UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.
Vanessa Fátima de Medeiros Takahashi
DESEMPENHO ACÚSTICO DE EDIFICAÇÕES:
FERRAMENTA COMPUTACIONAL PARA
AVALIAÇÃO.
CAMPINAS 2016
DESEMPENHO ACÚSTICO DE EDIFICAÇÕES:
FERRAMENTA ACÚSTICA PARA AVALIAÇÃO.
Tese de Doutorado apresentada a Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, para obtenção do título de Doutora em Engenharia Civil, na área de Arquitetura e Construção.
Orientadora: Profª. Drªªªª. Stelamaris Rolla Bertoli ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA PELA ALUNA VANESSA FÁTIMA DE MEDEIROS TAKAHASHI E ORIENTADA PELA PROFª. DRª. STELAMARIS ROLLA BERTOLI.
ASSINATURA DA ORIENTADORA
______________________________________
CAMPINAS 2016
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas Biblioteca da Área de Engenharia e Arquitetura Elizangela Aparecida dos Santos Souza - CRB 8/8098
Takahashi, Vanessa Fátima de Medeiros,
T139d TakDesempenho acústico de edificações:ferramenta computacional para avaliação / Vanessa Fátima de Medeiros Takahashi. – Campinas, SP : [s.n.], 2016.
TakOrientador: Stelamaris Rolla Bertoli.
TakTese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.
Tak1. Edificações. 2. Software - Estimativa. 3. Isolamento acústico. 4. Desempenho. 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: Acoustic performance of buildings:computational tool of evaluation Palavras-chave em inglês:
Building
Software - Estimate Acoustic insulation Performance
Área de concentração: Arquitetura e Construção Titulação: Doutora em Engenharia Civil
Banca examinadora:
Stelamaris Rolla Bertoli [Orientador] Maria Fernanda de Oliveira Nunes Maria Lúcia Gondim da Rosa Oiticica Daniel de Carvalho Moreira
Doris C.C.K. Kowaltowski Data de defesa: 25-02-2016
Programa de Pós-Graduação: Engenharia Civil
URBANISMO
DESEMPENHO ACÚSTICO DE
EDIFICAÇÕES:FERRAMENTA COMPUTACIONAL PARA
AVALIAÇÃO.
Vanessa Fátima de Medeiros Takahashi
Tese de Doutorado aprovada pela Banca Examinadora, constituída por:
Prof.ª Dr.ª Stelamaris Rolla Bertoli Presidente e Orientadora/ FEC-UNICAMP
Profª. Drª. Maria Fernanda de Oliveira Nunes UNISINOS
Profª. Drª. Maria Lúcia Gondim da Rosa Oiticica UFAL
Prof. Dr. Daniel de Carvalho Moreira FEC-UNICAMP
Prof.ª Dr.ª Doris C.C.K.Kowaltowski FEC-UNICAMP
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.
Dedicatória
Aos meus pais, Ivênia e Mário, pela dedicação, educação, paciência, pelas oportunidades, e acima de tudo pelo amor incondicional.
