Valutazione dell'isolamento acustico di un edificio o parte di un edificio

Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Civile / IASA

a.a. 2017/2018
Laureando: Erol Muarem
Relatore: Mauro Corticeli

ABSTRACT ITA

In questa tesi viene affrontato il tema dell’isolamento acustico relativo ad un edificio o parte di un edificio studiando la norma UNI EN ISO 717-1, che definisce il metodo di valutazione degli indici di valutazione dell’isolamento acustico.

Nello studio dell’isolamento acustico è necessario tenere sempre in considerazione i diversi spettri di livello acustico di varie sorgenti di rumore quali le sorgenti di rumore all’interno di un edificio e il traffico esterno all’edificio in modo da garantire una corretta valutazione.
I principali temi che vengono trattati sono: La definizione degli indici di valutazione delle grandezze per l’isolamento acustico per via aerea, la conversione dei valori di isolamento acustico per via aerea in funzione della frequenza in un indice di valutazione che caratterizzi la prestazione acustica e la definizione delle regole necessarie per la determinazione delle grandezze in base ai risultati delle misurazioni effettuate per bande di terzo di ottava o di ottava.

Lo scopo è quindi è la valutazione dell’isolamento acustico mediante il confronto con gl’indici di valutazione per via aerea.

Il suono 
Il fenomeno acustico, consiste in una perturbazione della pressione atmosferica di carattere oscillatorio che si propaga attraverso un mezzo elastico che può essere un gas, un liquido o solido. Tali perturbazioni possono venir generate da vibrazioni meccaniche e/o turbolenze aerodinamiche. Le oscillazioni sono caratterizzate da una loro ampiezza, frequenza e periodo, quindi un campo determinato da ampiezze e frequenze viene definito come ciò che viene comunemente inteso suono. La frequenza, legata alla rapidità con cui le particelle oscillano in ogni singolo punto, è il numero di oscillazioni nell’unità di tempo, si misura in cicli per secondo, ossia in Herz [Hz]. L’inverso della frequenza prende il nome del periodo e si tratta del tempo necessario affinché le particelle compiano una oscillazione completa. Infine, prende il nome di lunghezza d’onda la distanza percorsa dall’onda durante un’oscillazione completa. Siccome il rumore necessità di un mezzo elastico per la sua propagazione, nel caso specifico di un edifico tale mezzo di propagazione è definito dagli elementi strutturali e quindi la trasmissione del suono avviene attraverso due tipologie di meccanismi: La trasmissione per via aerea e la trasmissione per via strutturale, quindi per valutare l’isolamento acustico sarà necessario il calcolo degl’indici di isolamento acustico, come il potere fonoisolante che rappresenta la capacità di un ostacolo di impedire la trasmissione del suono.

Quadro normativo
Nonostante la definizione di limiti acustici in Italia sia un argomento discusso da molto tempo, il primo riferimento normativo che chiarisce l’argomento per tutte le categoria lo ritroviamo con d.P.C.M. 5 dicembre 1997, mentre precedentemente vi erano definiti i limiti standard solo ed unicamente per l’edilizia pubblica (scuole, ospedali, edifici pubblici ecc..).

In particolare sono stati trattati criteri e misure per i lavori pubblici, infatti nel 1966 è stata emanata la normativa che regolamenta i criteri di valutazione e collaudo dei requisiti acustici nelle costruzioni edilizie.

Successivamente a dicembre del 1975 è stato emanato il decreto finalizzato a definire le norme tecniche relative all’edilizia scolastica e gli indici minimi di funzionalità didattica, edilizia ed urbanistica. Solo nel dicembre del 1975 viene emanato il decreto che finalmente non regolamenta solamente l’edilizia pubblica ma amplia il discorso a tutte le categorie, tale decreto determina i requisiti acustici delle sorgenti sonore interne agli edifici ed i requisiti acustici passivi degli edifici e dei loro componenti in opera, al fine di ridurre l’esposizione umana al rumore. Al fine di garantire ciò è stata realizzata una tabella contenente i valori limite delle grandezze che determinano i requisiti acustici passivi dei componenti degli edifici e delle sorgenti sonore interne, suddividendo per ogni categoria di edificio come: gli edifici adibiti a residenza, edifici adibiti ad uffici, edifici adibiti ad alberghi o pensioni oppure edifici adibiti ad ospedali o cliniche i valori limite degl’indici di valutazione dell’isolamento acustico.

