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Acustica in edilizia, calcoli previsionali: cosa dicono le UNI EN ISO 12354:2017

L'articolo contiene: modelli per valutare l’isolamento ai rumori aerei tra ambienti; metodi per determinare il livello di rumore da calpestio e il lvello di isolamento delle facciate rispetto all'esterno.

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A luglio 2017 sono state pubblicate le nuove versioni delle norme ISO 12354, Parti 1, 2 e 3, per i calcoli previsionali di acustica edilizia. La Parte 1 descrive i modelli per la valutazione dell’isolamento ai rumori aerei tra ambienti. La Parte 2, la determinazione del livello di rumore da calpestio. La parte 3, il calcolo dell’isolamento acustico delle facciate rispetto ai rumori esterni (Tab. 1). I documenti sostituiscono le precedenti EN 12354 del 2002, modificandone in parte i modelli matematici. Questo articolo descrive le principali novità introdotte dalle nuove norme.

UNI EN ISO 12354:2017 Acustica in edilizia – Valutazioni delle prestazioni acustiche di edifici a partire dalle prestazioni dei prodotti
Parte 1: Isolamento dal rumore per via aerea tra ambienti
Parte 2: Isolamento acustico al calpestio tra ambienti
Parte 3: Isolamento acustico dal rumore proveniente dall’esterno per via aerea

Tabella 1: Norme UNI EN ISO 12354:2017

Da UNI EN a UNI EN ISO

Un primo aspetto da evidenziare è il fatto che i documenti del 2017 sono stati pubblicati come ISO, a differenza delle precedenti EN. Mentre nel 2002 i modelli di calcolo erano stati elaborati da un gruppo di lavoro in sede CEN (Comitato Europeo per la Normazione), composto solo da esperti europei, le nuove 12354 sono state discusse presso ISO (International Organization for Standardization) ed hanno quindi validità in tutto il pianeta.

acustica in edilizia calcoli previsionaliFigura 1 – Da EN 12354:2002 a UNI EN ISO 12354

In realtà nel 2005 erano già state pubblicate le norme ISO 15712 che di fatto riprendevano senza modifiche i contenuti delle EN 12354. Pertanto nel 2017 si è evitato di duplicare i documenti. Ora quindi le ISO 12354:2017 hanno abrogato sia le EN 12354:2002 che le ISO 15712:2005. Per quanto riguarda il nostro paese le norme sono state rese disponibili sul sito UNI a ottobre 2017, con la sigla UNI EN ISO 12354:2017. Inizialmente solo in lingua inglese, sono state poi riproposte nel dicembre dello stesso anno con traduzione italiana a fronte.

Ora, a seguito della pubblicazione delle nuove 12354, sono in corso i lavori per l’aggiornamento del rapporto tecnico italiano UNI TR 11175:2005 che basa i suoi modelli di calcolo sulle EN 12354:2002.

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Isolamento tra ambienti interni – Parte 1

La UNI EN ISO 12354-1 descrive le relazioni matematiche per determinare l’indice di potere fonoisolante apparente (R’w) di partizioni che separano ambienti differenti.

Come per la versione precedente, anche la norma del 2017 definisce un modello di calcolo “in frequenza” e un modello semplificato per “indice di valutazione”. Il primo permette di ricavare i valori “in frequenza” del potere fonoisolante apparente dalla partizione (R’), inserendo nel motore di calcolo i dati “in frequenza” (R) degli elementi che compongono gli ambienti. Il secondo invece determina direttamente l’indice di potere fonoisolante apparente (R’w) partendo dagli indici di potere fonoisolante (Rw) delle partizioni. (Fig. 2) Di seguito approfondiremo in particolare il modello semplificato.

Fig. 2 – Confronto tra modello in frequenza e semplificato

La procedura di calcolo, in estrema sintesi, spiega come determinare i percorsi di rumore da ambiente emittente ad ambiente ricevente e come combinarli tra loro. I percorsi attraverso le strutture edili in genere sono 13, un percorso diretto (RDd,w) e 12 percorsi laterali (Rij,w) (Fig. 3).

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Fig. 3 – Percorsi tra ambiente emittente e ricevente

La Formula 1 riporta la relazione matematica per combinare tra loro i percorsi:

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Formula 1 – Relazione per il calcolo di R’w

Rispetto alla EN 12354-1:2002, la relazione riporta al termine un nuovo fattore per considerare nel calcolo eventuali prese d’aria nella parete, canali o altri passaggi per la trasmissione dei rumori aerei, come ad esempio corridoi esterni (Fig. 4).

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Fig. 4 – Passaggio di rumore aereo attraverso percorso esterno (Dns)

Pareti di tipo A e tipo B

Una ulteriore novità, introdotta dalle ISO 12354:2017, è la suddivisione degli elementi costruttivi in due categorie: elementi di “Tipo A” ed elementi di “Tipo B”.