Agradecimentos
Agradeço primeiramente à Deus por concluir mais essa etapa da minha vida; À professora Dra. Stelamaris pelos ensinamentos desde a época da graduação e
mestrado, pela orientação, amizade e companheirismo nas horas difíceis e pela confiança no meu trabalho; Ao Prof.Dr. Daniel que sempre teve disponibilidade em me ajudar. Obrigada por todas as conversas, pela paciência na hora do desespero e principalmente pela amizade; Aos meus pais, Ivênia e Mário, por serem minha inspiração e por me apoiarem e me incentivarem em tudo na minha vida. Amo vocês!!; Às minhas irmãs Anne e Anielle que me incentivaram à pesquisa científica e também pela ajuda na hora em que as coisas não davam certo. Obrigada pelo carinho e amizade. Amo muito vocês também!; A Capes pelo apoio financeiro ao meu trabalho; Aos membros da banca: Profª. Drª. Maria Fernanda de Oliveira Nunes, Profª. Drª. Maria Lúcia Gondim da Rosa Oiticica, Prof. Dr. Daniel de Carvalho Moreira, Prof.ª Dr.ª Doris C.C.K.Kowaltowski, por toda contribuição para este trabalho. Aos professores e funcionários do curso de pós-graduação da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da UNICAMP;
do ano de 2012 e 2015 pelo e carinho e respeito nas aulas. Aprendi muito com vocês; Aos amigos: Débora, Paulo Bauru, Ingrid, Lilian e William por todas as conversas, por todas as risadas, pelos momentos de descontração e pela amizade; Aos amigos professores e companheiros de estrada: William, Ana Paula, Atílio, Pedro, Fábio, Ludmila e Píer, muito obrigada pela paciência e amizade; Ao amigo Akira por me ajudar na parte de programação e pela paciência nas horas de desespero e cansaço; Ao pessoal do laboratório de acústica: Obadias, Daniel, Rafaella, Ítalo, Roberta, Alexandre, Rodolfo e Iara por compartilharem a paixão pela acústica; Aos amigos José e Amélia pelo apoio, incentivo, carinho e amizade sempre; Aos meus amados gatinhos por serem um ótimo remédio para meu estresse: Aslan, Pitico, Mel, Pidoncha , Tigre, Fafles e família Ninoca; E por fim a todos que contribuíram direta ou indiretamente para a realização dessa pesquisa. Muito Obrigada!
RESUMO
O desempenho de uma edificação abrange vários aspectos fundamentais, como durabilidade, salubridade e segurança que buscam atender as exigências dos usuários. Dentre esses aspectos de desempenho previstos na norma ABNT NBR 15575-2013- Edificações habitacionais- Desempenho, pode-se destacar o item desempenho acústico, que é um tema contemporâneo devido ao aumento da poluição sonora e do consequente incomodo gerado principalmente nos edifícios habitacionais. Para que o desempenho acústico da edificação seja obtido é necessário que na fase de concepção do projeto sejam dimensionados e escolhidos corretamente os elementos construtivos dos sistemas: de piso, de vedação vertical interna e externa, de cobertura e de equipamentos prediais. Neste contexto, programas de simulação acústica são ferramentas importantes para o cálculo de modelos de previsão de desempenho, porém os programas disponíveis no campo da acústica são em sua maioria desenvolvidos na Europa e nos EUA e apresentam realidades diferentes da construção civil brasileira. O presente trabalho tem como propósito desenvolver e apresentar o programa computacional, Hipnos Acústica, criado para simular e verificar o desempenho acústico dos sistemas de vedação vertical externa e interna, sistema de piso e sistema de cobertura, de acordo com critérios e parâmetros exigidos pela norma ABNT NBR 15575/2013. Destaca-se também a inclusão da contribuição do tipo de junção dos elementos construtivos no isolamento sonoro de impacto, a influência do formato da fachada e as transmissões indiretas no desempenho acústico da edificação, tendo como base a norma europeia BS EN 12354. Testes indicaram o bom funcionamento do programa para a finalidade desejada.Palavras-chave: Desempenho de edificações, ABNT NBR15575, Isolamento acústico,
ABSTRACT
The performance of a building comprises several key factors, such as durability, salubrity and safety. This factor aims to meet the demands of users and they are provided by the Brazilian standard ABNT NBR 15575/2013- Housing Buildings - Performance. The acoustic performance item has great importance today due to increased noise pollution and
consequent discomfort generated mainly in residential buildings. To achieve the proper
acoustic performance, the correct choice and dimensioning of constructive elements of the systems (floor, internal and external vertical seal, roof and building equipment) are required
in the project design stage.In this context, acoustic simulation software are important tools
for calculating performance prediction models. However, most of these software are developed in the Europe and in the USA, sites that have different realities of the Brazilian civil construction. This study aims to develop and present the software, Hypnos Acoustics. This software is capable to simulate and check the acoustic performance of external vertical seal and internal systems, floor systems and roof system, according to criteria and parameters required by the standard NBR 15575/2013. The program took into account the contribution of the type of junction of constructive elements in impact sound insulation, the influence of the facade format and indirect transmissions on the acoustic performance of the building, based on the European standard BS EN 12354. Tests indicated the good operation of the program for the desired purpose.
