S. Secchi, Università degli Studi di Firenze, Dip. di Tecnologie dell Architettura e Design (TAeD)

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1 Isolamento acustico di facciata: effetto delle connessioni rigide nelle pareti doppie S. Secchi, Università degli Studi di Firenze, Dip. di Tecnologie dell Architettura e Design (TAeD) Nella realizzazione di pareti doppie (ad esempio, rivestite con laterizi faccia a vista) è opportuno, ai fini statici, inserire un determinato numero di ancoraggi, posizionati puntualmente nella muratura, che creano continuità e legano sia i paramenti alla struttura che tra di loro. Si valuta, nel seguito, la loro influenza sulle prestazioni acustiche dell edificio. L isolamento acustico offerto dalla facciata di un edificio dipende dalla prestazione dei diversi elementi che la costituiscono (muratura, serramenti, cassonetti porta avvolgibili, prese d aria, ecc.). Pertanto, nelle valutazioni previsionali, è necessario conoscere le caratteristiche di tutti i componenti costituenti la soluzione d involucro. Tuttavia, poiché la potenza sonora globalmente trasmessa all interno dalla facciata è somma delle potenze sonore trasmesse dai diversi elementi componenti, espressa in decibel, il suo valore numerico è determinato in primo luogo dalla prestazione acustica degli elementi in grado di dare luogo ad una maggiore trasmissione, ovvero dagli elementi acusticamente più deboli. Per questo, l isolamento acustico offerto da una facciata è condizionato principalmente dalla prestazione degli elementi meno performanti (tipicamente, gli infissi, i cassonetti degli avvolgibili, le prese d aria). Come per l isolamento acustico ai rumori aerei interni, anche l isolamento di facciata, misurato negli edifici reali, tiene conto, oltre che della trasmissione diretta attraverso i vari elementi, anche della trasmissione sonora laterale. Il calcolo dell isolamento acustico di facciata D 2m,nT (normalizzato rispetto al tempo di riverberazione) può essere effettuato mediante i metodi definiti dalla norma UNI EN [1] e dal rapporto tecnico UNI TR [2]. Esso viene determinato a partire dal potere fonoisolante apparente di facciata R, in base alla seguente relazione: V D 2m,nT = R + DL fs + 10lg ( ) (db) 6T 0 S dove ΔL fs è la differenza di livello sonoro dovuta a particolari configurazioni della facciata (db), V è il volume dell ambiente interno (m3), T 0 è il valore di riferimento del tempo di riverberazione (0,5 s) e S è la superficie della facciata, come vista dall interno (m2). Il termine ΔL fs, ottenibile mediante il metodo definito dall appendice C della norma UNI EN [1], dipende dalla forma della facciata, dall assorbimento acustico caratteristico delle superfici aggettanti (ad esempio, l intradosso dei balconi) e dalla direzione del campo sonoro esterno. Per facciate piane (senza balconi o altre sporgenze o rientranze), il termine ΔL fs assume valore nullo. Il potere fonoisolante apparente di facciata R si ottiene dalla media energetica ponderata delle prestazioni acustiche dei singoli elementi di facciata, in base alla relazione: NEWSLETTER DEL FACCIA A VISTA Mensile di informazione tecnica sul Laterizio Faccia a Vista 1

2 2 Isolamento acustico di facciata: effetto delle connessioni rigide nelle pareti doppie n S R = 10lg i A Σ + 0 p Σ K (db) i=1 S S i=1 in cui R i ed S i sono, rispettivamente, il potere fonoisolante (db) e la superficie (m 2 ) del generico elemento di facciata i ; A 0 è l unità di assorbimento di riferimento (pari a 10 m 2 ); D n,e,i è l isolamento acustico normalizzato (db) del piccolo elemento di facciata i (ad esempio, una presa d aria); S è la superficie complessiva della facciata (m 2 ); K è la correzione relativa al contributo globale della trasmissione laterale, da assumersi pari a 2 (db) per facciata di muratura pesante con giunti rigidi. L influenza della muratura sull isolamento acustico di facciata Semplici considerazioni, basate sull uso delle relazioni di calcolo sopra riportate, portano a concludere che l influenza della prestazione della muratura sull isolamento acustico di una facciata che comprenda almeno un serramento è