L’impatto acustico degli edifici destinati ad insediamenti produttivi Simone Secchi Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi Spadolini” Università di Firenze simone.secchi@unifi.it http://www.taed.unifi.it/fisica_tecnica

Problematiche acustiche principali - la qualità acustica dell’ambiente interno, ovvero la protezione degli occupanti dal rumore generato nel medesimo ambiente interno; -  la protezione acustica degli spazi interni dal rumore proveniente dall’esterno; -   la protezione acustica degli spazi interni dal rumore proveniente da altri spazi interni; -   l’impatto acustico indotto sull’ambiente circostante

La protezione acustica degli spazi interni dal rumore proveniente da altri spazi interni legislazione normativa soluzioni

La legislazione italiana DPCM 1 marzo 1991 "Limiti massimi di esposizione al rumore negli ambienti abitativi e nell'ambiente esterno“ DL n° 277 del 15/08/1991 Legge 447/1995 “Legge quadro sull'inquinamento acustico” DM 11/12/96 “Applicazione del criterio differenziale per gli impianti a ciclo produttivo continuo.” DPCM 18/9/97 “Determinazione dei requisiti delle sorgenti sonore nei locali di intrattenimento danzante” Decreto 31/10/97 “Metodologia di misura del rumore aeroportuale.” DPCM 14/11/97 “Determinazione dei valori limite delle sorgenti sonore” DPCM 5/12/97 “Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici.” Decreto 16/3/98 “Tecniche di rilevamento e di misurazione dell'inquinamento acustico” DPCM 31/3/98 “Atto di indirizzo e coordinamento recante criteri generali per l'esercizio dell'attività del tecnico competente in acustica” DPR 18/11/98 “Regolamento recante norme di esecuzione dell'articolo 11 della legge 26 ottobre 1995, n. 447, in materia di inquinamento acustico derivante da traffico ferroviario.” D.M. 3/12/99 Procedure antirumore e zone di rispetto negli aeroporti.” DM 29/11/00 “Criteri per la predisposizione, da parte delle società e degli enti gestori dei servizi pubblici di trasporto o delle relative infrastrutture, dei piani degli interventi di contenimento e abbattimento del rumore.”

DPCM 5/12/97 Requisiti acustici passivi degli edifici Requisiti acustici passivi degli edifici, dei loro componenti e degli impianti tecnologici Categorie   R'w D2m,nT,w L'n,w LASmax LAeq residenze, alberghi, pensioni e assimilabili 50 40 63 35 scuole e assimilabili 48 58 25 ospedali, cliniche, case di cura e assimilabili 55 45 uffici, edifici per attività ricreative, per il culto, per il commercio o assimilabili (con esclusione degli edifici per attività produttive) 42

La normativa tecnica di riferimento Stima delle proprietà UNI EN ISO 12354: 2001, Acustica edilizia – Stima delle prestazioni acustiche degli edifici a partire dalle prestazioni dei componenti; UNI TR 11175, 2005, Acustica edilizia - Guida alle norme serie UNI EN 12354 per la previsione delle prestazioni acustiche degli edifici. Applicazione alla tipologia costruttiva nazionale; ISO 9613: Acoustics - attenuation of sound during propagation outdoors; ISO 8297: Determinazione della potenza sonora degli impianti industriali complessi per calcolare i livelli sonori nell’ambiente. Misura UNI EN ISO 140-3, 1997, Isolamento acustico in laboratorio UNI EN ISO 140-4, 2000, Isolamento acustico in opera UNI EN ISO 11957, 1998, Acustica – Determinazione delle prestazioni di isolamento acustico di cabine, Misurazioni in laboratorio e in situ UNI 8199, 1998, Acustica – Collaudo acustico degli impianti di climatizzazione e ventilazione, Linee guida contrattuali e modalità di misurazione UNI EN ISO 717-1/2, 1997, Indici di valutazione