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1- Linguagem de desempenho ... 24
Figura 3.1- Vias de transmissão de ruído ... 31
Figura 3.2- Curva típica de índice de redução sonora para parede simples ... 33
Figura 3.3- Ruído transmitido pela estrutura ... 35
Figura 3.4- Soluções para isolamento de ruído de impacto ... 38
Figura 5.1- Curva de valores de referência para ruído de aéreo,1/3 oitava. ... 59
Figura 5.2- Desenho esquemático da medição de ruído de impacto. ... 60
Figura 5.3- Curva de valores de referência para ruído de impacto,1/3 oitava. ... 62
Figura 5.4- Modelo esquemático das câmaras e do corpo de prova... 64
Figura 5.5- Parâmetros do formato da fachada ... 65
Figura 5.6- Contribuição do formato da fachada ... 66
Figura 5.7- Transmissão direta e indireta de ambientes sobrepostos ... 67
Figura 5.8- União rígida em + de elementos construtivos homogêneos ... 69
Figura 5.9- União rígida em T de elementos construtivos homogêneos ... 69
Figura 7.1- DB-HR- Cálculo de isolamento acústico de ruído aéreo em fachada ... 81
Figura 7.2- Exemplo de Ficha Justificativa ... 82
Figura 7.3- Fluxo da ferramenta SILENSIS ... 83
Figura 7.4- Interface do programa, Tipo de edifício ... 84
Figura 7.5- Desenho das fachadas do edifício ... 85
Figura 7.6- Relatório - Ficha Justificativa ... 85
Figura 7.7- Relatório SILENSIS ... 86
Figura 7.8- Tela do programa computacional acústico BASTIAN ... 87
Figura 7.9- Tela do programa computacional acústico Insul... 88
Figura 7.10- Tela do programa computacional acústico SONarchitec ... 89
Figura 7.11- Tela do programa computacional Acústico 3.0 ... 89
Figura 8.2- Fluxograma de desempenho acústico na edificação ... 97
Figura 8.3- Organização dos cálculos em planilhas ... 98
Figura 9.1- Exemplo da planilha de cálculo de ruído global ... 106
Figura 9.2- Exemplo de banco de dados de materiais ... 107
Figura 9.3- Exemplo da planilha de cálculo de tempo de reverberação ... 107
Figura 9.4 - Exemplo da planilha de cálculo de Diferença Padronizada de Nível e número único ... 108
Figura 9.5 - Exemplo da planilha de resultados ... 109
Figura 9.6 – Fluxograma simulação de projeto ... 110
Figura 9.7- Planta tipo do edifício habitacional/ Localização do dormitório avaliado ... 112
Figura 9.8 - Fachada do edifício habitacional... 112
Figura 9.9- Planilha 1 com valores de ruído e área dos elementos construtivos para fachada... 113
Figura 9.10- Planilha 2 – Cálculo do tempo de reverberação com a inserção de materiais e áreas do ambiente receptor ... 113
Figura 9.11- Planilha 3 – Cálculo de D2m,nt e número único ... 114
Figura 9.12- Resultados obtidos- Lista de materiais que atendem a norma para essa situação ... 115
Figura 9.13- Fluxograma da verificação do desempenho acústico da edificação ... 117
Figura 9.14- Planta da sala emissora e receptora com os pontos de medição ... 118
Figura 9.15- Exemplo da planilha cálculo de Diferença Padronizada de Nível e número único preenchida para verificação do desempenho acústico da edificação ... 119
Figura 9.16- Exemplo da planilha parte 1 para preenchimento de dados ... 120
Figura 9.17- Exemplo da planilha - cálculo da contribuição direta e indireta e número único ... 121
Figura 9.18- Exemplo da planilha materiais para cálculo de isolamento de ruído de impacto ... 122
Figura 9.19- Exemplo da planilha de medição para cálculo de isolamento de ruído de impacto ... 123
Figura 9.20- Fluxograma simulação de projeto ... 124
