UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
THAÍS SACOMANI ZENERATO
DESEMPENHO ACÚSTICO DO CROSS LAMINATED TIMBER (CLT)
CAMPINAS 2019
THAÍS SACOMANI ZENERATO
DESEMPENHO ACÚSTICO DO CROSS LAMINATED TIMBER (CLT)
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de Construção.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Stelamaris Rolla Bertoli ESTE TRABALHO CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA THAÍS SACOMANI ZENERATO, E ORIENTADA PELA PROF.ª DR.ª STELAMARIS ROLLA BERTOLI
CAMPINAS 2019
Zenerato, Thais Sacomani,
Z43d ZenDesempenho acústico do cross laminated timber (CLT) / Thais Sacomani Zenerato. – Campinas, SP : [s.n.], 2019.
ZenOrientador: Stelamaris Rolla Bertoli.
ZenDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.
Zen1. Construção de madeira. 2. Isolamento acústico. 3. Som - Isolamento. 4. Holografia acústica. I. Bertoli, Stelamaris Rolla, 1958-. II. Universidade
Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Cross Laminated Timber (CLT) acoustic performance Palavras-chave em inglês:
Wood construction Soundproofing Sound - Insulation Acoustic holography
Área de concentração: Construção Titulação: Mestra em Engenharia Civil Banca examinadora:
Stelamaris Rolla Bertoli [Orientador] Fulvio Vittorino
Patricia Stella Pucharelli Fontanini
Data de defesa: 18-02-2019
Programa de Pós-Graduação: Engenharia Civil
Identificação e informações acadêmicas do(a) aluno(a)
- ORCID do autor: http://orcid.org/0000-0003-3018-4640
- Currículo Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/7912596261889751
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E
URBANISMO
DESEMPENHO ACÚSTICO DO CROSS LAMINATED
TIMBER (CLT)
Thaís Sacomani Zenerato
Dissertação de Mestrado aprovada pela Banca Examinadora, constituída por:
Profa. Dra. Stelamaris Rolla Bertoli
Presidente e Orientador(a)/Universidade Estadual de Campinas Prof. Dr. Fulvio Vittorino
Universidade de São Paulo
Profa. Dra. Patricia Stella Pucharelli Fontanini Universidade Estadual de Campinas
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da
Unidade.
AGRADECIMENTOS
À empresa Crosslam pelos materiais e prestações de serviços.
Ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) e à Fundação de Apoio ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas (FIPT) pelo financiamento da pesquisa.
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.
RESUMO
Com o crescente uso de sistemas construtivos inovadores foi observada a necessidade da verificação do desempenho das edificações brasileiras. Visando o atendimento das exigências dos usuários, a norma de desempenho NBR 15575:2013 estabelece diretrizes que devem ser obedecidas por quaisquer sistemas construtivos em todas as edificações habitacionais. O décimo segundo item da parte 4 dessa norma trata do desempenho acústico de vedações verticais, um elemento responsável por grande parte do desempenho acústico de uma edificação. Este trabalho é pioneiro no país na realização de estudos acústicos do sistema construtivo inovador Cross Laminated Timber (CLT). A presente dissertação possui como objetivo avaliar o desempenho acústico, em campo e em laboratório, de fachadas construídas com o sistema Cross Laminated Timber. Foi feito o acompanhamento da construção de duas edificações que utilizam o sistema e performados ensaios em campo do isolamento sonoro aéreo de fachadas. Adicionalmente foram feitos ensaios de isolamento sonoro aéreo e de holografia acústica em laboratório. Os ensaios de isolamento sonoro aéreo em campo trouxeram como resultado a Diferença Padronizada de Nível, em função de frequência, onde foi possível identificar a possível presença de frestas na construção em campo. Foram também obtidos resultados da Diferença Padronizada de Nível Ponderada (campo) e do Índice de Redução Sonora Ponderado (laboratório), que são números únicos comparáveis com a norma NBR 15575:2013, e esses valores corresponderam a um nível de desempenho que pode ser utilizado apenas para habitações construídas distantes de ruído intensos. Foi identificado também que o CLT nacional possui um isolamento sonoro aéreo inferior em relação ao CLT de outros países. Em adição, a holografia sinalizou que o material de CLT apresenta pontos de vazamento de som devido ao sistema utilizado para seu transporte. Por fim, foi iniciado o estudo do desempenho acústico de um sistema construtivo inovador já em uso no Brasil e que apresenta grande potencial no exterior.
Palavras-chave: Madeira laminada colada cruzada. Isolamento Sonoro. Desempenho acústico.
ABSTRACT
The growing use of innovative constructive systems brought the need of verifying Brazilian edifications performance. The performance standard NBR 15575:2013 stabilishes guidelines that must be complied by every constructive system used for housing, aiming to satisfy users. The twelfth item from part 4 is about vertical elements acoustic performance, elements that are responsible for a major part of an edification acoustic insulation. This is a pioneer study of acoustics of the innovative constructive system Cross Laminated Timber (CLT) in Brazil. This thesis aims to analyze field and laboratory acoustic performance of facades made of CLT. The construction of two CLT edifications was watched and airborne sound insulation facade tests were performed. In addition, airborne sound insulation laboratory tests and acoustic beamforming experiments were performed in facades similar to those tested in field. Results of standardized level difference (field) showed the possibility of sound leakage all over the construction. Also, the single quantities numbers weighted standardized level difference (field) and weighted sound reduction index (laboratory) were obtained and compared with Brazilian standard NBR 15575:2013, showing that CLT facades can only be used in locations far away from intense noise. National CLT presents lower sound insulation if compared to international CLT. In addition, acoustic beamforming indicated that the system used in CLT transportantion from industry to field can cause sound leakage points. In sum, this paperwork initiated the acoustic performance study of a constructive system already used in Brazil and that presents high acoustic potential internationally.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Esquema do ensaio em laboratório do isolamento sonoro aéreo ... 24
Figura 2 - Esquema do ensaio em campo do isolamento sonoro aéreo de fachadas ... 25
Figura 3 - Posicionamento horizontal da fonte sonora ... 33
Figura 4 – Posicionamento do microfone em baixa frequência ... 35
Figura 5 – Exemplo de holografia acústica aplicada a um veículo ... 38
Figura 6 – Gráfico para a obtenção do número único D2m,nT,w ou Rw ... 40
Figura 7 – Curva da perda de transmissão, PT, de uma partição simples. ... 41
Figura 8 – Diferença Padronizada de Nível (DnT) entre unidades separadas por paredes de tijolo maciço ... 50
Figura 9 – Difereça Padronizada de Nível (DnT) entre unidades separadas por paredes de blocos cerâmicos ... 50
Figura 10 – Comparação do isolamento sonoro por frequência de composições com madeira ... 53
Figura 11 – Comparação do isolamento sonoro por frequência de composições com madeira 2 ... 53
Figura 12 – Painel de CLT (a) Foto e (b) Esquema com camadas ortogonais ... 54
Figura 13 – BridPort House ... 55
Figura 14 – Library at the Dock ... 56
Figura 15 – HoHo Tower ... 56
Figura 16 – Residencia brasileira em CLT ... 58
Figura 17 – Reforma brasileira com CLT ... 58
Figura 18 – Construção modular brasileira com CLT: (a) Residencia e (b) Módulo .. 59
Figura 19 – Produção de CO2 na produção de elementos construtivos ... 60
Figura 20 – Produção do Cross Laminated Timber ... 61
Figura 21 – Defeitos em uma chapa de madeira ... 62
Figura 22 – Finger Joint ... 62
Figura 23 – Colagem horizontal ... 63
Figura 24 – Colagem vertical... 63
Figura 25 – Aplicação de pressões no CLT ... 64
Figura 26 – Ligação parede de CLT - Concreto ... 65
Figura 28 - Ligação parede CLT - Soleira – Concreto para dimensões diferentes .... 66
Figura 29 – Ligação Parede – Parede e Laje - Parede ... 66
Figura 30 – Planta da edificação 1 ... 70
