Isolamento acustico: valutazione del potere fonoisolante per strutture complesse

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1 Isolamento acustico: valutazione del potere fonoisolante per strutture complesse Dott. Edoardo Piana, Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale Università degli Studi di Brescia, via Branze 38, Brescia piana@ing.unibs.it Ing. Ugo Pannuti, Responsabile Certificazione Volontaria di Prodotto ICMQ Spa, Via G. De Castillia, 10, Milano pannuti@icmq.org INTRODUZIONE Dopo aver appreso i concetti fondamentali legati all assorbimento e all isolamento acustico ed aver esposto il quadro legislativo e normativo, è opportuno scendere più nel dettaglio riguardo ai metodi di previsione disponibili per valutare le prestazioni di strutture complesse. In particolare verranno esposte le prestazioni tipiche degli elementi che compongono le facciate e i metodi di calcolo per determinare l isolamento complessivo delle facciate, con alcuni esempi esplicativi. POTERE FONOISOLANTE E INDICE DI ISOLAMENTO ACUSTICO Le prestazioni di isolamento di una partizione vengono espresse in termini di isolamento acustico R. Tuttavia, nella pratica di cantiere e sulle schede tecniche, si fa spesso riferimento all indice di isolamento acustico R w. Questo parametro è calcolato sulla base del potere fonoisolante R secondo una procedura descritta nella norma ISO per l isolamento per via aerea e nella norma ISO per l isolamento dai rumori di calpestio. Il campo di frequenza considerato è generalmente quello delle bande di terzi di ottava compreso fra 100 Hz e 3150 Hz. In particolare, il potere fonoisolante viene pesato con una curva di riferimento stabilita dalle precedenti normative. La curva di riferimento viene traslata a passi di 1 db fino a che la somma degli scarti sfavorevoli (corrispondente a quella parte del grafico di Figura 1 per cui la curva di riferimento presenta valori maggiori di quella del potere fonoisolante) diviso il numero delle bande considerate, non raggiunge il valore più vicino ma comunque inferiore a 2. Figura 1: Esempio di determinazione dell indice di isolamento acustico per via aerea; la spezzata rossa rappresenta la curva di riferimento. Il valore dell indice di isolamento acustico è quello raggiunto dalla curva di riferimento traslata per la frequenza di 500 Hz. 1

2 È utile ricordare che la legislazione e la normativa fanno riferimento a questo indice di isolamento pesato per definire i limiti di isolamento da rispettare. Tuttavia l uso del semplice indice di isolamento non consente di comprendere a pieno quali sono le prestazioni acustiche della partizione nei vari campi di frequenza. Pertanto vengono introdotti anche due ulteriori fattori che consentono di avere un idea migliore delle prestazioni per particolari tipologie di suoni. L utilizzo dei termini di adattamento dello spettro (C, Ctr) è stato introdotto per correggere il valore dell indice di valutazione quando esso è riferito ad una situazione pratica in cui è prevista una sorgente di rumore riconducibile al rumore rosa ponderato A (termine C) utilizzato per descrivere rumori di ambienti interni (parlato, televisione, musica) o al rumore di traffico urbano ponderato A (termine Ctr). Di conseguenza il risultato di una valutazione dell indice di isolamento acustico potrà essere espresso, ad esempio, come R w = 54 (-2, -5) db, il che sta ad indicare che la parete considerata ha una prestazione di base pari a 54 db; se investita da rumore rosa la prestazione di isolamento acustico diventa 52 db, mentre se sottoposta a rumore da traffico avrà un isolamento equivalente a 49 db. SUPERFICI OPACHE Fino a questo momento sono state introdotte le prestazioni di pareti singolo strato, per le quali è possibile avere una stima dell isolamento acustico tramite la legge di massa. In questo caso, per poter raggiungere un indice di isolamento di 50 db, è necessario avere a disposizione una parete con una massa superficiale di circa 400 kg/m 2. Tale tipologia di pareti ha delle scarse caratteristiche di base per quanto riguarda l isolamento termico. È quindi di interesse trovare una tipologia di pareti che riesca ad avere contemporaneamente buone qualità di isolamento acustico e termico. Le pareti doppie si prestano perfettamente a questo scopo. Infatti il loro sistema di isolamento si basa sulla presenza di un intercapedine che può essere riempita con un materiale fonoassorbente/termoisolante che acusticamente rende il pacchetto un sistema massa-molla-massa. In questo caso il comportamento acustico della parete, rispetto a quanto visto per le pareti singolo strato, migliora nettamente presentando contemporaneamente il vantaggio di avere un peso contenuto. In particolare, per questa tipologia di pareti, è possibile raggiungere un valore di indice di isolamento di 50 db mantenendo la massa superficiale attorno ai 250 kg/m 2. PARETI DOPPIE In Figura 2 è rappresentato il confronto fra il potere fonoisolante di una parete singolo stato e quella di una parete doppia avente la medesima massa superficiale della prima. 2

