Isolamento acustico: teoria e quadro legislativo

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1 Isolamento acustico: teoria e quadro legislativo Dott. Edoardo Piana, Dip. Ingegneria Meccanica e Industriale Università degli Studi di Brescia, via Branze 38, 513 Brescia Ing. Ugo Pannuti, Resp.Certificazione Volontaria di Prodotto ICMQ Spa, Via G. De Castillia, 10, 014 Milano, INTRODUZIONE Il controllo delle emissioni e delle immissioni rumorose per gli edifici è un argomento che negli ultimi anni ha ricoperto sempre maggiore importanza sia in ambito civile che industriale. Nonostante gli sforzi nel campo della progettazione e della ricerca e sviluppo delle soluzioni costruttive e dei materiali, lo studio delle prestazioni acustiche di un elemento è spesso svolto su basi empiriche attraverso prove sperimentali in laboratorio o in opera. Tale metodologia è particolarmente scomoda, soprattutto nel caso di elementi prefabbricati di grandi dimensioni. Per tale motivo è di grande interesse poter prevedere le caratteristiche degli elementi sulla base di calcoli teorici o di modelli matematici sviluppati ad hoc. Il lavoro che viene presentato vuole proporre un metodo innovativo per la verifica e la progettazione di pannelli prefabbricati basato sullo studio delle caratteristiche dinamiche dei manufatti, senza ricorrere a prove di laboratorio condotte in camere di trasmissione. Il concetto di isolamento acustico di pannelli prefabbricati e del metodo proposto possono essere declinati attraverso tre criteri: introduzione ai concetti di base e quadro legislativo, valutazione del potere fono isolante per strutture complesse, descrizione del nuovo metodo per i pannelli prefabbricati. ASSORBIMENTO E ISOLAMENTO ACUSTICO Spesso i concetti di assorbimento acustico e isolamento acustico vengono confusi. È bene pertanto effettuare una prima distinzione. Si consideri un onda sonora che colpisce una parete (Figura 1). Parte della potenza sonora incidente W i viene riflessa (W r ), parte dissipata (W d ) e parte trasmessa oltre la parete (W t ). È possibile scrivere la seguente equazione di bilancio della potenza: W i W W r d W t Normalizzando per la potenza del suono incidente, W i si ha: 1 r Dove r è detto coefficiente di riflessione, δ coefficiente di dissipazione e τ coefficiente di trasmissione. Luglio13 1

2 W d W i W t W r Figura 1. Bilancio di potenza su una partizione. La somma del coefficiente di dissipazione δ e del coefficiente di trasmissione τ è detta coefficiente di assorbimento acustico apparente e viene indicata con α. Rappresenta la porzione di potenza sonora che, una volta attraversata la parete, non si ripresenterà più nell ambiente emettitore e può assumere come valore massimo quello unitario. Il generico andamento del coefficiente di assorbimento acustico apparente in funzione della frequenza per un generico materiale poroso è riportato in Figura. 1,0 0,8 α 0,6 0,4 0, Frequenza (Hz) Figura. Andamento del coefficiente di assorbimento acustico apparente in funzione della frequenza. Tutti i coefficienti precedentemente introdotti sono in genere funzione della frequenza, e possono dipendere anche dalla direzione di provenienza del suono. Ad esempio, all interno di un ambiente composto da pareti molto riflettenti il suono incide su ciascuna partizione provenendo da tutte le direzioni (campo diffuso). Questo significa che si possono definire dei coefficienti di assorbimento per incidenza normale o casuale. Anche il coefficiente di trasmissione τ può essere definito per le medesime condizioni. Per definire l isolamento acustico offerto da una partizione, ossia la sua capacità di non far passare il suono da un ambiente ad un altro, si utilizza comunemente il concetto di potere fonoisolante, definito sulla base del coefficiente di trasmissione τ come: Luglio13

3 1 R( f ) 10log ( f ) Il generico andamento del potere fonoisolante di un pannello monostrato è rappresentato in Figura 3. Figura 3. Andamento in frequenza del potere fonoisolante R. Si possono distinguere tre diversi comportamenti del pannello, a seconda del campo di frequenze considerato: 1) Regione della risonanza; ) Regione della legge di massa; 3) Regione della coincidenza. Nella regione della risonanza la parete ha un comportamento legato alle sue caratteristiche dimensionali e al tipo di materiale con cui è realizzata. La prima frequenza di risonanza può essere determinata attraverso la formula: f i, n D m i L n L x y dove D è la rigidezza flessionale statica per unità di larghezza della parete in newton per metro, m è la massa per unità di superficie in chilogrammi al metro quadro, i ed n individuano i modi di vibrare della parete, L x e L y sono le dimensioni principali in metri. Nel tratto centrale, dove vige la legge di massa, il potere fono isolante può essere calcolato tramite la relazione: R ( f ) 0logmf 47 Luglio13 3