Figura 31 – Planta da edificação 2 ... 70
Figura 32 – Alinhamento das chapas ... 71
Figura 33 – Ligação Finger Joint ... 71
Figura 34 – Transporte das chapas: (a) Fixadores e (b) Movimentação da chapa ... 72
Figura 35 – Elemento de vedação vertical com cortes das instalações elétricas ... 72
Figura 36 – Base da oficina e garagem: (a) Completa e (b) Da oficina ... 73
Figura 37 – EPDM na base da vedação vertical ... 73
Figura 38 – Chapa sendo transportada para posição de projeto... 74
Figura 39 – Aprumadores na vedação vertical ... 74
Figura 40 – Aplicação do selante de silicone ... 75
Figura 41 – Junção lateral com parafusos ... 75
Figura 42 – Fixadores metálicos ... 76
Figura 43 – Ligação com elementos pequenos: (a) Foto em obra e (b) Esquema no AutoCad ... 76
Figura 44 – Laje da oficina ... 77
Figura 45 – Equipamento Hook ... 77
Figura 46 – Escoramento das lajes ... 78
Figura 47 – Viga metálica (a) Viga completa (b) Fixação ... 78
Figura 48 – Oficina e Garagem ... 78
Figura 49 – Pórtico para ensaio no laboratório ... 80
Figura 50 – Paineis ensaiados em laboratório: (a) Painel de CLT de 80mm e (b) Painel de CLT de 120 mm ... 81
Figura 51 – Pórtico para ensaio em laboratório: (a) Vista frontal e (b) Vista lateral .. 81
Figura 52- Cantoneiras de fixação no pórtico ... 82
Figura 53 – Espuma expansiva no corpo de prova de laboratório ... 82
Figura 54 – Estrutura de movimentação do pórtico ... 83
Figura 55 – Localização da Fachada 1 ... 84
Figura 56 - Fachada 1 ... 85
Figura 57 –Fachada 1: (a) Planta Baixa da oficina e (b) Vista da partição vertical ... 85
Figura 58 – Fachada 1 antes da finalização da edificação: (a) Lado externo e (b) Lado interno ... 86
Figura 59 – Placa da Fachada 1: (a) Direção das chapas e (b) Alinhamento e
dimensões ... 86
Figura 60 – Pontos internos de fonte (F) e microfones (P) da sala receptora da Fachada 1 ensaiada ... 87
Figura 61 – Pontos externos de fonte (F) e microfones (P) em relação a Fachada 1 ... 88
Figura 62 – Localização da Fachada 2 ... 90
Figura 63 – Fachada 2: (a) Lado externo e (b) Lado interno ... 90
Figura 64 – Fachada 2: (a) Planta baixa do banheiro e (b) Vista do elemento ensaiado ... 91
Figura 65 – Laje do teto dos banheiros: (a) Laje completa e (b) Vista interna ... 91
Figura 66 - Placa da Fachada 2: (a) Direção das chapas e (b) Alinhamento e dimensões ... 92
Figura 67 – Pontos internos de fonte (F) e microfones (P) no interior do ambiente que contém a Fachada 2 ... 92
Figura 68 - Pontos externos de fonte (F) e microfones (P) em relação a Fachada 2 93 Figura 69 – Extremidades da Fachada 2 ... 93
Figura 70 – Pontos internos de fonte (F) e microfones (P) para o procedimento de baixa frequência no ambiente da Fachada 2... 94
Figura 71 - Localização da Fachada 3 ... 96
Figura 72 – Fachada 3: (a) Lado externo e (b) Lado interno ... 96
Figura 73 –Fachada 3: (a) Planta baixa do banheiro e (b) Vista do elemento vertical ... 97
Figura 74 – Pontos de fonte (F) e microfones (P) da Fachada 3: (a) Internos e (b) Externos ... 97
Figura 75 - Pontos internos de fonte (F) e microfones (P) para o procedimento de baixa frequência da Fachada 3 ... 98
Figura 76 - Malha de microfones da holografia acústica ... 99
Figura 77 – Equipamento utilizado para a holografia acústica ... 99
Figura 78 – Fundação da Residência ... 100
Figura 79 – Vigas metálicas da Fundação: (a) Viga metálica e (b) Apoio na estaca ... 100
Figura 80 – Lajes do piso das suítes: (a) Visão inferior e (b) Visão superior... 100
Figura 82 – Aprumador metálico no CLT ... 101
Figura 83 – Escoramento das lajes da sala e da cozinha ... 102
Figura 84 – Vigas metálicas na Residência... 102
Figura 85 – Residência ... 103
Figura 86 - Gráfico da curva de referência e do Índice de Redução Sonora (R) do Painel de CLT 80mm ... 107
Figura 87 - Gráfico da curva de referência e do Índice de Redução Sonora (R), em função de frequência, do Painel de CLT 120mm ... 109
Figura 88 – Gráfico para o Ensaio 1 com a curva de referência e a curva da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de frequência, da Fachada 1 ... 113
Figura 89 – Gráfico para o Ensaio 2 com a curva de referência e a curva da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de frequência, da Fachada 1 ... 114
Figura 90 - Gráfico para a Fonte 1 com a curva de referência e a curva da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de frequência, da Fachada 2 ... 118
Figura 91 - Gráfico para a Fonte 2 com a curva de referência e a curva da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de frequência, da Fachada 2 ... 118
Figura 92 - Gráfico com a curva de referência e a curva da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de frequência, da Fachada 2 ... 119
Figura 93 - Gráfico com a curva de referência e a curva da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de frequência, da Fachada 3 ... 122
Figura 94 – Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 50 Hz ... 123
Figura 95 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 63 Hz ... 123
Figura 96 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 80 Hz ... 123
Figura 97 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 100 Hz ... 124
Figura 98 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 125 Hz ... 124
Figura 99 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 160 Hz ... 124
Figura 100 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 200 Hz ... 125
Figura 101 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 250 Hz ... 125 Figura 102 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 315 Hz ... 125 Figura 103 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 400 Hz ... 126 Figura 104 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 500 Hz ... 126 Figura 105 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 630 Hz ... 126 Figura 106 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 800 Hz ... 127 Figura 107 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 1000 Hz ... 127 Figura 108 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 1250 Hz ... 127 Figura 109 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 1600 Hz ... 128 Figura 110 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 2000 Hz ... 128 Figura 111 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 2500 Hz ... 128 Figura 112 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 3150 Hz ... 129 Figura 113 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 4000 Hz ... 129 Figura 114 - Holografia acústica no painel de CLT de 80 mm na frequência de 5000 Hz ... 129 Figura 115 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 50 Hz ... 131 Figura 116 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 63 Hz ... 131 Figura 117 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 80 Hz ... 131
Figura 118 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 100 Hz ... 132 Figura 119 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 125 Hz ... 132 Figura 120 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 160 Hz ... 132 Figura 121 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 200 Hz ... 133 Figura 122 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 250 Hz ... 133 Figura 123 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 315 Hz ... 133 Figura 124 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 400 Hz ... 134 Figura 125 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 500 Hz ... 134 Figura 126 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 630 Hz ... 134 Figura 127 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 800 Hz ... 135 Figura 128 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 1000 Hz ... 135 Figura 129 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 1250 Hz ... 135 Figura 130 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 1600 Hz ... 136 Figura 131 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 2000 Hz ... 136 Figura 132 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 2500 Hz ... 136 Figura 133 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 3150 Hz ... 137 Figura 134 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 4000 Hz ... 137
