ELEMENTI DI ACUSTICA 08 - iuav.it · Per incidenza normale del suono sull’ostacolo il potere...

I.U.A.V.Scienze dell’architettura

a.a. 2012/2013

Fisica Tecnica e Controllo AmbientaleProf. Piercarlo Romagnoni

ELEMENTI DI ACUSTICA 08Arch. Igor Panciera

ELEMENTI DI ACUSTICA 08Arch. Igor Panciera

I.U.A.V. SCIENZE DELL’ARCHITETTURA, A.A. 2012/2013 FISICA TECNICA E CONTROLLO AMBIENTALE, prof. P. Romagnoni

Arch. Igor PancieraELEMENTI DI ACUSTICA

ACUSTICA ARCHITETTONICA02

FONOISOLAMENTO

ACUSTICA ARCHITETTONICA02

FONOISOLAMENTO



ASSORBIMENTO, RIFLESSIONE, TRASMISSIONE

II IR

IA

IT

L’energia sonora che incide sulla superficie S si divide in tre

componenti: una parte viene riflessa dalla superficie, una

parte viene assorbita ed una parte trasmessa oltre il

materiale/pacchetto

COEFFICIENTE DI ASSORBIMENTO 훼 =퐼퐼

COEFFICIENTE DI TRASMISSIONE 휏 =퐼퐼

COEFFICIENTE DI RIFLESSIONE 휌 =퐼퐼

Per il principio di conservazione

dell’energia le tre componenti in cui si

divide II sommate dovranno

nuovamente dare II :

퐼 + 퐼 + 퐼 = 퐼

퐼 훼 + 퐼 휏 + 퐼 휌 = 퐼 퐼 (훼 + 휏 + 휌) = 퐼 훼 + 휏 + 휌 = 1

S



FONOISOLAMENTO, la trasmissione del suono negli edifici

Trasmissione per via aerea: rumore che si propaga nell’ambiente disturbanteattraversa le pareti divisorie e arriva nell’ambiente disturbato.Trasmissione per via strutturale: rumore che si propaga dall’ambiente disturbanteall’ambiente disturbato attraverso vibrazioni delle strutture.



FONOISOLAMENTO, la trasmissione del suono negli edifici

Per proteggere un ambiente dal disturbo sonoro di un ambiente confinante o dell’esterno

possiamo applicare una DIFESA ATTIVA o una DIFESA PASSIVA

DIFESA ATTIVA: si interviene direttamente sulla sorgente, ad esempio abbassandone il

volume

DIFESA PASSIVA: si interviene sulla propagazione del suono

Al disturbo dovuto alla rumorosità della sorgente contribuisce anche la rumorosità

dell’ambiente in cui è inserita: più le superfici sono riflettenti e più il rumore è amplificato,

per cui il potere fonoisolante contribuisce all’effetto del fonoisolamento.



POTERE FONOISOLANTE

La capacità di un ostacolo di impedire la trasmissione del suono è definita POTERE

FONOISOLANTE dell’ostacolo.

La quantità di suono trasmesso oltre l’ostacolo, che nel nostro caso sarà una parete, una

finestra, una porta, ecc. sarà inversamente proporzionale al POTERE FONOISOLANTE

dell’elemento.

Tale relazione si può scrivere, considerando il coefficiente di trasmissione:

푅( ) = 10 log1휏[푑퐵]

Il coefficiente di trasmissione, e di conseguenza il POTERE FONOISOLANTE,

dipendono dalla frequenza ‘f’ del suono incidente.



POTERE FONOISOLANTE

푅( ) = 10 log1휏[푑퐵]

휏 =퐼퐼 푅( ) = 10 log

퐼퐼 푅( ) = 10 log

퐼 퐼퐼 퐼

푅( ) = 10 log퐼퐼 − 10 log

퐼퐼

푅( ) = 퐿 − 퐿 [푑퐵]



L’ostacolo - parete, finestra, porta, ecc. - dovrà essere continuo, non presentare

possibili ‘ponti acustici’ al passaggio del suono.

