Isolamento acustico: teoria e quadro legislativo

Isolamento acustico: teoria e quadro legislativo
Dott. Edoardo Piana, Dip. Ingegneria Meccanica e Industriale – Università degli Studi di Brescia, via Branze 38, 25123
Brescia [email protected]
Ing. Ugo Pannuti, Resp.Certificazione Volontaria di Prodotto ICMQ Spa, Via G. De Castillia, 10, 20124 Milano,
[email protected]
INTRODUZIONE
Il controllo delle emissioni e delle immissioni rumorose per gli edifici è un argomento che negli
ultimi anni ha ricoperto sempre maggiore importanza sia in ambito civile che industriale.
Nonostante gli sforzi nel campo della progettazione e della ricerca e sviluppo delle soluzioni
costruttive e dei materiali, lo studio delle prestazioni acustiche di un elemento è spesso svolto su
basi empiriche attraverso prove sperimentali in laboratorio o in opera. Tale metodologia è
particolarmente scomoda, soprattutto nel caso di elementi prefabbricati di grandi dimensioni. Per
tale motivo è di grande interesse poter prevedere le caratteristiche degli elementi sulla base di
calcoli teorici o di modelli matematici sviluppati ad hoc.
Il lavoro che viene presentato vuole proporre un metodo innovativo per la verifica e la
progettazione di pannelli prefabbricati basato sullo studio delle caratteristiche dinamiche dei
manufatti, senza ricorrere a prove di laboratorio condotte in camere di trasmissione.
Il concetto di isolamento acustico di pannelli prefabbricati e del metodo proposto possono essere
declinati attraverso tre criteri: introduzione ai concetti di base e quadro legislativo, valutazione del
potere fono isolante per strutture complesse, descrizione del nuovo metodo per i pannelli
prefabbricati.
ASSORBIMENTO E ISOLAMENTO ACUSTICO
Spesso i concetti di assorbimento acustico e isolamento acustico vengono confusi. È bene
pertanto effettuare una prima distinzione. Si consideri un’onda sonora che colpisce una parete
(Figura 1). Parte della potenza sonora incidente Wi viene riflessa (Wr), parte dissipata (Wd) e parte
trasmessa oltre la parete (Wt). È possibile scrivere la seguente equazione di bilancio della potenza:
Wi  Wr  Wd  Wt
Normalizzando per la potenza del suono incidente, Wi si ha:
1  r   
Dove r è detto coefficiente di riflessione, δ coefficiente di dissipazione e τ coefficiente di
trasmissione.
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1
Wd
Wi
Wt
Wr
Figura 1. Bilancio di potenza su una partizione.
La somma del coefficiente di dissipazione δ e del coefficiente di trasmissione τ è detta coefficiente
di assorbimento acustico apparente e viene indicata con α. Rappresenta la porzione di potenza
sonora che, una volta attraversata la parete, non si ripresenterà più nell’ambiente emettitore e può
assumere come valore massimo quello unitario. Il generico andamento del coefficiente di
assorbimento acustico apparente in funzione della frequenza per un generico materiale poroso è
riportato in Figura 2.
1,0
0,8
0,6
α
0,4
0,2
125
250
500 1000 2000 4000
Frequenza (Hz)
Figura 2. Andamento del coefficiente di assorbimento acustico apparente in funzione della frequenza.
Tutti i coefficienti precedentemente introdotti sono in genere funzione della frequenza, e possono
dipendere anche dalla direzione di provenienza del suono. Ad esempio, all’interno di un ambiente
composto da pareti molto riflettenti il suono incide su ciascuna partizione provenendo da tutte le
direzioni (campo diffuso). Questo significa che si possono definire dei coefficienti di assorbimento
per incidenza normale o casuale. Anche il coefficiente di trasmissione τ può essere definito per le
medesime condizioni.
Per definire l’isolamento acustico offerto da una partizione, ossia la sua capacità di non far passare
il suono da un ambiente ad un altro, si utilizza comunemente il concetto di potere fonoisolante,
definito sulla base del coefficiente di trasmissione τ come:
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2
 1 

R( f )  10 log

(
f
)


Il generico andamento del potere fonoisolante di un pannello monostrato è rappresentato in
Figura 3.
Figura 3. Andamento in frequenza del potere fonoisolante R.
Si possono distinguere tre diversi comportamenti del pannello, a seconda del campo di frequenze
considerato:
1) Regione della risonanza;
2) Regione della legge di massa;
3) Regione della coincidenza.
Nella regione della risonanza la parete ha un comportamento legato alle sue caratteristiche
dimensionali e al tipo di materiale con cui è realizzata. La prima frequenza di risonanza può essere
determinata attraverso la formula:
f i ,n 