Controllo rumore e vibrazioni di macchine e impianti

La determinazione del campo sonoro all’interno Campo riverberante Lp = Lw + 10 log 4/A (dB)   Campo semiriverberante Lp = Lw + 10 log [(Q /4  r²) + 4/C] C = A/ (1- m) (costante dell’ambiente) A = mx S (m²) (area equivalente di assorbimento acustico) m = Si. i / Si (coefficiente di assorbimento medio ponderato delle superfici e degli elementi delimitanti l’ambiente) S superficie totale che delimita l’ambiente i coefficiente di assorbimento della superficie i-esima Si

Le unità fonoassorbenti s = coefficiente di assorbimento della superficie i di area S; Aogg = assorbimento equivalente dell’oggetto j; Aconfig= assorbimento equivalente della configurazione di oggetti k, che copre una superficie in pianta S nel caso reale e Sconfig nella prova in laboratorio; Aair = assorbimento equivalente dell’aria (ISO 9613-1).

Il tempo di riverberazione Tempo impiegato al livello di pressione sonora per ridursi di 60 dB dopo che è cessata l’emissione da parte della sorgente sonora

I materiali fonoassorbenti Si classificano in: materiali porosi, risuonatori acustici, pannelli vibranti, sistemi misti. Valori del coefficiente di assorbimento di componenti  Descrizione Frequenza (1/1 ott, Hz) w 250 500 1000 2000 4000 Lana di legno mineralizzata, spessore 25 mm, applicato a contatto con la parete 0.10 0.30 0.70 0.50 0.3 Lana di legno mineralizzata, spessore 35 mm, applicato a contatto con la parete 0.15 0.25 0.90 0.65 Lana di legno mineralizzata, spessore 50 mm, applicato a contatto con la parete 0.60 0.55 0.5 Gesso rivestito, spessore 13 mm, 18% di superficie perforata, a 200 mm dal soffitto 0.75 0.78 0.64 0.58 0.6 Gesso rivestito, spessore 13 mm, 18% della superficie perforata, a 58 mm dal soffitto 0.40 0.63 0.82 0.43 Linoleum 0.09 0.12 0.1 Moquette 0.05 0.20 0.81 Poliuretano espanso, 30 kg/m3, spessore 13 mm 0.11 0.4 Poliuretano espanso, 30 kg/m3, spessore 51 mm 0.88 0.96 Poliuretano espanso, 30 kg/m3, spessore 6 mm 0.62 0.99 0.98 Sedia di metallo 0.015 0.030 0.035 0.025 Sedia imbottita 0.23 0.37 0.27 Sughero 0.04 0.08 0.03 Sughero espanso, 80 kg/m3, in pannelli da 25 mm, aderente alla parete Tappeto pesante Tappeto sottile 0.2

Attenuazione dei rumori aerei mediante fonoassorbimento Quando la sorgente del disturbo si trova nello stesso locale in cui è l'ascoltatore, si potrà diminuire il livello sonoro: riducendo la potenza sonora della sorgente; allontanando l'ascoltatore dalla sorgente (>r); riducendo l'energia riflessa dalle pareti di confine (aumentando l'area equivalente di assorbimento acustico delle superfici esposte al campo acustico). Nell'ipotesi di campo acustico riverberante si ottiene facilmente il valore dell'attenuazione del livello sonoro (DL): dove "A" rappresenta l'area equivalente di assorbimento acustico delle pareti che delimitano l'ambiente; 1 e 2 indicano i valori prima e dopo il trattamento acustico delle pareti. Raddoppiando il valore di A2 si ottiene una riduzione del livello sonoro di 3 dB; Per ottenere un’attenuazione di 10 dB si deve aumentare di 10 volte il valore dell'area di assorbimento equivalente. Questo è possibile, in pratica, solamente quando il valore di A1 è molto piccolo (ambiente inizialmente con pareti molto riflettenti). Nelle normali situazioni si possono ottenere attenuazioni di livello sonoro nell’ordine di 7-8 dB.