Figura 135 - Holografia acústica no painel de CLT de 120 mm na frequência de 5000 Hz ... 137
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Valores de referência para sons aéreos ... 39
Tabela 2 - Diferença Padronizada de Nível Ponderada da vedação externa, D2m,nT,w, para ensaios de campo ... 43
Tabela 3 – Diferença Padronizada de Nível Ponderada entre ambientes, DnT,w, para ensaios de campo ... 44
Tabela 4 – Índice de Redução Sonora Ponderado, Rw, de fachadas ... 45
Tabela 5 – Índice de Redução Sonora Ponderado, Rw, de componentes construtivos utilizado nas vedações entre ambientes ... 45
Tabela 6 - Parâmetros acústicos de verificação ... 46
Tabela 7 – Valores da Diferença Padronizada de Nível Ponderada (D2m,nT,w) da Itália ... 46
Tabela 8 - Valores da Diferença Padronizada de Nível Ponderada (D2m,nT,w) de Portugal ... 46
Tabela 9 - Valores da Diferença Padronizada de Nível Ponderada (D2m,nT,w) da Argentina ... 47
Tabela 10 – Valores de Isolamento sonoro aéreo entre residências européias ... 48
Tabela 11 – Índices de redução sonora (Rw) de sistemas convencionais ... 49
Tabela 12 - Diferença Padronizada de Nível Ponderada (DnT,w) das paredes de alvenaria ... 50
Tabela 13 - Diferença Padronizada de Nível Ponderada da fachada (D2m,nT,w) de um sistema convencional ... 51
Tabela 14 – Diferença Padronizada de Nível Ponderada (D2m,nT,w) de fachadas construídas com sistemas inovadores ... 51
Tabela 15 – Índice de Redução Sonora Ponderado (Rw) para sistemas inovadores 52 Tabela 16 – STC de composições com madeira ... 52
Tabela 17 – Prédios que utilizam CLT em seu sistema ... 57
Tabela 18 - Índice de Redução Sonora Ponderado de doze partições ... 67
Tabela 19 – Índice de Redução Sonora Ponderado de três partições ... 68
Tabela 20 – Sound Trasmission Class para duas vedações verticais ... 68
Tabela 21 – Diferença Padronizada de Nível Ponderada (D2m,nT,w) de três partições ... 69
Tabela 22 – Parâmetros acústicos em função de frequência do ensaio de laboratório do Painel de CLT 80mm ... 105 Tabela 23 – Valores do Índice de Redução Sonora, em função de frequência, do Painel de CLT 80mm ... 106 Tabela 24 – Parâmetros acústicos, em função de frequência, do ensaio de laboratório do Painel de CLT 120mm ... 108 Tabela 25 - Valores do Índice de Redução Sonora, em função de frequência, do Painel de CLT 120 mm ... 108 Tabela 26 – Parâmetros acústicos, em função de frequência, do ensaio de campo da Fachada 1 ... 112 Tabela 27 – Valores da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de
frequência, da Fachada 1 ... 112 Tabela 28 – Parâmetros acústicos, em função de frequência, do ensaio de campo da Fachada 2 ... 116 Tabela 29 - Valores de L2corner e de L2,LF provenientes do procedimento de baixa
frequência da Fachada 2 ... 116 Tabela 30 – Valores da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de
frequência, da posição de fonte 1, posição de fonte 2 e Fachada 2 ... 117 Tabela 31 – Valores das Diferenças Padronizadas de Nível Ponderadas (D2m,nT,w) da
Fonte 1, Fonte 2 e Fachada 2 ... 119 Tabela 32 – Parâmetros acústicos, em função de frequência, do ensaio de campo da Fachada 3 ... 120 Tabela 33 - Valores de L2corner e de L2,LF do procedimento de baixa frequência da
Fachada 3 ... 121 Tabela 34 – Valores da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), em função de
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
A - Área de absorção sonora equivalente
C – Espectro de adaptação do ruído rosa com a curva de ponderação em “A”
Ctr - Espectro de adaptação do ruído de tráfego urbano com a curva de ponderação
em A
CETAC - Centro Tecnológico do Ambiente Construído CLT – Cross Laminated Timber
DATec – Documento de Avaliação Técnica
DnT - Diferença Padronizada de Nível de vedações verticais internas
D2m,nT - Diferença Padronizada de Nível de vedações verticais externas
D2m,nT - Diferença Padronizada de Nível Ponderada de vedações verticais internas
D2m,nT,w - Diferença Padronizada de Nível Ponderada de vedações verticais externas
IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas L1 - Nível de pressão sonora da sala emissora
L1,2m - Nível de pressão sonora a 2 metros da fachada
L2 - Nível de pressão sonora da sala receptora
L2c – Nível de pressão sonora da sala receptora corrigido
L2corner - Nível de pressão sonora do ponto de baixa frequência
L2,LF – Nível de pressão sonora médio do procedimento de baixa frequência
Lb - Nível de pressão sonora do som residual
LCA - Laboratório de Conforto Ambiental e Sustentabilidade de Edifícios PBQP-H – Programa Brasileira de Qualidade e Produtividade do Habitat R - Índice de Redução Sonora
Rw - Índice de Redução Sonora Ponderado
R'w - Índice de Redução Sonora Aparente
SiNAT – Sistema Nacional de Avaliação Técnica
SVVIE - Sistemas de Vedações Verticais Internas e Externas STC - Sound Trasmission Class
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 20 1.1. Objetivo ... 22 1.2. Justificativa ... 22 1.3. Estrutura ... 22 2. ISOLAMENTO SONORO ... 242.1. Isolamento sonoro aéreo em laboratório ... 26
2.1.1. Medição dos parâmetros em laboratório ... 28
2.1.2. Cálculo do Índice de Redução Sonora ... 29
2.2. Isolamento sonoro aéreo em campo ... 31
2.2.1. Medições dos parâmetros externos da fachada ... 32
2.2.2. Medições do procedimento padrão na sala receptora ... 33
2.2.3. Medições do procedimento de baixa frequência na sala receptora 35 2.2.4. Cálculo da Diferença Padronizada de Nível ... 36
2.3. Holografia acústica ... 37
2.4. Parâmetro único para Isolamento Sonoro ... 38
3. NORMA DE DESEMPENHO ... 42
3.1. Normas de desempenho internacionais ... 46
3.2. Desempenho acústico de sistemas construtivos ... 48
4. CROSS LAMINATED TIMBER (CLT) COMO SISTEMA CONSTRUTIVO ... 54
4.1. Produção do material CLT ... 60
4.2. Características acústicas do CLT ... 66
5. CARACTERIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE EDIFICAÇÕES EM CLT ... 70
5.1. Oficina e garagem ... 72
6. METODOLOGIA ... 80
6.1. Ensaio de isolamento sonoro aéreo do CLT em Laboratório ... 80
6.2. Ensaio do isolamento sonoro aéreo do CLT em Campo ... 83
6.2.2. Fachada 2 ... 90
6.2.3. Fachada 3 ... 95
6.3. Holografia acústica ... 98
6.4. Residência ... 99
6.5. Forma de análise dos resultados ... 103
7. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 105
7.1. Resultados de isolação sonora aérea em laboratório ... 105
7.1.1. Painel de CLT 80 mm ... 105
7.1.2. Painel de CLT 120mm ... 107
7.1.3. Discussão dos resultados de laboratório ... 110
7.2. Resultados de isolamento sonoro aéreo em campo ... 111
7.2.1. Fachada 1 ... 111
7.2.2. Fachada 2 ... 115
7.2.3. Fachada 3 ... 120
7.3. Resultados da holografia acústica ... 122
8. CONCLUSÕES ... 139
REFERÊNCIAS ... 141 Apêndice A – Relatórios de ensaio de isolação sonora aérea emitidos pelo CETAC/IPT
1. INTRODUÇÃO
A construção civil brasileira é estruturada em sistemas construtivos convencionais como o concreto armado, a alvenaria de vedação, a alvenaria estrutural, entre outros. O sistema construtivo convencional é definido como
[...] sistema construtivo, executado por processos tradicionais no país e nos quais os componentes são objeto de Norma Brasileira elaborada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) ou outra entidade credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - Conmetro - de acordo com diretrizes e critérios determinados por este Conselho, em sua Resolução nº 01/92 (BRASIL, 2016, p. 9).
Esses sistemas convencionais possuem diversos aspectos negativos como o impacto ambiental nos locais de extração da matéria prima, nos percursos de transporte e nos canteiros de obra (VIVIAN et al., 2010). “A construção civil é a maior geradora de resíduos de toda a sociedade, nas atividades de construção, manutenção e demolição” (SILVA, 2003, p. 2). Foi estimado por Pinto (1999) que a construção civil brasileira gera entre 41% e 70% dos resíduos sólidos urbanos em cidades de médio e grande porte. Mesmo os sistemas convencionais sendo a base da construção de edificações habitacionais unifamiliares, na maioria dos casos, esses processos de produção artesanais são desprovidos de um sistema de gestão que vise a melhoria dos processos e do produto (VIVIAN et al., 2010).