4 Infine, nella regione della coincidenza si ha che per una certa frequenza la velocità di propagazione delle onde flessionali nel pannello eguaglia quella del suono nell aria. Per tale condizione il suono incontra una minima resistenza ad attraversare la parete e si ha una brusca diminuzione delle sue prestazioni acustiche. La frequenza di coincidenza può essere calcolata sulla base della rigidezza flessionale dinamica D x del pannello attraverso la seguente formula: f c c m D x dove c rappresenta la velocità del suono in aria, pari a circa 340 m/s in condizioni standard. Da quanto esposto segue che la legge di massa può essere utilizzata per descrivere il comportamento di una parete solamente in un campo di frequenze limitato. La sua applicazione per l intero campo di frequenze può portare ad errori grossolani. Per questo motivo è importante trovare un metodo di calcolo che non sia semplicemente descrittivo, ma che consenta di determinare con precisione l isolamento acustico offerto da una parete per l intero campo di frequenze di interesse. Normalmente le prestazioni di isolamento acustico vengono valutate in un campo di frequenza che va da 100Hz a 3150Hz, ma tale campo può essere esteso da 50Hz a 5kHz. Quadro legislativo e normativo Legislazione sui requisiti acustici passivi Per quanto concerne il riferimento legislativo riguardo ai requisiti acustici passivi in Italia si hanno principalmente i seguenti disposti: - Regolamento locale di igiene tipo - DPCM 05/1/1997 Il Regolamento locale di Igiene tipo è cogente, nel senso che le Regioni hanno in passato stabilito i requisiti minimi di protezione acustica che devono avere le abitazioni costruite sul suo territorio. Tale regolamento è retaggio del passato e nella maggior parte dei casi deriva da esperienze maturate negli anni 70/ 80. Il DPCM 05/1/1997 è invece ben più recente ed è stato fonte di dibattito fin da principio. Esso stabilisce i requisiti acustici minimi delle unità abitative per quanto riguarda cinque aspetti fondamentali: - isolamento per via aerea di partizioni verticali e orizzontali (R w ), - isolamento per via aerea di facciata (D m,n,t ), - rumore massimo di calpestio (L n ), - rumore massimo ammesso per impianti a funzionamento continuo (L Aeq ), - rumore massimo per quanto riguarda impianti a funzionamento discontinuo (L ASmax ). Il DPCM chiede di verificare le prestazioni acustiche in opera, ma rimanda la progettazione acustica ad una fase preliminare che deve essere effettuata dai tecnici sulla base delle norma di buona tecnica in vigore. Per complicare ulteriormente il quadro, la legge n. 88/009 asserisce che in attesa del riordino della materia non sia applicata la disciplina relativa ai requisiti acustici passivi degli edifici nei Luglio13 4

