Tendo em conta a norma EN 12354-3 [N.6] a determinação do isolamento de uma fachada consiste na determinação do isolamento sonoro dos diferentes elementos independentes que a constituem, tais como a zona opaca, janelas, portas e aberturas de ventilação.
Considerando um campo sonoro difuso, o índice de redução sonora aparente R’ da fachada no seu todo pode ser determinado com base na seguinte expressão:
Ri/10 i df,i S 10 , S i n i i 1 n R /10 i i 1 S R ' 10log (dB) , S 10
2m,nT fs R0 V D R' L 10log (dB) , 6T S onde
τ
df,i se refere ao coeficiente de transmissão sonora de um elemento de fachada i devido àtransmissão directa incidente nesse elemento,
τ
ff corresponde ao coeficiente de transmissãosonora de um elemento da fachada ou de flanco f no compartimento de recepção devido à transmissão marginal incidente neste elemento, n é o número de elementos de fachada com transmissão directa e m é o número de elementos com transmissão marginal.
O coeficiente de transmissão sonora de um elemento da fachada i devido à transmissão directa pode ser obtido por:
(2.52)
em que Ri (dB) é o índice de redução sonora do elemento i e Si (m 2
) é a área desse mesmo elemento.
De notar que no caso da transmissão directa pode-se integrar a equação (2.52) na equação (2.51) resultando a seguinte expressão:
(2.53)
onde n é número de elementos da fachada sujeitos a transmissão directa.
No que se refere ao coeficiente de transmissão sonora de um elemento f devido à transmissão marginal, este é determinado a partir da soma dos vários coeficientes de transmissão referentes aos encaminhamentos marginais neste elemento. Estes coeficientes de transmissão são determinados de acordo com a norma EN 12354-1 [N.5], adoptando Ss igual à área total da
fachada.
O índice de isolamento padronizado para o caso de uma fachada, D2m,nT, é determinado a partir
da seguinte equação:
(2.54)
2.3.3 Outros métodos de previsão
Nesta secção, são descritas algumas considerações gerais relativas ao método da análise modal, método dos elementos finitos (FEM) e método da análise estatística de energia (SEA).
A análise modal trata-se um método bastante utilizando no estudo de problemas relacionados com a vibração de um qualquer sistema estrutural. No âmbito da Acústica de edifícios, este método permite estimar determinados parâmetros modais, tais como a frequência natural, o factor de amortecimento e a configuração modal de um dado elemento quando submetido a uma excitação de natureza pontual ou distribuída, no caso de sons de percussão ou aéreos, respectivamente.
De acordo com Patrício [24], o método da análise modal pode ser aplicado experimentalmente, recorrendo a técnicas da análise de sinal ou analiticamente, através da resolução das equações do movimento.
A precisão dos resultados obtidos a partir da análise modal depende essencialmente da precisão com que os parâmetros modais podem ser obtidos, bem como do número de modos que são incluídos na análise. Crocker [6] refere que para baixas frequências e sistemas com baixo amortecimento, podem ser obtidos resultados satisfatórios recorrendo a poucos modos de vibração. Para altas frequências e sistemas com um grande amortecimento, é requerido um maior número de modos, pois a precisão dos resultados diminui [6].
Por seu lado, o método dos elementos finitos (FEM), que é usado no estudo da propagação de vibrações através de uma determinada malha, tem a grande vantagem de permitir definir a complexidade das condições de fronteira dos sistemas e o seu elevado número de graus de liberdade, não se encontrando restringido apenas às geometrias mais simples.
Este método consiste na resolução de um conjunto de equações diferenciais parciais através da subdivisão do sistema estrutural em elementos de dimensões finitas, constituindo uma malha, podendo ser utilizado na previsão da transmissão sonora, quer por via aérea, quer por percussão. É importante referir que o número de elementos finitos a considerar depende da frequência, pois a dimensão mínima de cada um destes elementos não deve ser consideravelmente inferior ao comprimento de onda [6].
Desta forma, este método deve ser aplicado principalmente a previsões de baixa frequência, isto porque para altas frequências é necessário definir elementos com uma dimensão muito reduzida, o que implica grandes recursos computacionais [6, 19].