Na busca por alternativas construtivas, têm-se o conceito da industrialização de sistemas construtivos. “A industrialização das construções busca ampliar a produtividade do trabalho e reduzir desperdícios, de forma a transplantar a lógica da indústria seriada de massa para a construção de edifícios” (FABRICIO, 2013, p. 234). Ao se aplicar as estratégias de industralização na produção de um edifício, são demandadas ações como a produção de componentes, sistemas ou módulos em fábrica (local com maior controle dos métodos de produção) para transferência para o campo e o uso de projetos padronizados e finalizados previamente ao início da produção, a modo de permitir uma lógica de montagem para o edifício (FABRICIO, 2013).
Com o crescimento da economia brasileira e o aumento de investimentos na construção civil, houve um estímulo à industrialização resultando em um aumento dos sistemas construtivos inovadores. Ao mesmo tempo, agentes do setor notaram
que com o surgimento desses sistemas, tornou-se fundamental a criação de um método de avaliação técnico, com critérios que permitem prever o desempenho dessas construções (BORGES, 2008). O conceito de desempenho é definido como o comportamento em uso de uma edificação e de seus sistemas, e esse comportamento é avaliado de modo a atender às exigências dos usuários (NBR 15575-1, 2013).
A mais recente norma brasileira que trata do desempenho de edificações habitacionais é a norma ABNT NBR 15575:2013. Nela estão descritos diversos requisitos de desempenho (qualitativos), definidos de acordo com as exigências dos usuários em relação às suas habitações, sem considerar sistema construtivo ou materiais utilizados. A norma é dividida em seis partes e a parte 4 trata dos sistemas de vedações verticais internas e externas das edificações habitacionais, que mesmo quando não recebem função estrutural, interagem com demais componentes da edificação como esquadrias, estruturas, coberturas, pisos, entre outros. As vedações verticais têm grande importância quando se trata do desempenho acústico de uma residência, sendo responsáveis pelo isolamento sonoro dentro da edificação. As vedações verticais internas irão isolar ruídos provenientes de edificações adjacentes e as vedações verticais externas (fachadas) são responsáveis pelo isolamento do ruído advindo do exterior.
Duarte e Viveiros (2004) afirmam que um país tropical como o Brasil necessita de uma maior atenção com estudos acústicos, já que suas construções possuem um grande número de aberturas e têm menor densidade em suas vedações, sendo esses dois aspectos desfavoráveis para o isolamento sonoro. Em adição, apesar das exigências da norma NBR 15575:2013, grande parte das empresas encontra dificuldade para atender o desempenho mínimo e assim responder adequadamente aos anseios da população brasileira (MELO e DE AMORIM, 2009).
Nesse cenário de sistemas industrializados surgiu o Cross Laminated Timber (CLT), um sistema construtivo inovador constutuído por elementos compostos de chapas de madeira laminada coladas cruzadas. Esse sistema foi introduzido no cenário brasileiro há cerca de seis anos e vem sendo alvo de pesquisas para determinação do seu desempenho, entre eles o desempenho acústico.
Com o intuito de realizar ensaios de isolamento sonoro aéreo no sistema construtivo inovador Cross Laminated Timber, foram utilizadas as fachadas de duas edificações construídas com o sistema e dois protótipos de fachada instalados em laboratório. Foi feito o acompanhamento da obra das edificações estudadas, tornando possível conhecer o sistema e detalhes construtivos das fachadas analisadas. Já pela montagem das partições em laboratório, foi possível observar as características da montagem assistida de uma fachada, onde todos os procedimentos obrigatórios são cuidadosamente realizados.
1.1. Objetivo
Essa dissertação teve como objetivo avaliar o desempenho acústico de painéis de Cross Laminated Timber em campo e em laboratório.
1.2. Justificativa
Para a avaliação do desempenho acústico do CLT foi feito o estudo em campo visando uma abordagem completa do sistema construtivo inovador com as particularidades de seu uso no Brasil, observando-se a relação entre os elementos construtivos como ligações entre parede e cobertura ou entre paredes e caixilhos. Já o estudo em laboratório teve como objetivo determinar potencial máximo do desempenho sonoro de paineis de CLT e mapear pontos de vazamento sonoro no painel.
1.3. Estrutura
Nesse primeiro capítulo é feita a introdução contendo as justificativas e objetivos desse trabalho. No Capítulo 2 estão apresentados todos os conceitos acústicos, normas e resultados encontrados na bibliografia, necessários ao desenvolvimento do trabalho. O Capítulo 3 explana as normas de desempenho existentes no Brasil e no exterior, e apresenta as exigências quanto ao desempenho acústico de sistemas construtivos que estão contidas nessas normas. Já no Capítulo 4 está a apresentação do sistema Cross Laminated Timber na maneira em que ele é aplicado pelo mundo e o que conhecemos de suas características acústicas nesses locais, visando também um entendimento prévio do CLT para a realização dos ensaios. No Capítulo 5 é apresentada a caracterização da produção das duas edificações que usaram o CLT como sistema construtivo e que foram utilizadas para
a realização de parte dessa pesquisa. O Capítulo 6 dispõe a metodologia implementada nos ensaios de isolamento sonoro aéreo das fachadas tanto em campo quanto e laboratório e quais as análises foram feitas com os resultados desses ensaios. No Capítulo 7 estão todos os resultados obtidos em campo e em laboratório e as discussões sobre esses valores. Por fim, no Capítulo 8 estão as conclusões obtidas com essa dissertação de mestrado.
2. ISOLAMENTO SONORO
O isolamento sonoro aéreo é definido por Vigran (2008) como a capacidade que uma construção, sistema ou elemento tem de isolar as ondas sonoras aéreas. Promover um bom isolamento sonoro é importante para a proteção contra ruídos da vizinhança e para garantir a privacidade e possibilidade da realização de atividades sem causar incômodo (RASMUSSEN e RINDEL, 2010).
O isolamento sonoro aéreo de partições pode ser obtido por ensaios realizados tanto em campo quanto em laboratório. Segundo Hopkins (2007), o ensaio de isolamento sonoro aéreo em laboratório é utilizado principalmente para comparar o isolamento sonoro de diferentes elementos testados, representando a capacidade máxima da partição, e o ensaio em campo é utilizado para verificar se o isolamento sonoro global desejado foi alcançado.
O ensaio de isolamento sonoro aéreo em laboratório é executado em duas câmaras separadas por um elemento a ser testado (Figura 1). Uma das câmaras é denominada sala emissora, onde é mensurado o parâmetro nível de pressão sonora (L1). A outra câmara é chamada de sala receptora e nela são medidos os
parâmetros nível de pressão sonora (L2), tempo de reverberação (T) e nível de
pressão sonora do som residual (Lb).
Figura 1 – Esquema do ensaio em laboratório do isolamento sonoro aéreo
Fonte: Vittorino (2013) Adaptado
Os níveis de pressão sonora são mensurados para verificação da diferença entre esses níveis nas duas salas (L1 e L2). O nível de pressão sonora do som
ruído pré-existente na sala (sem a emissão na fonte sonora) seja significante e impacte nos níveis de pressão sonora medidos no ensaio. O tempo de reverberação (T) é o tempo necessário para que, após a interrupção de um ruído, ocorra uma queda de 60 dB dentro de um ambiente e varia de acordo com as reflexões que ocorrem dentro da sala (HOPKINS, 2007). Ele é mensurado para que sejam desconsideradas as reflexões do ruído na sala receptora e assim garantir que essas reflexões não irão alterar o valor do isolamento sonoro aéreo do elemento testado.
O ensaio de isolamento sonoro aéreo em campo é feito de maneira similar ao laboratório, quando feitas medições dos parâmetros em vedações verticais internas. No caso de vedações verticais externas (fachadas), ao invés do parâmetro nível de pressão sonora (L1) da sala emissora deve ser mensurado o nível de pressão sonora
no exterior da fachada e que é denominado nível de pressão sonora a 2 metros da fachada (L1,2m). Um esquema do ensaio em campo pode ser observado na Figura 2.