Per un ostacolo senza discontinuità il potere fonoisolante dipende:

• dall‘angolo di incidenza del suono, α ;

• dalla frequenza del suono, f;

• dalla differenza di ‘ρc’ (resistenza acustica del mezzo) del mezzo di propagazione, e

della parete su cui il suono incide (che sarà un secondo mezzo di propagazione);

• dalle proprietà del materiale costituente l’ostacolo: densità, modulo di Young, ecc.

POTERE FONOISOLANTE



LEGGE DI MASSA

Per incidenza normale del suono sull’ostacolo il potere fonoisolante dell’ostacolo può

essere, in prima approssimazione, tradotto dalla cosiddetta LEGGE DI MASSA.

휏 =1,75푥10푀 푓

τ0: coefficiente di trasmissione per incidenza normale del suono

M: massa frontale dell’ostacolo in kg/m2

f: frequenza del suono

Si deduce che il POTERE FONOISOLANTE, che è inversamente proporzionale alla

trasmissione sonora, è DIRETTAMENTE PROPORZIONALE A MASSA E FREQUENZA.



LEGGE DI MASSA

푅( ) = 10 log1휏[푑퐵] 휏 =

1,75푥10푀 푓

푅( ) = 10 log푀 푓

1,75푥10= 10 log 푀 푓 − 10 log(1,75푥10 )

푅( ) = 20 log 푀푓 − 42,4



LEGGE DI MASSA

Molti ricercatori hanno cercato di tradurre in una generica formula il comportamento

fonoisolante dell’ostacolo, ne sono nate varie definizioni della legge di massa.

푅( ) = 15 log 푀푓 − 17

푅( ) = 18 log 푀푓 − 44

푅( ) = 18 log 푀 + 12 log 푓 −25

Per un suono di incidenza casuale è stata sviluppata la seguente legge.

푅 = 푅 − 10 log 0,23푅 푅 = 20 log 푀푓 − 42,4

Il potere fonoisolante medio, per 40 kg/m2<M<400 kg/m2, si può approssimare con la

formula. 푅 = 5 + 20 log푀



LEGGE DI MASSA

푅( ) = 15 log 푀푓 − 17

푅( ) = 18 log 푀푓 − 44

푅( ) = 18 log 푀 + 12 log 푓 −25

푅( ) = 20 log 푀푓 − 42,4

푅 = 5 + 20 log푀

푅 = 푅 − 10 log 0,23푅

M=180 kg/m2

medio 250 500 1000 2000

60

59,5

48

50

48,5

50

51

53

39,5

44

40

-

57

57

45

48

46

-

63

62

50,5

51,5

51

-

69

66

56

55

57

-



LEGGE DI MASSA

La Legge di Massa è utile solo a

calcoli di prima approssimazione.

Dai risultati di prove sperimentali si

deduce che la Legge di Massa è

sufficientemente precisa per le

frequenza centrali del campo di

udibilità.

Nella zona delle basse frequenze

l’ostacolo risente dell’effetto di

risonanza

Nella zona delle alte frequenze

interviene invece l’effetto della

coincidenza.



LEGGE DI MASSA

Zona 1, RISONANZA: La parete viene messa in vibrazione da un’onda di frequenza in grado di

mandare in risonanza il materiale, per tale frequenza e quelle limitrofe il POTERE FONOISOLANTE

DEL MATERIALE E’ COMPROMESSO. Per le normali pareti da costruzione è in frequenze più

basse delle udibili. Acquista importanza per pareti sottili e molto rigide.

Zona 3, COINCIDENZA: quando si verifica l’EFFETTO DI COINCIDENZA la frequenza delle

componenti tangenziali dell’onda sonora incidente coincide con la frequenza di risonanza delle onde

flessionali della parete. Si può calcolare la frequenza critica.

