna La propagazione del suono nelle strutture edilizie Modello CEN UNI EN 1534 : Ing. Luca Barbaresi Insegnamento: Fisica Tecnica Ambientale Docente: Prof. Massimo Garai Laurea: Edile-Architettura 1

2 Il disturbo da rumore negli edifici Sorgente Percorsi di propagazione Ricevitore

3 Trasmissione attraverso elementi di partizione dell edificio Quando l onda sonora incidente (potenza W i ) raggiunge l elemento di partizione, si verificano fenomeni di scomposizione: W r : frazione riflessa W d : frazione dissipata W t : frazione trasmessa W t W d W r W d W i W i W r W d W t 3

4 Potere fonoisolante AMBIENTE PARTIZIONE AMBIENTE Lp1 W riflessa I 1 I Lp W 1 W W incidente W trasmessa SORGENTE W assorbita Coefficiente di trasmissione Wt W i Potere fonoisolante 1 R 10log Relazione tra differenza di livelli di pressione sonora ed il potere fonoisolante L p1 L p R 10log A S 4

5 Misura in laboratorio del potere fonoisolante (UNI-EN-ISO 140-3) R L L 1 10 log S A Giunto desolidarizzante R : potere fonoisolante della parete in prova L 1 : livello medio di pressione sonora dell ambiente disturbante (db) L : livello medio di pressione sonora nell ambiente ricevente (db) A : area equivalente di assorbimento acustico (m ) S : superficie del campione in prova (m ) 5

6 Differenze tra prestazione in laboratorio ed in opera La prestazione acustica in laboratorio della partizione è caratterizzata dalla sola trasmissione diretta (D) e viene espressa dal potere fonoisolante (R) : R W 10lg W t i (db) L La prestazione acustica in laboratorio della partizione è caratterizzata dalla trasmissione diretta (D) + quella laterale (L) e viene espressa dal potere fonoisolante apparente (R ) : L D L R' Wt W 10lg Wi f (db) W f = potenza trasmessa per via laterale 6

7 Differenze tra prestazione in laboratorio ed in opera Misura in laboratorio del potere fonoisolante (UNI EN ISO 140-3) L 1 L R L 1 L 10lg S A (db) L 1 L Misura in opera del potere fonoisolante apparente (UNI EN ISO 140-4) R ' L1 L 10lg S A (db) In opera intervengono percorsi di rumore aereo e strutturale non presenti in laboratorio 7

8 Il calcolo del potere fonoisolante apparente (R ) implica l analisi della trasmissione sonora attraverso le strutture laterali e non solo, quindi, della trasmissione diretta attraverso una partizione. R può essere ricavato attraverso modelli numerici. Modello CEN Norma UNI EN Acustica in edilizia Valutazioni delle prestazioni acustiche di edifici a partire dalle prestazioni di prodotti Isolamento dal rumore per via aerea tra ambienti 8

9 La norma descrive i modelli di calcolo per valutare l isolamento dal rumore trasmesso per via aerea tra ambienti situati in edifici, utilizzando principalmente i dati misurati che caratterizzano la trasmissione laterale diretta o indiretta da parte degli elementi di edificio e i metodi di derivazione teorica riguardanti la propagazione sonora negli elementi strutturali. Un modello dettagliato è descritto per il calcolo in bande di frequenza; l indice di valutazione può essere determinato dai risultati dei calcoli. Da questo si deduce un modello semplificato con un campo di applicazione ristretto, che calcola direttamente l indice di valutazione, utilizzando l indice di valutazione dei vari elementi. La norma descrive i principi dello schema di calcolo, elenca le grandezze relative e definisce le sue applicazioni e restrizioni. 9

10 Il modello di calcolo permette di calcolare l isolamento acustico in opera di una partizione partendo dalle caratteristiche acustiche e dimensionali dei vari elementi strutturali coinvolti nella trasmissione del suono quali: Potere fonoisolante R delle strutture coinvolte; Massa superficiale di tutte le strutture considerate; Dimensioni dei due ambienti (sorgente e ricevente); Indice di riduzione delle vibrazioni (K ij ); Differenza di potere fonoisolante (R) qualora siano presenti strati di rivestimento fonoisolanti o strati addizionali. 10

11 La metodologia di calcolo presentata è basata sulla norma europea UNI EN R può essere desunto dalla seguente relazione: R 10log10 R 10 Dd n f 1 10 RFf 10 Dove R Dd, R Ff, R Df, e R Fd sono i valori del potere fonoisolante per trasmissione che avviene attraverso il percorso diretto (Dd) e i percorsi laterali (Ff, Df e Fd). n f 1 10 RDf 10 n F1 10 R 10 Fd (db) Fig Identificazione dei percorsi diretti e laterali. 11