Procedimento di stima degli indici di valutazione
Per la stima degli indici di valutazione utilizzati per l’isolamento acustico è necessario inizialmente eseguire delle misurazioni in luogo che sono regolamentate dalla norma ISO 140-1 e ISO 140-4, I risultati misurati verranno poi confrontati con i valori di riferimento alle frequenze di misurazione comprese nel campo da 100Hz a 3150Hz per bande di terzo di ottava e da 125Hz a 2000Hz per bande di ottava.

Nella seguente tabella vengono indicati i valori di riferimento.

Frequenza

Valori di riferimento dB

Hz

Bande di terzo di ottava

Bande di ottava

100

125

160

33

36

39

 

36

200

250

315

42

45

48

 

45

400

500

630

51

52

53

 

52

800

1000

1250

54

55

56

 

55

1600

2000

2500

56

56

56

 

56

3150

56

 

Tabella 1. Valori di riferimento degli indici di valutazione

Per valutare i risultati delle misurazioni eseguite in bande di terzo di ottava o di ottava bisogna far slittare la curva di riferimento appropriata verso la curva ottenuta dalle misurazioni fino a quando la somma degli scarti sfavorevoli diventa quanto più grave possibile, ma non maggiore di 32dB per misurazione in 16 bande di terzo di ottava o 10dB per misurazione in 5 bande di ottava.

Termini di adattamento
È importante sottolineare che l’impiego degli indici di valutazione comporta una perdita di informazioni riguardo l’andamento in frequenza della grandezza considerata. Per limitare questa problematica sono stati introdotti alcuni coefficienti, detti termini di adattamento spettrale, ricavabili dall’andamento in frequenza della prestazione in esame, che consentono di ottenere informazioni aggiuntive al solo indice di valutazione.

I termini di adattamento allo spettro sono Ce Ctr.I metodi per calcolare questi coefficienti sono descritti nella norma UNI EN ISO 717-1 e vengono riportati nei certificati di prova accanto al valore dell’indice di valutazione.

I termini C e Ctrsommati all’indice di valutazione permettono di stimare l’isolamento effettivo della partizione in esame rispetto a determinate tipologie di rumore.In particolare il termine C si utilizza per caratterizzare l’isolamento rispetto ai rumori ad alta frequenza quali: attività umane, bambini che giocano, traffico ferroviario a velocità medio/alta. Il termine Ctr  invece caratterizza l’isolamento rispetto a rumori a bassa frequenza quali: traffico stradale urbano, traffico ferroviario a basse velocità, velivolo ad elica, aereo a lunga distanza, fabbriche e discoteche.

Di seguito in figura è possibile osservare gli spettri sonori per il calcolo dei termini di adattamento allo spettro per i valori di banda di terzo di ottava.

Conclusione
La stima degli indici di valutazione è un operazione complessa che si basa principalmente sul confronto dei valori che vengono misurati in luogo e dei valori di riferimento che vengono imposti dalla normativa, attraverso questi valori vengono costruite: la curve di rifermento e la curva ottenuta dalle misurazioni. Queste curve vengono poi sovrapposte in un grafico unico corretto dai termini di adattamento e attraverso il quale è possibile valutare l’isolamento acustico dell’edificio o parte di edificio interessato 

Bibliografia-
UNI EN ISO 717-1.
UNI EN ISO 140-1

ABSTRACT ENG
EVALUATION OF ACOUSTIC INSULATION OF A BUILDING OR BUILDING PART

This thesis deals with the topic of acoustic insulation related to a building or part of a building, studying the UNI EN ISO 717-1 standard, which defines the evaluation method of the acoustic insulation assessment indexes. In the study of acoustic insulation it is necessary to keep in mind the different acoustic level spectra of various sources of noise such as noise sources inside a building and traffic outside the building in order to guarantee a correct evaluation. The main topics that are dealt with are: The definition of the assessment indexes of the quantities for the acoustic insulation by air, the conversion of the values ​​of acoustic insulation by air according to the frequency in an evaluation index that characterizes the acoustic performance and the definition of the rules necessary for the determination of the quantities based on the results of the measurements carried out for third-octave or octave bands. The aim is therefore the evaluation of the acoustic insulation by comparison with the evaluation indexes by air

The sound
The acoustic phenomenon consists of a perturbation of the oscillating atmospheric pressure which propagates through an elastic medium which can be a gas, a liquid or a solid. Such perturbations may be generated by mechanical vibrations and / or aerodynamic turbulence. The oscillations are characterized by their amplitude, frequency and period, so a field determined by amplitudes and frequencies is defined as what is commonly understood as sound. The frequency, linked to the rapidity with which the particles oscillate in every single point, is the number of oscillations in the unit of time, measured in cycles per second, ie in Herz [Hz]. The inverse of the frequency takes the name of the period and it is the time necessary for the particles they complete a complete oscillation. Finally, the distance traveled by the wave during a complete oscillation is called the wavelength. Since the noise needs an elastic means for its propagation, in the specific case of a building such propagation means is defined by the structural elements and therefore the transmission of sound occurs through two types of mechanisms: The transmission by air and the transmission by structural way, then to evaluate the acoustic insulation will require the calculation of the indexes of acoustic insulation, such as the soundproofing power that represents the capacity of an obstacle to preventing the transmission of sound.