푓 =푐휋ℎ

3휌(1 − 휂 )푌

[퐻푧]

Zona 2, LEGGE DI MASSA: vale la legge di massa, con un potere fonoisolante che aumenta di 6

dB per ogni ottava.

c: velocità del suono, m/sh: spessore della parete, mρ: densità della parete, kg/m3

η: rapporto di PoissonY: modulo di elasticità o di Young, N/m2



PARETI COMPOSTE IN FACCIATA

Per una parete composta in facciata il POTERE FONOISOLANTE sarà dato da una media pesata

della trasmissione dei vari elementi, tenendo cioè conto del coefficiente di trasmissione e della

superficie di ogni elemento.

푡̅ =∑ 푡 푆∑푆

=푡 푆 + 푡 푆 + ⋯+ 푡 푆

퐴

푅 = 10 log1푡̅[푑퐵]

t : coefficiente di trasmissione medio

ti : coefficiente di trasmissione di ciascun elemento

Si : superficie di ciascun elemento

A : area totale della parete




500

270

13,500 m2

Parete

R500Hz = 55 dB

A = 13,5 m2

푅( ) = 10 log1휏

휏 =1

10 / =1

10 , = 0,000003




500

270

11,820 m21,

680

m2

Parete

R1-500Hz = 55 dB

A1 = 11,8 m2

Finestra

R2-500Hz = 38 dB

A2 = 1,7 m2

푅( ) = 10 log1휏̅

휏 =1

10 / =1

10 , = 0,000003 휏 =1

10 / =1

10 , = 0,00015

휏̅ =휏 퐴 + 휏 퐴퐴 + 퐴

= 0,000022

푅 = 10 log1

0,000022= 46푑퐵




500

270

13,478 m2

0,023 m2

Parete

R1-500Hz = 55 dB

A1 = 13,48 m2

Foro

R2-500Hz = 10 dB

A2 = 0,02 m2

푅( ) = 10 log1휏̅

휏 =1

10 / =1

10 , = 0,000003 휏 =1

10 / =1

10= 0,1

휏̅ =휏 퐴 + 휏 퐴퐴 + 퐴

= 0,00015

푅 = 10 log1

0,00015= 38,2 = 38푑퐵




500

270

11,798 m2

1,68

0 m

2

0,023 m2

Parete

R1-500Hz = 55 dB

A1 = 11,78 m2

Foro

R2-500Hz = 10 dB

A2 = 0,02 m2

푅( ) = 10 log1휏̅

휏 =1

10 / =1

10 , = 0,000003

휏 =1

10 / =1

10= 0,1

휏̅ =휏 퐴 + 휏 퐴 + 휏 퐴

퐴 + 퐴 + 퐴= 0,00017

푅 = 10 log1

0,00017= 37,7 = 38푑퐵

Finestra

R3-500Hz = 38 dB

A3 = 1,7 m2

휏 =1

10 / =1

10 , = 0,00015



PARETI MULTISTRATO

Quando si desideri migliorare l’isolamento di una parete senza aumentare in modo eccessivo il suo

peso è possibile ottenere buoni risultati con pareti costituite da più strati di materiali diversi alcuni

rigidi e pesanti 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 che descrive la “diversità” dei vari strati rispetto alla propagazione del suono è

l’impedenza acustica o resistenza acustica del mezzo.

In particolare si possono utilizzare le cosiddette doppie pareti: pareti costituite da un doppio tavolato

in laterizio con interposta un’intercapedine libera o riempita di materiale fonoassorbente.

휌푐푘푔푚 푠

휌푐푘푔푚 푠IMPEDENZA ACUSTICA

c: velocità del suono, m/sρ: densità della parete, kg/m3



Lo spessore dell’intercapedine tra i due strati deve essere sufficientemente elevato altrimentialle basse frequenze entrano in risonanza.

Al limite inferiore l’isolamento è pari a quello di una parete con massa pari alla somma dellemasse delle due partizioni.

Se invece lo spessore dell’intercapedine è sufficiente (almeno 4 cm) l’isolamento tende allasomma dei poteri fonoisolanti delle due componenti separate.

La presenza del materiale fonoassorbente migliora le prestazioni alle medie-alte frequenze.

La presenza di fessure o di fori (spesso a causa di posa dei laterizi di cattiva qualità e delle traccedegli impianti) peggiora drasticamente le prestazioni del divisorio.

