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ACUSTICA INTERNA

PREMESSA

All’interno di ambienti destinati ad ospitare attività sportive è di particolare importanza il comfort acustico.

Tale requisito coinvolge diversi aspetti che spaziano dalla necessità di evitare un fastidioso riverbero delle

voci, fino all’esigenza di una piena comprensibilità del parlato proveniente degli impianti di diffusione

sonora, che consenta di fruire al meglio i servizi offerti.

INDICI DI VALUTAZIONE DELL’AMBIENTE ACUSTICO

Chiarezza

La ‘chiarezza’ di un discorso è relativa alla qualità del trasferimento dell’informazione in esso contenuto agli

spettatori.

Ad esempio, in una stanza con riverbero elevato e presenza di rumori estranei, la comprensione del parlato può

risultare molto difficoltosa.

All’interno di un ambiente, il primo suono che raggiunge l’ascoltatore viene chiamato suono diretto, a cui

fanno seguito una serie di riflessioni.

Le riflessioni iniziali, che raggiungono l’ascoltatore nei primi 50 ms sono integrate nel suono diretto e di

conseguenza hanno un effetto positivo sulla chiarezza del discorso, mentre le riflessioni che arrivano successiva-

mente hanno un effetto negativo sulla comprensibilità.

Il parametro ’Indice di Chiarezza’ C50 confronta l’energia sonora nelle riflessioni acustiche iniziali con

l’energia associata alle riflessioni successive: un valore alto di C50 e positivo per la chiarezza del discorso.

L’indice di Chiarezza C50 è definito nella norma ISO 3382-1.

Speech Transmission Index

Un ulteriore parametro della bontà della trasmissione del parlato e lo Speech Transmission Index, che tiene conto

del rumore di fondo, del tempo di riverbero e degli eventuali echi presenti.

In caso di perfetta trasmissione del discorso, lo STI e pari ad 1, tale valore si degrada fino a 0 in caso di totale

incomprensibilità.

Lo STI e definito nella norma IEC 60268-16.

In conseguenza di quanto sopra, i parametri da considerarsi per la valutazione dell’acustica di un ambiente

sono quindi

l’indice di chiarezza C50,

lo Speech Transmission Index il tempo di riverberazione.

In aggiunta a quanto sopra è inoltre necessario che

l’impianto di sonorizzazione dell’ambiente sia in grado di fornire una capacità adeguata,

il posizionamento dei diffusori consenta una distribuzione omogenea del campo sonoro.

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All’interno di un ambiente, ogni suono generato nel suo cammino tra la sorgente ed il ricevitore è interessato da

diversi fenomeni, che possono essere sinteticamente riassunti come di seguito:

- divergenza geometrica

L’energia sonora, nel percorso dalla sorgente al ricevitore, si distribuisce su una superficie sempre maggiore ed in

misura proporzionale al quadrato della distanza. Tale fenomeno è indipendente dalla frequenza del suono.

- assorbimento

L’energia sonora che incide su una superficie viene in parte assorbita dalla superficie stessa ed in parte inviata

nuovamente nell’ambiente circostante.

Il rapporto tra l’energia assorbita e l’energia riflessa dipende dalle caratteristiche acustiche del materiale costi-

tuente la superficie.

Il fenomeno dell’assorbimento acustico è funzione della frequenza del suono.

In altri termini, ogni materiale presenta comportamenti acustici diversi alle varie frequenze e di conseguenza il

suono può venire più o meno assorbito / riflesso a seconda del suo contenuto in frequenza.

- isolamento

Parte dell’energia acustica assorbita da una superficie viene dissipata sotto forma di calore, mentre la restante

parte si trasmette per via solida alle strutture ed agli ambienti confinanti.

L’isolamento acustico indica la capacità di un materiale a non trasmettere l’energia acustica alla superficie oppo-

sta a quella su cui il suono incide.

Tale caratteristica dei materiali è anch’essa funzione della frequenza.

- diffusione

Parte dell’energia riflessa segue le leggi dell’ottica geometrica, mentre un’altra parte viene diffusa con angoli

diversi dagli angoli incidenti (scattering).

Anche il parametro di diffusione relativo ad un determinato materiale è funzione della frequenza del suono.

- diffrazione

L’energia sonora che incide sullo spigolo di una superficie viene inoltre diffratta secondo le formule di Fresnel.

Conseguentemente anche tale parametro è dipendente dalla frequenza del suono.

In considerazione di quando sopra, nella progettazione di un ambiente è indispensabile scegliere accuratamente i

materiali acustici corretti al fine di ottenere l’effetto desiderato.

Inoltre, nel caso in cui l’ambiente dovesse essere destinato anche ad impieghi diversi, è opportuno che anche

questo aspetto venga attentamente valutato in funzione degli usi desiderati.

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MODELLAZIONE

L’approccio alla progettazione acustica di un ambiente può seguire diverse strade, che comunque necessitano

sempre della geometria della struttura (dati di input) e delle caratteristiche acustiche dei materiali che la costitui-

scono.

L’approccio qui seguito ha coinvolto l’impiego del modello acustico previsionale per ambienti confinati Ramsete.

Tale software necessita sostanzialmente di tre dati di input :

- Geometria semplificata della struttura : la geometria deve includere tutte gli elementi acusticamente rilevanti,

escludendo eventuali dettagli acusticamente ininfluenti, che

allungherebbero inutilmente i tempi di calcolo.

- Caratteristiche acustiche dei materiali : i materiali che costituiscono la struttura devono essere caratterizzati

con i parametri di isolamento, assorbimento e scattering, in funzione

della frequenza

- Caratteristiche acustiche dei diffusori : i diffusori installati devono essere descritti in termini di potenza

sonora e diagramma di direttività azimutale e zenitale, anche in

questo caso in funzione della frequenza.

