Associazione Italiana di Acustica 38 Convegno Nazionale Rimini, 08-10 giugno 2011 NUOVO LABORATORIO DI PROVA PER L ISOLAMENTO ACUSTICO IN STRUTTURA LEGGERA A SECCO Michele Valotto (1), Stefano Pasqualin (2), Federica Bettarello (3), Orfeo Sbaizero (4), Marco Caniato (4) 1) Acustica Sistemi s.r.l., Padova 2) Fracasso s.p.a., Fiesso d Artico (VE) 3) Acusticamente - Studio Associato di Ingegneria, Conegliano (TV) 4) Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell Informazione, Università di Trieste, Trieste 1. Introduzione In una realtà ove la certificazione del prodotto commercializzato diviene sempre più fondamentale, il mercato crea la richiesta di strutture atte allo scopo. Nasce quindi per tal fine, con il supporto di progettisti, produttori ed enti di ricerca, un laboratorio indipendente che può gestire la crescente richiesta di certificazioni in materia d'isolamento acustico di partizioni edilizie e dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale. La particolare ubicazione del laboratorio e l utilizzo di materiali ecocompatibili hanno comportato scelte progettuali diverse dalla consuetudine per riuscire ad ottemperare ai requisiti imposti dalle vigenti normative tecniche. Verranno illustrati i criteri di progettazione, taratura e certificazione adottati per la realizzazione e l'utilizzo della struttura suddetta. I risultati ottenuti dimostrano a pieno la possibilità di usufruire della struttura per effettuare prove secondo le norme della serie UNI EN ISO 101 [1-5] e UNI EN 1793 [6]. Due società che operano nel settore dell acustica, Acustica Sistemi s.r.l di Padova e Fracasso s.p.a. di Fiesso d Artico, hanno dato vita alla società DBA s.r.l. che con la collaborazione dell Università di Trieste, Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell Informazione ha realizzato il laboratorio. 2. Il progetto La progettazione è stata vincolata dalla particolare ubicazione del laboratorio. Questo infatti è realizzato all'interno di un magazzino presso la Fracasso s.p.a. La particolare situazione ha imposto la realizzazione della struttura con metodologia a secco e senza leganti chimici sia per evitare lunghi tempi di essiccazione sia per non interrompere le ordinarie attività lavorative all interno di tale volume. L involucro edilizio originario del locale era costituito da muratura in laterizio. Il piano di calpestio esistente era in calcestruzzo armato di spessore 25 cm, gettato contro terra, secondo il classico schema di pavimentazione industriale. La copertura era 1
costituita da un solaio in laterocemento di spessore 16+4 cm, con guaina impermeabilizzante di finitura esterna. L'obiettivo di progetto è stato quello di ottenere due camere a pareti e soffitto sghembi (non paralleli tra loro) completamente svincolate l'una dall'altra. Per ottenere ciò è stato previsto di realizzare tra le due stanze di prova un anello in calcestruzzo armato dello spessore di cm per ogni lato, in grado di supportare partizioni verticali anche di elevato spessore e peso. Per l'attacco delle pareti, del soffitto e delle pavimentazioni a tale cordolo è stato predisposto apposito sistema resiliente. Tale soluzione ha comportato una forte variazione di impedenza tra le camere che, in aggiunta alla stratigrafia messa in essere per le pareti perimetrali, aiuta l abbattimento delle trasmissioni laterali. La prima fase della nuova realizzazione ha previsto il taglio della pavimentazione industriale e lo scavo, fino a profondità opportuna, per l alloggiamento di un adeguato cordolo di fondazione del portale divisorio in calcestruzzo. Considerato il peso del portale in calcestruzzo (circa 16 tonnellate) e per evitare futuri possibili cedimenti dell elemento, il cordolo di fondazione è stato impostato su una serie di pali vibroinfissi. Successivamente si è proceduto ad armare i due ritti del portale e alla realizzazione dell architrave superiore, anch esso armato e gettato in opera, opportunamente dimensionato per accogliere gli ingenti carichi trasmessi dai controsoffitti di progetto. La geometria del portale ha permesso di definire un apertura di prova di 10,8 m 2. Considerate le esigenze progettuali di conferire il massimo isolamento acustico all involucro del Laboratorio, è stato scelto di realizzare la chiusura superiore con un doppio controsoffitto fonoisolante e la chiusura perimetrale con un doppio strato di contropareti su struttura metallica, oltre a un singolo strato posto in aderenza al laterizio esistente. In figura 1 è possibile osservare la struttura multistrato che costituisce il laboratorio. figura 1 Esploso del laboratorio 2