Esempio A1 Lp1 A2 Lp2 Ambiente di 6x6x3 m con superfici riflettenti (intonaco, ceramica …) A1 = 2 m2 Lp1 = 80 dBA Stesso ambiente con controsoffitto fonoassorbente (=0,5) A2 = 20 m2 Lp2 = 70 dBA

L’impatto acustico indotto sull’ambiente circostante legislazione normativa soluzioni

La norma UNI EN ISO12354-4 Acustica edilizia – stima delle prestazioni acustiche degli edifici a partire dalle prestazioni dei componenti – trasmissione dall’ambiente interno verso l’esterno Il modello di calcolo prevede di schematizzare le superfici radianti dell’edificio (involucro e sorgenti sonore di facciata) con una o più sorgenti sonore puntiformi di cui si deve calcolare il livello di potenza sonora. Noto il livello di potenza di ciascuna sorgente e la relativa attenuazione per propagazione, si calcola il livello di pressione al ricevitore. Lp,d è il livello di pressione sonora in un punto posto ad una distanza d dalla facciata dell’edificio (dB); LwD,i è livello di potenza sonora della sorgente puntiforme equivalente j, nella direzione del ricevitore (dB); Atot,j è l’attenuazione totale subita dalla pressione sonora nella trasmissione dalla sorgente equivalente al ricevitore (dB); k è il numero di sorgenti puntiformi equivalenti.

Individuazione delle sorgenti equivalenti puntiformi Gli elementi dell'involucro e le sorgenti sonore vengono divisi in tre gruppi: a)    elementi strutturali dell'involucro (murature, finestre, tetti, porte, ecc.) ed elementi come griglie ed aperture con superficie minore di 1 m2 (“piccoli elementi” secondo la norma ISO 140-10); b)      aperture grandi (S > 1 m2) come porte e finestre aperte, ecc.; c)      sorgenti sonore di facciata.

(a) Determinazione del livello di potenza delle sorgenti equivalenti puntiformi (segmento di elementi strutturali) Lp,in,j è il livello di pressione sonora ad una distanza variabile tra 1 e 2 metri dalla faccia interna del segmento j (dB); Cd,j è il termine che tiene conto della diffusione del campo sonoro interno relativo al segmento j (dB); R’j è il potere fonoisolante apparente del segmento j (dB); Sj è la superficie del segmento j (m2); S0 è la superficie di riferimento (1 m2); D è il termine correttivo per la direzionalità del segmento j.

(a1) Potere fonoisolante apparente del generico segmento j Ri è il potere fonoisolante dell’elemento (“grande”) i (dB); Si è la superficie dell’elemento i (m2); Dn,e,i è l’isolamento acustico normalizzato del “piccolo” elemento i (dB); S è la superficie del segmento j (m2); A0 sono le unità assorbenti di riferimento (10 m2); m è il numero di grandi elementi nel segmento j; n è il numero di piccoli elementi nel segmento j.

(b) Determinazione del livello di potenza delle sorgenti equivalenti puntiformi (segmento di aperture) Si = superficie dell’apertura i (m2); Sj = superficie del segmento j, pari alla somma di tutte le aperture i del segmento (m2); Dt,i = insertion loss dell’eventuale silenziatore dell’apertura i (dB); o = il numero di aperture del segmento. D è il termine correttivo per la direzionalità del segmento j.

(c) Determinazione del livello di potenza delle sorgenti equivalenti puntiformi (segmento di sorgenti sonore) LW,i = livello di potenza della sorgente sonora i (dB); p = numero di sorgenti sonore del segmento

Determinazione della direzionalità delle sorgenti equivalenti puntiformi (1) Si tiene conto sia della direzionalità caratteristica della sorgente stessa (struttura radiante, apertura o sorgente di facciata), DI, sia dell’eventuale effetto di schermatura di superfici presenti nelle vicinanze della sorgente (parti dell’involucro o altri elementi). L’effetto di schermatura può essere valutato anche come termine dell’attenuazione per propagazione in ambiente esterno (A). In caso contrario, se ne tiene conto valutando l’angolo solido  di radiazione sonora libera della sorgente sonora.  = angolo formato tra la direzione di propagazione verso il ricevitore e la direzione della sorgente equivalente (per segmenti di strutture, l’orientamento della sorgente coincide con la perpendicolare alla facciata);  = angolo solido di radiazione sonora libera, tenendo conto di eventuali schermi riflettenti presenti intorno alla sorgente.

