Il rumore aereo e strutturale nei sistemi edilizi

La percezione del rumore

L’inquinamento acustico viene definito dalla legge quadro 447/95 come “l'introduzione di rumore nell'ambiente abitativo o nell'ambiente esterno tale da provocare fastidio o disturbo al riposo ed alle attività umane, pericolo per la salute umana, deterioramento degli ecosistemi, dei beni materiali, dei monumenti, dell'ambiente abitativo o dell'ambiente esterno o tale da interferire con le legittime fruizioni degli ambienti stessi”.

La percezione del suono, e di conseguenza la percezione dell’inquinamento acustico dell’ambiente circostante, è un processo soggettivo umano che si basa su aspetti del tutto cognitivi e su procedimenti mentali influenzati dalla realtà soggettiva di ogni essere umano. Proprio per questo aspetto prettamente soggettivo della percezione, sono stati condotti svariati studi per valutare la correlazione tra realtà soggettiva ed oggettiva del suono.

Questi studi sono la base della psicoacustica, ovvero la branca della fisica acustica che si occupa di analizzare la percezione soggettiva del suono. Il suono quando viene identificato come disturbante e fastidioso allora prende il nome di rumore. La sorgente di disturbo che normalmente definiamo rumore, è identificata dunque da un suono con caratteristiche tali da renderlo non tollerabile all’orecchio umano. Per poter comprendere bene la percezione del rumore che comporta appunto l’inquinamento acustico, occorre comprendere le basi della fisica acustica e dell’apparato uditivo umano.

L’apparato uditivo umano

L’orecchio umano è lo strumento base della percezione del suono da parte di un individuo e, proprio per questo, è bene conoscerne la fisiologia per poterne comprendere il funzionamento. La struttura dell’orecchio umano è suddivisibile in tre differenti parti: orecchio esterno, medio ed interno.

L’orecchio esterno reagisce alle vibrazioni acustiche attraverso l’utilizzo del timpano, l’orecchio medio, invece, attraverso una struttura composta da tre differenti ossicini, trasmette le sollecitazioni dal timpano all’orecchio interno e ne amplifica la vibrazione; infine, l’orecchio interno ha il compito complesso di trasmettere tutte le informazioni ricevute al nervo uditivo dando così il via alla percezione del suono.

La correlazione tra apparato uditivo e percezione del suono

La propagazione di un evento sonoro, come i rumori, avviene attraverso delle variazioni di pressione. L’onda di pressione sonora raggiunge e attraversa il canale uditivo e viene convogliata all’interno dell’orecchio dove altri elementi la trasformano in stimoli riconosciuti dal cervello come “suoni”.

Le oscillazioni e le variazioni di pressione sono dunque la base della generazione di un suono/rumore, in assenza di vibrazione ci troviamo in uno stato di assenza di rumore. La percezione di un suono avviene in seguito all’eccitamento del timpano dell’orecchio da parte di un’onda di pressione; questa intersezione genera una serie di sensazioni che permettono all’uomo di distinguere un suono rispetto ad un altro.

L’orecchio non ha una vera e propria risposta lineare alla percezione del suono in quanto è soggetta alla variazione della pressione sonora e della frequenza sonora poiché la percezione reale della rumorosità avviene attraverso un mix di queste due componenti. Per poter comprendere l’effettiva percezione si utilizza un diagramma, chiamato audiogramma, in grado di correlare i livelli di pressione sonora realmente presenti con l’intensità percepita in maniera fisiologica dall’orecchio umano. Ai fini normativi, tra tutti gli audiogrammi sviluppati in letteratura, ne è stato creato uno al cui interno sono stati sintetizzati tutti i dati più importanti.

Tale diagramma è importante per la fisica della percezione del suono poiché dimostra come le minime variazioni di stimolo come intensità sonora o frequenza determinino delle variazioni avvertibili o meno all’orecchio umano. L’audiogramma riportato nella figura precedente è composto da un grafico con le frequenze, che vanno da 20 Hz a 20.000 Hz, sulle ascisse e i livelli di pressione sonora, ovvero i reali livelli percepiti, sulle ordinate.

All’interno del diagramma sono rappresentate le curve isofoniche, cioè quelle curve di eguale pressione sonora: ognuna di queste curve rappresenta il livello di intensità sonora percepito dall’orecchio umano in quella specifica frequenza. La percezione del suono è dunque diversa dal suono effettivo e, proprio per questo, sono state introdotte le curve di pesatura con il compito di rappresentare la percezione umana e soggettiva di un determinato suono e sono state sviluppate convertendo un livello di pressione sonora in quello che è un livello di pressione sonora vicino alla sensazione umana.