12 Ai fini del calcolo e necessario determinare R per i singoli percorsi di trasmissione del rumore nelle strutture coinvolte, attraverso la seguente relazione: R ij R i R S 10lg l l j Rij Kij 0 ij (db) Dove le lettere i e j indicano le lettere D, d, F, e f utilizzate nella precedente espressione, R ij e l incremento del potere fonoisolante dovuto all apposizione di strati di rivestimento lungo il percorso i-j, K ij e l indice di riduzione delle vibrazioni attraverso il giunto, S e la superficie della partizione (m ), l 0 e la lunghezza di riferimento (1 m) e l ij e la lunghezza del giunto (m). 1

13 L indice di riduzione e correlato alla potenza sonora trasmessa per vibrazione strutturale da una giunzione tra i due elementi costruttivi. Deriva dalla differenza di velocità media di vibrazione che si crea tra le due strutture esaminate quando una sola delle due e direttamente sollecitata. Il valore di K ij, per giunti tra strutture omogenee, può essere calcolato in funzione del rapporto delle masse superficiali delle strutture che vi convergono; mediante misure sperimentali e stato verificato che K ij varia in funzione del tipo di giunto e dal valore di M, il quale e calcolato con la seguente relazione: m i M log m i Dove m i e la massa areica della struttura considerata e m i e la massa areica della struttura perpendicolare a quella considerata. 13

14 Schema delle strutture edilizie considerate per il calcolo del potere fonoisolante apparente e per la determinazione del contributo della trasmissione laterale 14

15 Giunti rigidi a croce: K S4 K 48 = 8,7 + 17,1 M + 5,7 M K S4 = 8,7 + 5,7 M (= K 4S ) M m' lg m' i i Struttura S K 48 Struttura 4 Struttura 8 m m M = log (m /m') Struttura Struttura 6 Giunti rigidi a T: K 6 K 6 = 5,7 + 14,1 M + 5,7 M K S = 5,7 + 5,7 M (= K S ) K S Struttura S 15

16 Valutazione dei requisiti acustici passivi Potere fonoisolante apparente 16

17 Valutazione dei requisiti acustici passivi R w 17

18 Descrizione elementi edilizi Elementi di facciata: Le pareti esterne: Parete in laterizio realizzata con blocchi alleggeriti tipo Poroton a fori verticali (30x5x19, foratura inferiore al 45%, massa 1,85 kg), giunto orizzontale di malta di allettamento continuo (sp. medio 1 cm), giunto di malta verticale continuo (sp. medio 1 cm), intonacata ambo i lati (sp. 1,5 cm): indice di valutazione del potere fonoisolante R w = 53 db. [Certificato n. 13 del 30/05/005 (UNI EN ISO 140-3), Dipartimento di Fisica Tecnica dell Università di Padova] 18

19 Descrizione elementi edilizi Partizioni verticali di separazione: Partizioni interne di separazione tra le unità immobiliari: Le pareti di separazione tra le diverse unità immobiliari saranno realizzate con tramezze in mattoni semipieni dello spessore di 1 cm; intercapedine di 5 cm con pannelli in lana di legno (tipo Eraclit-PV); tramezze in mattoni semipieni dello spessore di 1 cm; tre intonaci con malta M3: indice di valutazione del potere fonoisolante R w = 54 db. [Certificato n (UNI EN ISO 140-3), IEN Galileo Ferraris] 19

20 Descrizione elementi edilizi Partizioni verticali laterali: Partizioni interne di separazione tra le unità immobiliari: Le pareti di separazione tra le diverse unità immobiliari saranno realizzate con mattoni forati da 8 cm (8x5x5) a fori orizzontali, foratura 60 %, densità 000 kg/m 3, intonacata con malta M3 di 1,5 cm di spessore su ambo le facce, giunzioni dei mattoni con malta in orizzontale ed in verticale 0

21 Descrizione elementi edilizi Partizioni orizzontali di separazione: I solai interpiano: verranno realizzati in laterocemento con travetti a traliccio (i = 50 cm) e pignatte da 0 cm, 4 cm di soletta in calcestruzzo e 1,5 cm di intonaco (massa superficiale 340kg/m ). Indice di valutazione del potere fonoisolante R w = 50 db (solaio strutturale) [UNI TR Acustica in edilizia. Guida alle norme serie UNI EN 1354 per la previsione delle prestazioni acustiche degli edifici. Applicazione alla tipologia costruttiva nazionale] 1

22 Calcolo di R W R w viene calcolato con la seguente formula, la quale considera separatamente i 13 percorsi di trasmissione sonora: dove: R w,ij n R' w 10log10 R ij R i R n R n R wdd wff wdf n R F f 1 f 1 F 1 R S 10 lg l l j Rij Kij 0 ij (db) è l indice di valutazione del potere fonoisolante caratterizzante il percorso i-j è il numero di lati dell elemento divisorio (generalmente quattro) wfd