Determinazione della direzionalità delle sorgenti equivalenti puntiformi (2) Strutture piane radianti Direzionalità al di sopra della frequenza critica, con maggiore radiazione in direzione parallela alla facciata. Nei casi pratici tale fenomeno è da ritenersi trascurabile. Per strutture che irradiano in un semipiano (facciate libere,  = 2) la direzionalità varia tra -5 dB e +5 dB. Per una prima valutazione, si può assumere nei calcoli D = 0 dB per 0°<<90°.  

Determinazione della direzionalità delle sorgenti equivalenti puntiformi (3) Aperture (parte eliminata nelle ultime versioni della EN 12354-4) Irradiano energia sonora prevalentemente in direzione perpendicolare alla loro superficie. La direzionalità per angoli elevati è anche influenzata dalle dimensioni dell’apertura in relazione alla lunghezza d’onda. Con aperture dotate di silenziatori, la direzionalità della radiazione può essere più pronunciata di quanto previsto con le formule sopra riportate.

Determinazione della direzionalità delle sorgenti equivalenti puntiformi (4) Sorgenti sonore di facciata Le sorgenti sonore di facciata vengono caratterizzate mediante l’indice di direzionalità DI, misurato secondo le ISO 3744 o 3745. Agli indici di direzionalità misurati in accordo alla ISO 3744 devono essere aggiunti 3 dB, come conseguenza di una differenza di definizione.

La costante relativa alla diffusione del campo sonoro interno Contesto Cd (dB) ambienti relativamente piccoli, con forme regolari (campo diffuso); di fronte a superfici riflettenti -6 ambienti relativamente piccoli, con forme regolari (campo diffuso); di fronte a superfici assorbenti -3 ambienti grandi o sale lunghe con molte sorgenti sonore (edifici industriali); di fronte a superfici riflettenti -5 edifici industriali con poche sorgenti direzionali dominanti; di fronte a superfici riflettenti edifici industriali con poche sorgenti direzionali dominanti; di fronte a superfici assorbenti

L’attenuazione sonora durante la propagazione in ambiente esteno Atot = Adiv + Aatm + Aground + Ascreen + Ascreen Adiv = attenuazione per divergenza geometrica delle onde (dB); Aatm = attenuazione per assorbimento dell’aria (dB); Aground = attenuazione per “effetto suolo” (dB); Ascreen = attenuazione per presenza di barriere (dB); Amisc = attenuazione per altri effetti (presenza di edifici o di vegetazione, gradiente termici, vento, ecc.) (dB). Tali termini di attenuazione si calcolano mediante i metodi definiti dalla norma ISO 9613-2

Modello semplificato di calcolo dell’emissione sonora in esterno EN 12354-4 Valutazione di massima del livello di pressione sonora generato all’esterno da un edificio. Ipotesi: la dimensione e la forma dell'edificio sono tali che il livello di pressione sonora interno possa essere considerato uniforme; la distanza tra l'involucro esterno dell'edificio ed i ricevitori è ridotta (minore di 100 metri); la distanza tra ricevitori e grandi aperture è grande rispetto alla loro dimensione; la superficie del suolo esterno è dura (ad esempio di asfalto, terra battuta, ecc.); non vi sono schermi acustici tra edificio e ricevitori.