Figura 2 - Esquema do ensaio em campo do isolamento sonoro aéreo de fachadas
Fonte: Vittorino (2013) Adaptado
Existem normas que apresentam os procedimentos dos ensaios de isolamento sonoro aéreo em laboratório e em campo. O ensaio de isolamento sonoro aéreo em laboratório segue as diretrizes da norma ISO 10140-2:2010 e o ensaio de isolamento sonoro aéreo em campo para fachadas segue a norma ISO 16283-3:2016, ambas as normas estão apresentadas neste capítulo.
Uma maneira de mapear o isolamento sonoro aéreo de uma partição é o ensaio de holografia acústica, que pode ser realizado tanto em campo quanto em laboratório. A holografia acústica é feita por um modelo matemático que descreve o
campo sonoro baseado em mensurações de pressão sonora feitas relativamente próximas a fonte sonora (BRUEL & KJAER, 2018a).
2.1. Isolamento sonoro aéreo em laboratório
A norma técnica para o ensaio de isolamento sonoro aéreo em laboratório é a ISO 10140-2:2010, onde estão apresentadas as generalidades dos procedimentos de medição dos parâmetros nível de pressão sonora (L1 e L2), nível de pressão
sonora do som residual (Lb) e tempo de reverberação (T). Esses parâmetros são
usados para o cálculo do isolamento sonoro aéreo denominado Índice de Redução Sonora (R), com valores apresentados em função de frequência. A partir da norma ISO 10140-2:2010 são indicadas as normas ISO 10140-4:2010 (detalhes dos procedimentos de medição) e ISO 10140-5:2010 (descrição dos ambientes e equipamentos utilizados).
Para as medições dos parâmetros nível de pressão sonora (L1 e L2), nível de
pressão sonora do som residual (Lb) e tempo de reverberação (T) deve ser utilizado
um laboratório constituído por duas salas reverberantes adjacentes com uma abertura entre si, a primeira denominada sala de emissão e a segunda sala de recepção. Os volumes das salas devem ser de, no mínimo, 50 m³, sendo que as dimensões e volumes devem ser diferentes entre si e a sala emissora deve ser a maior entre as duas.
O elemento a ser testado é montado na partição aberta que separa as duas salas. As dimensões do elemento são determinadas pelo tamanho da abertura entre as salas, onde a área de abertura para o teste deve ser de aproximadamente 10 m², com a menor das dimensões com no mínimo 2,3 m. O elemento precisa ser instalado de maneira similar ao processo construtivo em campo com as condições de montagem anotadas. Devem ser simuladas as conexões, condições de fechamento dos perímetros e as junções da montagem em campo.
Para que seja emitido o ruído a ser utilizado nas medições dos níveis de pressão sonora nas salas emissora e receptora são definidas posições de fonte sonora que representem a distribuição aleatória de várias fontes. Adicionalmente, quando duas ou mais fontes sonoras são utilizadas simultaneamente em posições fixas, essas fontes devem ser do mesmo tipo e emitir o mesmo nível de ruído, porém com sinais não correlacionados. Existem algumas diretrizes adicionais em relação as
fontes sonoras: (1) Distância entre diferentes posições fixas de fonte de no mínimo 0,7 metros. (2) Pelo menos duas posições não devem ter menos que 1,4 metros de distância. (3) A distância entre as fronteiras da sala e o centro acústico de uma fonte de no mínimo 0,7 metros. (4) As posições de fonte não podem ser simétricas ou formarem planos paralelos às fronteiras da sala. (5) Uso de fonte omnidirecional. (6) Uso de pelo menos duas posições de fonte simultâneas ou uma única fonte movida para pelo menos duas posições ou uma fonte móvel.
São definidas também posições de microfone para medição dos níveis de pressão sonora da sala emissora (L1) e da sala receptora (L2). Quando utilizada mais
de uma fonte por vez ou uma fonte móvel, um mínimo de cinco posições de microfone precisa ser definido em cada sala. Quando utilizada uma única fonte, um mínimo de cinco posições de microfone deve ser utilizado para cada posição de fonte (as posições de microfone são diferentes para cada posição de fonte). Cada composição de posições de microfone é distribuída com o máximo espaçamento possível dentro das salas emissora e receptora. Além disso, duas posições de microfone não devem estar no mesmo plano relativo às bordas da sala e não devem formar uma malha regular. As medições desses parâmetros podem ser realizadas com um único microfone movido entre as posições definidas, uma combinação de microfones fixos ou um microfone de movimento contínuo. As posições de microfone obedecem às seguintes distâncias mínimas:
a) 0,7 m entre posições de microfones fixos;
b) 0,7 m entre qualquer posição de microfone e fronteiras da sala; c) 0,7 m entre qualquer posição de microfone e qualquer difusor; d) 1,0 m entre qualquer posição de microfone e o elemento testado; e) 1,0 m entre qualquer posição de microfone e a fonte sonora.
A instrumentação, incluindo cabos e microfones, deve atender aos requisitos da classe 1 da norma IEC 61672-1, os filtros da classe 0 ou 1 da IEC 61260 e o calibrador sonoro deve atender a classe 1 da IEC 60942. As normas complementares que tem o uso indicado não contêm especificação de data, pois a última versão dessas normas deve ser utilizada.
Todos os parâmetros de laboratório são mensurados utilizando as frequências centrais entre 100 Hz e 5000 Hz em bandas de 1/3 de oitava. O espectro sonoro
gerado, acima de 100 Hz, não pode apresentar uma diferença maior que 6 dB entre bandas de 1/3 de oitava adjacentes. Caso informações de baixa frequência sejam necessárias, as bandas centrais entre 50 Hz e 80 Hz devem ser incluídas. Por toda a faixa de frequência considerada, o ruído gerado (branco é recomendado) na sala emissora e receptora deve ser uniforme e possuir um espectro contínuo na faixa de frequência considerada.
O tempo de medição dos níveis de pressão sonora e do nível de pressão sonora do som residual deve ser de no mínimo 6 segundos em cada frequência entre as bandas de 100 Hz a 400 Hz, para cada posição individual de microfone. Para bandas de frequência mais altas, é permitido diminuir o tempo para no mínimo 4 segundos.
2.1.1. Medição dos parâmetros em laboratório
As medições realizadas no laboratório são feitas para determinar o nível de pressão sonora na sala emissora (L1), o nível de pressão sonora na sala receptora
(L2), o tempo de reverberação (T) e o nível de pressão sonora do som residual (Lb),
todos em função de frequência. A transmissão sonora depende da temperatura, umidade relativa e pressão atmosférica nas salas de medição e no momento da cura do elemento, portanto as condições devem ser anotadas.
Na sala de emissão um campo sonoro difuso será gerado e os níveis de pressão sonora devem ser medidos nas salas emissora (L1) e na sala receptora (L2)
em todos os pontos de microfone definidos. Operadores não podem estar presentes na sala de emissão ou de recepção para evitar que se afete o campo sonoro. A média do nível de pressão sonora de cada sala deve ser feita pela Equação 1.
𝑳𝒋 = 𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈𝟏 𝒏∑ 𝟏𝟎 𝑳𝒋𝒊⁄𝟏𝟎 𝒏 𝒊 𝟏 (Equação 1) Onde:
Lj – Nível de pressão sonora médio L1 ou L2 [dB];
Lj1, Lj2, ..., Ljn - Níveis de pressão sonora nas n diferentes posições de
microfone na sala emissora ou receptora [dB].
Sem a emissão do ruído, o nível de pressão sonora do som residual (Lb) deve
ser mensurado na sala receptora e, quando utilizada mais de uma posição de microfone, o som residual médio é feito de acordo com a Equação 2.
𝑳𝒃 = 𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈 𝟏 𝒏∑ 𝟏𝟎 𝑳𝒃,𝒊 𝟏𝟎 𝒏 𝒊 𝟏 (Equação 2) Onde:
Lb – Nível de pressão sonora do som residual [dB];
Lb,1, Lb,2, ...– Níveis de pressão sonora do som residual medidos nas n posições
de microfone usadas [dB].