23 Calcolo di R W Superficie locale = 4x3 = 1 m Altezza locale =,7 m Volume locale = 3,3 m 3 Superficie parete separazione = 4x,7=10,8 m Parete laterali esterne: R w = 53 db, m =60 kg/m Parete di separazione R w = 54 db, m =40 kg/m Pareti laterali interne R w = 38 db, m =110 kg/m Solaio R w = 50 db, m =340 kg/m 3

24 Calcolo di R w Definire uno dei 13 percorsi di propagazione del suono tra i due ambienti esaminati. Definire la tipologia di giunto per il calcolo del indice di riduzione delle vibrazioni K ij Giunto di tipo a T Giunto di tipo a + 4

25 Calcolo di R w Si considerano i percorsi Fd e Df nel giunto di tipo a T Ri R j S Rij Rij Kij 10 lg (db) l l 0 ij M lg m' perp, i m' i lg ,03 K S 1 5,7 5,7M 5,7 Giunto di tipo a T 5

26 Calcolo di R w Si considerano i percorsi Fd e Df nel giunto di tipo a T ,8 Rw 1S RwS 5 0 5,7 10lg 65,,7 db 6

27 Calcolo di R w Si considera il percorso Ff nel giunto di tipo a T Ri R j S Rij Rij Kij 10 lg (db) l l 0 ij M lg m' perp, i m' j lg ,03 K 5,7 14,1M 5,7M 15 5,3 Giunto di tipo a T 7

28 Calcolo di R w Si considera il percorso Ff nel giunto di tipo a T ,8 R w ,3 10lg 64, 1,7 db 8

29 Calcolo di R w Considero il percorso Fd nel giunto di tipo a + R ij R i R S 10 lg l l j Rij Kij 0 ij (db) M lg m' perp, i m' j lg ,33 K S 3 8,7 5,7M 9,3 9

30 Calcolo di R w Si considerano i percorsi Fd e Df nel giunto di tipo a ,8 Rw3S RwS 7 0 9,3 10lg 61, 3,7 db 30

31 Calcolo di R w Si considera il percorso Ff nel giunto di tipo a + Ri R j S Rij Rij Kij 10 lg (db) l l 0 ij M lg m' perp, i m' j lg ,33 K 8,7 17,1M 5,7M 37 14,9 31

32 Calcolo di R w Si considera il percorso Ff nel giunto di tipo a ,8 R w ,9 10lg 58, 9,7 db 3

33 Calcolo di R w Si considera il percorso Fd nel giunto di tipo a + per il pavimento e per il soffitto Ri R j S Rij Rij Kij 10 lg (db) l l 0 ij M lg m' perp, i m' j lg ,33 K4 K 8,7 5,7M S S 8,8 33

34 Calcolo di R w Si considerano i percorsi Fd e Df nel giunto di tipo a + R w4s R ws 8 R ws R ws ,8 0 8,8 10lg,7 66,8 db 34

35 Calcolo di R w Considero il percorso Ff nel giunto di tipo a + per il soffitto e per il pavimento Ri R j S Rij Rij Kij 10 lg (db) l l 0 ij M lg m' perp, i m' j lg ,15 K48 K6 8,7 17,1M 5,7M 6,5 35

36 Calcolo di R w Si considera il percorso Ff nel giunto di tipo a ,8 Rw48 Rw6 0 6,5 10lg 6, 3,7 db 36

37 Calcolo di R w considerando tutti i contributi, 1 diretto e 1 indiretti (3 pareti di esterna, 3 della parete interna, 3 del soffitto, 3 del pavimento) 54 65, 64,1 65, 61,3 58, R' w 10lg ,8 6,3 66,8 66,8 6,3 66, (db) 61,

38 Influenza Il delle potere aperture fonoisolante nelle pareti Riduzione per effetto di una apertura 38

39 Potere fonoisolante apparente Procedura di misura in opera Potere fonoisolante apparente L L 1 R' L L 1 10 log S A UNI EN ISO L 1 = livello medio di pressione sonora misurato nell ambiente sorgente (dove è attiva una sorgente di rumore) [db] L = livello medio di pressione sonora misurato nell ambiente ricevente [db] S = superficie della partizione di separazione tra i due ambienti [m ] A = unità assorbenti del locale ricevente [m ] pari a 0,16 V/T dove V= volume netto locale ricevente T= tempo di riverberazione locale ricevente 39

40 Potere fonoisolante apparente Indice di valutazione Metodo di calcolo per l indice di valutazione UNI EN ISO 717-1: Isolamento acustico per via aerea R, db 40 Curva di riferimento Curva del potere fonoisolante R Frequenza, Hz 40

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