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Presentazione Tesi_Roberto Iannuzzi

Date post: 18-Dec-2014
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Progettazione Box Insonorizzati per uso musicale
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20/02/2013 1 A fronte delle soluzioni attuali e delle teorie note nell’ambito della “room acoustics”, viene proposta una metodologia di approccio per la progettazione di box insonorizzati per impiego in ambito musicale Fig. 1.21 Peso: tipicamente varia da 110 a 200 kg/m 2 (in alcuni casi anche valori superiori)
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Page 1: Presentazione Tesi_Roberto Iannuzzi

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A fronte delle soluzioni attuali e delle teorie note nell’ambito della “room acoustics”, viene proposta una metodologia di approccio per la progettazione di box insonorizzati per impiego in ambito musicale

Fig. 1.21

Peso: tipicamente varia da 110 a 200 kg/m2 (in alcuni casi anche valori superiori)

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•Mutuati dagli impieghi di soluzioni per insonorizzare macchine industriali

‘70 Cellule

acustiche con strutture in

legno; pannelli multistrato

‘80 Strutture in

metallo; abbatt. 35-40dB(A); Scarsa cura

acustica interna

‘2000 Strutture modulari; pareti

multiple (M-K-M); strutture flottanti; abbatt.

60dB(A); migliori prest. sulle basse freq.

•Alternativa alle soluzioni standard permanenti di derivazione civile: reversibilità

•Concepiti con una certa modularità, consentono ampliamenti e riconfigurazioni nel tempo in maniera agevole ed economicamente sostenibile

Costruttore Caratt. costruttive Prestazioni Dim. e Prezzo

Note

Puma (Mod. PRO 30)

Telaio Al; single wall; Porta a singola battuta; interni in poliuretano; ventilazione opt.

Rw=32 dB RT60=0.12 [300, 10k]

2x2x2: 5k€ 3x3x2: 8.7k€ Buona doc. sul sito,

caratteristiche misurate a campione in Lab (rif. normativa UNI EN ISO 11957 - UNI EN ISO 717-1)

Puma (Mod. Pro 45)

Telaio Al; composite wall; Porta doppia battuta; interni in poliuretano; ventil. serie; Pannelli addiz. interni

Rw=45 dB RT60=0.12 [300, 10k]

2x2x2: 8k€ 4x3x2: 13.2k€

Ecotech PRO

Telaio in acciaio, pannelli metallici con superficie interna microforata; allest.to modulare, vari tipi di pannellature; elementi correttivi portatili opt.

Single wall: 32dB Double wall: 48-52dB Triple wall: 65-78dB

Da 2x2x2 A 10x8x5 Prezzi ND (solo su richiesta)

Valori di abbattimento misurati con sorgente white noise (non specificata norma di rif.)

Soundproject

Descritte sommariamente nel sito; sistema di ventilazione opt.

Non dichiarate

Da 2x2: 7k€ A 6x6: 30k€ Sist Climat.: 1.5-2-5 k€

Scarsa documentazione tecnica; dettagli forniti solo su richiesta

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Identificare le esigenze e le condizioni al contorno:

•Tipo di strumento •Contesto •Spazi disponibili…

Caso 1) Soluzione già disponibile sul mercato

Caso 2) Id. specifiche da sottoporre ad un costruttore

Caso 3) Soluzione DIY

• Lo sviluppo del ns approccio è mirato ai casi 2 e 3

I punti da considerare:

•Dimensioni del box: modi propri e criteri di valutazione

• Scelta delle pareti di contenimento: single wall, double walls, aspetti critici (tenuta e giunzioni)

•Trattamento interno: materiali e dispositivi “portatili”

• Il pavimento: problema del calpestio

Soluzioni semplici, applicabili anche in ambito DIY

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Dimensioni del box: modi propri e criteri di valutazione

Dati di input: Dati di output Funzionalità interattive

Dimensioni Lineari in cm

L=320

W=250

H=200

Velocità del suono c

(m/s)=343

Freq max su cui calcolare i

modi=2000Hz

Frequenze proprie calcolate fino

a Freq max (valori e nr di modi)

Min Freq di risonanza

Tabella delle freq proprie con

relativi indici

Bolt Area

Curva di Bonello

Visualizzazione a colori dei modi

in pianta

Modificare direttamente on-line le

dimensioni con risultati e verifica dei

criteri di Bolt e Bonello in tempo reale

(utile per identificare dimensioni

ottimali partendo da quelle di primo

tentativo).

