Elementi di acustica architettonica Prof. Ing. Cesare Boffa Acustica • Definizione degli interventi di insonorizzazione delle pareti per controllare il suono trasmesso tra i due ambienti adiacenti o tra un ambiente e l’esterno • Definizione e scelte delle caratteristiche acustiche dei rivestimenti delle superfici interne di un ambiente per ottimizzarne le prestazioni acustiche nel caso di suoni prodotti ed ascolati nello stesso ambiente • Progetto acustico di una sala per conferenze Prof. Ing. Cesare Boffa Elementi di acustica architettonica Richiami sulle onde acustiche onde piane e sferiche toni puri rumore rosa e bianco Meccanismo dell’udito Audiogramma normale decibel phon Curve di ponderazione Prof. Ing. Cesare Boffa Elementi di acustica architettonica Cenni di acustica ambientale Interazioni tra onde acustiche e superfici solide Trasmissione/riflessione/ coefficiente di assorbimento acustico delle pareti Potere fonoisolante delle pareti Tempo di riverberazione Prof. Ing. Cesare Boffa Elementi di acustica architettonica Criteri di valutazione del rumore Prof. Ing. Cesare Boffa Elementi di acustica architettonica Casi reali Determinazione del potere fonoisolante di pareti che separano due ambienti, uno disturbante e l’altro disturbato Prof. Ing. Cesare Boffa Elementi di acustica architettonica Casi reali Scelta del coefficiente di assorbimento apparente dei materiali di rivestimento di un ambiente per raggiungere il valore ottimale del tempo di riverberazione Prof. Ing. Cesare Boffa Elementi di acustica architettonica Casi reali Esempi di scelte progettuali per ottimizzare la qualità acustica di un ambiente chiuso Prof. Ing. Cesare Boffa Elementi di acustica architettonica Esercitazione di acustica architettonica Progettazione acustica di massima di una sala per conferenze Prof. Ing. Cesare Boffa Onde acustiche Prof. Ing. Cesare Boffa Onde acustiche Il suono è generato dalla variazione di pressione che si trasmette in un mezzo elastico (tipicamente nell’aria) e che si “propaga” senza trasporto di materia Prof. Ing. Cesare Boffa Onde acustiche Affinché il fenomeno nasca e si propaghi è necessaria la presenza di una sorgente sonora e di un mezzo elastico che ne consenta la propagazione Prof. Ing. Cesare Boffa Onde acustiche La sorgente sonora è costituita da un elemento vibrante che trasmette il suo movimento alle particelle del mezzo circostante, tipicamente aria, le quali oscillano attorno alla loro posizione di equilibrio, addensandosi e rarefacendosi Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa Onde acustiche f fc Frequenza (Inverso del periodo T) Lunghezza d’onda Celerità del suono (detta anche velocità) Prof. Ing. Cesare Boffa cp Per un gas perfetto c KRT con K c nell’aria a livello del mare la celerità del suono vale, in prima approssimazione, a v c 331,6 0,6t t = temperatura dell’aria [°C] valida per temperature da -10 °C a + 40 °C per t = 20 °C c = 344 [m/s] Prof. Ing. Cesare Boffa Onde acustiche Frequenza Lunghezza d’onda [Hz] [m] 20 17 1000 0.034 10000 0.0034 20000 0.0017 Prof. Ing. Cesare Boffa Onde acustiche L’orecchio umano “sente” onde di pressione con frequenza 20 Hz f 20 kHz (onde sonore) Prof. Ing. Cesare Boffa Onde piane onde sferiche Prof. Ing. Cesare Boffa Onde piane onde sferiche • Potenza sonora • Intensità sonora W dW I dS Su onda piana I cos t Su onda sferica W I 4r2 Prof. Ing. Cesare Boffa Onde piane onde sferiche Si suppone che il mezzo di propagazione sia omogeneo ed isotropo • Valor medio efficace della pressione acustica Prof. Ing. Cesare Boffa Onde piane onde sferiche • Densità di energia sonora D D(t ) E(t ) / V [J / m3 ] D = energia acustica per unità di volume che caratterizza lo stato del mezzo acustico con un dato istante Prof. Ing. Cesare Boffa Onda sferica W r S W 4r = potenza emessa dalla sorgente S I(r) = intensità sonora a distanza r 2 Ir W Ir 4r 2 Equazione di conservazione dell’energia Prof. Ing. Cesare Boffa Onda sferica Esempio: W 2 [W] R I [m] [W/m2] 1 1,59·10-1 10 1,59·10-3 100 1,59·10-5 2 0,159 I 2 4r r2 Prof. Ing. Cesare Boffa Onde acustiche Onde aventi la stessa frequenza (tono puro) Onde costituite da più toni puri Onde costituite da suoni complessi (armonici, periodici ecc.) Onde aventi spettro continuo distribuito variamente nel campo delle frequenze (rumore) Prof. Ing. Cesare Boffa Spettro di un “tono puro” Spettro continuo di un rumore Prof. Ing. Cesare Boffa Composizione ed analisi in frequenza L’analisi della composizione in frequenza dei suoni può essere effettuata con diversi metodi basati sulla suddivisione del contenuto di energia sonora in prefissati intervalli di frequenza detti bande. Prof. Ing. Cesare Boffa Composizione ed analisi in frequenza Ciascuna banda è caratterizzata dalla frequenza nominale di centro banda e dalle frequenze di taglio superiore ed inferiore la cui differenza rappresenta l’ampiezza di banda. L’ampiezza di banda può essere costante o variabile al variare della frequenza nominale di centro banda. Prof. Ing. Cesare Boffa Composizione ed analisi in frequenza L’analisi in bande di ampiezza percentuale costante, in particolare la cosiddetta analisi in ottave o terzi di ottava, viene solitamente utilizzata in acustica architettonica. Prof. Ing. Cesare Boffa Composizione ed analisi in frequenza Questa analisi si basa sulla costanza del rapporto tra larghezza di banda e frequenza nominale di centro banda. Le frequenze nominali per l’analisi in bande d’ottava (36,5 72,5 125 250 500 1000 2000 4000 Hz ecc.) sono definite dalla normativa UNI Prof. Ing. Cesare Boffa Esempio di spettro sonoro in bande di 1/3 di ottava con scala logaritmica delle ascisse Esempio di spettro sonoro in bande di 1/3 di ottava con scala lineare delle ascisse Prof. Ing. Cesare Boffa Rumore bianco Densità spettrale costante, cioè stesso contenuto energetico ad ogni frequenza Rumore rosa Stesso contenuto energetico in ciascuna banda di ottava o di terzi di ottava Prof. Ing. Cesare Boffa Andamento del livello spettrale e dello spettro in ottave e terzi di ottava per un rumore bianco Prof. Ing. Cesare Boffa Andamento del livello spettrale e dello spettro in ottave e terzi di ottava per un rumore rosa Prof. Ing. Cesare Boffa Analogamente a quanto si verifica per la luce e le sensazioni cromatiche, le onde acustiche producono suoni differenti a seconda della loro lunghezza d’onda Prof. Ing. Cesare Boffa Come per le sensazioni visive così per le sensazioni acustiche esiste la necessità di correlare grandezze acustiche definibili e misurabili oggettivamente (pressione acustica, intensità sonora, frequenza ecc.) con le corrispondenti sensazioni auditive, di carattere soggettivo Prof. Ing. Cesare Boffa
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