O tempo de reverberação (T) da sala receptora pode ser obtido pelo método de engenharia usando o ruído interrompido nas faixas de frequência 100 Hz a 5000 Hz em bandas de 1/3 de oitava, de acordo com as diretrizes da norma ISO 3382-2:2008. Devem ser usadas, no mínimo, uma posição de fonte e seis posições fixas de microfone ou três posições fixas de microfone com duas medições em cada posição. A fonte sonora da sala receptora emite o ruído interrompido e são feitas as medições do tempo de reverberação nas posições de microfone definidas. A avaliação da curva de decaimento do tempo de reverberação deve ser iniciada após uma queda 5 dB após o fim da emissão do ruído, sendo a faixa de avaliação preferida de 20 dB e o fim da medição deve estar pelo menos 10 dB acima do nível de pressão sonora do som residual. O tempo de reverberação (T) em cada faixa de frequência será a média aritmética dos valores obtidos em cada ponto.
2.1.2. Cálculo do Índice de Redução Sonora
A correção do nível de pressão sonora na sala receptora (L2) é feita quando há
influência do nível de pressão sonora do som residual (Lb). Quando o nível de
pressão sonora do som residual (Lb) possuir mais que 15 dB de diferença do nível de
pressão sonora da sala receptora (L2), nenhuma correção é necessária. Quando o
nível de pressão sonora do som residual (Lb) possuir entre 6dB e 15dB de diferença
do nível de pressão sonora da sala receptora (L2), é aplicada a correção da Equação
3. E caso o nível de pressão sonora do som residual (Lb) tenha 6 dB ou menos de
diferença do nível de pressão sonora da sala receptora (L2), deve ser utilizada a
correção de 1,3 dB. Todas as correções são aplicadas em função de frequência, entre as bandas centrais de 100 Hz e 3150 Hz, em bandas de 1/3 de oitava.
𝑳𝟐𝒄 = 𝟏𝟎𝐥𝐨𝐠 (𝟏𝟎 𝑳𝟐 𝟏𝟎− 𝟏𝟎 𝑳𝒃 𝟏𝟎) (Equação 3) Onde:
L2c –Nível de pressão sonora da sala receptora corrigido, em função de
frequência [dB];
L2 – Nível de pressão sonora da sala receptora [dB];
Lb – Nível de pressão sonora do som residual [dB].
A área de absorção sonora equivalente (A) é definida por Hopkins (2007) como uma área única que representa todas as superfícies absorventes presentes na sala, como paredes e objetos. O parâmetro tempo de reverberação (T) que foi obtido em laboratório, é utilizado para o calculo dessa área de acordo com a Equação 4.
𝑨 = 𝟎,𝟏𝟔𝑽
𝑻 (Equação 4)
Onde:
A – Área de absorção sonora equivalente [m²]; V - Volume da sala receptora [m³];
T – Tempo de reverberação [s].
O cálculo do Índice de Redução Sonora (R) é feito de acordo com a Equação 5. São utilizados os valores do nível de pressão sonora médio de cada sala (L1 e L2),
da área de absorção sonora equivalente (A), e da área do elemento ensaiado (S). 𝑹 = 𝑳𝟏− 𝑳𝟐+ 𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈𝑺
𝑨 (Equação 5)
Onde:
R – Índice de redução sonora, em função de frequência [dB]; L1 – Nível de pressão sonora médio na sala emissora [dB];
L2 – Nível de pressão sonora médio na sala receptora [dB], L2 é substituído por
L2c quando as correções forem necessárias;
S – Área do elemento ensaiado [m²];
A – Área de absorção equivalente da sala receptora [m²].
No caso de mais de uma posição de fonte ser utilizada, deve ser calculado o Índice de Redução Sonora (R) para cada posição de fonte para depois ser calculado o Índice de Redução Sonora Médio (Rm) pela Equação 6.
𝑹𝒎= −𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈𝟏 𝒏∑ 𝟏𝟎 𝑹𝒊 𝟏𝟎 𝒏 𝒊 𝟏 (Equação 6) Onde:
Rm – Índice de redução sonora médio [dB];
Ri – Índices de redução sonora individuais [dB].
2.2. Isolamento sonoro aéreo em campo
A norma acústica para o ensaio de isolamento sonoro aéreo de fachadas em campo é a ISO 16283-3:2016, onde estão apresentados os procedimentos de medição dos parâmetros nível de pressão sonora (L1,2m e L2), nível de pressão
sonora do som residual (Lb) e tempo de reverberação (T). Esses parâmetros são
usados para o cálculo do isolamento sonoro aéreo de fachada denominado Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), com valores apresentados em função de
frequência.
O parâmetro Diferença Padronizada de Nível pode ser representado com duas siglas diferentes D2m,nT e DnT. A sigla D2m,nT é o parâmetro de isolamento sonoro
aéreo para vedações verticais externas (fachadas), onde o nível de pressão sonora externo (L1,2m) é medido a 2 metros da fachada, e segue a metodologia da norma
ISO 16283-3:2016. Como o objeto de estudo desse trabalho são fachadas, a sigla DnT não será utilizada, já que essa sigla é referente aos ensaios de vedações
verticais internas.
Dentre as metodologias presentes na norma ISO 16283-3:2016, o método denominado Global Loudspeaker é o indicado para o cálculo da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT). Nesse método existem dois procedimentos descritos:
o procedimento padrão e o procedimento de baixa frequência. O procedimento padrão deve ser feito em todas as medições e nele é mensurado o nível de pressão sonora a 2 metros da fachada (L1,2m) no exterior da edificação, o nível de pressão
sonora (L2), o nível de pressão sonora do som residual (Lb) e o tempo de
reverberação (T) na sala receptora. O procedimento de baixa frequência é obrigatório para salas receptoras com volume inferior a 25m³ e devem ser realizadas medições de nível de pressão sonora (L2corner), nível de pressão sonora do som
residual (Lb) e tempo de reverberação (T) nos cantos da sala receptora devido à
Para a medição dos níveis de pressão sonora as faixas de frequência devem no mínimo conter de 100 Hz a 3150 Hz em bandas de 1/3 de oitava. As frequências entre 50 Hz e 80 Hz são obrigatórias para o procedimento de baixa frequência e as altas frequências (4000 Hz a 5000 Hz) são opcionais. Já o tempo de medição dos níveis de pressão sonora em cada posição de microfone deve ser de, no mínimo, 6 segundos nas frequências entre 100 Hz e 400 Hz, de 4 segundos nas frequências de 500 Hz a 5000 Hz e 15 segundos nas frequências de 50 Hz a 80 Hz.
O campo sonoro gerado na fonte deve ser uniforme e ter o espectro contínuo em toda faixa de frequência considerada. As diferenças de nível de pressão sonora entre bandas de 1/3 de oitava não devem ser superiores a 6 dB em 125 Hz, 5 dB em 250 Hz e 4 dB em bandas de oitava com centros de frequência superiores.
As indicações presentes em norma quanto aos instrumentos de medição do nível de pressão sonora instituem que os equipamentos utilizados devem cumprir os requisitos das classes 0 ou 1 da norma IEC 61672-1, os filtros devem atender os requisitos para as classes 0 ou 1 da IEC 61260 e o equipamento de medição do tempo de reverberação deve atender os requisitos definidos na norma ISO 3382-2:2008. As normas complementares que tem o uso indicado não contêm especificação de data, pois a última versão dessas normas deve ser utilizada.
No início e no final de cada sessão ou dia de medição, todo o sistema de medição do nível de pressão sonora deve ser checado em uma ou mais faixas de frequência com um calibrador que atenda as diretrizes das classes 0 ou 1 da norma IEC 60942. A diferença entre duas checagens consecutivas com o calibrador não deve exceder 0,5 dB e, caso esse valor seja excedido, os resultados obtidos devem ser descartados.
