Il fonoisolamento Introduzione Nell ambito dell acustica applicata il campo della protezione dal rumore degli ambienti di abitazione e in genere civili ha visto in questi ultimi anni un notevole fermento stimolato da una maggior sensibilità al problema concomitante con una recente legislazione nazionale assai stringente (vedi L. 447/95 e decreti collegati). Ad ulteriore testimonianza della vivacità del settore si ha il fatto che la normativa tecnica è stata recentemente arricchita dalla EN UNI 12354 dal titolo Acustica in edilizia Valutazioni delle prestazioni di prodotti ed è in fase di elaborazione il documento UNI U20.00.978 riguardo a Acustica in edilizia; prestazioni acustiche degli edifici; linee guida per il calcolo di progetto e la verifica. L obiettivo finale è quello di creare un ambiente confortevole dal punto di vista acustico in cui sia possibile vivere e lavorare. Quando il rumore supera il livello previsto dalla norme o risulti comunque non accettabile è necessario infatti intervenire e le possibili strategie di difesa dal rumore sono essenzialmente tre: intervenire sulla produzione del rumore riducendo la potenza emessa; è la soluzione più evidente anche se è raramente attuabile; cercare di assorbire quanta più energia sonora possibile nell ambiente in cui si trova la sorgente (più efficace) e in quello disturbato; proteggere l ambiente ricevente con un opportuno involucro fonoisolante. Si parla di difesa attiva quando si incide sul livello sonoro all'origine e di difesa passiva quando si agisce sulla propagazione del suono. Per quanto riguarda la difesa passiva l involucro di un ambiente interno in generale può essere interessato da due modalità di propagazione del suono: trasmissione per via aerea, nella quale il suono emesso dalla sorgente si propaga negli ambienti adiacenti attraverso le pareti divisorie; trasmissione per via strutturale, nella quale il suono o le vibrazioni prodotte dalla sorgente si propagano negli ambienti sia adiacenti che lontani; attraverso le strutture orizzontali e verticali dell'edificio (pareti, solai, ). Le strategie di protezione dai due tipi di rumori sono alquanto diverse e saranno prese in esame nei prossimi paragrafi. Isolamento da rumori aerei In modo del tutto generale si può indicare con il termine fonoisolamento l attenuazione dell energia sonora che passa attraverso l involucro di un ambiente edilizio. Un onda acustica che si propaga nell aria quando incide su di una parete induce su di essa una vibrazione che ha come conseguenza la trasmissione del suono anche nell ambiente che sta al di là di essa. L ampiezza di vibrazione sarà tanto più contenuta quanto più pesante è la parete e di conseguenza si avrà un minore trasmissione di energia.
Considerando le pareti edilizie in genere solo una piccola parte dell energia incidente viene trasmessa, ma in ogni caso un buon isolamento acustico si ottiene solo con una progettazione consapevole e una realizzazione attenta. Una partizione senza discontinuità (finestre, porte, fessure, etc.) può essere caratterizzata dal punto di vista della trasmissione del suono utilizzando il coefficiente di trasmissione acustica, τ, definito come rapporto tra l'energia sonora trasmessa attraverso la parete e l energia incidente su di essa. Si ricordano le definizioni del coefficiente di trasmissione acustica, τ, di assorbimento apparente, α, e di riflessione, ρ (confronta figura 1): τ = wt wi α = wi wr wi ρ = wr wi w I w R w A w T Figura 1. Assorbimento, trasmissione e riflessione di energia acustica. Per la caratterizzazione delle prestazioni degli elementi di involucro è utile tuttavia definire, soprattutto ai fini della progettazione, un altra grandezza, legata al coefficiente di trasmissione acustica, e detta potere fonoisolante, R, o transmission loss, TL. Essa rappresenta la riduzione espressa in decibel della intensità sonora di un suono dopo che ha attraversato una parete e viene definita dalla relazione: 1 R = 10 log τ I inc R = 10 log Itras I 0Iinc R = 10 log I0Itras I inc I trans R = 10 log 10 log I0 I0 R = L I, inc LI, tras Considerando una partizione edilizia senza discontinuità lo studio teorico e l analisi sperimentale mettono in evidenza come il coefficiente di trasmissione sonora, e quindi anche il potere fonoisolante, dipenda dalle seguenti grandezze: angolo di incidenza, θ;dell onda acustica; frequenza, f; dell onda acustica; differenza del prodotto ρc (impedenza acustica) tra aria e materiale che costituisce la partizione; proprietà del materiale: densità, modulo elastico, modulo di Poisson.
L analisi teorica dei diversi fenomeni legati alla propagazione del suono permette di elaborare una relazione, nota come Legge di Massa, per la previsione del comportamento fonoisolante di una parete omogenea. In condizioni di incidenza normale si possono ricavare, rispettivamente per il coefficiente di trasmissione e per il potere fonoisolante, le seguenti dipendenze, nelle quali, M, rappresenta la massa per unità di superficie espressa in kg/m 2, f, rappresenta la frequenza del suono: 4 1.75 10 τ 0 = R 2 2 0 = 20 log( Mf ) - 42.4 M f Tale relazione enuncia il fatto anche intuitivamente presente nel nostro bagaglio di esperienze che all aumentare della massa di una parete cresce il potere fonoisolante. Ovviamente la parete aumenta la massa per unità di superficie all'aumentare dello spessore e della densità del materiale che la costituisce. Fissati poi composizione e spessore della parete e quindi M, i suoni di bassa frequenza passano attraverso la parete con maggiore facilità di quelli ad elevata frequenza infatti il potere fonoisolante incrementa all aumentare della frequenza. Con incidenza obliqua delle onde sonore l espressione per R è simile a quella vista per incidenza normale; al termine Mf si sostituisce Mfcosθ con θ angolo di incidenza dell onda sonora considerato rispetto alla normale alla parete. Si considera in altre parole la componente dell onda acustica normale alla parete e si ha: ( Mf cos ) 42, 4 R = 20 log ϑ Da un punto di vista meccanico la presenza di onde trasversali con una componente parallela alla parete induce vibrazioni di tipo flessionale e quindi ha come risultato un maggior passaggio di energia. Una riduzione ancora maggiore del potere fonoassorbente di una parete si ha quando nell ambiente disturbante si è in presenza di un campo sonoro diffuso per il quale le onde sonore incidono sulla parete da tutte le direzioni. Vale in questo caso la relazione seguente: ( ) R diff = R0 10 log 0, 23R0 Nella realtà la validità della legge di massa è limitata dai fenomeni di "risonanza" e di "coincidenza" che portano a più ampie vibrazioni della struttura e hanno come conseguenza una diminuzione del potere fonoisolante. La risonanza è una conseguenza della sollecitazione da parte della componente normale alla parete dell onda sonora incidente. Essa è legata alla massa, alla rigidezza e allo smorzamento interno della parete. L eccitazione si ha in corrispondenza alle frequenze che corrispondono ai diversi modi di vibrazione della parete. In particolare la frequenza più bassa di eccitazione viene detta frequenza fondamentale di risonanza. In funzione dello smorzamento interno della parete il fenomeno sarà più o meno evidente. Con elevato smorzamento le oscillazioni generatesi nella struttura tenderanno ad annullarsi più rapidamente. La coincidenza è legata alle vibrazioni flessionali della parete. Si pensi a scuotere un lenzuolo osservando le onde che si propagano lungo il suo passo. Quando la velocità di propagazione delle onde flessionali nella parete è uguale alla poiezione, in direzione parallela alla parete, della velocità di propagazione delle onde sonore nell aria, coincideranno anche le lunghezze d onda delle due propagazioni e i massimi e i minimi dell onda flessionale nel solido coincidono con i massimi e minimi dell onda sonora nell aria.