Se da un lato la realizzazione delle pareti e delle contropareti ha visto impegnata l ordinaria tecnica del cartongesso, dall altro sono state affrontate notevoli difficoltà nella costruzione dei controsoffitti autoportanti, a causa del loro notevole peso rapportato alle luci considerevoli, non ordinarie per questo tipo di strutture. Il controsoffitto a vista è stato dimensionato in modo da essere reso autoportante sulla luce minore, trasversale rispetto alle stanze del Laboratorio, per mezzo di profili in acciaio sagomato a freddo. Il secondo controsoffitto, completamente indipendente dal primo, è stato vincolato ad una struttura portante in carpenteria metallica in profili commerciali a caldo, ordita secondo la luce maggiore delle stanze. Complessivamente è stato possibile quindi ottenere due camere aventi le seguenti dimensioni: Camera 1: A pianta =17,22 m 2 ;V=53, m 3 Camera 2: A pianta =20,76 m 2 ;V=61,45 m 3 Per l accesso alle camere accoppiate è stata prevista una doppia bussola d'ingresso dotata di porte ad elevato potere fonoisolante a tripla battuta. La struttura in acciaio costituente il telaio zoppo, da un lato vincolato all architrave e dall altro impostato su un cordolo di fondazione parallelo al portale, ha la funzione anche di accogliere le cerniere delle pesanti porte fonoisolanti, la più grande delle quali ha un peso di quasi 0 kg ed un anta unica di 1, m di larghezza. Particolare cura è stata posta alla delicata questione della limitazione delle deformazioni della struttura in acciaio, indotte dalla rotazione fuori del piano dei telai dalle pesanti porte, nelle fasi di apertura e chiusura. A pavimento è stata prevista la posa di un doppio strato di materiale resiliente, di uno strato importante di isolante termico e la realizzazione del nuovo massetto galleggiante in calcestruzzo fibrorinforzato al quarzo. La necessità di realizzare prove per la determinazione del potere fonoisolante di partizioni di diversa natura (in muratura, barriere fonoassorbenti stradali, etc) ha richiesto l installazione all interno dell anello di diversi tipi di fissaggi per poter accogliere vari tipi di partizioni 3. Verifiche acustiche Le misure in laboratorio di potere fonoisolante di partizioni edilizie e di dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale richiedono l'ottemperanza di particolari specifiche prescritte dalle relative normative di settore. A tale scopo sono state realizzate diverse prove per la determinazione del potere fonoisolante massimo R max, per la riproducibilità di varie tipologie di partizione verticale, per la ripetibilità delle misurazioni e per l'analisi del rumore di fondo interno all ambiente ricevente. E stata inoltre valutata l incertezza di misura. 3.1 Potere fonoisolante massimo R max Per la stima del massimo potere fonoisolante ottenibile in laboratorio è stato scelto di realizzare le strutture tipo B e C previste dalla normativa UNI EN ISO 101: tramezzo in muratura leggera e tramezzo in muratura pesante; per entrambe le tipologie è prevista la realizzazione di un rivestimento indipendente in doppio strato di cartongesso e intercapedine di 5 cm riempita di lana minerale. 3
Tale stima serve per determinare fino a che valore di potere fonoisolante ci si possa spingere nelle misure. Oltre tale valore il contributo delle trasmissioni laterali non può considerarsi ininfluente. Per entrambe le tipologie di parete è stato valutato il potere fonoisolante prima e dopo l'aggiunta di rivestimento indipendente; per la parete tipo C è stato inoltre deciso di verificare l'apporto di un ulteriore rivestimento indipendente analogo al primo ma posizionato sull'altra faccia della parete. In tabella 1 sono riportati i risultati ottenuti in termini di indice R max per le diverse configurazioni di parete; nelle figure 2 e 3 sono riportati i confronti in frequenza dei risultati ottenuti per ogni tipologia di parete testata. Tabella 1 valori ottenuti in laboratorio per il parametro R max Descrizione strato Potere Fonoisolante () Fonte normativa Parete tipo B (senza rivestimento indipendente, intonacata ambo i lati) 46 UNI EN ISO 101-5 Parete tipo B (con rivestimento indipendente) 65 UNI EN ISO 101-5 Parete in laterizio pesante tipo C (nuda) 46 UNI EN ISO 101-5 Primo strato addizionale a secco tipo C 71 UNI EN ISO 101-5 Secondo strato addizionale a secco tipo C 73 UNI EN ISO 101-5 Valutazione R'max Andamento Tipo C 1 2 0 1 2 0 Tipo B con rivestimento Tipo B senza rivestimento Figura 2 Andamento in frequenza di R max per la parete di tipologia B Tipo C primo strato Tipo C laterizio Tipo C secondo strato Figura 3 Andamento in frequenza di R max per la parete di tipologia C I risultati ottenuti per la parete tipo C dimostrano che l'ulteriore aggiunta di rivestimento indipendente alla parete comporta un aumento irrisorio di potere fonoisolante (2 ). Si considera pertanto cautelativamente il primo valore riscontrato come valore attendibile di R' max [7]. 3.2 Riproducibilità delle misure La riproducibilità deve garantire che lo stesso campione di prova ottenga il medesimo risultato in diversi laboratori che seguono la medesima procedura a norma per l esecuzione dei test. 4