5 rapporti tra privati, compresi i rapporti tra costruttori-venditori e acquirenti di alloggi sorti successivamente alla data di entrata in vigore della legge n. 88/009. A seguito della emanazione di tale legge, che prevede il riordino della materia acustica con lo scopo di predisporre una sorta di testo unico per l'acustica, il decreto del 05/1/1997 è stato congelato per gli aspetti che riguardano i rapporti tra privati ma non abrogato e pertanto rimane valido. Normativa sui requisiti acustici passivi Progettazione degli elementi e dei sistemi Non esiste una vera e propria linea guida sulla progettazione acustica dei singoli elementi, se non per quanto riguarda alcune particolari tipologie di pareti. Tuttavia il rapporto tecnico UNI TR specifica quali sono i valori di base per alcune delle più comuni tipologie costruttive riscontrabili sul territorio nazionale. A seconda delle prestazioni di base e degli obbiettivi che si vogliono ottenere, sarà quindi possibile scegliere la tipologia di partizione o il sistema edilizio più adatto all ottenimento del risultato. La verifica delle prestazioni in fase progettuale può essere realizzata attraverso la famiglia di norme della serie UNI EN 1354, che si basano sulle prestazioni dei prodotti ottenute tramite certificazione in laboratori accreditati. La parte 1 indica un metodo per valutare l isolamento per via aerea fra ambienti. La parte indica un metodo per valutare l isolamento acustico al calpestio. La parte 3 indica un metodo per valutare l isolamento acustico contro il rumore proveniente dall'esterno. La parte 4, spesso trascurata e di applicazione soprattutto nel settore industriale, indica un metodo per valutare l isolamento acustico per via aerea del rumore interno all esterno. La parte 5 indica un metodo per valutare il livello sonoro dovuto agli impianti tecnologici. Tutte queste normative non possono prescindere né dalle condizioni al contorno su cui vengono installate le partizioni o i paramenti esterni, né dalle modalità di messa in opera. In particolare questo secondo aspetto risulta essere il più critico per il raggiungimento delle prestazioni di progetto e richiede manodopera specializzata e adeguatamente formata sul tema dell acustica. Verifica delle prestazioni dei componenti e dei sistemi In fase di verifica delle prestazioni, è necessario riferirsi alle norme UNI EN ISO della serie La parte 1 specifica i requisiti di prova per gli elementi di edificio. Le procedure generali di prova per la misurazione dell isolamento acustico per via aerea e dell isolamento del rumore da calpestio sono riportate nelle UNI EN ISO e UNI EN ISO La parte definisce il metodo di laboratorio per la misurazione dell isolamento acustico per via aerea di elementi di edificio. Le misurazioni sono eseguite in strutture di prova nelle quali la trasmissione sonora per via laterale è annullata. I risultati delle misurazioni svolte in conformità alla norma non sono applicabili direttamente alle situazioni in opera senza tenere conto di altri fattori che possono influenzare l isolamento acustico, come le trasmissioni laterali, le condizioni al contorno e il fattore di smorzamento. I risultati di prova ottenibili possono essere utilizzati per confrontare le proprietà dell isolamento acustico di elementi di edificio e per classificare tali elementi in base alle loro capacità di isolare acusticamente e per aiutare la progettazione acustica dei prodotti da costruzione che necessitano di proprietà acustiche. Luglio13 5

6 La parte 3 specifica i metodi di laboratorio per la misurazione dell isolamento del rumore da calpestio di solai. Il metodo di prova descritto in questa parte 3 della norma utilizza la macchina di calpestio normalizzata secondo la UNI EN ISO , che simula il rumore generato da una persona che cammina con i tacchi. Anche in questo caso le misurazioni sono eseguite in strutture di prova nelle quali la trasmissione sonora per via laterale è soppressa. La UNI EN ISO è applicabile a tutti i tipi di solai (sia pesanti sia leggeri) con tutti i tipi di rivestimenti per pavimenti La parte 4 definisce le procedure di base per la misurazione dell isolamento acustico per via aerea e dell isolamento del rumore da calpestio nei laboratori di prova, mentre la parte 5 specifica le strutture e le apparecchiature di prova per la misurazione dell isolamento sonoro degli elementi di edifici quali componenti e materiali, elementi tecnici (piccoli elementi di edificio), sistemi di miglioramento dell isolamento acustico. La parte 5 specifica infine le procedure di qualificazione da utilizzare per la messa a punto di nuove attrezzature di prova per le misurazioni dell isolamento acustico. Queste possono essere ripetute periodicamente per assicurarsi che non insorgano problemi nelle apparecchiature e nelle attrezzature di prova. Inoltre, per quanto riguarda la verifica in opera dei requisiti acustici passivi, devono essere applicate le norme UNI EN ISO per le misurazioni in opera rispettivamente dell isolamento acustico fra ambienti, dell isolamento acustico delle facciate e degli elementi di facciata e per l isolamento dal rumore di calpestio dei solai. Sviluppi futuri Il congelamento del DPCM 05/1/1997 sui requisiti acustici passivi e il conseguente atteso riordinamento hanno lo scopo di passare ad una classificazione acustica degli edifici sulla scorta di ciò che da tempo avviene per la parte termica. La norma UNI propone, in riferimento ad alcuni requisiti acustici prestazionali degli edifici, i criteri per la loro misurazione e valutazione. In particolare su tale base la norma stabilisce una classificazione acustica per l'intera unità immobiliare. Viene infine proposta una valutazione sintetica (con un unico indice descrittore) dell'insieme dei requisiti per unità immobiliare. La norma UNI completa la UNI sulla classificazione acustica delle unità immobiliari di sistemi edilizi non seriali, caratterizzati da un insieme di unità immobiliari con elementi tecnici di solito variabili da un edificio all'altro. La norma fornisce le indicazioni per la selezione del campione, per ciascun requisito acustico, al fine della classificazione di singole unità immobiliari appartenenti a sistemi edilizi non seriali. I criteri stabiliti nelle precedenti norme sono applicabili a tutte le unità immobiliari con destinazione d'uso diversa da quella agricola, artigianale e industriale. Luglio13 6

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