Figura 2. Onda acustica incidente trasversalmente e onde flessionali in un pannello. Di conseguenza si ha un trasferimento facilitato di energia tra aria e parete e quindi una diminuzione del potere fonoisolante. Questa coincidenza tra le due velocità si ha in corrispondenza di una precisa frequenza detta frequenza critica, f c, per la quale tra la lunghezza dell onda flessionale, λ f, e la lunghezza dell onda incidente, λ, vale la relazione: λ λf = senθ Per uno strato omogeneo le frequenze a cui avvengono i fenomeni di risonanza e coincidenza sono individuate rispettivamente dalle seguenti relazioni: f r = [ ] 2 2 2 π h K r r 3ρ [ 1 η ] + f 4 2 c = 3ρ 1 η a b K con h : spessore della parete [m]; K : modulo di elasticità [N/m2]; ρ : densità [Kg/m3]; η : rapporto di Poisson; a,b : dimensioni della parete [m]; r : modo di risonanza della parete = 1,2,3,.. c: velocità del suono nell'aria [m/s]; 2 c π h E utile rappresentare l'andamento del potere fonoisolante espesso dalla legge della massa in un diagramma con scala logaritmica (figura 3). La relazione vista corrisponde ad una retta con un aumento di 6 db per ogni raddoppio di M o f ossia con pendenza di 6 db/ottava. In tale diagramma si possono individuare tre zone principali: Zona 1 - E quella in cui si osserva la risonanza del pannello; si hanno dei massimi e dei minimi del potere fonoisolante in corrispondenza delle diverse frequenze di risonanza; al di sotto della frequenza di risonanza fondamentale il potere fonoisolante diminuisce all aumentare della frequenza con pendenza di 6 db/ottava. E l effetto della rigidezza del pannello.
Zona 2 - Corrisponde alla parte centrale del campo di frequenze in cui vale la legge di massa e il potere fonoisolante aumenta con una pendenza di 6dB/ottava. Zona 3 E quella che corrisponde alla coincidenza; alla frequenza critica si verifica, una brusca diminuzione del potere fonoisolante, diminuzione che può arrivare anche a 10 15 db. Oltre tale frequenza si ha un andamento crescente con pendenza 9-10 db/ ottava. Figura 3. Legge di massa e fenomeni di risonanza e coincidenza per partizioni omogenee. Nella prima e nella terza zona i minimi e i massimi del potere fonoisolante sono più o meno pronunciati a seconda dello smorzamento interno del pannello. Ad elevato smorzamento corrisponde una maggiore dispersione di energia e quindi una più limitata vibrazione e picchi meno pronunciati. Materiali come il calcestruzzo o il legno hanno un buon smorzamento e ancora più elevato è quello di gomme e pannelli di fibre. Materiali come l acciaio hanno invece smorzamento molto limitato. La frequenza di risonanza si trova nel campo dell udibile solo per notevole rigidezza e piccolo spessore del pannello (lamiera d acciaio). Per le pareti normalmente impiegate la frequenza naturale fondamentale si colloca intorno ai 10 20 Hz e comunque quasi sempre sotto ai 100 Hz. La risonanza non ha quindi grande rilevanza nel limitare il potere fonoisolante di una parete. L effetto di coincidenza costituisce invece un problema piuttosto grave che deve essere sempre tenuto in considerazione dato che può verificarsi nella banda di frequenze di massima sensibilità dell orecchio umano. Quando si progetta è necessario verificare che la frequenza di coincidenza non sia compresa fra i 300 e i 3000 Hz. In elementi edilizi aventi spessori e pesi molto elevati, ad esempio pareti in mattoni pieni, la frequenza di coincidenza cade tra 10-20 Hz e 100-200 Hz, per cui le frequenze acustiche cadono essenzialmente nella terza zona del grafico in cui non è verificata la legge di massa. Per elementi leggeri, come nel caso di una lastra di vetro, invece la frequenza di coincidenza si sposta sopra i 3.000 Hz e quindi la legge di massa è applicabile fino ad elevate frequenze. Sperimentalmente nel campo di validità della legge di massa si riscontra una pendenza diversa dai 6 db/ottava, poco superiore a 5 db/ottava e in generale caratteristica del materiale considerato. Sono state introdotte alcune relazioni sperimentali che fanno riferimento a un campo sonoro perfettamente diffuso nell ambiente disturbante come ad esempio: = 15log( Mf ) 17 R R = 18log( M) 12log( f ) 25
In particolare molto ben rispondente al comportamento reale di pareti usuali anche per ambienti disturbanti con campo non perfettamente diffuso è la seguente: R = 18log( Mf ) 44 E stata proposta dall Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris (IENGF) una relazione ricavata dalla correlazione di risultati sperimentali per R medio nelle varie frequenze. R = 20 log( M) + 5 Essa è stata ricavata a partire da indagini sperimentali su pareti in muratura costituite da mattoni, blocchi di gesso e blocchi di cemento, pieni e forati. E valida con buona approssimazione per 40 kg/m 2 < M < 400 Kg/m 2. Le relazioni analitiche viste possono essere utilizzate per un calcolo di prima approssimazione in realtà il comportamento dal punto di vista dell isolamento acustico di una parete reale è decisamente più complesso. Pareti multistrato Limiti sia strutturali che di costo impediscono di raggiungere l'isolamento acustico voluto solamente aumentando la massa della parete. E possibile però ottenere buoni risultati con pareti costituite da più strati di materiale pesante ma di modesto spessore tra i quali vengono interposti materiali leggeri aventi funzione elastico-smorzante. Quando infatti il suono che si propaga in un mezzo ne incontra un altro di caratteristiche diverse il secondo oppone una resistenza al passaggio delle onde. Il parametro fondamentale che descrive la diversità dei diversi mezzi rispetto alla propagazione del suono è l impedenza acustica, Ω, [kg/(s m 2 ). In tabella sono riportati i valori di impedenza per alcuni materiali di comune uso in edilizia. Essa è legata alla densità, al modulo di Young e alla velocità del suono: Ω= ρc ed essendo c=(e/ρ) 0,5 Ω= (ρe) 0,5 Quando un onda acustica arriva all interfaccia di separazione di due mezzi maggiore è la differenza tra le impedenze acustiche minore è la quantità di energia che riesce a passare da un mezzo all altro, mentre maggiore sarà quella riflessa. materiale impedenza materiale impedenza [kg/(s m 2 )] [kg/(s m 2 )] aria 410 10 0 gomma 0,028 10 6 acqua 1,4 10 6 muratura in mattoni 4 8 10 6 acciaio 39 10 6 marmo 10 10 6 alluminio 14 10 6 quercia 1,8 10 6 calcestruzzo 5 10 6 sughero 0,12 10 6 cemento 11 10 6 vetro 13 10 6 Buoni risultati di fonoisolamento si possono ottenere utilizzando più strati pesanti tra i quali realizzare un intercapedine riempita d aria o da materiale fonoassorbente. Un struttura doppia di questo tipo quando la lunghezza d onda del suono è molto maggiore dello spessore dell intercapedine, d, si
comporta come un sistema meccanico oscillante formato da due masse (i due pannelli) collegate da una molla (l aria). La rigidezza della molla è inversamente proporzionale a d. Alle basse frequenze l'impiego del materiale assorbente non comporta apprezzabili vantaggi rispetto all'intercapedine libera. Invece alle frequenze medie e alte tali prodotti contribuiscono all'incremento del potere fonoisolante poiché assorbono parte dell'energia sonora relativa alle onde stazionarie che si formano nella intercapedine. Nel caso comune della parete formata da due pannelli, il comportamento acustico può essere previsto qualitativamente in base alle considerazioni che seguono: se l'intercapedine ha spessore modesto rispetto alla lunghezza d'onda (meno di 4 cm), i diversi strati tendono a vibrare insieme; perciò, alle basse frequenze (minori di f r ), la parete doppia si comporta come una parete omogenea di massa pari alla somma delle masse dei due pannelli. La pendenza della retta che rappresenta il potere fonoisolante R, è teoricamente pari a 6 db/ottava. se invece l'intercapedine ha spessore elevato e sono trascurabili gli accoppiamenti rigidi tra gli strati, l'isolamento della parete tende alla somma dei potere fonoisolanti dei singoli strati (in genere per frequenze maggiori di f d ). L'andamento del potere fonoisolante R ha teoricamente la pendenza di 12 db/ottava. Nelle applicazioni reali si verificano condizioni di accoppiamento intermedie tra gli strati inoltre si manifesta una ulteriore diminuzione del potere fonoisolante intorno alle nuove risonanze dovute al sistema massa A - aria - massa B. II complesso dei fenomeni citati determina una gamma di comportamenti che si possono riassumere come segue: la pendenza della retta che rappresenta R risulta di circa 5 db/ottava se l intercapedine ha uno spessore minore di 4 cm, senza materiale fonoassorbente; tale pendenza può arrivare fino a circa 9 db/ottava se lo spessore dell'intercapedine è maggiore di 10 cm e questa è riempita totalmente o parzialmente di materiale fonoassorbente; l ordinata di tale retta a 125 Hz è poco superiore al valore fornito dalla Legge Sperimentale di Massa (il miglioramento è di 3-4 db solo per le intercapedini di 12-15 cm rivestite di materiale assorbente su una faccia almeno). se i due paramenti sono completamente indipendenti (dalla base comune e dalle altre pareti perimetrali) e con un intercapedine piuttosto ampia (>20 cm), il potere fonoisolante potrebbe arrivare ad essere anche uguale alla somma di quello dei singoli componenti. il potere fonoisolante del sistema potrà aumentare di circa 4 db rispetto a quello del singolo componente per intercapedini di circa 3-5 cm o fino a 9 db per intercapedini intorno ai 10 cm. La frequenza di risonanza f r della parete doppia e quella dello strato d ria f d possono essere ricavate utilizzando le relazioni seguenti: f r = 84 K r r + d M1 M2 f d = c 2d In cui d è lo spessore dello strato d'aria [m]; r è l ordine del modo di risonanza =1,2,3,...; M 1 e M 2 massa per unità di superficie dei pannelli [kg/m 2 ]; K corrisponde al modulo di compressione del materiale in intercapedine [N/m 2 ] (aria: K=1)