Regulatory framework
Despite the definition of acoustic limits in Italy is a the subject discussed for a long time, the first normative reference that clarifies the topic for all the categories we find with d.P.C.M. December 5, 1997, whereas previously the standard limits were defined only for public buildings (schools, hospitals, public buildings, etc.). In particular, criteria and measures for public works were dealt with, in fact in 1966 legislation was issued that regulates the criteria for assessing and testing the acoustic requirements in building constructions. Subsequently, in December 1975 a decree was issued aimed at defining the technical standards relating to school buildings and the minimum educational, construction and town planning indexes. Only in December 1975 the decree was issued that finally does not regulate only public buildings but extends the discussion to all categories, this decree determines the acoustic requirements of the sound sources inside the buildings and the passive acoustic requirements of buildings and their components in place, in order to reduce human exposure to noise. In order to guarantee this, a table has been created containing the limit values ​​of the quantities that determine the passive acoustic requirements of the building components and of the internal sound sources, subdividing for each building category such as: buildings used as residences, office buildings , buildings used for hotels or pensions or buildings used as hospitals or clinics the limit values ​​for the evaluation of acoustic insulation.

Evaluation process of evaluation indices
For the estimation of the evaluation indexes used for the acoustic insulation it is necessary to initially perform measurements in place that are regulated by the ISO 140-1 and ISO 140-4 standards, the measured results will then be compared with the reference values ​​at the frequencies of measurement in the range from 100Hz to 3150Hz for third-octave bands and from 125Hz to 2000Hz for octave bands.

The following table shows the reference values 

Frequency

Reference values  dB

Hz

Third-octave bands

Octave bands

100

125

160

33

36

39

 

36

200

250

315

42

45

48

 

45

400

500

630

51

52

53

 

52

800

1000

1250

54

55

56

 

55

1600

2000

2500

56

56

56

 

56

3150

56

 

Table 1. Reference values ​​of the evaluation indices 

In order to evaluate the results of the measurements performed in third-octave or octave bands, the appropriate reference curve towards the curve obtained from the measurements must be slipped until the sum of the unfavorable deviations becomes as severe as possible, but not greater than 32dB for measurement in 16 third-octave or 10dB bands for measurement in 5 octave bands.

Adaptation terms
It is important to underline that the use of the evaluation indexes involves a loss of information regarding the frequency trend of the considered size. To limit this problem some coefficients have been introduced, called spectral adaptation terms, which can be obtained from the frequency performance of the performance in question, which allow to obtain additional information only for the evaluation index.

The terms of adaptation to the spectrum are Ce Ctr. The methods for calculating these coefficients are described in the standard UNI EN ISO 717-1 and are shown in the test certificates next to the value of the evaluation index.

The terms C and Ctr added to the evaluation index make it possible to estimate the effective isolation of the partition under consideration with respect to certain types of noise. In particular, the term C is used to characterize the insulation with respect to high frequency noise such as: human activities, children playing, rail traffic at medium / high speed. The term Ctr instead characterizes the isolation with respect to low frequency noise such as: urban road traffic, low speed rail traffic, propeller aircraft, long distance aircraft, factories and discotheques.

In the figure below it is possible to observe the sound spectra for the calculation of the terms of adaptation to the spectrum for the third octave band values.

Conclusion
The estimation of the evaluation indexes is a complex operation that is mainly based on the comparison of the values ​​that are measured in place and of the reference values ​​that are imposed by the normative, through these values ​​are constructed: the reference curves and the curve obtained from the measurements. These curves are then superimposed in a single graph in which it is possible to evaluate the acoustic insulation of the building or part of the building concerned. The adaptation terms play an important role because they are calculated on the basis of the difference between weighted sound levels in the emission chamber and in the receiving chamber, and depending on the type of noise certain spectra are used.

Bibliografy
UNI EN ISO 717-1.
UNI EN ISO 140-1