Gli elementi di “Tipo A” sono partizioni con un tempo di riverberazione strutturale che è principalmente determinato dagli elementi a loro connessi (fino ad almeno la banda di terzo di ottava da 1000 Hz), e con un decremento nel livello di vibrazione, attraverso l’elemento nella direzione perpendicolare alla linea del giunto, minore di 6 dB (fino ad almeno la banda di terzo di ottava da 1000 Hz). Tra questi elementi vi sono: partizioni in cemento armato gettato in opera, pareti in legno pieno (ad es. CLT, Cross Laminated Timber), elementi in vetro, plastica, metallo, mattoni intonacati.

Gli elementi di “Tipo B” invece sono tutto ciò che non è di “Tipo A”. La norma indica che possono essere considerati in questa categoria le pareti a secco, costituite ad esempio da lastre in cartongesso o gessofibra su struttura metallica o in legno.

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Nelle definizioni viene anche specificato che un elemento può essere considerato di Tipo A solo per una certa parte del range di frequenze e di Tipo B per la parte restante. Ad esempio alcune pareti in muratura sono di Tipo A nelle frequenze basse e medie e di Tipo B nelle frequenze più elevate.

Le ISO 12354:2017 differenziano i modelli di calcolo in base al tipo di elementi considerati. Per gli edifici costruiti con elementi di “Tipo A” si mantengono in sostanza le relazioni matematiche proposte nelle EN 12354:2002. Per il “Tipo B” invece le trasmissioni laterali (Rij,w)  vengono calcolate a partire dal corrispondente indice di isolamento acustico normalizzato Dn,f,ij,w (Formula 2).

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Formula 2: calcolo dei percorsi laterali per edifici leggeri

L’indice Dn,f,ij,w può essere misurato in laboratorio, seguendo le indicazioni delle norme serie ISO 10848, o ricavato con specifiche relazioni matematiche riportate nell’Appendice G della norma. Per determinare tale parametro occorre calcolare il coefficiente Dv,i,j,n, differenza di livelli di velocità, mediata sulle due direzioni, normalizzata sulla lunghezza del giunto e l’area di misura (Formula 3).

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Formula 3: coefficiente Dv,i,j,n

L’Appendice F della ISO 12354-1 indica che il coefficiente —– può essere misurato in laboratorio con le ISO 10848. Inoltre al paragrafo F.4 propone alcune relazioni empiriche per il calcolo.

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Calcolo dell’incremento di potere fonoisolante

Come nella EN 12354-1:2002, anche la norma del 2017 riporta nell’Appendice D una procedura per calcolare l’incremento di potere fonoisolante (ΔRw) di elementi di rivestimento quali contropareti a secco o massetti galleggianti. Il modello di calcolo è stato in parte modificato e sono state aggiunte, al paragrafo D.2.3, nuove formule per valutare la prestazione di rivestimenti esterni quali ETICS (cappotti) o pareti ventilate.

L’approccio per i rivestimenti interni è del tutto simile alla norma del 2002. Occorre calcolare prima la frequenza di risonanza del sistema (f0) e poi ricavare, da una tabella, il valore di ΔRw.

Purtroppo le norme del 2017 hanno un evidente errore di scrittura. Per calcolare la frequenza di risonanza nelle formule D.1 e D.2 il termine 160 è stato sostituito per errore con 1/2π (Tab. 2). Questo comporta un errore di calcolo con un coefficiente pari a 1000, ma si spera che a breve venga pubblicata un’errata corrige per evitare disguidi.

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Tabella 2: Calcolo f0, confronto tra EN 12354-1:2002 e ISO 12354-1:2017

La tabella per ricavare ΔRw è stata modificata per frequenze di risonanza inferiori a 200 Hz (Tab. 3). Ora l’incremento di potere fonoisolante aumenta costantemente al diminuire della frequenza di risonanza e, ponendo a confronto le relazioni del 2002 con quelle del 2017, si osserva che, a parità di dati di ingresso, queste ultime forniscono risultati più elevati al di sotto dei 200 Hz (Fig. 5).

Frequenza di risonanza del rivestimento f0 [Hz] ΔRw [dB]
30 ≤ f0 ≤ 160 74,4 – 20 lg(f0) – Rw/2
200 – 1
250 – 3
315 – 5
400 – 7
500 – 9
630 to 1 600 – 10
1 600 ≤ f0 ≤ 5 000 – 5

Tabella 3: Tabella per la determinazione di ΔRw

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Fig. 5 – Confronto tra ΔRw EN 12354-1:2002 e ISO 12354-1:2017

Le relazioni matematiche per cappotti esterni e pareti ventilate sono una novità del 2017. Il modello richiede di determinare prima l’incremento valutato di una situazione “di laboratorio”, su una parete di base da 350 kg/m2, e poi di trasferire il dato alla situazione in opera. Tra i dati di ingresso per i cappotti vi sono la tipologia di materiale isolante, la percentuale di incollaggio e la presenza o meno di ancoraggi. L’argomento verrà approfondito in un articolo successivo.