La figura seguente mostra la geometria utilizzata per il calcolo.

La tabella seguente riporta le caratteristiche acustiche dei materiali considerati nel modello:

Elemento

Materiale

31

63

125

250

500

1k

2k

4k

8k

16k

Base Pavimento legno duro 0.05

0.09

0.09

0.1

0.08

0.08

0.1 0.1

0.1

0.12

Corridoio a metà tribune Pavimento cemento 0.01

0.01

0.01

0.03

0.05

0.02

0.02 0.02

0.02

0.02

Pareti perimetrali Intonaco e pannelli acustici legno 0.05

0.1

0.51

0.7

0.8

0.77

0.6 0.5

0.4

0.48

Gradinate Pavimento cemento 0.01

0.01

0.01

0.03

0.05

0.02

0.02 0.02

0.02

0.02

Soffitto Pannelli acustici in legno 0.06

0.11

0.08

0.2

0.47

0.72

0.84 0.88

0.8

0.96

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SONORIZZAZIONE

Per la sonorizzazione virtuale dell’ambiente saranno utilizzate 6 casse Bose 402, posizionate sul soffitto

della struttura, ed orientate verso le gradinate

La figura mostra i ballon di irradiazione del diffusore utilizzato nella simulazione differenziato per le

diverse frequenze (da 125Hz a 4000Hz).

L’appendice C della norma UNI 11367-2010 fornisce precise indicazioni circa i parametri da uti-

lizzarsi per una corretta valutazione delle caratteristiche acustiche degli ambienti, indicando anche i valo-

ri ottimali di tali parametri.

Più precisamente, per gli ambienti adibiti ad attività sportive, vengono consigliati:

C50 ≥ -2

STI ≥ 0.5

Per quanto riguarda, invece, il tempo di riverberazione, il valore ottimale dello stesso, nelle bande tra 500 Hz

e 1000Hz è calcolabile con la formula:

Tott = 1.27 log (V)-2.49[s]

Di conseguenza, ipotizzando nel caso specifico un volume di circa 11 .000 m3 , la formula

fornisce un valore pari a

Tott = 3.42 secondi.

La stessa norma suggerisce che il tempo di riverberazione T, ad ambiente non occupato, sia

≤ 1.2 Tott

per le bande comprese tra 500 Hz e 1000 Hz.

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SIMULAZIONE ACUSTICA E RISULTATI

Si riportano i parametri utilizzati nella simulazione

La simulazione effettuata ha consentito di calcolare sia i parametri legati alla intelligibilità del parlato, sia il tempo

di riverberazione.

Più precisamente i parametri sono stati calcolati per 40 punti disposti all’interno della struttura (area di gioco e

tribune).

La tabella sottostante riporta l’indice C50 medio dell’ambiente, che per frequenze ≥500 Hz soddisfa le indicazioni

della norma.

La tabella seguente riporta il RASTI (RApid Speech Transmission Index) medio dell’ambiente, compatibile con le

indicazioni fornite dalla norma.

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La tabella sottostante riporta il tempo di riverberazione calcolato dal modello, sempre inferiore al valore di 4.10

secondi precedentemente calcolato (1.2*3.42), e quindi conforme con le indicazione della normativa.

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VERIFICA SPERIMENTALE ESEGUITA PRESSO IL PALASPORT DI BENEVENTO

Una breve esposizione riguardante la verifica sperimentale dell'impianto di un identico impianto di

fono-assorbenza posto in opera nel Palasport di Benevento :

Si sono supposte varie presenze di pubblico (n° 300 – n° 1500 – n° 3000 in caso di concerti) per valutare il tem-

po di riverberazione ottimale nelle differenti condizioni.

Un miglioramento sostanziale nell'assorbimento delle onde sonore si ottiene se l’assito di copertura viene posto in

opera lasciando tra le varie tavole accostate un interstizio di cm. 0,5-1 e posizionando su di esso (sotto la barriera

al vapore) un pannello di fibra ignifuga, caratterizzato da un elevato assorbimento acustico sopratutto verso le

frequenze medio‑alte.

Il coefficiente di assorbimento sonoro è riportato nella tabella seguente:

frequenza (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000

coeff. di assorb. () 0,2 0,35 0,5 0,65 0,60 0,55

I grafici seguenti mostrano l'efficacia dei risultati ottenuti con tale impianto, tanto che con n° 300 spettatori pre-

senti si ottiene una riverberazione corrispondente a quella ottimale.

Del resto negli interventi di correzione acustica in locali dove vi è presenza di pubblico le calcolazioni vengono

eseguite ipotizzando una presenza media di persone corrispondente ai 2/3 della presenza ammissibile.

Tempo di riverberazione (T.R.) con presenza di n° 300 spettatori

Descrizione del locale : Palasport Benevento

Volume sala : mc 41.500 circa

Materiale fonoassorbente : tavole di legno accostate a distanza cm 0,5 - pannello in fibra ignifuga

a = T.R. prima della posa del pannello in fibra di vetro

b = T.R. con posa di pannello spess. 30 mm – densità 30 Kg/mc

c = T.R. con posa di pannello spess. 15 mm – densità 50 Kg/mc

d = T.R. con posa di pannello spess. 30 mm – densità 18 Kg/mc

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Tempo di riverberazione (T.R.) con presenza di n° 1500 spettatori

a = T.R. prima della posa del pannello in fibra di vetro

b = T.R. con posa di pannello spess. 30 mm – densità 30 Kg/mc

c = T.R. con posa di pannello spess. 15 mm – densità 50 Kg/mc

d = T.R. con posa di pannello spess. 30 mm – densità 18 Kg/mc

Tempo di riverberazione (T.R.) con presenza di n° 3000 spettatori (in caso di concerti)