O SOLO E O PAVIMENTO

A superfície do solo comporta-se principalmente como agente refletor e/ou atenuador do som, de acordo com suas propriedades. A composição do solo22, o padrão de textura e o grau de porosidade da estrutura de sua superfície são as principais características que influenciam na reflexão ou atenuação do som pelo solo. (NIEMEYER; SLAMA, 1998) (Brüel & Kjær, 2000) (GUES, 2005) (KANG, 2007).

Dependendo de sua consistência, o solo pode ser classificado como “duro” ou “macio”, determinando a proporção entre a energia absorvida e a refletida. O

22 _{Composição do solo}

primeiro caso ocorre quando o solo se apresenta compactado e perdeu sua porosidade, sendo mais refletivo à incidência sonora. O segundo caso, por sua vez, apresenta como característica a porosidade, que o faz mais absorvente, atenuando bastante a energia da onda refletida. (NIEMEYER; SLAMA, 1998).

Tabela 4 categoriza o solo em cinco tipos, de acordo com seus coeficientes de absorção:

Categoria Coeficiente de Absorção (a) Tipo de Material

1 Totalmente Refletivo α = 0

Espelho d’água / Laje de concreto / Chapa metálica / Madeira envernizada / Mármore / Granito

2 Semi-refletivo α = 0,2

Madeira não polida e com juntas largas / Reboco / Placas de pedra regulares / Blocos de concreto rugoso / Solos revestidos de material betuminoso, como asfalto e resinas 3 Semi-absorvente α = 0,5 Madeira não polida sem juntas

4 Absorvente α = 0,7 Solo natural muito irregular com vegetação densa

5 Totalmente Absorvente α = 1 Hipótese teórica

Tabela 4 - Tipos de Solo. Fonte: adaptado de NIEMEYER; SLAMA, 1998.

O objetivo principal desta dissertação é o estudo do ruído rodoviário urbano, assim sendo, a pavimentação das vias de tráfego tem papel preponderante na propagação do som emitido pelos veículos que trafegam nessas vias.

O pavimento das vias normalmente é classificado em três categorias:

 Rígido: normalmente formado por placas de concreto de cimento Portland, suportam alto tráfego e alta carga, com maior durabilidade, exigindo menor manutenção, porém, por suas características, apresenta o maior índice de reflexão do som. Normalmente sua superfície é tratada de forma a apresentar a rugosidade necessária para a aderência dos veículos.

 Semi-rígido: implementado com uma base de concreto, rígida, conforme as características do pavimento rígido anteriormente definido, com cobertura de material asfáltico, em consonância com as características dos pavimentos

flexíveis, descritos a seguir. O pavimento dessa categoria se apropria das características de estabilidade e suporte à carga, dadas pela base de concreto, e beneficia-se das características das superfícies flexíveis quanto à aderência, drenagem e reflexão sonora, dependendo do material utilizado na camada de superfície.

 Flexível ou asfáltico: implementado com revestimento asfáltico sobre base de brita ou solo. Esse tipo de pavimento tem menor durabilidade e, portanto, apresenta maior necessidade de manutenção. Para que o pavimento suporte cargas maiores, uma infraestrutura mais complexa torna-se necessária. Porém, devido às suas características de granularidade e porosidade da superfície, é possível obter composições de materiais na superfície de rolamento, que permitam menor reflexão, além de menor geração do som, devido ao atrito entre os pneus e a via. (BIANCHI; TACLA BRITO; CASTRO; 2008) (ANDRADE, 2010) (BERNUCCI, et al, 2010).

Há diferenças quanto ao uso de materiais construtivos nos países localizados em diferentes continentes, como, por exemplo, nos EUA, na Europa e no Japão, devido a vários fatores, tais como: as condições climáticas locais, como altas e baixas temperaturas e formação de gelo; o impacto de fenômenos naturais, como terremotos e furacões; a disponibilidade e o custo dos materiais; a facilidade do manejo e as condições de tráfego, entre outros aspectos.

Importante para este estudo é a preocupação crescente em relação ao ruído na implantação do pavimento nas vias, reconhecendo-o como elemento relevante na determinação das características sonoras do ambiente urbano. O manual do Projeto

Silence (2008) indica uma redução na faixa de 3 a 4 dB, conforme o material

utilizado, a composição e a velocidade do tráfego nas vias, com o uso de novas composições de materiais de custo similar aos tradicionalmente utilizados no passado.

Quando um veículo leve ou pesado, com velocidade acima de 35 km/h e 50 km/h, respectivamente, trafega sobre uma via, o principal ruído é gerado pela interação entre o pneu e a superfície do pavimento. Em velocidades inferiores, porém, o ruído do motor é que se destaca. Dessa forma, excetuando-se as vias locais de baixa velocidade, nas demais o ruído emitido pelos pneus representa uma fonte importante a ser considerada.

Os principais efeitos que contribuem na geração do ruído pela interação entre o pneu e o pavimento, conforme FREITAS; PEREIRA (2013) apud SANDBERG; EJSMONT (2002) são os seguintes:

 As vibrações, que resultam do contato entre os pneus e a superfície e da aderência, ilustrados pela Ilustração (a, b). Tais vibrações resultam não só das condições da rugosidade da via, mas também de características da roda e dos eixos do veículo.

 O efeito de bombeamento de ar que ocorre no momento em que o pneu interage com a superfície, ilustrado pela Ilustração (c). Esse bombeamento depende das características do pneu, do seu desenho e do pavimento.