Por último, o método da análise estatística (SEA) trata-se de uma ferramenta muito útil na estimação de níveis sonoros, em diversos pontos de um edifício, resultantes da acção mecânica de choque sobre um elemento ou da excitação de um compartimento por um campo sonoro de condução aérea [24]. Esta análise assume que as propriedades do sistema em vibração são retiradas de uma distribuição aleatória.
A análise estatística de energia (SEA) tem sido aplicada com sucesso à transmissão sonora para médias e altas frequências, onde existe um número razoável de modos numa banda [19]. Por outro lado, tem a vantagem de não necessitar de detalhes muito específicos em relação às propriedades dos materiais aplicados e suas dimensões.
Nenhum dos métodos apresentados nesta secção foi aplicado neste trabalho pois optou-se por concentrar mais o trabalho nos métodos da norma EN 12354-1 [N.5] e no método elasto- dinâmico, o que permitiu analisar um maior número de casos de estudo e com disposições arquitectónicas diferentes.
2.4 – CONCLUSÃO
Como já foi referido na secção 2.2.7, o índice de redução sonora R pode ser medido ou estimado em condições padronizadas de laboratório ou em condições in situ, de onde resultam valores diferentes para o isolamento sonoro de um dado elemento. O principal factor responsável por este desvio corresponde à transmissão marginal, que se dá através dos vários elementos da envolvente ao elemento em estudo quando aplicado in situ e não é considerada nas condições de laboratório.
Desde o início da década de noventa que a transmissão marginal tem sido contabilizada a partir da utilização de métodos com um conjunto significativo de simplificações, tal como o método de estimação da transmissão marginal referido na secção 2.3.1. Apesar do reconhecimento por parte do meio técnico da importância da transmissão marginal, os métodos numéricos existentes não eram ainda muito bem aceites [4].
Porém, com o crescente aumento de exigência ao nível do conforto acústico de edifícios, juntamente com o grande desenvolvimento dos métodos de previsão, sobretudo em termos computacionais, tornou o uso de métodos como os elementos finitos e a análise estatística de energia mais corrente. Posteriormente, foram desenvolvidos os métodos da norma EN 12354-1 [N.5] que resultam de uma aproximação de 1ª ordem do método da análise estatística (SEA).
Um aspecto importante dos métodos referentes à norma EN 12354-1 [N.5] é o aparecimento do índice de redução das vibrações Kij, que determina a contribuição de cada encaminhamento da
transmissão marginal na transmissão total entre compartimentos. Esta grandeza é ainda relativamente pouco conhecida e apesar de existirem alguns modelos de previsão, existe ainda trabalho a fazer no que toca à validação destes modelos a partir de métodos experimentais.
Neste capítulo foram abordados, numa primeira fase, os conceitos teóricos que estão na base não só dos métodos de previsão por via aérea mas também dos ensaios in situ. Em seguida, foram abordados os procedimentos de cálculo dos métodos de previsão que posteriormente, no capítulo 4, vão ser aplicados a casos de estudo e comparados com os valores obtidos através de medições in situ.
3. MÉTODOS DE ENSAIO in situ
3.1 – INTRODUÇÃO
Em geral, as medições da acústica de edifícios podem ser divididas em duas categorias: medições em laboratório, que permitem obter informações sobre soluções a adoptar na fase de projecto; e medições in situ, que permitem realizar uma avaliação de conformidade entre os valores obtidos em obra e os teóricos ou com as exigências regulamentares. No âmbito da presente dissertação foram realizados ensaios in situ a alguns compartimentos de uma futura escola da Marinha localizada no Alfeite e do Pavilhão de Engenharia Civil do Instituto Superior Técnico.
Numa primeira fase deste capítulo são apresentados os diferentes tipos de ensaios in situ realizados e procede-se a uma sucinta descrição do equipamento utilizado. Em seguida, são discutidas as exigências regulamentares referentes aos diferentes tipos de medição, focando alguns princípios e formulação teórica, bem como as distâncias regulamentares. Por fim, apresentam-se os procedimentos gerais adoptados, já que os procedimentos dos vários tipos de ensaios realizados são muito semelhantes, salientando sempre que necessário os principais aspectos em que estes procedimentos diferem.