2.2.1. Medições dos parâmetros externos da fachada
A medição externa é feita para a determinação do nível de pressão sonora a 2 metros da fachada (L1,2m). A geração do campo sonoro com a fonte de ruído no
exterior da edificação é feita em uma ou mais posições. A fonte deverá estar a uma distância “D” metros e com um ângulo de incidência de som “θ” de 45° ± 5° em relação ao meio da fachada, resultando em uma distância mínima “r” de 7 metros. Na Figura 3, é mostrado o posicionamento horizontal da fonte sonora. Na vertical, a fonte deve ser posicionada preferencialmente no chão ou o mais alto possível. Salas
receptoras extensas ou fachadas compostas por mais de uma parede externa geralmente não permitem a medição com apenas uma posição de fonte, portanto, nesses casos deve ser utilizada mais de uma posição de fonte.
Figura 3 - Posicionamento horizontal da fonte sonora
Legenda: 1 – Normal à fachada, 2 – Plano vertical, 3 – Plano horizontal e 4 – Fonte sonora Fonte: ISO 16283-3 (2016)
As posições de microfone do exterior devem estar a uma distância de (2m ± 0,2m) metros do meio da fachada na superfície externa ou a 1 metro da varanda ou quaisquer protusões similares. A altura do microfone deve ser de 1,5 metros acima do chão em relação à sala receptora.
Na fonte será emitido um ruído rosa 1para que seja feita a medição do nível de
pressão sonora a 2 metros da fachada (L1,2m). Caso mais de uma posição de
microfone seja utilizada, o cálculo do nível de pressão sonora médio a 2 metros da fachada (L1,2m) é feito segundo a Equação 7.
𝑳𝟏,𝟐𝒎= 𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈 𝟏 𝒏∑ 𝟏𝟎 𝑳𝟏,𝟐𝒎,𝒊 𝟏𝟎 𝒏 𝒊 𝟏 (Equação 7) Onde:
L1,2m – Nível de pressão sonora a 2 metros da fachada [dB];
L1,2m,1, L1,2m,2, ..., L1,2m,n –Níveis de pressão sonora medidos nas n posições de
microfone [dB].
2.2.2. Medições do procedimento padrão na sala receptora
1 O ruído rosa tem uma densidade espectral que decresce inversamente com a frequência,
com uma diminuição de 6dB por oitava e cada banda de oitava possui a mesma energia (ROSSING, 2007).
As medições do procedimento padrão são feitas para determinar o nível de pressão sonora (L2), o tempo de reverberação (T) e o nível de pressão sonora do
som residual (Lb), todos no interior da sala receptora.
Para a medição do nível de pressão sonora (L2), devem ser utilizados
microfones posicionados em tripés em um mínimo de cinco posições, o mais espaçadas possível dentro da sala receptora. O operador dos equipamentos pode julgar se ficará no interior da sala receptora para identificar sons residuais que possam ter influências nas medições, ou se ficará posicionado no exterior para não afetar o nível de pressão sonora do som residual. Caso o operador permaneça no interior, o seu tronco deverá permanecer a uma distância mínima de um braço do microfone. As posições de microfone utilizadas não podem formar um plano paralelo com as fronteiras do ambiente e nem devem estar distribuídos em uma grade regular. Os microfones devem estar nas seguintes distâncias mínimas, preferencialmente excedidas quando possível:
a) 0,7m entre posições de microfone;
b) 0,5m entre a posição de microfone e as fronteiras da sala receptora;
c) 1,0m entre a posição de microfone e a fonte, na medição do tempo de reverberação.
Com a fonte sonora ainda posicionada no exterior, o ruído rosa é emitido e são realizadas as medições dos níveis de pressão sonora (L2,i) nos pontos de microfone
internos. O cálculo do nível de pressão sonora médio na sala receptora (L2) é feito
de acordo com a Equação 8.
𝑳𝟐 = 𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈 𝟏 𝒏∑ 𝟏𝟎 𝑳𝟐,𝒊 𝟏𝟎 𝒏 𝒊 𝟏 (Equação 8) Onde:
L2 – Nível de pressão sonora na sala receptora [dB];
L2,1, L2,2, ...L2,n – Níveis de pressão sonora medidos nas n posições de
microfone [dB].
Sem a emissão do ruído, o nível de pressão sonora do som residual (Lb) é
mensurado na sala receptora e, quando utilizada mais de uma posição de microfone, o nível de pressão sonora do som residual médio é feito de acordo com a Equação 2 de forma análoga ao procedimento do laboratório.
O tempo de reverberação (T) da sala receptora pode ser obtido pelo método de engenharia usando o ruído interrompido descrito na norma ISO 3382-2:2008, da maneira descrita na medição dos parâmetros em laboratório. Entretanto, nas medições em campo, caso o operador esteja presente na sala receptora durante a medição do nível de pressão sonora, ele deve estar presente também na medição do tempo de reverberação, com o seu tronco a no mínimo um braço de distância do microfone.
2.2.3. Medições do procedimento de baixa frequência na sala receptora
Para salas receptoras que possuam volume inferior a 25 m³ o procedimento de baixa frequência é obrigatório. Portanto são feitas medições adicionais nos cantos da sala receptora dos parâmetros nível de pressão sonora (L2corner), nível de pressão
sonora do nível de pressão sonora do som residual (Lb) e tempo de reverberação
(T).
Na obtenção de todos os parâmetros, o microfone deve ser posicionado próximo às arestas da sala com uma distância entre 0,3 metros e 0,4 metros de cada partição, o esquema pode ser observado na Figura 4. Um mínimo de quatro pontos será mensurado, dois ao nível do chão e dois próximos ao teto, podendo ou não estar próximos a fachada testada. Os cantos utilizados devem ser formados por três superfícies (como paredes, portas, janelas, chão ou teto).
Figura 4 – Posicionamento do microfone em baixa frequência
Fonte: ISO16283-3 (2016) Adaptado
Com a fonte em operação no exterior da fachada, deve determinar-se o nível de pressão sonora mais alto dos pontos mensurados para cada uma das bandas de frequência centrais (50 Hz, 63 Hz e 80 Hz), o qual será denominado L2corner. Para
cada uma das bandas, os valores de L2corner poderão ser associados a uma
O Nível de pressão sonora médio de baixa frequência L2,LF em cada banda é
calculado combinando o valor medido no procedimento padrão (L2) com o valor do
procedimento de baixa frequência (L2corner), e pode ser calculado de acordo com a
Equação 9.
𝑳𝟐,𝑳𝑭 = 𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈 𝟏𝟎𝟎,𝟏𝑳𝟐,𝒄𝒐𝒓𝒏𝒆𝒓 (𝟐×𝟏𝟎𝟎,𝟏𝑳𝟐)
𝟑 (Equação 9)
Onde:
L2 – Valores medidos no procedimento padrão [dB];
L2corner - Valor medido no procedimento de baixa frequência [dB];
L2,LF – Nível de pressão sonora médio de baixa frequência em 50 Hz, 63 Hz e
80 Hz [dB].
Nesse procedimento, a determinação do nível de pressão sonora do som residual (Lb) será feita nos mesmos cantos que foram utilizados para calcular o nível
de pressão sonora médio de baixa frequência (L2,LF).
O procedimento de baixa frequência para o tempo de reverberação (T) deve ser realizado na frequência central 63 Hz em bandas de oitava ao invés das faixas 50 Hz, 63 Hz e 80 Hz em bandas de 1/3 de oitava, e esse valor será representativo para as três faixas de frequência no cálculo da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT).
2.2.4. Cálculo da Diferença Padronizada de Nível
A correção do nível de pressão sonora na sala receptora (L2) é feita quando há
influência do nível de pressão sonora do som residual (Lb). Quando o nível de
pressão sonora do som residual (Lb) possuir mais que 10 dB de diferença do nível de
pressão sonora da sala receptora (L2), nenhuma correção é necessária. Quando o
nívle de pressão sonora do som residual (Lb) possuir entre 6dB e 10dB de diferença
do nível de pressão sonora da sala receptora (L2), são aplicadas correções utilizando
a Equação 3. E caso o nível de pressão sonora do som residual (Lb) tenha 6 dB ou
menos de diferença do nível de pressão sonora da sala receptora (L2), é utilizada a
correção de 1,3 dB. Todas as correções são aplicadas em função de frequência, entre as bandas centrais de 50 Hz e 3150 Hz.