Nella realizzazione di pareti doppie i due elementi devono essere tenuti il più possibile separati riducendo al minimo i collegamenti. Le connessioni devono essere elastiche o realizzate con materiali; in questa maniera si ottengono miglioramenti del potere fonoisolante medio di circa 15 db rispetto ad un collegamento rigido. Figura 4. Parete doppia e tripla con intercapedine riempita di materiale assorbente. E necessario precisare come il potere fonoisolante dichiarato dalle case costruttrici di pareti prefabbricate o i valori indicativi delle ditte produttrici di materiali da costruzione sia una grandezza misurata in laboratorio per banda di frequenza e quindi non venga influenzato dai vincoli, dall accoppiamento e dalle trasmissioni laterali che si verificano per un elemento in opera. Il potere fonoisolante è quindi una caratteristica propria della parete e varierà a seconda della frequenza dell energia incidente e delle proprietà strutturali della parete, ma resterà indipendente dall estensione superficiale e dalle caratteristiche degli spazi divisi dalla parete stessa. Una volta in opera, se l elemento verrà realizzato correttamente, il potere fonoisolante (che viene definito apparente ) non si scosterà più di 6-8 db da quello certificato dal laboratorio. La fase più delicata e critica risulta essere quella di posa in opera di una parete. E importante eseguire un controllo scrupoloso della presenza di eventuali ponti acustici per intervenire subito e correggerli. Per ottenere delle buone prestazioni fonoisolanti è inutile realizzare una parete ad elevate prestazioni se non si realizzano adeguatamente i giunti laterali che connettono la parete stessa con le altre strutture (solaio, soffitto, altre pareti). Il rischio è quello di avere trasmissioni laterali (flanking effect, fiancheggiamento ) che riducono notevolmente le prestazioni. E utile inserire nei giunti materiali con impedenza acustica diversa da quella dei materiali da costruzione utilizzati per realizzare solai e pareti. In genere si utilizza una gomma con elevata resistenza alla compressione (figura 5). Specie negli interventi di risanamento la doppia parete può essere realizzata utilizzando una controparete leggera (cartongesso, multistrato,.) incollata o ancorata alla parete esistente attraverso giunti elastici (senza punti rigidi). Nel caso di partizioni orizzontali si possono utilizzare controsoffitti il più possibile continui staccati dall elemento strutturale e non collegato a questo con giunzioni rigide. In ogni caso l'isolamento che si ottiene non supera i 50-60 db. Per oltrepassare tale limite è necessario intervenire anche su pavimento e soffitto.
Figura 5. Desolidarizzazione di pareti e solai e separazione di solai adiacenti. Per intervenire su pareti già esistenti ma anche nella progettazione ex novo, è possibile adottare una tecnica alternativa, chiamata a pelle resiliente, consistente nel ricoprire le pareti con strati di materiale resiliente o in ogni caso non rigido. Si utilizza fibra minerale, vegetale o altri materiali come sughero e pannelli in gomma truciolare, accoppiati a una lastra in gesso rivestito. Ciò consente sia di raggiungere un elevato grado di fonoisolamento, senza appesantire troppo le pareti, sia di contenere gli spessori. Le velocità di vibrazione della superficie delle lastre che si applicano sono più basse di quella delle superfici originali. Di conseguenza si ha una minore irradiazione dell energia sonora. Figura 6. Miglioramento del potere fonoisolante di alcune strutture in laterizio e in calcestruzzo grazie al rivestimento a pelle resiliente.
Questa tecnica risulta molto efficace soprattutto se utilizzata su pareti leggere, ma funziona anche su pareti pesanti (in laterizio o calcestruzzo). La cura della posa in opera è fondamentale: il rivestimento dovrà infatti essere applicato alla parete la cui struttura dovrà essere completamente sigillata. L applicazione da i migliori risultati se effettuata attraverso collanti. Non dovranno essere presenti punti di contatto con i solai (la misura del pannello dovrà essere inferiore alla distanza soffittopavimento). Naturalmente per eventuali ancoraggi di oggetti leggeri alla parete dovranno essere utilizzati ganci speciali. Pareti composte Le pareti che si incontrano in edilizia sono spesso costituite da più elementi realizzati con materiali e spessore diversi oppure contengono porte e finestre. In questo caso si calcola per ogni frequenza il coefficiente di trasmissione acustica dovuto ai singoli elementi che formano la parete: τ S + τ S + τ = 1 1 2 2... = S1 + S2 +... τ j S j S j In cui τ j e S sono rispettivamente il coefficiente di trasmissione e la superficie del materiale j-esimo. Il j potere fonoisolante complessivo può poi essere ricavato applicando la sua definizione: 1 R = 10log τ R = 10 log τ j S j S j Nel caso di due soli componenti quest ultima relazione si semplifica in: R = R1 ( R + R ) 1 S 10log1 + 2 10 10 S1 2 1 in cui, R, è il potere fonoisolante complessivo [db]; R 1,R 2 corrispondono al potere fonoisolante dei singoli componenti [db]; S 1,S 2 corrispondono alle superfici dei singoli componenti [m 2 ]. E facile verificare come avere in una parete composita un elemento con basso potere fonoisolante R i, comporta un notevole abbassamento del potere fonoisolante complessivo. E il caso delle pareti perimetrali in cui sono spesso inserite porte e finestre. Risulta quindi indispensabile porre molta attenzione alla realizzazione dei serramenti e delle superfici vetrate. Fonoisolamento dei serramenti I punti deboli nella protezione degli edifici dal rumore proveniente dal esterno sono essenzialmente tutte le aperture presenti nell involucro (porte e finestre) oltre che i punti in cui questo si assottiglia (cassonetti di alloggiamento degli avvolgibili, nicchie di alloggiamento dei termosifoni). Molta attenzione si deve porre nella scelta e nella posa in opera dei serramenti. Il fonoisolamento effettivo delle porte dipende dalla massa superficiale e dalla battuta tra porta e telaio. Molte delle porte in commercio posseggono un indice di valutazione dell isolamento acustico compreso tra 10 e 25 db, mentre le porte speciali ad elevato isolamento acustico possono superare anche i 40 db. Queste ultime sono costituite da una struttura in strati multipli di legno con
l interposizione di lamine di piombo o di acciaio o da una struttura formata da lamiera antirombata alternata a strati di lana di vetro e piombo (con funzione di riempimento delle intercapedini e di disaccoppiamento meccanico delle lamiere). Le battute devono avere guarnizioni in gomma o feltro. Le porte ad elevato isolamento acustico hanno, generalmente, anche una buona resistenza al fuoco e sono impiegate non solo per applicazioni specialistiche (sale radio-televisive e di registrazione), ma anche in tutti quei casi dove è necessaria assoluta riservatezza (uffici di dirigenza, sale colloqui ecc.). Figura 7. Esempio di porta in metallo a strati multipli. Figura 8. Esempi di soglie di porta (sono in ordine di efficacia acustica da sinistra verso destra). In sintesi per ottenere un elevato livello di fonoisolamento si devono osservare le seguenti precauzioni: le battute devono essere impermeabili all'aria, inclusa la soglia. Si utilizzano guarnizioni anche doppie in neoprene o feltro. i dispositivi di chiusura devono realizzare una compressione delle guarnizioni di tenuta in modo da aumentarne l'efficacia.