AMROC (Andy Melcher Room Mode Calculator ): http://amroc.andymel.eu/

Dimensioni del box: modi propri e criteri di valutazione

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Dimensioni del box: modi propri e criteri di valutazione

•Alcune considerazioni:

Il prodotto da catalogo in genere è corredato del dato Rw (o similare)

Richiede una lavorazione addizionale per l’accoppiamento (es. intelaiatura)

Un pannello da “vestire” non è caratterizzato a priori

di contro:

Maggiori possibilità di lavorazione del pannello di base (maschiatura)

Valutare costo dei materiali, soluzioni di assemblaggio, prestazione attesa

Scelta delle pareti di contenimento…

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Una soluzione: Pannelli ISOPAN

Isoparete Piano: pannello metallico autoportante coibentato in poliuretano con giunto a incastro asimmetrico

L’utilizzo dei pannelli ISOPAN consente l’applicazione di materiali addizionali per aumentare l’isolamento (es: gomma piombo), e la sovrapposizione di un fonoassorbente es: poliuretanico piramidale o bugnato. Ovviamente l’efficacia di soluzioni di questo tipo andrebbe poi misurata sperimentalmente

Vantaggioso per l’utilizzo di un sistema di serraggio delle battute pannello-pannello

Scelta delle pareti di contenimento…

• La tenuta d’aria:

Questo tipo di problema si presenta inevitabilmente durante la messa in opera dei nostri pannelli in fase di assemblaggio del box e nella realizzazione delle feritoie e passaggi per cavi elettrici, condotti di areazione, finestrature e porte

Per una realizzazione DIY, bisogna garantire un serraggio adeguato e il più possibile uniforme lungo la zona di accoppiamento pannelli

Soluzione ISOPAN: 1. Coibente pannello 2. Lamiera pannello 3. Guarnizione in PVC

Caratteristica di permeabilità della guarnizione

Scelta delle pareti di contenimento…

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• La tenuta d’aria: soluzioni per l’accoppiamento

• Forza di chiusura fino a 100-150kg • Concentrata in una zona ristretta: potrebbero servire più elementi lungo

il pannello • Richiedono un minimo di perizia nell’applicazione

Applicata alle cabine “Studio Box”

Tension Latch

Scelta delle pareti di contenimento…

Una proposta alternativa

• Spine cilindriche in acciaio-diametro 10mm

• Occhielli distanti circa 15 cm

• Staffe a collarino per il serraggio

• La tenuta d’aria: soluzioni per l’accoppiamento

Scelta delle pareti di contenimento…

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• forza di chiusura fino a 90 kg; soluzione sufficientemente rigida (Fmax circa 0.6mm)

• Dispositivo modulare: 3 o 4 (30-40 cm di passo) lungo un pannello alto circa 2 mt.

• Regolazione indipendente: uniformità di serraggio

Scelta delle pareti di contenimento…

DIY: componenti commerciali

Piastra con occhiello Staffe a collarino

Richiedono l’uso di due viti lunghe da impegnare nei fori, anziché una sola

• Simmetrizza la configurazione dei pannelli

• La soluzione a doppia parete:

La modularità strutturale può essere sfruttata anche per potenziare il fonoisolamento: ad es con la doppia parete

Doppia guida ad U. Rif Mastersuono (vedi bibliografia)

Scelta delle pareti di contenimento…

Non è semplice prevedere in via teorica il potere fonoisolante …ma qualcosa di può fare...

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• Un metodo di calcolo: il Metodo delle Impedenze Progressive (MIP)

• Metodo semplificato (no soluzione equazioni della propagazione)

• Sistema a 1dof M-K-M (descrive la risonanza fondamentale e le risonanze di cavità), no coincidenze

• Dipende dai dati di input sulle impedenze

• Risultati qualitativi

Scelta delle pareti di contenimento…

• Un metodo di calcolo: il Metodo delle Impedenze Progressive (MIP)

Continuità (SP)

Assegnate le caratteristiche degli strati (costanti di propagazione per gli SP e le impedenze caratteristiche per gli SNP), imponiamo le B.C.:

Eq. del moto (SNP)

IPOTESI • Pannelli sottili (no onde di taglio) • Pannelli infiniti (no vincoli strutturali di collegamento) • Assenza di feritoie • Campo diffuso

(Zsn=impedenza caratt. strato n-simo)

Scelta delle pareti di contenimento…

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(SNP)

(SP)

Legge di Snell

78°max 85°

θ=20° frequenza di risonanza più elevata

Risonanze di cavità (modi propri assiali parete-parete) multipli interi di c/2d2

Per diffuso, i valori di TL sono mediamente più elevati i picchi sono più smussati

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Questa soluzione appare più efficiente .

