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Fisica Tecnica Università di Cagliari · DICAAR
Ingegneria e Architettura

Strumenti

Rumore da calpestio

I passi di sopra, sentiti di sotto. Qui non si calcola un isolamento ma un rumore, e questo rovescia due abitudini: il numero piccolo è quello buono, e sul diagramma è sfavorevole stare sopra la curva di riferimento. La cosa che questo strumento serve a far vedere è una sola, e vale più di tutto il resto: la massa non è la strada. Per rispettare il limite delle residenze con il solo solaio nudo servono più di 33 cm di calcestruzzo pieno, e per quello degli uffici più di mezzo metro. Il pavimento galleggiante non è un miglioramento: è l'unico modo.

Solaio
Massa risultante: 552 kg/m².
Solo quelle non rivestite con contropareti: una parete con una controparete disaccoppiata non conta nella media.
Serve solo per L'nT,w, non per L'n,w.
Rivestimento
s′, misurata senza precarico secondo la EN 29052-1. Un buon materassino sta fra 5 e 15; sopra i 30 non serve quasi a niente.
Cinque centimetri di massetto in cemento fanno circa 100 kg/m². Risonanza del sistema: 51 Hz.
Smorzano di più: l'attenuazione cresce con 40·lg(f/f₀) invece di 30.
È un dato di prova del prodotto, non qualcosa che si calcoli: lo dichiara il produttore secondo la ISO 10140-3. Un buon pavimento galleggiante sta fra 25 e 32 dB; una moquette spessa arriva a 20-25; un laminato con materassino sottile sui 15.
Requisito di legge
DPCM 5 dicembre 1997, tabella B. Limite per questa categoria: L'n,w ≤ 63 dB.
45 dB

L'n,w, livello di calpestio normalizzato. Qui più basso è meglio.

Solaio nudo
68,0 dB
Meno il rivestimento
−25,0 dB
Più i fianchi (K)
+1,5 dB
L'nT,w
42,3 dB
Massa del solaio
552 kg/m²
Risonanza del galleggiante
51 Hz
Banda peggiore
100 Hz (10,5 dB)

Requisito soddisfatto. Categoria A: il limite è 63 dB, qui sono 45 dB, con 18 dB di margine. Su un calcolo previsionale un margine sotto i 3 dB è sottile: l'incertezza del metodo è di quell'ordine.

ambiente ricevente quello che sente il rumore ambiente sorgente qui si cammina massetto 100 kg/m² strato resiliente, s' 10 MN/m³ solaio 24 cm · 552 kg/m²
La sezione fra i due piani, con gli spessori in scala. È il disegno che spiega perché il calpestio non si risolve con la massa: lo strato che decide è quello sottile ed elastico, non quello spesso e pesante. Lo spessore del massetto è dedotto dalla sua massa, assumendo un massetto tradizionale: serve a disegnarlo, non entra nel calcolo.
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 0 10 20 30 40 50 60 70 frequenza [Hz] livello di calpestio [dB] Solaio nudo Riferimento traslato L'n con rivestimento
In rosso il livello col rivestimento, tratteggiato il solaio nudo. Le aree campite sono gli scostamenti sfavorevoli — che qui stanno sopra la curva di riferimento, non sotto. La curva per bande è traslata di -4,0 dB perché il suo indice coincida con quello della formula empirica, che è il numero autorevole del modello semplificato.
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 0 12 24 36 48 60 frequenza [Hz] attenuazione ΔL [dB] Attenuazione del galleggiante
L'attenuazione del pavimento galleggiante. È nulla fino alla risonanza (51 Hz) e poi cresce di 30 dB per decade. Tutto il mestiere sta nello spingere quella frequenza il più in basso possibile.

Banda per banda

Grandezza 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k
Solaio nudo 56,9 57,3 57,8 58,2 58,7 59,1 59,6 60,0 60,4 60,8 61,2 61,6 62,0 62,3 62,7 63,0
Attenuazione del galleggiante 8,9 11,8 15,0 17,9 20,8 23,8 26,9 29,8 32,9 36,0 38,9 41,8 45,0 47,9 50,8 53,8
Con rivestimento e fianchi 49,5 47,1 44,3 41,9 39,4 36,8 34,1 31,6 29,0 26,3 23,8 21,3 18,5 15,9 13,4 10,7
Riferimento traslato 39,0 39,0 39,0 39,0 39,0 39,0 38,0 37,0 36,0 35,0 34,0 31,0 28,0 25,0 22,0 19,0
Scostamento sfavorevole 10,5 8,1 5,3 2,9 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Tre termini, e basta

Il modello semplificato della norma si riduce a una somma:

L'_{n,w} = L_{n,w,eq} - \Delta L_w + K

il solaio nudo, meno quello che guadagna il rivestimento, più quello che si perde per le trasmissioni laterali. Vale per ambienti sovrapposti e solai omogenei, che è la gran parte dei casi reali.