Figura 9.21- Dados de entrada ... 125
Figura 9.22- Cálculo da contribuição direta e indireta e número único... 125
Figura 9.23- Resultado da simulação para isolamento de ruído de impacto ... 126
Figura 9.24- Fluxograma para cálculo de isolamento de ruído de impacto ... 127
Figura 9.25- Planta da sala de emissão e recepção com os pontos de medição ... 127
Figura 9.26- Corte esquemático ... 127
Figura 9.27- Planilha para cálculo de isolamento de ruído de impacto- Conferência de edificação ... 128
Figura 9.28- Tela de apresentação ... 132
Figura 9.29- Tela 1: Medição do nível de ruído ... 133
Figura 9.30- Tela 2: Classificação de Ruído e Nível de Desempenho ... 134
Figura 9.31- Tela 3: Cálculo do Tempo de Reverberação ... 135
Figura 9.32- Tela Auxiliar: Cálculo do Tempo de Reverberação... 136
Figura 9.36- Inserção de dados de materiais com índice de redução acústica ... 140
Figura 9.37- Tela Relatório Parcial ... 141
Figura 9.38- Exemplo de Tela de Informação. ... 142
Figura 9.39- Exemplo de script. ... 146
Figura 9.40- Gráfico de Relacionamentos entre tabelas... 149
Figura B1- Geometria do método do alto-falante. ... 163
LISTA
DE
TABELAS
Tabela 2.1: Requisitos de usuário segundo a norma ISO 6241/1984 ... 25
Tabela 4.1- Critério e nível de pressão sonora de impacto-padrão ponderado, L´nT,w ... 45
Tabela 4.2- Critérios de diferença padronizada de nível ponderada, DnT,w. ... 46
Tabela 4.3 - Valores de desempenho da diferença padronizada de nível ponderada a 2 metros de distância, D2m,nT,w, da vedação externa de dormitório ... 47
Tabela 4.4- Valores de desempenho da diferença padronizada de nível ponderada, DnT,w, entre ambientes ... 48
Tabela 4.5- Índice de redução sonora ponderado, Rw, de fachadas. ... 49
Tabela 4.6- Índice de redução sonora ponderado, Rw, de componentes construtivos utilizados nas vedações entre ambientes ... 49
Tabela 4.7- Influência da DnT,w sobre a inteligibilidade da fala pra ruído no ambiente interno em torno de 35dB a 40 dB. ... 50
Tabela 4.8- Nível de pressão sonora de impacto padronizado ponderado, L´nTw para ensaios de campo. ... 51
Tabela 4.9- Valores máximos do nível de pressão sonora contínuo equivalente, L Aeq,nT, medido em dormitórios. ... 52
Tabela 4.10- Valores máximos do nível de pressão sonora máximo medido em dormitórios. ... 52
Tabela 5.1 – Parâmetros acústicos utilizados no isolamento sonoro segundo as normas ISO- Testes em campo. ... 54
Tabela 5.2- Valores de curva de referência ISO 717-1. ... 58
Tabela 5.3- Valores de curva de referência ISO 717-2 ... 61
Tabela 6.1- Valores de isolamento acústico de ruído aéreo, D2m,nT,Atr ... 74
SUMÁRIO
1.Introdução ... 17 1.1.Objetivo geral ... 19 1.1.1. Objetivos específicos ... 20 1.2.Estrutura do trabalho ... 20 2. Desempenho de edificações ... 222.1. Desempenho de edificações no Brasil ... 26
3. Ruído e isolamento acústico ... 29
3.1.Ruído aéreo ... 31
3.1.1.Isolamento sonoro aéreo ... 32
3.1.1.1 Parede simples ... 32
3.1.1.2 Parede dupla ... 34
3.1.1.3 Parede composta ... 35
3.2.Ruído de impacto ... 35
3.2.1.Isolamento de ruído de impacto ... 36
3.3.Diferença entre isolamento acústico in loco e laboratório ... 38
4. Norma de desempenho de edificações- NBR15575 ... 40
4.1. Desempenho acústico... 42
4.1.1. Desempenho acústico na NBR 15575 (2013) parte 1 ... 44
4.1.2. Desempenho acústico na NBR 15575 (2013) parte 2 ... 44
4.1.3. Desempenho acústico na NBR 15575 (2013) parte 3 ... 44
4.1.4. Desempenho acústico na NBR 15575 (2013) parte 4 ... 46
