Date post: | 18-Dec-2014 |
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20/02/2013
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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!