Livello di rumore da calpestio (L’n,w) – Parte 2

Per la determinazione del livello di rumore da calpestio (L’n,w) la ISO 12354-2:2017 ha radicalmente modificato la procedura di calcolo del “modello semplificato” per indice di valutazione.

Ora le relazioni matematiche richiamano in gran parte il “modello in frequenza” e permettono di valutare, oltre al calpestio su ambienti sovrapposti, anche il livello di disturbo tra stanze affiancate (Fig. 6).

Fig.- 6 Calcolo del livello di calpestio su ambienti sovrapposti e affiancati

In sintesi il metodo richiede di analizzare, come per R’w, tutti i possibili percorsi di rumore e di combinarli tra loro.

Per ambienti sovrapposti occorre determinare il livello di calpestio attraverso il percorso diretto e i 4 percorsi laterali. Il percorso diretto (Ln,d,w) dipende dal livello di calpestio del solaio portante (Ln,eq,0,w) e dalla riduzione di rumore da calpestio data da un rivestimento sul lato emittente (ΔLw) o da un controsoffitto sul lato ricevente (ΔLd,w). I percorsi laterali (Ln,ij,w) vengono valutati con specifiche relazioni matematiche che, anche in questo caso, vengono differenziate per elementi di “Tipo A” ed elementi di “Tipo B”.

I vari percorsi devono essere combinati tra loro con la Formula 4:

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Formula 4 – Calcolo di L’n,w

Per il calcolo di ΔL,w la ISO 12354-2:2017 nell’Appendice C propone una nuova relazione matematica, che di fatto determina gli stessi risultati della formula indicata nel rapporto tecnico italiano UNI TR 11175 (Tabella 4 e Fig. 7).

acustica ediliziaTabella 4: Calcolo ΔLw per massetti galleggianti

Fig. 7 – Calcolo ΔLw considerando m’ = 90 kg/m2 – Confronto tra ISO 12354-2:2017 e UNI TR 11175:2005

Per il calcolo di Ln,eq,0,w la nuova norma riporta una specifica relazione per i solai in laterocemento rivestiti con massetto alleggerito.  La formula, proposta da ricercatori italiani, è valida per l’intervallo di massa superficiale tra 270 e 360 kg/m2 ed indica un livello di calpestio inferiore di 4 dB rispetto ad altre tipologie di solai di pari massa (Tabella 5)

Solai in laterocemento rivestiti con massetto alleggerito
Altri tipi di solai massivi
m’: massa superficiale del solaio [kg/m2]

Tabella 5: confronto tra relazioni per il calcolo di Ln,eq,0,w in ISO 12354-2

Infine si evidenzia che nell’Appendice F della ISO 12354-2:2017 viene proposto un modello di calcolo per il livello di calpestio proveniente dalle scale desolidarizzate dalla struttura portante dell’edificio (Fig. 8). Al momento tale modello è poco utilizzabile in quanto la procedura per la misura di laboratorio di alcuni parametri è ancora in fase di definizione.

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Fig. 8 – Scale desolidarizzate (Fonte ISO 12354-2:2017)

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Isolamento di facciata (D2m,nT,w) – Parte 3

Infine per il calcolo delle facciate (ISO 12354-3:2017) il modello matematico non è stato di fatto modificato. Si evidenzia la possibilità di considerare nella valutazione del potere fonoisolante medio della partizione, anche i materiali di riempimento inseriti nei giunti tra serramento e parete opaca (Fig. 9).

Fig. 9 – Giunto tra serramento e parete opaca

La prestazione fonoisolante di tali materiali (Rs) può essere misurata in laboratorio seguendo le indicazioni dell’Appendice J della UNI EN ISO 10140-1. I dati da inserire nel calcolo sono quindi il valore di Rs [dB] e la lunghezza del giunto [m].

Conclusioni

Questo breve articolo ha descritto le principali novità introdotte dalle norme UNI EN ISO 12354:2017. Per certi aspetti appare che i nuovi modelli sembrano essere più dettagliati rispetto ai precedenti e, in vari casi, i calcoli eseguiti con le nuove norme determinano risultati “migliori” rispetto a prima. Si consiglia comunque di mantenere un adeguato margine di sicurezza nei calcoli sui requisiti acustici passivi e di ricordare che, se non si verifica la corretta posa in opera di materiali e sistemi costruttivi, le valutazioni previsionali potranno risultare del tutto disattese.

Per chi vuole iniziare a far pratica con le nuove norme ricordiamo che ANIT, Associazione Nazionale per l’Isolamento Termico e acustico, ha sviluppato per i propri soci il software Echo 8.0, aggiornato con le ISO 12354:2017. Il programma può essere scaricato dal sito www.anit.it ed utilizzato in versione demo per 30 giorni.

Articolo realizzato in collaborazione con ANIT – Associazione nazionale per l’Isolamento Termico e acustico – www.anit.it

 

 

 

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