E’ bene riempire evitando qualsiasi collegamento rigido tra i due pannelli che costituiscono laparete. Disaccoppiando gli elementi che costituiscono la parete si arriva ad un aumento anche di 9-10 dB;

In ogni caso l'isolamento che si ottiene non supera i 50-60 dB. Per oltrepassare tale limite ènecessario intervenire anche su pavimento e soffitto e desolidarizzare la parete dal resto dellastruttura.

PARETI DOPPIE



PARETI DOPPIE

푓 = 84퐾푑

푟푀

+푟푀

[퐻푧]

d

M1 M2

d

M1 M2

K: modulo di compressione del materiale inintercapedine, N/m2 (per aria K=1)d: spessore della parete, mr: ordine del modo di risonanzaMn: massa frontale pareti, kg/m2



Pannello in mattoni

Pannello in mattoni

Materiale fonoassorbente

Materiale resiliente

solaio

Parete laterale

intonaco

PARETI DOPPIE



PARETI DOPPIE



Si può descrivere in modo sintetico con un unico valore la capacità fonoisolante di una parete usandol’indice di valutazione del potere fonoisolante, RW.

INDICE DI VALUTAZIONE DEL POTERE FONOISOLANTE

Curva di riferimento da norma

UNI 717-1:2007

SI trasla la curva sommando gliscarti rispetto alla curva di rilievofino a che la somma è piùprossima possibile a:

• 10 dB per valutazioni inbande d’ottava

• 32 dB per valutazioni inbande in terzi d’ottava

Eseguita la traslazione il valore a500 Hz della curva normalizzatacorrisponde all’




RIGIDITA’ DINAMICA

La RIGIDITA’ DINAMICA ‘s’ è il parametro fondamentale che caratterizza le guaine anticalpestio diun pavimento galleggiante.

Si ricorre al pavimento galleggiante per ridurre il LIVELLO DI RUMORE DA CALPESTIO tra dueambienti sovrapposti.

Minore è la rigidità dinamica della guaina e migliori risultano le prestazioni del pacchetto di solaio, siaper la riduzione del rumore da calpestio sia per l’isolamento ai rumori aerei.

Guaine con ‘s’ molto bassa (8/10 MN/m3) sono molto performanti al momento della posa marischiano una perdita di prestazione con l’andare del tempo a causa dello schiacciamento dovuto aglistrati di finitura e ai mobili che le sormontano.

Conviene scegliere guaine un po’ più rigide (30-35 MN/m3). Sono meno performanti inizialmente main grado di avere migliori garanzie con il trascorrere del tempo.



INCREMENTO DEL POTERE FONOISOLANTE



LIVELLO DI RUMORE DA CALPESTIO



POTERE FONOISOLANTE E LIVELLO DI RUMORE DA CALPESTIO

POTERE FONOISOLANTE e LIVELLO DI RUMORE DA CALPESTIO sono due valori che valutanole prestazioni di una partizione, in particolare il LIVELLO DA CALPESTIO riguarda nello specifico lepartizioni orizzontali.

I due parametri sono opposti:

Il primo traduce la capacità di limitare la trasmissione del suono, per cui più è elevato e migliore è laprestazione della partizione.

Il secondo invece specifica il livello di rumore che si percepisce nella stanza ricevente sottostantequando sopra viene prodotto del rumore impattivo, per cui più alto è il livello e peggiore è laprestazione isolante della partizione.

La differenza è evidente nelle due curve normalizzate che sono una all’opposto dell’altra:

Curva normalizzata INDICE DEL POTERE FONOISOLANTE: UNI 717-1:2007

Curva normalizzata LIVELLO DEL RUMORE DA CALPESTIO: UNI 717-2:2007



POTERE FONOISOLANTE E LIVELLO DI RUMORE DA CALPESTIO



INCREMENTO DEL POTERE FONOISOLANTE - ESEMPIO



POTERE FONOISOLANTE APPARENTE



D.P.C.M. 5/12/1997 – REQUISITI ACUSTICI PASSIVI

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