generalmente trascurabile. Ad esempio, nel caso di ambienti di dimensione tipicamente residenziale (4 x 4 m 2, con una finestra 1,5 x 1,5 m 2 ) e con prestazioni acustiche del serramento pari a 35 db (R w ), variazioni di 1 db dell indice di valutazione del potere fonoisolante della muratura intorno al valore di 50 db comportano differenze nell isolamento acustico di facciata di appena 0,1 db. Ciò significa che, con riferimento ai valori limite dettati dal DPCM 5/12/97 [3] per l isolamento acustico di facciata degli edifici residenziali (40 db) e alle prestazioni acustiche medie del serramento, variazioni modeste dell indice di valutazione del valore del potere fonoisolante della muratura attorno ai valori usuali assumono rilevanza trascurabile. La relazione suddetta è anche esemplificata dalla curva rossa del grafico di figura 1, valido nelle ipotesi sopra indicate e per contributo globale della trasmissione sonora laterale (K) pari a 2 db. Nel caso, invece, in cui l indice di valutazione del potere fonoisolante del serramento sia maggiore (ciò si impone normalmente quando si richiede un isolamento acustico di facciata elevato, come nel caso delle scuole), allora anche il valore dell indice di valutazione del potere fonoisolante della muratura assume maggiore importanza. La curva blu del grafico di figura 1 evidenzia come, nelle medesime ipotesi sopra specificate, con R w del serramento pari a 46 db, variazioni di 1 db dell indice di valutazione del potere fonoisolante della muratura intorno al valore di 50 db comportano modifiche di circa 0,6 db all isolamento acustico di facciata. Dunque, in presenza di serramenti particolarmente performanti, il controllo della prestazione acustica offerta dalla muratura riveste significativa importanza. Isolamento acustico di facciata D m,nt (db) ( - R i - D n,e,i ) scuole residenze R w murature (db) R w serramento = 35 db R w serramento = 46 db Fig. 1 - Relazione tra indice di valutazione del potere fonoisolante della muratura e isolamento acustico di facciata per diversi valori dell indice di valutazione del potere fonoisolante del serramento.

3 Relazione tra requisiti sismici e requisiti acustici per le murature di facciata La relazione tra requisiti acustici e requisiti di stabilità strutturale delle murature, in modo particolare nel caso di eventi sismici, non è stata ancora sottoposta a studi sistematici, con riferimento al contesto costruttivo ed ambientale italiano. Nel caso delle murature di facciata costituite da un doppio paramento murario (con esterno in laterizio faccia a vista o intonacato), il requisito di resistenza alle azioni telluriche può rendere necessario l impiego di sistemi di ancoraggio tra i due paramenti delle pareti multistrato. Fig. 2 - Alcuni tipi di elementi di ancoraggio tra i paramenti murari di pareti doppie. In generale, la presenza di elementi di connessione rigidi o semirigidi all interno di pareti doppie può avere influenza negativa sulla prestazione fonoisolante, dal momento che essi costituiscono punti di trasmissione delle vibrazioni sonore. La riduzione dell indice di valutazione del potere fonoisolante si può quantificare, nei casi più usuali, in misura piuttosto variabile, ma normalmente non superiore a 3 5 db. Infatti, le pareti doppie in laterizio hanno un comportamento acustico che è determinato principalmente dalla legge della massa, dal momento che il disaccoppiamento tra i due tavolati (e quindi la possibilità di funzionare secondo il principio del sistema doppio disgiunto) è normalmente influenzato negativamente dalle inevitabili giunzioni laterali tra le pareti e dagli eventuali elementi di connessione tra queste (determinati, ad esempio, dalla struttura a telaio in c.a.). Solo nel caso di pareti doppie costituite da paramenti disaccoppiati tra loro mediante, ad esempio, strati elastici posti ai bordi, la presenza di connessioni rigide puntiformi può avere influenza rilevante. Tuttavia, ragioni di carattere strutturale in caso di sisma portano comunque ad escludere questo tipo di soluzione. Come già evidenziato, variazioni dell indice di valutazione del potere fonoisolante della muratura nell