Il solaio nudo

Dipende solo dalla massa, con una formula empirica valida fra 100 e 600 kg/m²:

L_{n,w,eq} = 164 - 35 \lg \frac{m'}{1\ \mathrm{kg/m^2}}

Trentacinque volte il logaritmo vuol dire circa 10 dB raddoppiando la massa, che sembra molto. Non lo è, e conviene fare i conti invece di fidarsi dell'impressione. Un solaio da 24 cm di calcestruzzo pieno — più di mezza tonnellata al metro quadro — sta a 68 dB, cioè cinque oltre il limite delle residenze. Per arrivare a 63 servono 33 cm; per i 58 delle scuole e degli ospedali, 46 cm; per i 55 degli uffici, 57 cm. E questo prima di aggiungere il termine K delle trasmissioni laterali, che toglie altri decibel. Sono spessori che nessuno costruisce. La massa non è la strada.

Il pavimento galleggiante

È la strada. Un massetto appoggiato su uno strato cedevole forma un sistema massa-molla con una sua frequenza di risonanza:

f_0 = 160 \sqrt{\frac{s'}{m'}}

dove s′ è la rigidità dinamica del resiliente in MN/m³ e m′ la massa del massetto. Sopra la risonanza l'attenuazione cresce di 30 dB per decade — 40 per i massetti a secco, che smorzano di più:

\Delta L = 30 \lg \frac{f}{f_0} \ \mathrm{dB}

Sotto la risonanza invece non attenua niente, e proprio alla risonanza peggiora. Da qui l'unica regola che conta: f₀ va spinta il più in basso possibile, in pratica sotto i 100 Hz. Si ottiene con un resiliente cedevole e un massetto pesante — e si rovina con la cosa che succede più spesso in cantiere, cioè un ponte acustico: una goccia di malta che tocca il solaio, una fascia perimetrale dimenticata, un tubo che attraversa. Un solo punto di contatto rigido vanifica tutto il galleggiante, e nessun calcolo lo prevede.

Le trasmissioni laterali

Il termine K dice quanta energia il solaio scarica sulle pareti, che poi la irradiano di sotto. Cresce con la massa del solaio e cala con quella dei muri: un solaio pesante su muri leggeri scarica molto, e il calpestio gira. Vale da 0 a 6 dB, e si legge dal prospetto 1 della ISO 12354-2 — qui interpolato, perché un gradino di un decibel al variare di un chilo di massa non ha senso fisico.

Perché il numero piccolo è quello buono

Per il rumore aereo si misura quanto si ferma: R'w alto è buono. Per il calpestio si misura quanto arriva: L'n,w basso è buono. Di conseguenza anche il metodo della curva di riferimento si rovescia — la curva della ISO 717-2 scende invece di salire, si trasla verso il basso, e lo scostamento è sfavorevole quando la curva misurata sta sopra. Chi passa dall'uno all'altro sbaglia verso almeno una volta; vederlo sul grafico aiuta più di ricordarselo.

Quanto fidarsi

Il livello del solaio nudo e la correzione K vengono dal modello semplificato della norma, e sono affidabili quanto la norma li dichiara. L'attenuazione ΔLw è un dato di prova del prodotto: va chiesta al produttore, e qui si inserisce a mano proprio perché inventarla renderebbe inventato tutto il risultato.

La curva per bande, invece, è indicativa. Si ricava dal potere fonoisolante calcolato del solaio attraverso la relazione di reciprocità della norma, che però vale bene solo fino a circa 1 kHz: più in alto la forza del generatore di calpestio cala e il livello reale scende, mentre la relazione lo farebbe salire. Per questo la curva viene traslata in blocco perché il suo indice coincida con quello della formula empirica. Serve a vedere la forma e a capire dove sta il problema, non a produrre numeri banda per banda.

E resta la cosa che nessun calcolo previsionale vede: in opera il risultato lo decide la posa. Un galleggiante perfetto sulla carta e un ponte acustico in cantiere danno un collaudo fallito, e il calcolo non ne sa niente.

Che cosa è questo strumento, e che cosa non è

È materiale didattico. Serve a vedere come si muovono le cose — raddoppio la massa e cosa guadagno, sposto un parametro e dove va il risultato — e a far capire un procedimento che altrimenti resta una formula sul quaderno. I metodi di calcolo sono quelli delle norme citate; le costanti che vengono dalle norme sono riportate fedelmente, perché una costante sbagliata insegnerebbe una cosa sbagliata.

Ma i modelli sono semplificati, e ogni pagina dice i suoi: dove si calcola invece di misurare, dove si usa un valore tipico invece di un dato di prova, dove la norma distingue casi che qui sono accorpati. Lo scarto rispetto a una misura in opera è di qualche decibel, e in acustica qualche decibel è la differenza fra un collaudo passato e uno fallito.

Quindi: non si firma niente con questi numeri. Una valutazione previsionale si fa con i dati di prova dei prodotti che si installano davvero, con il modello dettagliato dove serve, e da parte di chi se ne assume la responsabilità. Qui si impara come funziona.

Da qui