4.1.5. Desempenho acústico na NBR 15575 (2013) parte 5 ... 50
5.1. Métodos de ensaio para avaliação de desempenho acústico ... 53
5.1.1. Método de engenharia realizado em campo para medir isolamento de ruídos ... 53
5.1.1.1. Isolamento de ruído aéreo... 54
5.1.1.1.1. ISO 140-4(1998) ... 55
5.1.1.1.2. ISO 140-5(1998) ... 56
5.1.1.1.3. ISO 717-1 (2013) ... 57
5.1.1.2.Isolamento de ruído de impacto ... 59
5.1.1.2.1. ISO 140-7(1998) ... 59
5.1.1.2.2. ISO 717-2 (2013) ... 60
5.1.2. Método simplificado de campo ... 62
5.1.3. Método de precisão realizado em laboratório ... 63
5.2. Método de predição de desempenho acústico ... 64
5.2.1. Estimativa de isolamento sonoro aéreo em fachadas ... 65
5.2.2. Estimativa de isolamento de impacto sonoro entre ambientes ... 67
6. Código Técnico de Edificações Espanhol ... 70
6.1. Desempenho acústico no CTE ... 72
6.1.1. Valores de isolamento de ruído aéreo ... 73
6.1.2. Valores de isolamento de ruído de impacto ... 74
6.2. Concepção e dimensionamento para isolamento sonoro ... 75
6.3. O Código Técnico de Edificações Espanhol e a norma ABNT NBR 15575 ... 76
7. Programas computacionais para simulação acústica... 79
7.1. Ferramentas computacionais do Código Técnico de Edificações Espanhol (CTE) ... 80
7.2. BASTIAN ... 86
7.3. INSUL ... 87
7.4. SONarchitect ISO ... 88
7.5. Acústico 3.0 e Bd Acústica versão 1.2 ... 89
7.6. Reverb 2010 ... 90
8. Materiais e Métodos ... 92
8.1. Detalhamento das etapas ... 93
9. Resultados e discussões ... 103
9.1. Desenvolvimento das planilhas. ... 103
9.1.1. Desenvolvimento das planilhas do Sistema de Vedação Vertical... 104
9.1.2. Desenvolvimento das planilhas do Sistema de Piso ... 119
9.1.2.1. Simulação – Sistema de Piso para isolamento sonoro de impacto ... 123
9.1.2.2. Verificação do desempenho acústico da edificação de acordo com os valores da norma ABNT NBR 15575 para o Sistema de Piso para isolamento sonoro de impacto ... 126
9.1.3. Desenvolvimento das planilhas do Sistema de Cobertura ... 129
9.2. Interface gráfica- Hipnos Acústica. ... 129
10. Conclusões... 150
Referências ... 152
Anexo A- Procedimentos de Medição Norma ISO 140-4 (1998) ... 159
Anexo B- Procedimentos de Medição Norma ISO 140-5 (1998) ... 162
1. INTRODUÇÃO
O desempenho de uma edificação abrange vários aspectos fundamentais, como segurança, habitabilidade e durabilidade, que buscam atender as exigências dos usuários. Para assegurar que esses aspectos de desempenho sejam atendidos foi criada a norma brasileira de desempenho a ABNT NBR15575/2013- “Edifícios Habitacionais - Desempenho”. Objetivamente, esta norma visa definir um padrão mínimo de desempenho ao estabelecer critérios de desempenho e métodos de avaliação dos imóveis habitacionais. A norma auxilia nas análises que definem o financiamento de imóveis habitacionais e possibilita adequações nos procedimentos de execução, uso e manutenção dos imóveis habitacionais (ABNT NBR15575/2013).Com a aprovação da norma de desempenho de edificações habitacionais, ABNT NBR 15575/2013, o setor da construção civil, assim como todos os segmentos da cadeia produtiva, projetistas, fabricantes, laboratórios, construtores e governo tiveram que se adequar para atendê-la. Essa norma é importante porque define critérios mínimos de desempenho da edificação ao longo de sua vida útil e permite utilizar qualquer tipo de sistemas construtivos, inclusive sistemas inovadores, desde que apresentem uma avaliação favorável.