Le curve di pesatura sono delle curve inverse delle isofoniche e permettono di trasporre i livelli di pressione sonora “ponderandoli” e trasformandoli in decibel oggettivi: la curva di ponderazione A è quella che approssima meglio la risposta del sistema uditivo umano.

La generazione e la propagazione del rumore

Per comprendere bene la percezione del suono e del rumore è bene conoscerne i fenomeni di generazione e di propagazione. In ambito edilizio è possibile suddividere in rumori in funzione della loro generazione e del mezzo di trasmissione; in particolare abbiamo: rumore aereo e rumore strutturale. Il primo è prodotto da una sorgente che trasmette la vibrazione in aria e, di conseguenza, la trasmissione avviene per via aerea; il secondo invece è prodotto da un impatto o da una vibrazione e, di conseguenza, viene trasmesso attraverso il sistema edilizio stesso quindi per via strutturale.

Immaginando di osservare un altoparlante, è possibile visionare il movimento della membrana di protezione dello stesso che oscilla avanti ed indietro e sollecita le molecole di aria vicine che, di conseguenza, vengono messe appunto in vibrazione. L’oscillazione della membrana riportata sopra come esempio è prodotta dalla variazione di pressione attorno la membrana stessa e l’aria in cui avvengono tali oscillazioni non è altro che il mezzo che ne permette la propagazione. Questo specifico fenomeno fisico causa del rumore che, proprio per via del mezzo di propagazione, viene denominato rumore aereo. In ambito edilizio il rumore però si propaga principalmente attraverso mezzi solidi assumendo anche il nome di rumore strutturale.

Nella trasmissione per via aerea il suono si propaga nell’aria senza incontrare ostacoli di notevole importanza che potrebbero bloccarlo, mentre nella trasmissione per via strutturale il suono si diffonde attraverso le componenti del sistema edilizio. Un suono aereo potrebbe essere, per esempio, il rumore di una radio all’interno di una stanza, mentre un rumore strutturale potrebbe essere il ticchettio dei tacchi proveniente dalla pavimentazione. In realtà la presenza di una delle due tipologie di propagazione non esclude l’altra poiché, nella maggior parte dei casi, un rumore aereo è anche un rumore strutturale.

Entrambe le tipologie di rumore sono dunque interconnesse infatti, per esempio, il rumore prodotto dalle voci viene prima trasmesso tramite l’aria (rumore aereo) e poi, dopo aver raggiunto le strutture edilizie, viene trasmesso attraverso la vibrazione (rumore strutturale) delle stesse. Queste strutture, vibrando, propagano il rumore attraverso tutti componenti edilizi connessi (solai, pareti, serramenti) nel medesimo sistema edilizio e, di conseguenza, raggiungono l’orecchio dell’utente creando un discomfort acustico.

La norma UNI EN 12354 definisce i metodi di propagazione del suono, ovvero tutti i percorsi aerei e strutturali che producono un discomfort acustico all’interno dell’edificio. Dunque, oltre a questa differenza di propagazione, è possibile identificare anche una differenza di trasmissione: trasmissione diretta e trasmissione indiretta o laterale. Il suono viene generato da una sorgente sonora all’interno di un determinato ambiente, identificato come ambiente disturbante, e raggiunge un secondo ambiente, identificato come ambiente disturbato o ricevente. Per spostarsi dall’ambiente disturbare all’ambiente disturbato segue differenti percorsi di propagazione.

Il percorso principale è sempre quello che divide i due ambienti confinanti, come appunto potrebbe essere un setto murario tra due stanze, mentre tutti gli altri percorsi secondari riguardano i solai e le pareti in comune ai due ambienti. Infatti, come visto nella normativa italiana, le prestazioni minime di isolamento acustico dipendono sia della destinazione d’uso dell’ambiente (edifici adibiti a residenze o assimilabili, etc.), sia dal punto di origine e di trasmissione del rumore (isolamento dai rumori di calpestio, etc.). Per i percorsi di trasmissione è stato dimostrato che tra i due ambienti sono presenti ben tredici percorsi di trasmissione del rumore: un percorso diretto e dodici percorsi indiretti o laterali (dovuti al passaggio del rumore tra le pareti, il soffitto etc.).

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Oltre ad altre considerazioni sulla propagazione del rumore, si parlerà anche di rumori aerei e strutturali in edilizia.