la massa della struttura è fondamentale poiché l'isolamento segue la legge di massa, è quindi necessario che la porta sia realizzata con materiali pesanti. sono da evitare le strutture o le pannellature di rivestimento troppo leggere poiché soggette a vibrazioni. nel caso di struttura tamburata è bene riempire la cavità interna alla porta con materiale fonoassorbente per evitare il formarsi di risonanze interne. Figura 9. Guarnizioni e sigillatura di una porta ad elevato fonoisolamento. Nel caso in cui non fosse possibile installare una porta ad alte capacità fonoisolanti si dovrà necessariamente inserire un doppio ingresso a bussola (questo è particolarmente importante nei monolocali per isolarsi dal rumore prodotto negli spazi comuni all edificio). Per quanto riguarda le finestre è necessario migliorare le prestazioni di fonoisolamento sia del vetro che del serramento. L isolamento acustico delle finestre dipende essenzialmente dalla massa delle lastre di vetro. Sono comunque importanti le battute tra serramento e telaio: piccole fessure o battute con scarsa tenuta possono pregiudicare le prestazioni acustiche. In prima approssimazione, un indicatore della capacità di isolare dal rumore esterno, è la sua tenuta all aria. Gli infissi sono inoltre determinanti nella definizione delle condizioni di vincolo al contorno della vetrata Nella realizzazione di sistemi vetrati ad elevate prestazioni fonoisolanti alcune utili raccomandazioni costruttive sono le seguenti: è indispensabile utilizzare un vetrocamera, meglio se di spessore elevato; i vetri devono essere montati su telai separati e devono essere tenuti da guarnizioni smorzanti in gomma o neoprene; le lastre di vetro debbono essere di spessore differenziato in modo da ridurre le risonanze di accoppiamento; riempire la camera d aria con gas pesanti (esafluoruro di zolfo SF 6 per isolamento acustico o SF 6 + Argon per isolamento termo - acustico);
le superfici del telaio all'interno dell'intercapedine devono essere ricoperte con materiale fonoassorbente allo scopo di ridurre l'ampiezza delle risonanze della cavità; le lastre di vetro vanno montate non parallele tra di loro in modo da evitare riflessioni speculari; a parità di tutte le altre attenzioni prese sono decisamente superiori le prestazioni che si ottengono utilizzando vetri stratificati. le unioni di tenuta devono essere almeno doppie, con buone guarnizioni; il telaio della finestra deve essere abbastanza rigido per non entrare in vibrazione per risonanza sotto l azioni di rumori a bassa frequenza; In tabella sono riportati i valori indicativi del potere fonoisolante di alcuni sistemi vetrati. Per la previsione del potere fonoisolante medio di un sisema vetrato si può utilizzare la seguente relazione messa a punto dall IENGF sulla base di dati sperimentali: R w = 12 log( M) + 17 Con un raddoppio dello spessore del vetro si ha un aumento del potere fonoisolante di circa 3-4 db. La relazione è valida nel per massa superficiale inferiore a 60 kg/m 2 e spessori dell intercapedine delle vetrocamere inferiori a 20 mm. Tipo di sistema vetrato massa [kg/m²] R w db Vetro monolitico 3 mm 7.5 26 Vetro monolitico 4 mm 10 27.5 Vetro monolitico 5 mm 12.5 28.5 Vetro monolitico 6 mm 15 30 Vetro monolitico 8 mm 20 32 Vetro monolitico 10 mm 25 33 Vetro monolitico 12 mm 30 34.5 Vetro stratificato 4 + 4 mm 20 32 Vetro stratificato 6 + 6 mm 30 36 Vetrocamera 3 + 7 + 3 mm 15 26 Vetrocamera 4 + 6 + 4 mm 21 31 Vetrocamera 6 + 12 + 6 mm 30 30 Vetrocamera 4 + 12 + 8 mm 30 34 Vetrocamera 4 + 12 + 12 mm 40 37 I vetri stratificati grazie anche alla diminuzione di elasticità dovuta al film di PVB che unisce le lastre di vetro (l energia sonora mette in vibrazione il vetro, il film di plastica smorza questa vibrazione trasformando l energia sonora in energia termica), rappresentano la soluzione migliore quando si intendono realizzare fonoisolamenti piuttosto elevati. Il cassonetto dovrà essere almeno formato da lastre in truciolare di ottima qualità, di spessore di 10-12 mm e dovrà essere dotato di guarnizioni a tenuta. Internamente dovrà essere rivestito di fibra di vetro min. 20 mm e la fessura per l avvolgibile dovrà essere ridotta senza però intralciare la funzionalità dell elemento. Ultimamente sono stati introdotti sul mercato cassonetti pre-fabbricati a R w certificato 42 db.
Figura 10. Finestra ad alto potere fonoisolante. Figura 11. Sistemi vetrati ad elevato fonoisolamento. Isolamento da rumori da impatto Dal punto di vista dell'acustica i pavimenti hanno un comportamento diverso rispetto alle pareti. Infatti essi sono sollecitati, oltre che dai normali rumori aerei, anche e soprattutto dagli impatti di percussione dei corpi solidi (calpestio, ). I solai a blocchi di laterizio e in genere le strutture contenenti cavità hanno
generalmente, rispetto ai solai monolitici, una rumorosità maggiore. Sulla base di risultati sperimentali si può valutare, a parità di spessore totale, un abbassamento dell indice di attenuazione Lw da 7 a 10 db. Per aumentare il potere fonoisolante di un solaio si può agire nel seguente modo: 1. mediante l'uso di rivestimenti molto morbidi (moquette, gomma ecc.) i quali disperdono gran parte dell'energia meccanica degli urti, prima che questa interessi il solaio vero e proprio. Questa tecnica è anche utile per l'assorbimento dell'energia sonora prodotta nel locale. Questi tipi di rivestimenti, essendo leggeri, non offrono però alcun ostacolo al passaggio dei rumori aerei. 2. appoggiando la pavimentazione su uno strato elastico: in questo caso I'energia meccanica viene trasformata in energia termica per effetto dei movimenti delle particelle dello strato antivibrante. Lo strato di materiale resiliente deve essere messo in opera immediatamente sopra alla soletta, sotto il massetto e la pavimentazione. Si ottiene quello che viene chiamato pavimento galleggiante e che trova attualmente larghissimo impiego. 3. quando non si possa intervenire sul pavimento si può adottare una controsoffittatura pesante sospesa con prestazioni meno soddisfacenti. Molto importante resta comunque il peso della pavimentazione. Infatti, come abbiamo già visto per le pareti, la massa gioca un ruolo fondamentale sull'isolamento acustico. Generalmente, al di sopra del materiale acusticamente smorzante si costruisce un massetto ripartitore dei carichi sul quale viene poi posto in opera il pavimento. II massetto non deve presentare spaccature, buchi o comunque soluzioni di continuità i quali non garantirebbero una sicura barriera soprattutto contro i rumori aerei. Figura 12. Pavimenti galleggianti.