 Os dois efeitos listados acima são amplificados pelo efeito de pavilhão (horn acoustic effect), presente na Ilustração (d), ou seja, o pneu se comporta como uma espécie de buzina ou cone de um megafone, para o qual o ar comprimido e as ondas sonoras são direcionados.

Vários fatores influenciam na geração do ruído de interação entre o pneu e o pavimento, tais como: características do pneu, material, dimensões, formato, desenho das ranhuras, desgaste etc.; características do pavimento, como rugosidade, porosidade, rigidez; condições climáticas, expressas por temperatura, chuva (água na superfície de rolamento), vento etc. Portanto, a redução de ruído passa pelo estudo desses efeitos, tanto por parte dos fabricantes de pneus como dos produtores de material para pavimentos, além de departamentos de estradas de rodagem e vias públicas (DRI-DK, 2008).

Ilustração 23 - Mecanismos de geração de ruído pneu-pavimento: a) vibração dos blocos do pneu; b) vibração dos flancos; c) bombeamento de ar; d) efeito de pavilhão. Fonte: (FREITAS e PEREIRA,

2013, apud SANDBERG; EJSMONT, 2002).

Pesquisas voltadas para a redução do ruído gerado pelo contato entre os pneus e o revestimento do pavimento têm sido conduzidas nos países mais desenvolvidos, envolvendo equipes multidisciplinares de especialistas em acústica, construção, materiais, química e outros, em instituições acadêmicas, pelo governo e pela indústria. O objetivo desses estudos é o desenvolvimento de materiais e de sistemas construtivos que atendam aos vários requisitos para aplicação nas vias, tais como:

 redução do ruído pneu-pavimento;

 custos de implantação, manutenção e durabilidade aceitáveis;  características de aderência para evitar derrapagens;

 características de drenagem para evitar aquaplanagem;

 diminuição da reflexão luminosa para reduzir o efeito de ofuscamento dos motoristas dos veículos em sentido contrário;

 redução da resistência da via, para a redução do consumo de combustível e da emissão de CO2. (DRI-DK, 2008) (FREITAS; PEREIRA, 2013).

Os pavimentos de baixa emissão de ruído mais utilizados atualmente são: o Asfalto Poroso de Camada Simples e o Asfalto Poroso de Camada Dupla.

O Asfalto Poroso de Camada Simples, retratado na Ilustração 24, é formado por agregado, que constitui um esqueleto de pedra resistente à deformação, preenchido com elemento de ligação de cimento (DAC – Dense Asphalt Concrete) ou betume (SMA – Stone Mastic Asphalt). No caso do SMA, o agregado é preenchido com betume e fibras para dar estabilidade ao betume durante o transporte e a aplicação. Trata-se de uma opção bastante utilizada na Europa, na Austrália, nos Estados Unidos, no Canadá e no Japão (DRI-DK, 2008). Quanto menor o tamanho do agregado maior a redução do ruído, sendo que cada país adota um padrão diferente de tamanho máximo para cada tipo (DAC ou SMA), com dimensões variando de 11 a 16 mm. Verificou-se, também, que alto espaçamento, de 20 a 25% 23 entre os agregados, produz uma redução de ruído de 2 a 3 dB (A). Para vias urbanas, o SMA não funciona adequadamente, pois a sujeira e o pó podem obstruir os poros, prejudicando a drenagem e o desempenho acústico (DRI-DK, 2008) (SILENCE, 2008) (FREITAS; PEREIRA, 2013).

Ilustração 24 - Asfalto poroso de camada simples. Fonte: SILENCE, 2008.

23 _{Volume de material no espaço entre os agregados, resultado da relação entre o volume dos} interstícios sobre o volume total.

Asfalto Poroso de Camada Dupla (two layer porous surface), exemplificado na Ilustração 25, é constituído por uma camada com agregado fino, superposta a uma camada de suporte de agregado mais grosso. Essa composição em dupla camada apresentou melhor desempenho nas vias urbanas. A camada superior, com 25 mm de espessura, contendo agregado com dimensão variando de 2 a 6 mm ou de 4 a 8 mm, é aplicada sobre outra camada com 45 mm de espessura, contendo agregado com dimensão variando de 14 a 16 mm, conforme a Ilustração 25. A dimensão dos agregados e a altura das camadas variam, dependendo da referência adotada em cada país (SILENCE, 2008) (FREITAS; PEREIRA, 2013).

Ilustração 25 - Asfalto poroso de dupla camada. Fonte: SILENCE, 2008, apud MANFRED HAIDER

Novos materiais estão em desenvolvimento e testes, como é o caso do PERS (Poro-

Elastic Road Surface), pavimentação poroelástica desenvolvida no projeto PERSUADE. (PERSUADE, 2013), exemplificada pela Ilustração 26.

O PERS (pavimento poroelástico) contém, em sua composição, no mínimo 20% de borracha ou outro material elástico granulado, obtido principalmente de pneus reciclados, com no mínimo 20% de espaçamento (porosidade). Os grânulos são ligados por uma resina sintética, como poliuretano, podendo ou não conter agregado natural ou sintético. A mistura não contém betume e é preparada a frio. Testes no Japão e na Suécia demonstraram uma capacidade de redução do ruído em até 12 dB(A), em comparação com os pavimentos convencionais. (FREITAS; PEREIRA, 2013) (PERSUADE, 2013).