ordine di 3 db intorno ai valori comunemente offerti dalle pareti doppie in laterizio (50 db) comportano modifiche generalmente trascurabili all isolamento acustico di facciata (curva rossa del grafico di figura 1). Pertanto, si può ritenere che l influenza sull isolamento acustico di facciata di eventuali dispositivi di ancoraggio nelle pareti doppie possa considerarsi trascurabile. L effetto della presenza di connessioni rigide tra i due paramenti di pareti doppie in laterizio può, invece, assumere maggiore rilevanza per quanto concerne l isolamento acustico tra due ambienti adiacenti che condividono la medesima facciata (figura 3). 3 A B C Fig. 3 - Diverse configurazioni del nodo tra divisorio (tra due ambienti interni) e parete di facciata.

4 4 Isolamento acustico di facciata: effetto delle connessioni rigide nelle pareti doppie In questi casi, la trasmissione sonora tra i due ambienti adiacenti è caratterizzata da un percorso laterale attraverso la muratura di facciata (freccia gialla di figura 3). Per ridurre questa trasmissione sonora laterale ed ottenere elevati valori dell indice di valutazione del potere fonoisolante apparente della partizione tra i due ambienti adiacenti, può essere conveniente separare le due parti del paramento interno della parete di facciata, come mostrato nell immagine C di figura 3. In questo caso, si può ritenere che la trasmissione laterale che avviene attraverso la facciata (e che usualmente può comportare significative riduzioni del potere fonoisolante apparente anche superiori a 3 db) sia sostanzialmente eliminata. La configurazione di sinistra (A), invece, per quanto sia quella più frequente e pratica per le costruzioni edili, è in grado di dare luogo ad una forte trasmissione laterale. Il paramento interno della parete di facciata, dotato spesso di ridotta massa superficiale e non interrotto in corrispondenza del giunto strutturale, costituisce un percorso efficace di trasmissione sonora. Inoltre, il medesimo paramento crea un ponte acustico tra i due tavolati della parete interna, contribuendo a ridurne le prestazioni di isolamento acustico, per trasmissione diretta. Con riferimento alla configurazione C di figura 3, la presenza di ancoraggi rigidi tra i due tavolati interno ed esterno della parete di facciata può ridurre significativamente l effetto della sconnessione sopra citata e peggiorare il potere fonoisolante tra i due ambienti adiacenti, come dimostrato da uno studio di Hall, Hopkins e Turner, del Building Research Establishment britannico [4]. Nelle indagini svolte in argomento [4, 5], in particolare, sono state usate connessioni semirigide del tipo rappresentato in fig. 4, caratterizzate da una rigidità dinamica di 43,4 MN/m, valutandone l influenza in termini acustici su sistemi di involucro (parete di facciata+divisorio) schematizzati in fig. 5. Fig. 4 - Dispositivo di connessione tra i due paramenti della parete di facciata usati nello studio di Hall et al. [4, 5]. Fig. 5 - Schematizzazione del nodo parete di facciata-divisorio considerato nello studio di Hall et al. [4]. parete di facciata parete di separazione interna materiale fibroso Con riferimento allo schema di figura 5, la parete di separazione tra i due ambienti interni usata nello studio citato, è del tipo a singolo strato in blocchi, spessa 21,5 cm e con massa superficiale di 440 kg/m2, mentre la parete di facciata è costituita da un paramento interno in blocchi intonacati sul solo lato interno, spessi 10 cm e con massa superficiale di 150 kg/m2, e da un paramento esterno in mattoni faccia a vista, dello spessore di 10 cm e con massa superficiale di 170 kg/m2. Nello studio esaminato, per ciò che concerne le valutazioni riguardanti l isolamento acustico tra ambienti interni adiacenti, si utilizza l indice di valutazione del potere fonoisolante rispetto al tempo di riverberazione D nt ; nella normativa italiana [3], invece, la grandezza di riferimento per l isolamento acustico è il potere fonoisolante apparente R. Nel caso esaminato, per ottenere il valore R bisogna sottrarre 1,3 db al valore di D nt,w riportato nel grafico di figura 6 (R w = D nt,w 1,3 db).