2
D  i

m  Lx

2
2
  n  
    
 
  L y  
dove D è la rigidezza flessionale statica per unità di larghezza della parete in newton per metro, m
è la massa per unità di superficie in chilogrammi al metro quadro, i ed n individuano i modi di
vibrare della parete, Lx e Ly sono le dimensioni principali in metri.
Nel tratto centrale, dove vige la legge di massa, il potere fono isolante può essere calcolato tramite
la relazione:
R( f )  20 logmf   47
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3
Infine, nella regione della coincidenza si ha che per una certa frequenza la velocità di
propagazione delle onde flessionali nel pannello eguaglia quella del suono nell’aria. Per tale
condizione il suono incontra una minima resistenza ad attraversare la parete e si ha una brusca
diminuzione delle sue prestazioni acustiche.
La frequenza di coincidenza può essere calcolata sulla base della rigidezza flessionale dinamica
Dx del pannello attraverso la seguente formula:
 c2
f c  
 2
 m

 Dx
dove c rappresenta la velocità del suono in aria, pari a circa 340 m/s in condizioni standard.
Da quanto esposto segue che la legge di massa può essere utilizzata per descrivere il
comportamento di una parete solamente in un campo di frequenze limitato. La sua applicazione
per l’intero campo di frequenze può portare ad errori grossolani. Per questo motivo è importante
trovare un metodo di calcolo che non sia semplicemente descrittivo, ma che consenta di
determinare con precisione l’isolamento acustico offerto da una parete per l’intero campo di
frequenze di interesse. Normalmente le prestazioni di isolamento acustico vengono valutate in un
campo di frequenza che va da 100Hz a 3150Hz, ma tale campo può essere esteso da 50Hz a
5kHz.
Quadro legislativo e normativo
Legislazione sui requisiti acustici passivi
Per quanto concerne il riferimento legislativo riguardo ai requisiti acustici passivi in Italia si hanno
principalmente i seguenti disposti:
-
Regolamento locale di igiene tipo
DPCM 05/12/1997
Il Regolamento locale di Igiene tipo è cogente, nel senso che le Regioni hanno in passato stabilito i
requisiti minimi di protezione acustica che devono avere le abitazioni costruite sul suo territorio.
Tale regolamento è retaggio del passato e nella maggior parte dei casi deriva da esperienze
maturate negli anni ‘70/’80.
Il DPCM 05/12/1997 è invece ben più recente ed è stato fonte di dibattito fin da principio. Esso
stabilisce i requisiti acustici minimi delle unità abitative per quanto riguarda cinque aspetti
fondamentali:
-
isolamento per via aerea di partizioni verticali e orizzontali (R’w),
isolamento per via aerea di facciata (D2m,n,T),
rumore massimo di calpestio (L’n),
rumore massimo ammesso per impianti a funzionamento continuo (LAeq),
rumore massimo per quanto riguarda impianti a funzionamento discontinuo (LASmax).
Il DPCM chiede di verificare le prestazioni acustiche in opera, ma rimanda la progettazione
acustica ad una fase preliminare che deve essere effettuata dai tecnici sulla base delle norma di
buona tecnica in vigore.
Per complicare ulteriormente il quadro, la legge n. 88/2009 asserisce che – in attesa del riordino
della materia – non sia applicata la disciplina relativa ai requisiti acustici passivi degli edifici nei
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rapporti tra privati, compresi i rapporti tra costruttori-venditori e acquirenti di alloggi sorti
successivamente alla data di entrata in vigore della legge n. 88/2009.
A seguito della emanazione di tale legge, che prevede il riordino della materia acustica con lo
scopo di predisporre una sorta di testo unico per l'acustica, il decreto del 05/12/1997 è stato
congelato per gli aspetti che riguardano i rapporti tra privati ma non abrogato e pertanto rimane
valido.
Normativa sui requisiti acustici passivi
Progettazione degli elementi e dei sistemi
Non esiste una vera e propria linea guida sulla progettazione acustica dei singoli elementi, se non
per quanto riguarda alcune particolari tipologie di pareti. Tuttavia il rapporto tecnico UNI TR 11175
specifica quali sono i valori di base per alcune delle più comuni tipologie costruttive riscontrabili sul
territorio nazionale. A seconda delle prestazioni di base e degli obbiettivi che si vogliono ottenere,
sarà quindi possibile scegliere la tipologia di partizione o il sistema edilizio più adatto
all’ottenimento del risultato.
La verifica delle prestazioni in fase progettuale può essere realizzata attraverso la famiglia di
norme della serie UNI EN 12354, che si basano sulle prestazioni dei prodotti ottenute tramite
certificazione in laboratori accreditati.
La parte 1 indica un metodo per valutare l’isolamento per via aerea fra ambienti. La parte 2 indica
un metodo per valutare l’isolamento acustico al calpestio. La parte 3 indica un metodo per valutare
l’isolamento acustico contro il rumore proveniente dall'esterno. La parte 4, spesso trascurata e di