A norma ISO 16283-3 (2016) apresenta na Equação 10 a forma de obtenção da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT) para cada faixa de frequência. A
simbologia da Diferença Padronizada de Nível utilizada na norma ISO 16283-3:2016 é Dls,2m,nT, com “ls” significando o uso do método global loudspeaker. Nesse trabalho
o símbolo “ls” será suprimido para que as normenclaturas dadas sejam compatíveis com os termos utilizados em normas brasileiras e referências da literatura.
𝑫𝟐𝒎,𝒏𝑻 = 𝑳𝟏,𝟐𝒎− 𝑳𝟐+ 𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈 𝑻
𝑻𝟎
(Equação 10)
Onde:
D2m,nT – Diferença Padronizada de Nível [dB]
L1,2m – Nível de pressão sonora medido a 2 metros da fachada [dB];
L2 – Nível de pressão sonora na sala receptora corrigido [dB], L2 é substituído
por L2c quando as correções forem necessárias, L2 é substituído por L2,LF nas
frequências entre 50 Hz e 80 Hz quando o procedimento de baixa frequência for realizado;
T – Tempo de reverberação da sala receptora [s]; T0 – Tempo de reverberação de referência, T0=0,5s.
Para o caso em que mais de uma posição de fonte seja utilizada, a Diferença Padronizada de Nível deve ser calculada para cada posição de fonte para então ser feita a média de acordo com a Equação 11.
𝑫𝟐𝒎,𝒏𝑻 = −𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈 𝟏 𝒏∑ 𝟏𝟎 𝑫𝒊⁄𝟏𝟎 𝒏 𝒊 𝟏 (Equação 11) Onde:
D2m,nT – Diferença Padronizada de Nível [dB];
Di – Diferença Padronizada de Nível calculada para cada fonte [dB].
2.3. Holografia acústica
A holografia acústica é um método que permite descrever matematicamente um campo sonoro a partir de um grupo de dados obtidos por meio de medições que visam identificar as áreas onde o nível de pressão sonora é significamente maior quando comparado a área ao redor (BRUEL & KJAER, 2018a). Com esses dados é criado um mapa sonoro preciso, onde são apresentados os níveis de pressão sonora por meio de cores emanando do objeto estudado, que pode ser colocado debaixo do mapa em forma de imagens e vídeos para melhor relação com o objeto ensaiado (BRUEL & KJAER, 2018b). Um exemplo de holografia acústica pode ser visto na Figura 5.
Figura 5 – Exemplo de holografia acústica aplicada a um veículo
Fonte: Bruel & Kjaer (2018a)
2.4. Parâmetro único para Isolamento Sonoro
Os valores de isolamento sonoro aéreo obtidos pelos ensaios realizados em laboratório (Índice de Redução Sonora) e em campo (Diferença Padronizada de Nível) são dados em função de frequência. Para possibilitar a comparação entre vedações quanto ao isolamento sonoro aéreo são utilizados parâmetros de valor único. Como uma forma de padronização a norma ISO 717 surgiu inicialmente em 1968, como a primeira norma internacional para classificação de isolamento acústico e nas revisões posteriores foram introduzidos os parâmetros atuais para a apresentação dos resultados de modo padronizado e ponderado (RASMUSSEN, 2010).
O parâmetro final de ensaios de isolamento sonoro aéreo é um número único que determina a efetividade que um elemento ou sistema de uma edificação tem de isolar ruídos aéreos por toda a faixa de frequência entre 100Hz e 3150Hz (PARRY-JONES, 2016). O número único pode ser determinado para ensaios de isolamento sonoro aéreo realizados em laboratório ou em campo, tanto para vedações verticais internas quanto externas. Para a obtenção de cada número único, nomeado de acordo com o tipo de ensaio que foi realizado, é utilizada a metodologia apresentada na norma ISO 717-1:2013.
Os procedimentos da norma ISO 717-1 (2013) determinam que os valores do Índice de Redução Sonora (R), obtidos em laboratório, e da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT), adquiridos em campo, devem ser comparados com os valores de
uma curva de referência, explicitados na Tabela 1.
Tabela 1 – Valores de referência para sons aéreos
Frequência (Hz) Referência (dB) Valores de 100 33 125 36 160 39 200 42 250 45 315 48 400 51 500 52 630 53 800 54 1000 55 1250 56 1600 56 2000 56 2500 56 3150 56
Fonte: Adaptado ISO 717-1 (2013)
Para cada caso devem ser traçadas duas curvas, a primeira curva com os valores do índice de Redução Sonora (R) ou da Diferença Padronizada de Nível (D2m,nT) e a segunda com os valores de referência da norma ISO 717-1:2013. A
partir desse gráfico, a curva de referência deve ser movimentada com incrementos de 1 dB até que a soma de desvios desfavoráveis seja a maior possível, mas não superior a 32 dB. Um desvio é considerado desfavorável quando o resultado da medição é menor do que o valor de referência em uma frequência particular. Apenas os desvios desfavoráveis devem ser considerados na soma. O valor, em decibels, na frequência de 500 Hz da curva de referência após o ajuste é o Índice de Redução Sonora Ponderado (Rw) ou a Diferença Padronizada de Nível Ponderada (D2m,nT,w).
Um exemplo de um gráfico para a obtenção de um número único pode ser observado na Figura 6.
Figura 6 – Gráfico para a obtenção do número único D2m,nT,w ou Rw
Fonte: O autor
A norma ISO 717-1 (2013) apresenta também os procedimentos para a determinação dos termos de adaptação de espectro C e Ctr. Os termos de adaptação de espectro são utilizados para que sejam levados em consideração diferentes espectros de fontes de ruído (como ruído rosa ou ruído de tráfego) e para avaliar curvas de isolamento sonoro com valores muito baixos em uma banda de frequência específica (ISO 717-1, 2013). Esse valor é calculado e apresentado à parte, onde C é o termo para o espectro do ruído rosa com a curva de ponderação em A e o Ctr é para o espectro do ruído de tráfego urbano com a curva de
ponderação em A.
Segundo Duarte e Viveiros (2007), uma partição apresenta um comportamento de isolamento sonoro considerando-se sua massa, rigidez ou amortecimento. O isolamento sonoro na região de baixas frequências é controlado pela rigidez (DUARTE e VIVEIROS, 2007). Para frequências mais elevadas, o isolamento depende do amortecimento (região de ressonância) e a região central, em torno do dobro da frequência de ressonância, o isolamento é regido pela lei das massas (DUARTE e VIVEIROS, 2007). Na região da lei das massas a transmissão teoricamente cresce em uma razão de 6 dB por oitava, até o limite da frequência crítica, onde ocorre uma queda na perda de transmissão (REYNOLDS, 1981 apud DUARTE e VIVEIROS, 2007). A curva típica da Perda de Transmissão (PT) ao longo da frequência para uma partição simples está exposta na Figura 7 (GIBBS 1998
apud LOSSO e VIVEIROS, 2004).
Figura 7 – Curva da perda de transmissão, PT, de uma partição simples.
Fonte: Gibbs (1998).
Em cada uma das regiões da curva de perda de transmissão existem equações que descrevem esse comportamento. A região do controle pela massa é regida pela Equação 12.
𝑃𝑇 = 20 log(𝑚 × 𝑓) − 47 (Equação 12) Onde:
𝑚 – Densidade superficial do material (kg/m²) 𝑓 – Frequência (Hz)
A densidade superficial (𝑚) é obtida pelo produto da densidade específica (ρ) com a espessura (h) do elemento. Assim sendo, quanto maior a densidade específica ou a espessura do material, maior o isolamento.
Em casos em que a frequência sonora incidente for coincidente com a frequência de ressonância da vedação, o isolamento sonoro irá cair significamente pois a vedação vibrará com grande amplitude e amplificará o nível de pressão sonora incidente (LOSSO e VIVEIROS, 2014).