L’intervallo tra f0 (100Hz) nel caso di incidenza normale) e la prima di cavità (3400 Hz) è molto più esteso e spostato verso frequenze più basse

VANTAGGI •semplice •qualitativamente attendibile •utile per analisi comparative •Scalabile su multistrato

anche più complessi •Migliorabile espressioni più

accurate per le impedenze. •Valutazione STC

LIMITI •non considera la flessibilità dei

pannelli; •non prevede le strutture di

collegamento •Richiede conoscenza dei

parametri caratteristici di impedenza dei materiali;

•è applicabile per pareti sottili

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Compensato multistrato 2 cm Travetti di legno di sezione 5x14 cm sotto i quali disporre gli elementi disaccoppianti U-Boats della Auralex®Acoustics (spaz 40-50 cm.) U-Boats: speciali smorzatori in gomma Le cavità che si creano tra i travetti possono essere riempite con fonoassorbente (si raccomanda di disporli in modo che non siano troppo pressati tra pedana e pavimento)

Soluzione con doppio compensato: interposizione di SheetBlock Si raccomanda di sovrapporre gli strati di compensato/multistrato ruotandoli di 90°

Controllo del riverbero

freq300-500Hz Mat. fonoassorbenti (3F: Fiber, Foam, Fabric)

Controllo prime riflessioni

Dipende anche dall’utilizzo

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Controllo dei bassi freq: 40200Hz

Velocity devices: tipico dei materiali porosi; effetto della viscosità dell’aria che attraversa le cavità del materiale. Posti a distanza dalle pareti laddove abbiamo vel max delle particelle d’aria (/4 )

Hybrid devices: accoppiano i due meccanismi di funzionamento.

Pressure devices: dispositivi risonanti (alla Helmholtz)-pannelli assorbenti ciechi o forati, collocati a parete (dove abbiamo i max valori di pressione). Volume dell’intercapedine, spessore del pannello e diametro foro/feritoia, determinano la frequenza di assorbimento. L’aggiunta di un fonoassorbente amplia la banda di assorbimento

Eccessiva presenza: effetto fangoso (MUD FACTOR) Persistenza nel tempo: rimbombi Scarsa presenza: suono poco corposo e caldo

Utilizzo di unità portatili: Bass Traps, Tube Traps

Auralex (LERND ® Bass Traps) (GIK Tri Trap)

ASC Tube Traps

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ASC (Acoustics Sciences Corporation) -Tube Traps

Trappole per bassi di forma cilindrica

• Struttura di contenimento realizzata con una rete metallica, chiusa sulle due estremità con tappi di materiale tipo MDF o Masonite.

• All’interno della rete metallica viene disposto uno strato cilindrico di materiale assorbente tipo fiberglass

• Una superficie massiva flessibile (limp mass) avvolge metà dell’area cilindrica con funzioni di diffusione sonora sopra i 400Hz

ASC (Acoustics Sciences Corporation) -Tube Traps

• Lavorano bene come pressure devices (vicinanza delle pareti, angoli, subwf)

• Modificando l’orientamento si può modulare la parte assorbente e quella diffondente in modo da realizzare equilibrio nell’ambiente

• Utilizzabili in colonna combinando varie dimensioni

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Dati di input: ingombri,

impiego (tipo di strumento)

Def. Volumetria-

Analisi Modale

Criterio

(Bolt, Bonello…)?

Def. pareti: tipologia (singola, doppia) e

materiali

Criterio su

TL/STC (es: >45?)

Trattamento fonoassorbente

(RT60)

Verifica su

TL globale e RT60/mud/boom

?

Assemblaggio

Massa Tenuta

Flanking

Verifica delle masse, accoppiamento pannelli e sigillatura giunzioni ed aperture per cablaggi/finestre, isolamento al pavimento (pedana galleggiante)

STOP

Correzione geometria

NO

SI

NO

Miglioramento fonoisolamento

SI

NO

TL glob.

NO

RT60/mud/boom

Dispositivi correttivi (pannelli, bass/tube

traps, …)

VerificaOK?

NO

SI

Dati di input: ingombri,

impiego (tipo di strumento)

Def. Volumetria-

Analisi Modale

Criterio

(Bolt, Bonello…)?

Def. pareti: tipologia (singola, doppia) e

materiali

Criterio su

TL/STC (es: >45?)

Trattamento fonoassorbente

(RT60)

Verifica su

TL globale e RT60/mud/boom

?

Assemblaggio

Massa Tenuta

Flanking

Verifica delle masse, accoppiamento pannelli e sigillatura giunzioni ed aperture per cablaggi/finestre, isolamento al pavimento (pedana galleggiante)

STOP

Correzione geometria

NO

SI

NO

Miglioramento fonoisolamento

SI

NO

TL glob.

NO

RT60/mud/boom

Dispositivi correttivi (pannelli, bass/tube

traps, …)

VerificaOK?

NO

SI

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Grazie per l’attenzione!


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