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Isolamento acustico degli edifici

Fenomeni acustici e relative unità di misura
La presenza di suoni, rumori e vibrazioni provoca spesso fastidio per la convivenza tra persone, avendo anche effetti dannosi per il corpo umano (come per esempio patologie a carico dell’apparato neuropsichico e cardiovascolare). Un corpo materiale entra in vibrazione per effetto di percussione o urto, provocando agitazioni molecolari che si trasmettono progressivamente dal corpo vibrante fino al nostro timpano. Una vibrazione completa si compone di una compressione e di una depressione; l’unità di misura utilizzata per indicare una vibrazione completa nell’unità di tempo (frequenza) è l’hertz (1Hz = 1 oscillazione al secondo).
Le sorgenti sonore dunque emettono suono caratterizzati da un insieme di numerose frequenze che costituiscono un certo intervallo; gli intervalli usati per l’acustica architettonica sono principalmente l’ottava ed il terzo di ottava.

L’ottava è un intervallo di frequenza compreso tra due frequenze limite, tra le quali sussiste la relazione f2 = 2f1 . Essa è definita da un frequenza normale f.
La rappresentazione grafica di un fenomeno acustico in funzione della frequenza è detta spettro: IMAGE

Nome Range Estensione (ottave) Commenti
Frequenze subsoniche 1Hz-20Hz 4 Non sono udibili dall'orecchio umano. Sono generate per esempio dai terremoti o dai grossi organi a canne delle chiese.
Bassissime frequenze 20Hz-40Hz 1 E’ l'ottava più bassa udibile dall'orecchio. Cadono in questa zona le armoniche più basse della cassa della batteria e le note basse del pianoforte nonché il rumore di tuono e quello dell'aria condizionata.
Basse frequenze 40Hz-160Hz 2 Quasi tutte le basse frequenze della musica cadono in questa zona.
Frequenze medio-basse 160Hz-315Hz 1 Cade in questa zona il Do centrale del pianoforte (261Hz). Questa zona contiene molte delle informazioni del segnale sonoro che può essere pesantemente alterato con una sbagliata equalizzazione.
Frequenze medie 315Hz-2.5KHz 3 L'orecchio è sensibile a questa zona. Questa banda, se presa singolarmente, restituisce un suono di qualità simile a quella telefonica.
Frequenze medio-alte 2.5KHz-5KHz 1 In questa zona la curva isofonica [Curve isofoniche ] ha il suo picco maggiore dunque è la zona in cui l'orecchio è più sensibile. Equalizzare uno strumento in questa zona ne aumenta la presenza nel mix facendolo risultare di primo piano rispetto agli altri (vale anche il trucco opposto, se volete nascondere una voce stonata che proprio non potete eliminare perché il cantante è un raccomandato, levategli le frequenze a 3KHz e annegatela nel riverbero, diventerà una presenza lontana, quasi metafisica!).

Frequenze alte 5KHz-10KHz 1 E’ la zona che ci fa percepire la brillantezza anche perché contiene molte delle armoniche delle note generate nelle fasce precedenti. Il tasso di energia acustica contenuta in questa zona è molto basso. Troviamo in questa zona alcune consonanti come la 's', la 't' e la 'c'.
Frequenze molto alte 10KHz-20KHz 1 Ancora meno energia acustica in questa zona. Sono presenti solo le armoniche più alte di alcuni strumenti. Tuttavia eliminando questa (per esempio con un equalizzatore) banda un mix, diventerebbe 'opaco'.


La velocità di propagazione varia a seconda della natura del mezzo di propagazione ma è indipendente della frequenza del suono. Un’onda sonora è caratterizzata da ampiezza (a = la distanza in metri che la molecola subisce rispetto alla propria posizione di equilibrio) e periodo (T = il tempo in secondi che una molecola impiega per compiere un’oscillazione completa). Vale la relazione:
f = 1/T [Hz]
L’intensità del suono definisce la potenza (quindi è espressa in watt [W] ) che attraversa 1 metro quadrato di superficie perpendicolare alla direzione di propagazione dell’onda di pressione.