5 Isolamento acustico normale D nt,w (db) Frequenza (Hz) 5000 Fig. 6 - Effetto delle connessioni rigide nella muratura di facciata sull isolamento acustico tra ambienti interni adiacenti [4] che, nel caso esaminato, è espresso con l indice di isolamento acustico normalizzato rispetto al tempo di riverberazione D nt,w e non con quello relativo al potere fonoisolante apparente R w. senza ancoraggi (D nt,w = 57 db) con ancoraggi (D nt,w = 55 db) Il grafico di figura 6 mostra come, nel caso esaminato, la presenza di connessioni rigide tra i due paramenti della parete di facciata è responsabile di una riduzione di isolamento acustico normalizzato tra i due ambienti interni di 2 db, con contributo maggiormente evidente alle medio basse frequenze. Si può ritenere che nel caso in cui il giunto con la parete di facciata fosse stato del tipo C illustrato in figura 3 (minore trasmissione laterale attraverso il paramento interno della parete di facciata), la presenza di tali connessioni rigide risulterebbe ulteriormente peggiorativo. In questi casi, può essere opportuno l impiego di sistemi di ancoraggio caratterizzati da minore rigidità, come quello illustrato in figura 2 a destra (con rigidità dinamica fino a 25 volte inferiore a quella di figura 4) [5], che possono contribuire a ridurre significativamente la trasmissione sonora laterale e quindi a migliorare l isolamento acustico tra gli ambienti interni. 5 Conclusioni Per valutare l influenza di connessioni rigide puntiformi poste all interno di pareti doppie di facciata (intonacate o faccia a vista ), è necessario distinguere il caso dell isolamento acustico di facciata (isolamento dai rumori esterni) da quello del potere fonoisolante dei divisori interni (isolamento acustico dai rumori interni). Per quanto attiene l isolamento acustico di facciata, si può ritenere che l influenza di ancoraggi rigidi, sebbene significativa sulla prestazione intrinseca della muratura, sia trascurabile, in quanto risulta normalmente dominato dalla prestazione degli elementi di facciata meno performanti (serramenti, ecc.). Per ciò che concerne l isolamento dai rumori interni, invece, dal momento che la parete di facciata può costituire un significativo percorso di trasmissione laterale per i rumori che si propagano tra ambienti adiacenti, l effetto delle connessioni rigide si può manifestare negativamente, causando un calo di prestazione maggiormente rilevante alle medio basse frequenze del suono. Riferimenti [1] UNI EN : 2001, Acustica edilizia - Stima delle prestazioni acustiche degli edifici a partire dalle prestazioni dei prodotti Isolamento acustico dal rumore esterno. [2] UNI TR 11175: 2005, Acustica in edilizia - Guida alle norme serie UNI EN per la previsione delle prestazioni acustiche degli edifici - Applicazione alla tipologia costruttiva nazionale. [3] DPCM 5/12/97, Requisiti acustici passivi degli edifici. [4] R. Hall, C. Hopkins and P. Turner, The effect of wall ties in external cavity walls on the airborne sound insulation of solid separating walls, in Proceedings of International Congress on Acoustics, Rome [5] C. Hopkins, R. Wilson, R.J.M. Craik, Dynamic stilness as an acoustic specification parameter for wall ties used in masonry cavity walls, Applied Acoustics 58 (1999),