L’ingegneria acustica mette a disposizione i sistemi di calcolo dell’impatto sonoro all’esterno oppure all’interno degli edifici. Serve anche a valutare il potere fonoisolante dei materiali.
Cos’è l’ingegneria acustica e perché è importante?
L’ingegneria acustica si occupa dei rumori aerei (voci, rumori esterni), di quelli di calpestio (impattivi), oppure prodotti dagli impianti e i rumori trasmessi attraverso le strutture edilizie (rumore per via solida).
Le grandezze che definiscono la capacità di una struttura di abbattere il rumore aereo sono l’isolamento acustico e fonoisolante.
Nello specifico, l’isolamento acustico (D) rappresenta la differenza dei livelli di rumore misurati nella stanza sorgente e nella stanza ricevente e dipende dalle caratteristiche delle stanze dove vengono effettuate le misure.
Il potere fonoisolante (R), è una caratteristica intrinseca della struttura, indipendente dalle caratteristiche dei locali.
Queste due grandezze sono legate tra loro da relazioni matematiche. D’altro canto, per definire quanto una struttura isola dal rumore di calpestio è stato introdotto il livello (L), che caratterizza il suono percepito al piano sottostante o laterale una volta che viene attivata la macchina normalizzata da calpestio sul solaio in esame.
Bande di frequenza
Tutti i parametri acustici finora presentati (D, R, L) vengono calcolati, o misurati, per specifiche bande di frequenza.
Tuttavia, per poter definire con un unico valore la prestazione acustica di un componente edilizio sono stati introdotti gli indici di valutazione (indicati con pedice w) che mediano i valori definiti alle singole frequenze.
Generalmente, questi indici vengono utilizzati per confrontare tra loro, o con i valori di legge, le prestazioni di una struttura.
La misurazione delle caratteristiche acustiche di un elemento architettonico posato in opera fornisce risultati sensibilmente differenti rispetto alle misurazioni in laboratorio.
Questo a causa delle differenze nell’accortezza della posa tra laboratorio e cantiere, oltre che della geometria del provino spesso diversa rispetto alla dimensione reale dell’oggetto posato.
Quindi, una partizione posta in opera ha in genere un potere fonoisolante inferiore rispetto alla stessa struttura misurata in laboratorio.
Per differenziare questi due tipi di misure si utilizza, per le misurazioni in opera, un apice e le si definisce con il termine apparente.
Indice del potere fonoisolante apparente
L’indice del potere fonoisolante apparente caratterizza la capacità di un elemento divisorio (parete o solaio), posto in opera tra due locali, di abbattere il rumore.
Tale indice tiene conto, oltre che delle caratteristiche di fonoisolamento intrinseche dell’elemento divisorio, anche di tutti i percorsi di trasmissione sonora laterale.
Per il calcolo dell’indice di potere fonoisolante si utilizza la legge della massa, secondo la quale il potere fonoisolante di una parete piana, omogenea e isotropa, aumenta di 6 dB ogni volta che la massa areica raddoppia, considerando una determinata frequenza e un preciso angolo di incidenza del suono.
Ciò significa che maggiore è la frequenza incidente, maggiore è il livello di isolamento acustico.
Di seguito si riporta la formula Cen per il calcolo dell’Rw, valida per strutture di base monolitiche con m’ > 150 kg/m2:
Rw = 37,5 + log(m’) – 44 (dB)
Altre possibili formule di calcolo sono:
- Francia (valida per partizioni con m’ < 150 kg/m2): Rw = 13,3 log (m’) + 12;
- Gran Bretagna (valida per partizioni con m’ > 100 kg/m2): Rw = 21,6 log (m’) – 2,3;
- Italia (valida per partizioni in laterizio con 80<m’<400 kg/m2): Rw = 16 log (m’) + 7
Il calcolo dell’incremento del potere fonoisolante dato dagli strati addizionali si calcola in relazione alla frequenza di risonanza e si basa:
- sulla rigidità dinamica per strati addizionali direttamente connessi alla struttura di base:
- sullo spessore dell’intercapedine per strati addizionali non connessi alla struttura di base:
Il contributo dello strato addizionale è quindi pari a:
∆Rw = 74,4 – 20*log (f0) – Rw/2
R’w = Rw + ∆Rw – k
Dove k sono i contributi delle trasmissioni laterali e dirette di connessione al giunto, già accennati ai paragrafi precedenti.