Figura 13. Possibile alloggiamento delle tubazioni in pavimento galleggiante. Occorre che il pavimento sia veramente galleggiante, ossia che non abbia punti di contatto rigido con la sottostante soletta o con le pareti. La soletta galleggiante, destinata a ricevere il pavimento, deve possedere resistenza meccanica sufficiente. Essa non subisce solo sforzi di compressione, ma è sollecitata anche a flessione, per cui deve essere prevista una armatura (rete elettrosaldata). Lo spessore della soletta è generalmente compreso tra 4 e 10 cm. Per non avere fessurazioni è necessario prevedere, oltre all armatura, la realizzazione di un calcestruzzo con basso tenore d acqua nell impasto. Qualora si volesse diminuire il peso del massetto sulla struttura portante è possibile impiegare calcestruzzo alleggerito. Il materiale smorzante deve possedere un modulo di elasticità dinamico E d basso, poco variabile con il carico e prossimo al modulo di elasticità statico E s. I materiali più comunemente utilizzati sono: materassini o fogli di fibre minerali (vetro o roccia); conglomerati a base di gomma; sughero granulare o in lastre; fogli di materiali plastici (polietilene espanso). Per quanto riguarda gli impianti tecnologici (tubazioni di acqua, luce, gas ecc.), si possono prevedere due tipi di soluzioni: i condotti possono essere inglobati nel massetto galleggiante se questo è abbastanza spesso per poterli contenere; i condotti possono essere posati sulla superficie del solaio portante; su di esso verrà gettato uno strato di sabbia o di calcestruzzo magro o alleggerito sino al livello superiore dei tubi. Questa soluzione e staticamente più gravosa per le strutture rispetto alla precedente. Le tubazioni che attraversano la soletta devono essere dotate di coppelle in materiale elastico (lana di vetro, polietilene espanso ecc.). Un pavimento galleggiante ben realizzato può portare ad un incremento del potere fonoisolante da calpestio fino a 15-20 db rispetto ad un solaio tradizionale. I materiali idonei all'uso sono i cosiddetti materiali resilienti: gomma, sughero, fibra di vetro o di roccia, poliuretano ad elevara densità, sabbia, segatura ed analoghi. Lo strato elastico viene protetto (sulla faccia superiore) da un foglio di materiale plastico (polietilene, Pvc ecc.) per impedire che la parte fluida del calcestruzzo penetri inesso. E possibile ottenere un valore di prima approssimazione dell indice di valutazione del livello normalizzato di rumore da calpestio L n,w dalle relazioni seguenti: L n, w = 164 35 logm con M massa specifica del solaio nudo (kg/m 2 ) L n, w = 117 30 logs con s spessore del solaio in cemento armato monolitico
Per limitare la trasmissione delle onde sonore attraverso i solai si possono utilizzare anche controsoffittature di due tipi: completamente indipendenti e sospese. Essi sono anche utili per limitare la trasmissione dei rumori impattivi. I controsoffitti indipendenti sono realizzati al di sotto del solaio in modo che non vi sia alcuna connessione con questo. Figura 14. Controsoffittatura sospesa. Nel caso di controsoffittatura sospesa si deve prevedere un ampia intercapedine e la messa in opera va realizzata con ancoraggi elastici. Eventuali condotti distribuiti nel cavedio realizzato con la soffittatura devono essere provvisti di ancoraggi flessibili alle pareti verticali. In ogni caso particolare attenzione deve essere prestata alla sigillatura di ogni discontinuita specie lungo i bordi di contatto con le pareti. Uno strato di materiale fonoassorbente all interno dell intercapedine contribuisce alla dispersione di energia sonora.
Rumori da macchine e tubazioni Della stessa natura dei rumori di percussione, sono i rumori generati da macchine in movimento (ascensori, impianti tecnologici in genere), tali elementi dovrebbero essere isolati dalla struttura dell edificio attraverso opportuni dispositivi antivibrazione. Nel caso degli impianti idrici la struttura monolitica delle tubazioni ed il loro rigido ancoraggio alle pareti danno luogo ad un sistema soggetto ad oscillare e capace di trasmettere le vibrazioni che si originano in un punto qualsiasi dell'impianto. Ciò può essere in parte evitato usando appositi attacchi antivibranti per tubazioni. Si possono anche adottare giunti elastici che consistono in tratti di tubo in materiale plastico o gommoso raccordati ai tubi metallici. Le tubazioni possono essere isolate utilizzando materiali compressibili a contatto con la tubazione di spessore compreso tra 20 e 50 mm con funzione di isolante sia termico che acustico, rivestiti da strati esterni di PVC appesantito al piombo con massa specifica di almeno 5 kg/m 2. E in ogni caso di fondamentale importanza limitare al minimo i rumori alla sorgente. E utile dimensionare opportunamente le sezioni delle tubazioni in modo da limitare la velocità dell'acqua. Il moto turbolento dell acqua ad elevate velocità genera sia rumore che vibrazioni (velocità dell ordine di 2-3 m/s sono sufficienti per arrivare a emissioni di 150 db). E raccomandabile l'uso di rubinetterie che evitino i "colpi di ariete", anch'essi origine di fastidiosi rumori. Si tratta dei contraccolpi generati dalla chiusura di un rubinetto con conseguente aumento della pressione nel punto di interruzione del flusso. Il fronte d onda che si genera è in grado di percorrere varie volte avanti e indietro le tubazioni, mettendo in vibrazione tutto il sistema. Raccordi, valvole e altri elementi dell impianto entrando in risonanza possono essere posti in vibrazione dall acqua anche a velocità relativamente basse dovrebbero essere scelti in maniera opportuna o isolati da giunti antivibrazione. Figura 15. Isolamento acustico di tubazioni.