applicazione soprattutto nel settore industriale, indica un metodo per valutare l’isolamento acustico
per via aerea del rumore interno all’esterno. La parte 5 indica un metodo per valutare il livello
sonoro dovuto agli impianti tecnologici.
Tutte queste normative non possono prescindere né dalle condizioni al contorno su cui vengono
installate le partizioni o i paramenti esterni, né dalle modalità di messa in opera. In particolare
questo secondo aspetto risulta essere il più critico per il raggiungimento delle prestazioni di
progetto e richiede manodopera specializzata e adeguatamente formata sul tema dell’acustica.
Verifica delle prestazioni dei componenti e dei sistemi
In fase di verifica delle prestazioni, è necessario riferirsi alle norme UNI EN ISO della serie 10140.
La parte 1 specifica i requisiti di prova per gli elementi di edificio. Le procedure generali di prova
per la misurazione dell’isolamento acustico per via aerea e dell’isolamento del rumore da calpestio
sono riportate nelle UNI EN ISO 10140-2 e UNI EN ISO 10140-3.
La parte 2 definisce il metodo di laboratorio per la misurazione dell’isolamento acustico per via
aerea di elementi di edificio. Le misurazioni sono eseguite in strutture di prova nelle quali la
trasmissione sonora per via laterale è annullata. I risultati delle misurazioni svolte in conformità alla
norma non sono applicabili direttamente alle situazioni in opera senza tenere conto di altri fattori
che possono influenzare l’isolamento acustico, come le trasmissioni laterali, le condizioni al
contorno e il fattore di smorzamento. I risultati di prova ottenibili possono essere utilizzati per
confrontare le proprietà dell’isolamento acustico di elementi di edificio e per classificare tali
elementi in base alle loro capacità di isolare acusticamente e per aiutare la progettazione acustica
dei prodotti da costruzione che necessitano di proprietà acustiche.
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La parte 3 specifica i metodi di laboratorio per la misurazione dell’isolamento del rumore da
calpestio di solai. Il metodo di prova descritto in questa parte 3 della norma utilizza la macchina di
calpestio normalizzata secondo la UNI EN ISO 10140-5, che simula il rumore generato da una
persona che cammina con i tacchi. Anche in questo caso le misurazioni sono eseguite in strutture
di prova nelle quali la trasmissione sonora per via laterale è soppressa. La UNI EN ISO 10140-3 è
applicabile a tutti i tipi di solai (sia pesanti sia leggeri) con tutti i tipi di rivestimenti per pavimenti
La parte 4 definisce le procedure di base per la misurazione dell’isolamento acustico per via aerea
e dell’isolamento del rumore da calpestio nei laboratori di prova, mentre la parte 5 specifica le
strutture e le apparecchiature di prova per la misurazione dell’isolamento sonoro degli elementi di
edifici quali componenti e materiali, elementi tecnici (piccoli elementi di edificio), sistemi di
miglioramento dell’isolamento acustico.
La parte 5 specifica infine le procedure di qualificazione da utilizzare per la messa a punto di
nuove attrezzature di prova per le misurazioni dell’isolamento acustico. Queste possono essere
ripetute periodicamente per assicurarsi che non insorgano problemi nelle apparecchiature e nelle
attrezzature di prova.
Inoltre, per quanto riguarda la verifica in opera dei requisiti acustici passivi, devono essere
applicate le norme UNI EN ISO 140-4-5-7 per le misurazioni in opera rispettivamente
dell’isolamento acustico fra ambienti, dell’isolamento acustico delle facciate e degli elementi di
facciata e per l’isolamento dal rumore di calpestio dei solai.
Sviluppi futuri
Il “congelamento” del DPCM 05/12/1997 sui requisiti acustici passivi e il conseguente atteso
riordinamento hanno lo scopo di passare ad una classificazione acustica degli edifici sulla scorta di
ciò che da tempo avviene per la parte termica.
La norma UNI 11367 propone, in riferimento ad alcuni requisiti acustici prestazionali degli edifici, i
criteri per la loro misurazione e valutazione. In particolare su tale base la norma stabilisce una
classificazione acustica per l'intera unità immobiliare. Viene infine proposta una valutazione
sintetica (con un unico indice descrittore) dell'insieme dei requisiti per unità immobiliare.
La norma UNI 11444 completa la UNI 11367 sulla classificazione acustica delle unità immobiliari di
sistemi edilizi non seriali, caratterizzati da un insieme di unità immobiliari con elementi tecnici di
solito variabili da un edificio all'altro. La norma fornisce le indicazioni per la selezione del
campione, per ciascun requisito acustico, al fine della classificazione di singole unità immobiliari
appartenenti a sistemi edilizi non seriali.
I criteri stabiliti nelle precedenti norme sono applicabili a tutte le unità immobiliari con destinazione
d'uso diversa da quella agricola, artigianale e industriale.
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