Livello di potenza in dBA attribuito a ciascuna sorgente di facciata: Modello semplificato di calcolo dell’emissione sonora in esterno (con i soli indici di valutazione) Livello di potenza in dBA attribuito a ciascuna sorgente di facciata: LwA = LpA - 6 -R'As + 10 lg S/S0 LpA è il livello di pressione sonora nell'ambiente interno, in prossimità della facciata (dBA); R'As è il potere fonoisolante apparente dell'elemento di facciata in considerazione in dBA, corretto con i termini di adattamento spettrali adeguati (calcolati a norma UNI EN ISO 717-1); (RA = Rw + C (Ctr)) Il termine di adattamento C si addice ad ambienti caratterizzati da rumore a media e alta frequenza; il termine Ctr si addice ad ambienti caratterizzati da rumore a bassa frequenza. S è la superficie dell'elemento di facciata (m); S0 è la superficie di riferimento (1 m2).

Indice di valutazione per l’isolamento ai rumori aerei (UNI EN ISO 717-1)

Modello semplificato di calcolo dell’emissione sonora in esterno Livello di pressione sonora ad una determinata distanza dalla facciata: Lw,e = livello di potenza relativo all'intera facciata (dB(A)) Lw,o = livello di potenza relativo alle aperture presenti in facciata (dB(A)); A'tot = attenuazione acustica nella propagazione sonora sul percorso esterno (dB(A)); S0 = la superficie di riferimento (1 m2); S = la superficie dell'elemento di facciata (m2); l1,2 = distanze del ricevitore dal bordo sinistro e destro dell’elemento di facciata (m); h1,2 = distanze del ricevitore dal bordo superiore e inferiore dell’elemento di facciata (m); d = distanza de punto di ricezione dalla facciata (m). N.B. gli argomenti delle arcotangenti sono espressi in radianti

Per ricevitori posti di fronte alla facciata: Lw,e è il livello di potenza relativo all'intera facciata (dB(A)) Lw,o è il livello di potenza relativo alle aperture presenti in facciata (dB(A)); A'tot è l'attenuazione acustica nella propagazione sonora sul percorso esterno (dB(A)); S0 è la superficie di riferimento (1 m2); S è la superficie dell'elemento di facciata (m2); L è la larghezza dell'elemento di facciata (m); H è l'altezza dell'elemento di facciata (m); d è la distanza de punto di ricezione dalla facciata (m). Per ricevitori posti a distanza maggiore della dimensione principale della facciata:

Caso studio relativo alla valutazione del rumore emesso nell’ambiente esterno

Caso studio (2) Determinazione del livello di pressione sonora prodotto nell'ambiente esterno (livello sonoro di emissione), "in corrispondenza degli spazi utilizzati da persone" (art. 2 c. 3 DPCM 14.11.97) Verifica effettuata nelle zone poste a 10 metri di fronte alle due facciate principali dell'edificio. Livello di pressione sonora interno in prossimità delle facciate pari a 85 dBA. Si riproduce la serie di finestre in considerazione con una sorgente puntiforme posizionata nel centro dell'insieme del gruppo di finestre e portelloni. La superficie complessiva di tale serie di finestre è 120 m2. L’altezza dell’elemento è 2,9 metri La larghezza dell’elemento è 48 metri  

Caso studio (3) Stima del potere fonoisolante della vetrata (vetrocamera 4 - 10 – 4) Rw = 29 (-1; -4) (dB) Quindi RA,s = 29 -1 = 28 dBA Termine di adattamento spettrale impiegato C (rumore rosa); il rumore presente all'interno dello stabilimento può infatti essere approssimato con tale tipo di spettro sonoro. Differenza tra prestazione di laboratorio e prestazione in opera assunta pari a 2 dB. Pertanto: R'As = RAs - 2 = 28 - 2 = 26 dBA Quindi: LwA = LpA - 6 -R'As + 10 lg S/S0 = 85 - 6 - 26 + 10lg(120) = 73,5 dB(A)  

Caso studio (3) Si determina il livello di pressione sonora a 10 metri di distanza dalla facciata  

Esempio ed esercitazione Collegamento al foglio Excel

Grazie per l’attenzione