Livello sonoro
Il livello sonoro (o livello di pressione sonora) è una semplificazione rispetto alla misura delle pressioni in Pascal che individua i due limiti della pressione sonora (soglia di udibilità e soglia del dolore) in una scala logaritmica dell’unità di valore riportando i valori tra 10 e 130. Tale unità di valutazione è il decibel [dB] : corrisponde al rapporto logaritmico tra la pressione (o potenza) in esame e una pressione (o potenza) di riferimento.

• Livello di pressione sonora:
Lp = 20 log (p1 /p0) [dB]
p1 : pressione misurata
p0 : pressione di riferimento (1000 Hz)
• Livello di potenza :
Lp = 10 log (p1 /p0)
p1 : potenza in esame
p0 : potenza di riferimento (10-12 W)

Fenomeni acustici in architettura
Un’onda sonora, nel momento in cui investe un ostacolo, lo attraversa solo in parte:
1. un’aliquota viene riflessa.
2. una parte viene assorbita dalla parete.
3. un’altra si dissipa sotto forma di calore.
Pertanto, ciascuna parete ha un proprio comportamento caratterizzato dalle grandezze:
1. Coefficiente di riflessione:
Lr / Li
2. Coefficiente di assorbimento:
a = (Li – Lr) / Li
3. Grado di isolamento:
Li - Le

Un’onda sonora che investe una struttura architettonica determina i seguenti fenomeni fisici:
• Riflessione: Un suono riflesso conserva la medesima frequenza, intensità e velocità del suono generatore, mentre è generalmente diversa la direzione, in quanto l'angolo formato dal raggio riflesso con l'ostacolo è uguale all'angolo formato dal raggio incidente con l'ostacolo medesimo, ma in direzione opposta.
• Eco: un suono riflesso che si percepisce distinto dal suono generatore; si forma quando la distanza tra la fonte sonora e l'ostacolo riflettente è di almeno 17 m.
• Risonanza: un suono riflesso che si percepisce confusamente perchè giunge all'orecchio sovrapposto al suono generatore; si forma quando la distanza tra la fonte sonora e l'ostacolo che riflette il suono è inferiore a 17 m.
• Assorbimento acustico: è la capacità di un materiale di dissipare l'energia sonora convertendola in calore.

• Riverberazione: consiste nel permanere di un suono in un ambiente chiuso.

Rumore negli edifici
I rumori che si avvertono negli edifici si possono distinguere in due tipi fondamentali:
• Rumore aereo: quando l’emissione avviene direttamente nell’aria.
• Rumore d’impatto: dovuto all’eccitazione diretta fra due solidi che entrano bruscamente in contatto.
Per isolare tale rumore è necessario intervenire con differenti soluzioni attraverso interventi di fonoisolamento (quando l’intervento incide sulle caratteristiche interne delle murature) o di fonoassorbimento (quando l’intervento modifica le superfici delle pareti del locale).
1. Fonoisolamento: L’isolamento acustico consiste nell’interposizione di un ostacolo alla trasmissione di energia sonora da un ambiente a un altro. Interessa sia la protezione da rumori aerei, cioè quelli che si propagano nell’aria, sia quelli che si propagano attraverso la materia, detti rumori d’urto, come il rumore dei tacchi sul pavimento della vicina di casa che abita al piano di sopra.
Consideriamo ora due ambienti, uno con una fonte sonora disturbante e uno da proteggere, tra i quali è interposta una parete divisoria. L’energia sonora che incide sulla parete si dividerà in tre componenti. Una parte verrà riflessa all’interno dell’ambiente con fonte di disturbo, una parte verrà assorbita dalla parete ed un’ultima parte passerà attraverso il divisorio, giungendo nella stanza accanto.
L’isolamento acustico è legato alla massa, quindi i materiali più fonoisolanti sono quelli con maggiore densità. In natura quelli con i più alti livelli di prestazione sono:

• Il piombo, oltre ad avere un notevole peso specifico, è facilmente plasmabile, pertanto, utilizzato in fogli o lastre preformate, riesce a risolvere casi anche molto ostici relativi a problemi acustici.
• La gomma naturale si estrae invece dalla corteccia di alcune piante e si utilizza in edilizia sotto forma di materassini. È particolarmente indicata per la progettazione ecosostenibile e quindi sostitutiva del piombo, da alcuni considerato un materiale inquinante.
Oltre a dipendere dalla massa esso dipende anche da impermeabilità ed elasticità.
2. Fonoassorbimento: Il fonoassorbimento implica la modifica della propagazione dell'energia sonora per assorbimento e conseguente trasformazione in calore. Con interventi di fonoassorbimento si può controllare, limitare o ridurre al minimo l'effetto dovuto alle riflessioni delle onde sonore. Il trattamento fonoassorbente ha lo scopo di migliorare le condizioni di comfort e di udibilità dei fruitori di un ambiente interno e ridurre l'eccesso di riverbero.
I materiali con elevato coefficiente acustico (fonoassorbenti)si differenziano in 3 categorie:
• Materiali porosi.
• Pannelli flessibili.
• Strutture risonanti.

Normativa sull’inquinamento acustico

Le normative più importanti sono:
• Legge n. 447 del 26.10.1995 - Legge quadro sull'inquinamento acustico.
Art. 1. (Finalita' della legge)
La presente legge stabilisce i principi fondamentali in materia di tutela dell'ambiente esterno e dell'ambiente abitativo dall'inquinamento acustico, ai sensi e per gli effetti dell'articolo 117 della Costituzione.
I principi generali desumibili dalla presente legge costituiscono per le regioni a statuto speciale e per le province autonome di Trento e di Bolzano norme fondamentali di riforma economico-sociale della Repubblica.

• D.P.C.M. 05.12.1997 - Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici.
Il decreto è composto di n° 4 articoli (e di un allegato A):
- Art. 1 Campo di applicazione;
- Art. 2 Definizioni ;
- Art. 3 Valori limite;
- Art. 3 Entrata in vigore,
Gli ambienti abitativi vengono classificati nelle seguenti categorie:
- A: edifici adibiti a residenza o assimilabili;
- B: edifici adibiti ad uffici e assimilabili;
- C: edifici adibiti ad alberghi, pensioni ed attività assimilabili;
- D: edifici adibiti ad ospedali, cliniche, case di cura e assimilabili;
- E: edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili;
- F: edifici adibiti ad attività ricreative o di culto o assimilabili;
- G: edifici adibiti ad attività commerciali o assimilabili,
I servizi possono essere:
- a funzionamento continuo (impianti di riscaldamento, aereazione e condizionamento);
- a funzionamento discontinuo (ascensori, gli scarichi idraulici, i bagni, i servizi igienici e la rubinetteria).

Le grandezze di riferimento da considerare per la determinazione dei requisiti acustici passivi sono:
• il tempo di riverberazione (T) .
• il potere fonoisolante apparente di elementi di separazione fra ambienti (R).
• l'isolamento acustico standardizzato di facciata (D2m,nT): definito da:
D2m,nT = D2m + 10 log T/T0
dove:
- D2m = L1,2m - L2 e la differenza di livello;
- L1,2m è il livello di pressione sonora esterno a 2 metri dalla facciata, prodotto da rumore da traffico se prevalente, o da altoparlante con incidenza del suono di 45° sulla facciata;
- L2 è il livello di pressione sonora medio nell'ambiente ricevente
Il numero n è il numero intero immediatamente superiore ad un decimo del volume dell'ambiente;
in ogni caso, il valore minimo di n è cinque;
- T è il tempo di riverberazione nell'ambiente ricevente, in sec;
- To è il tempo di riverberazione di riferimento assunto, pari a 0,5s;
• il livello di rumore di calpestio di solai normalizzato (Ln):
- LASmax: livello massimo di pressione sonora ponderato A con costante di tempo slow;
- LAeq: livello continuo equivalente di pressione sonora, ponderato A.

La rumorosità prodotta dagli impianti tecnologici non deve superare i seguenti limiti:
- 35 dB(A) LAmax con costante di tempo slow per i servizi a funzionamento discontinuo;
- 25 dB(A) LAeq per i servizi a funzionamento continuo.
Le misure di livello sonoro devono essere eseguite nell'ambiente nel quale il livello di rumore è più elevato.
Tale ambiente deve essere diverso da quello in cui il rumore si origina.

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