Figura 16. Protezione dai rumori emessi da sistemi impiantistici. Le pompe necessarie alla movimentazione del fluido hanno parti in movimento che possono dare origine a vibrazioni anche in questo caso dovrebbero essere utilizzati sistemi in grado di disgiungere l apparecchiatura dal sistema di tubazioni: sistemi antivibrazione e giunti. Per quanto riguarda gli impianti ad aria (climatizzazione e ventilazione) le principali fonti di rumore e vibrazioni sono il motore e l elica dei ventilatori necessari alla movimentazione dell aria. Essi dovrebbero essere collocati in un locale con pareti spesse fonoisolanti ricoperte all interno da materiale fonoassorbente. Le diverse macchine dovrebbero essere montate su supporti antivibranti. Le canalizzazioni possono poi diffondere il rumore e le vibrazioni generati dalle macchine. E bene quindi realizzare la connessione dei canali con i ventilatori utilizzando giunti flessibili e sistemi silenziatori costituiti da materiale fonoassorbente disposto sulla superficie interna dei condotti. Un altra fonte di rumore è costituita dal moto vorticoso dell aria nei condotti; è bene per questo contenere la sua velocità sotto i 10-12 m/s. In ogni caso la riduzione del rumore trasmesso attraverso la parete dei canali si può ottenere tramite un adeguato isolamento degli stessi, impiegando materiali pesanti con buon smorzamento. Rumore aerodinamico può essere generato anche dalle griglie di immissione e estrazione dell aria e in corrispondenza di curve e gomiti. Anche in questo caso limatare la velocità di flusso è fondamentale. Si possono poi disporre all interno dei condotti setti in materiale assorbente che costringono il fluido ad un moto tortuoso o rivestire in materiale assorbente l interno. Potere fonoisolante apparente e Isolamento acustico Il potere fonoisolante, R, di un elemento di involucro descrive la sua capacità di ridurre la trasmissione di energia sonora ed è una caratteristica propria dell elemento. In realtà il suono come si è visto può trasmettersi anche lateralmente attraverso le strutture che delimitano l elemento considerato. Per caratterizzare un elemento edilizio messo in opera viene introdotto allora un nuovo parametro detto
potere fonoisolante apparente, R, analogo al potere fonoisolante, ma che tiene conto anche dell energia trasmessa appunto lateralmente. Facendo riferimento alla figura 12 si ha: w R = 10log 1 = 10 logτ w2 w R' = 10log 1 w2 + w3 W 1 W 2 W 1 W 3 W 2 W 3 Figura 17. Potere fonoisolante e potere fonoisolante apparente: w 1 potenza sonora incidente sulla parete, w 2 potenza sonora trasmessa attraverso la parete, w 3 potenza sonora trasmessa lateralmente attraverso le strutture di contorno. Un ulteriore parametro che caratterizza l isolamento offerto da un paramento in opera è l isolamento acustico D, definito dalla differenza tra il livello di pressione sonora L 1 esistente in un ambiente in cui sia in funzione una sorgente sonora e il livello di pressione sonora L 2 esistente nell ambiente attiguo, separato dal parametro in esame. L isolamento acustico non dipende solo dal potere fonoisolante della parete ma anche dalla sua superficie, S d, dalle componenti di energia che si trasmettono attraverso le strutture e dal potere assorbente delle superfici dell ambiente ricevente, A= ΣS i α i : Sd D = Lp1 Lp2 = R 10log A Sd R = D + 10log A Il calcolo del livello di pressione sonora nel locale ricevente può essere effettuato a partire dalla definizione di isolamento acustico esplicitando il livello di pressione nell ambiente ricevente: Sd Lp2 = Lp1 R + 10log A L isolamento acustico reale di una parete risulta inferiore a quello calcolato con la relazione vista sopra a causa delle trasmissioni attraverso gli elementi laterali. E possibile stimare tale perdita di isolamento come ad esempio indica la norma DIN 4109. Risulta utile mettere in relazione il livello di pressione nell ambiente disturbato, L 2, con la potenza acustica W presente nell ambiente disturbante e con i poteri fonoassorbenti A 1 e A 2 relativi agli involucri dei due locali. Si ha la relazione: W S L p 2 = 10log + 10log R + 126 A1 A2
Utilizzando tale relazione si può facilmente vedere come raddoppiando A 1 e A 2 utilizzando materiali fonoassorbenti da stendere sulle pareti dei due locali, si ha una diminuzione del livello di 3 db più 3 db. Un risultato utile ma sicuramente modesto rispetto a quello che si può ottenere agendo sul potere fonoisolante del divisorio, per il quale si possono facilmente ottenere valori intorno ai 30 db. L 1 L 2 Figura 18. Isolamento acustico: L 1 livello di pressione nell ambiente disturbante, L 2 livello di pressione nell ambiente disturbato. Come si è già detto l isolamento acustico dipende dal contesto in viene misurato o calcolato, per rendere comparabili i risultati ottenuti in condizioni differenti esso deve essere normalizzato. Si deve fare riferimento a condizioni standard di assorbimento nell ambiente ricevente. Si utilizzano o le unità assorbenti o il tempo di riverberazione introducendo l isolamento acustico normalizzato, D n : A D 0 n, A = Lp1 Lp2 + 10log A2 T D 60 n, T = Lp1 Lp2 + 10log T0 La normativa ISO 140 indica per gli ambienti abitativi come valore di riferimento A 0, 10 m 2, cui corrisponde per un volume standard dell ambiente pari a 30 m 3 un tempo di riverberazione di riferimento T 0 di 0,5 s. Indice del potere fonoisolante Al fine di descrivere con un unico valore la capacità fonoisolante di una parete è stato definito un parametro detto indice di valutazione del potere fonoisolante, R w. Esso viene ottenuto dal confronto tra la curva sperimentale del potere fonoisolante in funzione della frequenza (ottenuta dalle prove di laboratorio) e la curva di riferimento che tiene conto della sensibilità dell orecchio umano tra 100 e 3150 Hz (UNI EN ISO 717-1). La procedura di valutazione consiste nel traslare la curva di riferimento sulla curva del potere fonoisolante dell elemento in prova con passo di un decibel fino a quando la somma degli scarti sfavorevoli, calcolata per bande di terzi d ottava, sia massima, ma comunque inferiore a 32 db. L indice R w è pari al valore in decibel della curva di riferimento a 500 Hz dopo la traslazione. Tale indice non descrive in maniera univoca le proprietà fonisolanti di una parete; per conoscere il comportamento effettivo di un elemento è necessario analizzare l andamento del potere fonoisolante con la frequenza e come questo si combina con quello delle possibili sorgenti disturbanti presenti.
Figura 19. Curva di valutazione del potere fonoisolante proposta dalla UNI EN ISO 717-1. Si hanno a disposizione alcune relazioni che permettono di prevedere l indice di valutazione del potere fonoisolante per strutture omogenee. Le più diffuse sono le seguenti: ( ) R w = 20 log M con 40 kg/m 2 < M < 400 Kg/m 2 [IEN Galileo Ferraris] R w = 37,5 log( M) 42 con 150 kg/m 2 < M [CEN] R w = 32,1 log( M) 28, 5 con 150 kg/m 2 < M [DIN] R w = 16,9 log M + 3, con 100 kg/m 2 < M per laterizio alleggerito ( ) 6 Prevedere il valore del potere fonoisolante di pareti composte è piuttosto complesso. Esistono diverse relazioni che permettono di ricavare il valore teorico massimo ottenibile da pareti doppie leggere. Una relazione valida quando l intercapedine sia di almento 5 cm e riempita di lana minerale è la seguente: R W 0,268 M ( ) 2 1, 21 = 22,7 M 2,26 1 0,372log log M1 d M è la massa specifica totale; M 1, M 2, rispettivamente le masse superficiali del primo e secondo elemento; d lo spessore dell'intercapedine. E valida per valori di R w compresi tra 30 e 50 db. A partire da dati sperimentali l Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris ha elaborato per pareti in cartongesso montate su telai in profilati metallici la relazione seguente, valida per spessori delle singole lastre compresi tra 0,8 e 2 cm e spessore totale inferiore a 20 cm: R W = 20 log( Md) + e 6 in cui, e, corrisponde allo spessore del materiale fonoassobente presente nell intercapedine mentre, d, è lo spessore dell intercapedine.
Figura 20. Scala indicativa dei valori dell indice di valutazione del potere fonoisolante R w per diverse tipologie di parete L indice di valutazione del potere fonoisolante permette di comparare e classificare le prestazioni di elementi di involucro in maniera veloce. Allo stesso modo si possono ottenere indici mononumerici per il potere fonoisolante apparente, R w, per l isolamento acustico normalizzato, D n,w.sono questi i valori di solito prescritti dalle norme e a cui ci si riferisce in prima approssimazione quando si parla delle prestazioni di una parete. La normativa di riferimento La legislazione di riferimento per il settore dell acustica edilizia è rappresentata dalla "Legge quadro sull'inquinamento acustico" 447/1995 e dal DPCM del 5 dicembre 1997 "Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici" che introduce i valori (indici di valutazione) da garantire e da verificare con prove in opera seguendo le metodiche descritte da normative armonizzate UNI EN ISO 717 parte 1 e 2. Le grandezze utilizzate per caratterizzare le partizioni sono: 1. indice del potere fonoisolante apparente di partizioni fra ambienti (R W ) da calcolare secondo la norma UNI 8270:1987, Parte 7^, para. 5.1. a partire da R definito dalla norma EN ISO 140-5:1996; 2. indice dell'isolamento acustico standardizzato di facciata (D 2m,nT,W ) da calcolare secondo le stesse procedure di cui al precedente punto; 3. indice del livello di rumore di calpestio di solai, normalizzato (L n,w ) da calcolare secondo la procedura descritta dalla norma UNI 8270:1987, Parte 7^, para.5.2. a partire dal valore Ln definito dalla norma EN ISO 140-6:1996; 4. L ASmax : livello massimo di pressione sonora ponderata A con costante di tempo slow; 5. L Aeq : livello continuo equivalente di pressione sonora, ponderata A.