Per verificare la riproducibilità sono state condotte diverse prove di confronto, utilizzando tipologie di parete di cui era a disposizione il certificato di prova eseguito presso laboratori riconosciuti a livello nazionale (I.N.R.I.M. di Torino e Dipartimento di Fisica Tecnica dell'università di Padova). I risultati dei vari confronti sono riportati in tabella 2 in termini di indice R w e nelle figure 4, 5 e 6 in termini di spettro in frequenza. Tabella 2 riproducibilità: confronti in termini di indice R w Descrizione partizione in prova Parete doppia in laterizio con intercapedine riempita di materiale fonoassorbente Parete monostrato in blocchi di calcestruzzo alleggerito Parete in cartongesso 4 lastre Fonte comparativa Università di Padova rapporto di prova n. 292 del 13/11/6 INRIM rapporto di prova n. 32343-2 del 04/02/1999 INRIM rapporto di prova n. 34478-1 del 02/01/2 Potere Fonoisolante misurato () Laboratorio DBA Laboratorio di riferimento 57 57 54 54 59 59 riproducibilità-parete doppia in laterizio riproducibilità-parete in cartongesso 1 2 0 1 2 0 Università di Padova Laboratorio DBA INRIM Laboratorio DBA Figura 4 Prove di riproducibilità: confronto per parete doppia in laterizio Figura 5 Prove di riproducibilità: confronto per parete monoblocco riproducibilità-parete monoblocco 1 2 0 INRIM Laboratorio DBA Figura 6 Prove di riproducibilità: confronto per parete doppia in laterizio 5
Si può notare come anche l andamento in frequenza abbia un ottima corrispondenza con i riferimenti presi. Si vuole però evidenziare come l evoluzione dei materiali e delle stesse forme delle alveolature dei blocchi utilizzati e delle densità del cartongesso siano nel tempo cambiate rispetto a quelle utilizzate per le certificazioni degli anni precedenti. Tale fenomeno si evidenzia maggiormente nella prova con parete doppia in laterizio, dove è stato molto difficile trovare nel mercato mattoni forati della stessa densità mentre non è stato possibile trovarne con la stessa alveolatura. Ulteriori inevitabili differenze sono poi da imputare alle diverse dimensioni in termini di apertura di prova ma soprattutto di volume della camera ricevente dei vari laboratori. 4. Considerazioni conclusive Il presente lavoro ha permesso di presentare il nuovo laboratorio di prove DBA di Fiesso d Artico (VE) utilizzabile per test di fonoisolamento su partizioni edilizie e dispositivi per la riduzione di rumore da traffico. La particolare ubicazione e le scelte progettuali hanno permesso la realizzazione del laboratorio mediante particolari tecniche costruttive, volte all ottenimento di una struttura in grado di soddisfare i requisiti imposti dalla normativa vigente. Il potere fonoisolante massimo ottenuto è molto elevato. Questo comporta la possibilità di testare molte tipologie di partizioni, anche caratterizzate da elevate prestazioni. Le verifiche di riproducibilità condotte a confronto con laboratori riconosciuti a livello nazionale ha permesso inoltre di dimostrare la validità dei risultati ottenibili in laboratorio. Bibliografia [1] UNI EN ISO 101-1 Acustica - Misurazione in laboratorio dell'isolamento acustico di edifici e di elementi di edificio - Parte 1: Regole di applicazione per prodotti particolari [2] UNI EN ISO 101-2 Acustica - Misurazione in laboratorio dell'isolamento acustico di edifici e di elementi di edificio - Parte 2: Misurazione dell isolamento acustico per via aerea [3] UNI EN ISO 101-3 Acustica - Misurazione in laboratorio dell'isolamento acustico di edifici e di elementi di edificio - Parte 3: Misurazione dell isolamento del rumore da calpestio [4] UNI EN ISO 101-4 Acustica - Misurazione in laboratorio dell'isolamento acustico di edifici e di elementi di edificio - Parte 4: Procedure e requisiti di misurazione [5] UNI EN ISO 101-5 Acustica - Misurazione in laboratorio dell'isolamento acustico di edifici e di elementi di edificio - Parte 5: Requisiti per le apparecchiature e le strutture di prova. [6] UNI EN 1793-2: Dispositivi per la riduzione del rumore da traffico stradale - Metodo di prova per la determinazione della prestazione acustica - Caratteristiche intrinseche di isolamento acustico per via aerea [7] A. Farina, P. Malpeli, R. Pompoli, E. Salsi - Progetto, realizzazione e collaudo di un laboratorio per la misura dell' isolamento acustico di elementi di edificio - Atti del XVII Convegno AIA 1989, Parma, 12-14 aprile 1989 6