Dentre os aspectos de desempenho previstos na norma ABNT NBR 15575/2013 pode-se destacar o item desempenho acústico, que é um tema contemporâneo devido ao aumento da poluição sonora e do consequente incômodo gerado principalmente nos edifícios habitacionais. Muitas vezes buscando a redução de custo e tempo de execução da obra nos edifícios habitacionais, a qualidade do produto final do ponto de vista do desempenho acústico é prejudicada.
O ruído gerado pelo tráfego de veículos, pelas atividades desenvolvidas na área de lazer, pela música no apartamento vizinho, pelos eletrodomésticos, dentre outros, são
causas de desentendimentos e de estresse entre moradores. Por isso, faz-se necessário o adequado isolamento acústico por parte de fachadas, coberturas, entrepisos, paredes de geminação e de separação entre áreas privativas e áreas comuns. Além de critérios de isolamento ao ruído aéreo, a norma brasileira inclui critérios para o isolamento ao ruído transmitido por impactos, fator importante para os entrepisos e coberturas acessíveis (CBIC,2013).
Com a entrada em vigor da norma ABNT NBR15575/2013, para que os critérios de desempenho acústico exigidos sejam cumpridos, com o edifício acabado, é necessário um estudo de isolamento na fase de projeto e a posterior comprovação desse desempenho quando a edificação já estiver concluída.
A motivação inicial do trabalho buscou entender como os arquitetos conseguiriam implementar a norma ABNT NRB15575/2013 nos projetos de arquitetura na questão do desempenho acústico. Para isso adotou-se como referência a Espanha, um país que possui normas de desempenho da edificação e que está em vigor desde 2007. Esse conjunto de normas é conhecido como Código Técnico de Edificação Espanhol (CTE) e abrange questões de segurança, durabilidade, funcionalidade e habitabilidade, dentre as quais está o desempenho acústico. Como esse país já passou pelo processo de implantação da norma buscou-se verificar se existiam e como funcionavam ferramentas computacionais que ajudassem o projetista a fazer o correto dimensionamento e escolhas de materiais na concepção do projeto para obter o mínimo exigido pelo Código.
Para que o desempenho acústico da edificação seja obtido é necessário que na fase de concepção projeto do edifício sejam dimensionados e escolhidos corretamente os elementos construtivos dos sistemas: de piso, de vedação vertical interna e externa, de cobertura e de equipamentos prediais. Neste contexto, programas de simulação acústica são ferramentas importantes para o cálculo de modelos de previsão de desempenho, porém os programas disponíveis no campo da acústica são em sua maioria desenvolvidos na Europa e nos EUA e apresenta realidades diferentes da construção civil brasileira.
Objetivando auxiliar o projetista na escolha dos materiais adequados o presente trabalho propõe a implementação de uma ferramenta computacional, denominada Hipnos Acústica, voltada para a construção civil brasileira e que esteja de acordo com a norma ABNT NBR 15575. A ferramenta busca facilitar decisões de projeto e possibilitar combinações de produtos, ou a utilização de sistemas inovadores que atendam a norma por meio de simulações. Além disso, essa ferramenta também pode colaborar para a verificação dos resultados de desempenho acústico quando a edificação estiver construída verificando por meio de medições se a edificação está dentro dos padrões mínimos considerados pela norma ABNT NBR15575/2013.
de acordo com a norma ABNT NBR 15575/2013 que auxilie os profissionais da área é importante devido a necessidade de adaptação do setor da construção civil para atender essa norma. A exemplo disso tem-se fabricantes de produtos que ainda não possuem disponíveis dados relacionados a ensaios de laboratório que contemplem o desempenho acústico, e projetistas que não são especialistas em acústica e que não tem conhecimento dos métodos de avaliação, critérios, requisitos e dos cálculos a serem realizados contidos na norma ABNT NBR15575/2013.