Tabella 1. Requisiti acustici passivi degli edifici, dei loro componenti e degli impianti tecnologici. Categorie di cui alla Tabella A R w (*) D 2m,nT,w L n.w L ASmax L Aeq 1. D 55 45 58 35 25 2. A,C 50 40 63 35 35 3. E 50 48 58 35 25 4. B,F,G 50 42 55 35 35 (*) Valori di Rw riferiti a elementi di separazione tra due distinte unità immobiliari. La rumorosità prodotta dagli impianti tecnologici non deve superare i seguenti limiti: a) 35 db(a) LAmax con costante di tempo slow per i servizi a funzionamento discontinuo; b) 25 db(a) LAeq per i servizi a funzionamento continuo. TABELLA A - CLASSIFICAZIONI, DEGLI AMBIENTI ABITATIVI (art. 2). categoria A categoria B categoria C categoria D categoria E categoria F categoria G edifici adibiti a residenza o assimilabili; edifici adibiti ad uffici e assimilabili; edifici adibiti ad alberghi, pensioni ed attività assimilabili; edifici adibiti ad ospedali, cliniche. case di cura e assimilabili; edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili; edifici adibiti ad attività ricreative o di culto o assimilabili; edifici adibiti ad attività commerciali o assimilabili. Il rispetto dei requisiti acustici passivi degli edifici, secondo quanto riportato nel DPCM del 5 dicembre 1997, deve avvenire in opera (UNI-ISO 140-4), ciò vuole dire che il valore Rw di 50 o 55 db (in funzione della categoria a cui appartiene l'edificio) deve essere effettivamente garantito dall'edificio una volta realizzato. Partendo da questo presupposto è evidente che garantire in fase di progetto il rispetto, da parte dell'edificio, dei requisiti acustici passivi secondo DPCM 5/12/1997 è cosa abbastanza ardua. Ciononostante un buon punto di partenza, per una corretta progettazione acustica, consiste nell'avvalersi di configurazioni costruttive testate in laboratorio, le quali forniscono un concreto aiuto per ottenere una valutazione di massima delle performance della stessa configurazione in opera. Ovviamente queste prestazioni sono influenzate sia dalla cura con cui viene riprodotta la struttura che dalle condizioni al contorno, ovvero dall'intero sistema in cui viene inserita tale configurazione, le quali possono generare delle differenze non trascurabili tra le performance registrate in laboratorio e quelle della struttura in opera. E' quindi sempre meglio, in via cautelativa, utilizzare strutture con valori di isolamento acustico nettamente superiori ai livelli che devono essere rispettati dall'edificio, seppure, anche quest'ultima accortezza, non assicuri in termini assoluti il rispetto dei requisiti del DPCM 5/12/97. La normativa tecnica è stata recentemente arricchita dalla EN UNI 12354 dal titolo Acustica in edilizia Valutazioni delle prestazioni di prodotti. Tale norma identifica i metodi di calcolo per la previsione delle prestazioni acustiche di componenti edilizi. Viene proposto un approccio semplificato che utilizzando un approccio statistico, consente di giungere alla valutazione del livello di rumore presente
negli ambienti. E inoltre in fase di elaborazione da parte dell ente normatore italiano (progetto UNI 20.00.078) un documento contenente le linee guida per la progettazione acustica degli edifici dal titolo: Acustica in edilizia; prestazioni acustiche degli edifici; linee guida per il calcolo di progetto e verifica. Fonoisolamento e progettazione architettonica: la distribuzione degli spazi abitativi Anche una corretta e più attenta organizzazione degli spazi abitativi può contribuire a realizzare una migliore qualità acustica degli edifici. In una struttura residenziale articolata le singole unità abitative potranno variare la loro interconnessione e organizzazione in funzione delle esigenze di isolamento acustico. Di seguito sono date alcune indicazioni di carattere generale. E bene innanzittutto orientare la struttura e definire la disposizione interna degli ambienti facendo in modo che le zone più sensibili non siano direttamente esposte alle fonti rumorose: esporre la zona notte nella porzione di edificio meno esposta ai rumori esterni; inserire la zona giorno sui fronti più rumorosi; inserire le aperture sui fronti meno rumorosi. Da un punto di vista tecnico si può intervenire con un elevato fonoisolamento delle facciate esposte alle fonti di rumore e ponendo particolare cura al fonoisolamento delle aperture in esse presenti. Per le pareti divisorie è utile ridurre al minimo gli elementi murari di collegamento tra le diverse unità abitative ed utilizzare divisori interni con buon fonoisolamento. In particolare è consigliato un fonoisolamento elevatissimo tra zone notte e zone giorno di altre unità (fonoisolamento anche dell impianto idraulico delle cucine) e un fonoisolamento elevato del divisorio tra la zona notte e la zona notte di altre unità. Per i solai divisori tra unità abitative è utile evitare di sovrapporre sia in verticale che in diagonale spazi rumorosi a locali silenziosi di un altra unità. Realizzare unità strutturalmente indipendenti evitando connessioni tra i solai delle unità. Isolamento dai rumori d urto del solaio del locale rumoroso. Per quanto riguarda i collegamenti verticali è necessario non accostare ad essi la zona notte. Inoltre è bene non inserire scale interne in corrispondenza di pareti divisorie di altre unità. Eventualmente accoppiare le scale interne delle diverse unità. Si può intervenire con l isolamento della struttura delle scale (parete portante in cls + materiale isolante + paramento interno in mattoni forati, parete in cls + sistema a pelle resiliente ) e con il rivestimento delle pedate con materiale resiliente (mouquette, linoleum ecc..). Collocare i vani scale e ascensori il più possibile indipendenti dal resto della struttura e nella porzione di edificio più esposta ai rumori esterni. Collocare i vani scala e ascensori in corrispondenza di spazi rumorosi delle unità abitative (cucine bagni). E bene fonoisolare il locale macchine dell ascensore e dollocare su rapporti antivibranti tutte le macchine e rivestire di materiali fonoassorbenti le superficie interne delle pareti del vano corsa dell ascensore. Per quanto riguarda gli impianti non inserire i bagni in corrispondenza di muri divisori di altre unità. Inserire i bagni in corrispondenza del fronte più rumoroso ed eventualmente accoppiare e incolonnare i bagni delle diverse unità. E utile fonoisolare l impianto idraulico e i servizi igienici. Nel caso di abitazioni bifamiliari la soluzione più semplice e conveniente per risolvere i problemi acustici è quella di disaccoppiare il più possibile le due unità facendole slittare od orientandole in maniera diversa o ancora unendole solo attraverso uno spazio comune esterno porticato. Sia che la tipologia si sviluppi su due o tre piani, è importante, impostare correttamente il rapporto tra zone rumorose e zone tranquille delle due unità. Negli edifici multiunità la distribuzione in pianta e la sovrapposizione delle unità dovrà essere rivolta alla massima protezione della zona notte. A ciò dovranno far seguito, ove necessario, interventi di fonoisolamento.