Il livello di rumore da calpestio normalizzato sul tempo di riverberazione
Il livello di rumore da calpestio normalizzato sul tempo di riverberazione è da intendersi come un valore massimo: minore è, maggiore sarà la capacità del solaio di smorzare il rumore.
L’nw= Lnw,eq – ∆Lw + k
Lnw,eq= 164 – 35*Log(m’)
∆Lw = 30 + Log(f/fo) + 3
f0 = 160√(s’/m’)
Dove:
- Lnw,eq è il livello di rumore da calpestio equivalente riferito al solaio “nudo”, privo dello strato di pavimento galleggiante [dB];
- ∆Lw è relativo alla riduzione dei rumori di calpestio dovuto alla presenza di pavimento galleggiante o rivestimento resiliente [dB];
- K è la correzione da apportare per la presenza di trasmissione laterale di rumore [dB].
Isolamento acustico di facciata normalizzato sul tempo di riverberazione
L’isolamento acustico di facciata normalizzato sul tempo di riverberazione caratterizza la capacità della facciata di una specifica stanza di abbattere il rumore proveniente dall’esterno.
Tale indice dipende dal potere fonoisolante apparente della facciata, dalla sua forma esterna e dalle dimensioni dell’ambiente in esame.
D2m,nT,w = R‘w + ∆Lfs + 10*log(V/T0)
Dove:
- R’w è l’indice di valutazione del potere fonoisolante apparente della facciata [dB];
- ∆Lfs è il termine correttivo che quantifica l’influenza delle caratteristiche della facciata [dB];
- V è il volume interno del locale considerato [m3];
- T0 è il tempo di riverberazione di riferimento, assunto pari a 0,5 s.
Dopo aver illustrato le modalità di calcolo delle prestazioni acustiche di partizioni verticali e orizzontali, si riportano alcuni accorgimenti da adottare per dimensionare elementi tecnologici prestazionali.
Innanzitutto, bisogna tenere conto che la capacità di una partizione di isolare dai rumori aerei si basa su due concetti fondamentali:
- più aumenta la massa di una partizione, più la partizione isola dal rumore secondo la Legge della Massa, già citata in precedenza
- a parità di massa, una parete composta da differenti strati (sia massivi che porosi) isola meglio di una parete monolitica, secondo la teoria della massa-molla-massa
Quest’ultima affermazione permette di capire come le pareti leggere, realizzate con lastre di gesso e materiale fibroso, possano raggiungere elevate prestazioni di fonoisolamento, nonostante la massa limitata.
Questo perché il materiale fibroso nell’intercapedine si comporta come uno smorzatore, dissipando energia acustica (in calore).
Inoltre, occorre considerare che la legge della massa segue un andamento logaritmico, quindi per masse ridotte, modesti incrementi della massa comportano elevati incrementi del potere fonoisolante, mentre in presenza di elevate masse, un sostanziale aumento comporta un minimo incremento del potere fonoisolante.
Per limitare le trasmissioni laterali del rumore è necessario desolidarizzare la struttura interessata dalle partizioni laterali, interponendo appositi strati di materiale resiliente che riducono al minimo la trasmissione delle vibrazioni.
Un tipico esempio è rappresentato dal pavimento galleggiante, sistema che prevede: la realizzazione di un piano di posa sul solaio, la posa, senza continuità, di uno strato di materiale elastico-smorzante e la gettata di un massetto di calcestruzzo che costituisce una massa galleggiante sulla molla, rappresentata dal materiale isolante.
di Ezio Rendina – ingegnere