3 Figura 2: confronto fra una parete semplice e una parete doppia aventi la stessa massa superficiale. Poiché le prestazioni delle pareti doppie sono basate sulla realizzazione di un sistema massamolla-massa, è importante che non esistano connessioni fra le due pareti esterne. È da notare che anche la presenza nell intercapedine di una lana minerale avente densità troppo elevata comporta la presenza di un ponte acustico con conseguente decadimento delle prestazioni di fonoisolamento. Per questo motivo è opportuno non utilizzare materiali con densità superiore a 50 kg/m 3. In Figura 3 si riporta un grafico in cui si descrive l effetto della presenza di ponti acustici su una parete realizzata in lastre di cartongesso. Figura 3: Effetto della presenza di ponti acustici su una parete realizzata con singole lastre di cartongesso. SUPERFICI VETRATE In genere le facciate non sono completamente opache, ma presentano dei particolari trasparenti che consentono di rispettare i rapporti aero-illuminanti stabiliti dai regolamenti nazionali. La tipologia costruttiva italiana prevede che le vetrate siano accompagnate da sistemi di oscuramento che tipicamente si dividono in persiane e tapparelle. Queste ultime costituiscono un punto debole per l isolamento di facciata. In Figura 4 è rappresentato il potere fonoisolante di un vetro singolo da 3

4 4 mm e di un vetro doppio Si noti come al di là della frequenza di risonanza le prestazioni del vetro doppio siano nettamente superiori a quelle del vetro singolo. Per migliorare ulteriormente l isolamento è opportuno variare gli spessori dei due vetri in modo da modificare la frequenza di coincidenza di uno dei due. Figura 4: Potere fonoisolante offerto da un vetro monostrato da 4 mm (linea sottile) e da un vetro doppio (linea spessa). Tuttavia l infisso è costituito sia dal vetro che dal telaio. Quindi è bene sapere quale sia l effetto del grado di tenuta all aria dei serramenti sul potere fonoisolante. La Figura 5 rappresenta l andamento del potere fonoisolante in funzione del grado di tenuta all aria del serramento. La differenza fra i vari gradi di tenuta è apprezzabile soprattutto in alta frequenza, dove si hanno quasi 20 db di differenza fra un serramento con grado NC e uno con grado A3. Se si considera che le guarnizioni e il serramento sono soggetti a degrado, si può capire quanto sia importante effettuare una regolare manutenzione degli infissi. Figura 5: Effetto della permeabilità all aria sul potere fono isolante. 4

5 PORTE E PORTONI Anche le porte e i portoni sono elementi essenziali di molte facciate. Oltre alle indicazioni precedentemente riportare per le finestre, in questo caso deve essere considerato il vuoto presente al di sotto della porta per consentire la sua movimentazione. Tale spazio rappresenta una superficie priva di potere fonoisolante che riesce a degradare rapidamente le prestazioni dell intera facciata. In Figura 6 è riportato un grafico che riassume le prestazioni di un portone nelle seguenti condizioni: 1) Sistema automatico di sigillatura alla base della porta attivo; 2) Spazio al di sotto della porta completamente riempito con sigillante acustico; 3) Sistema automatico di sigillatura alla base della porta non attivo. Figura 6: Isolamento acustico di un portoncino in funzione delle condizioni della soglia. FORI DI AERAZIONE La condizione appena descritta per le soglie si ripresenta anche per le eventuali bocchette di aerazione. Anche in questo caso il potere fonoisolante dell apertura risulta essere nullo. È particolarmente importante quindi utilizzare delle bocchette di aerazione silenziate, in quanto questo tipo di elemento, seppure di dimensioni ridotte, qualora non sia trattato, è in grado di pregiudicare l isolamento acustico dell intera facciata. Esistono in commercio vari silenziatori per bocchette, sia per nuove installazioni che adatte alla bonifica di situazioni preesistenti. COMPOSIZIONE DI ELEMENTI CON ISOLAMENTI DIFFERENTI Per quanto precedentemente esposto, diventa fondamentale avere a disposizione una formula di calcolo che consenta di prevedere le prestazioni di una facciata complessa. La formula normalmente utilizzata è la seguente: 1 R 10log S S 10 i R /10 i [ db] 5

6 dove: R è il potere fonoisolante complessivo espresso in db per ciascuna banda di terzi di ottava; S è la superficie totale della parete in m 2 ; S i è la superficie dell i-esimo elemento che compone la parete in m 2 ; R i è il potere fonoisolante dell i-esimo elemento alla specifica banda di frequenza considerata espresso in db. La precedente formula rappresenta una sorta di media pesata per la superficie di ciascun elemento del potere fonoisolante. Dal momento che i poteri fonoisolanti degli elementi espressi in db vengono riportati all esponente della relazione, questi ricoprono il ruolo fondamentale nel calcolo del potere fonoisolante complessivo. Come conseguenza, una seppur piccola sigillatura incompleta di una finestra o un foro di aerazione non isolato, possono compromettere completamente le prestazioni acustiche della facciata. Esempio applicativo Si consideri una parete perimetrale da 15 m 2 avente un indice di isolamento acustico di 55 db in cui viene inserita una porta da 0.9 m x 2.1 m con un valor dell indice di isolamento di 35 db e un foro di aerazione da 100 cm 2. Quale sarà l indice di isolamento acustico complessivo per la parete considerata? Soluzione La parete considerata, se non trattata, avrà un valore del potere fonoisolante complessivo pari a 31.5 db. Come è possibile arrivare ad un valore complessivo di R w = 50 db? Una possibile soluzione è di aumentare l indice di isolamento della porta a 42 db, con un isolamento della bocchetta di 48 db. In questo modo si otterrà un valore dell indice di isolamento acustico per l intera parete di 49.7 db. Nota: in linea generale, è necessario che tutti gli elementi che costituiscono la facciata abbiano un indice di isolamento (o potere fonoisolante) più vicino possibile al valore posto come obbiettivo. 6