Per quanto riguarda i monolocali essendo essi composti da un unico spazio aperto, non è possibile distinguere zone a diverso grado di privacy. Tutto l ambiente dovrà essere considerato come zona notte per quanto riguarda la protezione dai rumori esterni e dai rumori prodotti negli altri appartamenti, ma dovrà essere considerato un unico elemento disturbante ai fini della protezione degli altri appartamenti dai rumori prodotti nel monolocale. Il monolocale costituisce, dunque, un punto delicatissimo del sistema e il fonoisolamento dovrà essere particolarmente curato. A riguardo degli uffici professionali si può dire che essendo essi attivi solo durante la giornata non rappresentano un problema per le zone notte negli appartamenti limitrofi, ma devono essere isolati da tutte le attività diurne che si svolgono all interno dell edificio. Essi dovranno, pertanto, essere isolati sia fra loro sia dalle unità abitative adiacenti, dalle attività commerciali e dai locali pubblici. Le attività commerciali infine rappresentano un elemento delicato all interno del sistema edificio multipiano. A seconda del tipo di attività svolta possono essere sia fonte di grave disturbo sia soggetti disturbati dalle attività limitrofe. La loro collocazione all interno della struttura dell edificio è naturalmente ai piani inferiori e sul fronte più esposto si rumori. I locali pubblici costituiscono il vero e proprio punto debole del sistema. Le strutture che accolgono questo tipo di attività dovranno essere altamente fonoisolanti. Tutta la struttura dovrà essere assolutamente protetta dai rumori prodotti nei locali pubblici indipendentemente dal tipo di attività svolta nel locale. Essi non devono essere accostati ad unità abitative o uffici. E bene evitare di sovrapporre unità abitative a locali pubblici ed evitare di accostare direttamente i locali pubblici ai collegamenti verticali dell edificio. Considerazioni conclusive sulle pareti edilizie Nel caso delle pareti in laterizio il potere fonoisolante è legato sia alla massa sia alle caratteristiche costruttive della parete stessa. In accordo con la legge della massa, le pareti in mattoni pieni possiedono una capacità fonoisolante maggiore rispetto alle pareti in mattoni forati. In ogni caso devono essere assolutamente sigillate tutte le fughe fra i mattoni e deve essere posta la massima attenzione alla realizzazione e alla posa dell intonaco. Senza l intonaco, le capacità fonoisolanti delle pareti in mattoni specie se forati sarebbero assolutamente scarse. Gli intonaci, infatti, sigillano e rendono impermeabili all aria le pareti e possiedono, in più, discrete capacità fonoassorbenti. Per una parete da 70 kg/m 2, grazie all intonacatura su entrambi le superfici si passa da circa Rw di circa 28 db a 41 db (110 kg/m 2 con l intonaco). I mattoni pieni consentono di arrivare a buoni valori di fonoisolamento R w intorno a 50 db con 20 cm di spessore, però con notevole massa specifica (circa 400 Kg/m 2 ). Una parete singola in mattoni forati intonacata, a seconda della massa, dello spessore (8-20 cm) e del numero di fori, può possedere un R w che va da 37 a 42 db. Siamo quindi molto lontani da una situazione di equivalenza: per poter raggiungere lo stesso indice sarà necessario aumentare la massa dell elemento in mattoni forati, aggiungendo una seconda parete distanziata dalla prima e da essa completamente indipendente. Si dovrà intonacare sempre anche la faccia interna all intercapedine del primo parametro, arrivando fino a valori di R w pari a 48 db, grazie sia alla massa aggiunta sia all intonaco posto all interno. L intercapedine di una parete doppia viene riempita di materiale fonoassorbente. I materiali generalmente usati sono materiali fonoassorbenti, quali lana di vetro, lana di roccia, fibre di legno mineralizzate, sughero, argilla espansa. La più comune è certamente la lana di vetro la quale porta ad una attenuazione di circa 1-2 db per centimetro di spessore (per una buona lana di vetro di 30 kg/m 3 ). per le frequenze al di sopra dei 1.000 Hz (al di sotto la si può considerare trasparente). All aumentare dello spessore aumenterà l efficacia del materiale, ma solo fino ad un certo punto. Per spessori superiori ai 60 mm il guadagno si riduce addirittura; questo perché se il suono trova troppa resistenza
nell attraversare il materiale, sceglierà di seguire le cosiddette corsie preferenziali, ossia gli elementi di collegamento tra i due parametri. Grazie alla loro massa elevata le pareti in calcestruzzo offrono buone capacità fonoisolanti, soprattutto alle basse frequenze, ma hanno il difetto di trasmettere molto sia le vibrazioni sia i rumori per via solida. Figura 21. Confronto fra i poteri fonoisolanti di pareti in laterizio. Figura 22. Confronto fra i poteri fonoisolanti di strutture il laterizio semplici e doppie e in calcestruzzo.
Oltre alle pareti tradizionali notevoli prospettive sono offerte dalle capacità fonoisolanti di pareti leggere tecnologicamente avanzate, costituite da paramenti in gesso rivestito e fibra di vetro. La prima evidente caratteristica è l estrema leggerezza di queste strutture: passiamo da 100 kg/m² per una parete in laterizi forati intonacata da 100 mm a 30 kg/m² di una parete formata da due paramenti in gesso rivestito con 50 mm di lana di vetro in intercapedine (spessore 100 mm). Il dato più sorprendente è che la parete in gesso rivestito di 8 cm presenta un Rw di 46 db (30 kg/m²), mentre l indice di valutazione del potere fonoisolante della parete in laterizio da 12 cm intonacata su due facce (120 kg/m²) è di soli 42 db. Ciò potrebbe sembrare in netto contrasto con la legge della massa, ma la verità è che invece di sfruttare l inerzia della massa si sfrutta il meccanismo dinamico di due masse separate da una molla. Figura 23. Confronto tra poteri fonoisolanti di struttura il laterizio strutture in laterizio + sistema a pelle resiliente struttura in gesso rivestito. Le variabili che contribuiscono all incremento del potere fonoisolante di questi sistemi sono lo spessore e il numero delle lastre di gesso rivestito e lo spessore e le caratteristiche della fibra di vetro: 3 db di incremento del potere fonoisolante per ogni lastra di gesso rivestito; 1 db di aumento per ogni centimetro di lana di vetro. Gli elementi di collegamento tra i due parametri possono, se non curati, rappresentare un punto debole. Le case produttrici di pareti in gesso rivestito hanno pertanto studiato sistemi di disaccoppiamento dei profili distanziatori all interno delle pareti. Naturalmente, è importantissima la desolidarizzazione della parete in gesso rivestito dal resto della struttura architettonica attraverso elementi elastici come guarnizioni in gomma o guaine il feltro bitumato o polietilene. La massima attenzione andrà posta anche nella posa in opera.
Figura 24. Parete in gesso rivestito in opera: dettaglio della desolidarizzazione. Bibliografia Generale sul suono e le onde: Feynman R., The Feynman Lectures on Physics, traduzione italiana, Zanichelli, Bologna 1998. Alonso M., Finn E., Elementi di Fisica per l Università, vol. II Campi e Onde, Masson, Milano, 1984. Fonoisolamento Butera L., Architettura Acustica, Istituto Geografico De Agostini, Novara 1975. (capitolo 6 Trasmissione del suono attraverso i materiali) Moncada G., De Santoli L.., Fisica Tecnica Ambientale - vol. III, Masson, Milano 1999. Renato Spagnolo, MANUALE DI ACUSTICA APPLICATA, UTET. Alton Everest, Manuale di Acustica, Hoepli, Milano Garai, Secchi, Semprini, Isolamento acustico degli edifici, metodi di calcolo, Maggioli, Ravenna, 2000. Bernasconi C., L acustica nella progettazione architettonica, Il sole 24 ore, Milano 2001. Harrys Cyril, Manuale di controllo del rumore, Tecniche Nuove, Milano, 1992 Brosio E., Esempi di progettazione e realizzazione mezzi di previsione delle prestazioni acustiche di materiali e componenti, Rivista It. di Acustica, X(4), 1986. Pompoli R., Indice di valutazione del potere fonoisolante, Rivista It. di Acustica, VIII(4), 1984.