A ferramenta Hipnos Acústica busca a sistematização do conhecimento existente, contribuindo para a criação de ambientes com desempenho acústico adequado. Isso tornará possível a simulação de interferências nos ambientes, seja na fase de projeto ou de pós-ocupação, de forma a colaborar no processo de tomada de decisão para melhoria do desempenho acústico da edificação, principalmente em unidades habitacionais.
A primeira parte dessa ferramenta baseada em cálculos para a estimativa do desempenho acústico dos Sistemas de Vedação Vertical Externa e Interna (SVVE, SVVI), Sistema de Piso (SP) e Sistema de Cobertura (SC) foi desenvolvida em planilhas de Microsoft Office Excel /2010. Parte desses resultados foi apresentada no 44º Congresso Internacional sobre Engenharia de Controle de Ruído, Internoise 2015, e no 25º Encontro Nacional e Latino-Americano de Conforto no Ambiente Construído (ENCAC/ELACAC). O método de avaliação do desempenho acústico utilizado para a sistematização foi o proposto pelas famílias de normas ABNT NBR 15575 para classificação do desempenho, ISO 140 para métodos de medições, ISO 717 para determinação do número único e BS EN 12354 para estimativa de isolamento acústico. Esses métodos avaliam o desempenho acústico para os sistemas construtivos edificados pela Diferença de nível padronizada ponderada, Dntw, e Diferença Padronizada de nível, a 2 metros, D2m,nT,w, para ruído aéreo e Nível de
pressão sonora de impacto–padrão ponderado, L´nTw, para ruído de impacto.
Buscando uma interface amigável e didática para usuários especialistas e não especialistas na área de desempenho acústico de edificações a segunda parte da ferramenta foi desenvolvida no software Filemaker para plataforma Windows e Mac.
1.1 Objetivo geral
Desenvolver uma ferramenta computacional que permita aos profissionais responsáveis pelo desenvolvimento de projeto de edificações habitacionais preverem e verificarem o desempenho acústico para atender a norma de desempenho ABNT NBR 15575/2013.
1.1.1 Objetivos específicos
• Verificar quais são os dados necessários para o desenvolvimento de uma ferramenta computacional que avalie o desempenho acústico de edificações habitacionais;
• Desenvolver planilhas que sistematizem e realizem os cálculos acústicos necessários para verificação do desempenho;
• Criar uma interface didática e intuitiva para a ferramenta que possa ser usada por pessoas não especialistas na área;
• Iniciar a elaboração de uma base de banco de dados sobre propriedades acústicas de materiais de acabamento ou sistemas construtivos disponíveis no Brasil que possa ser continuamente alimentado pelos usuários;
1.2 Estrutura do trabalho
O conteúdo da tese está distribuído em 10 capítulos. No capítulo 1 é apresentada uma breve introdução sobre o trabalho, com os objetivos gerais e específicos a serem atendidos além da estrutura do trabalho.
Apresenta-se no capítulo 2 um breve histórico de como surgiu o conceito de desempenho de edificações no mundo e como se desenvolveu esse conceito no Brasil dando origem a norma de desempenho de edificações habitacionais, ABNT NBR15575/2013.
O capítulo 3 apresenta os problemas ocasionados pelo ruído, os tipos de ruídos e os cálculos de isolamento. Na sequência o capítulo 4 apresenta a norma ABNT NBR 15575/2013, as questões acústicas abordadas, e os critérios de desempenho acústico exigidos para os diferentes sistemas: sistema de piso, sistema de vedação vertical externo e interno, sistema de cobertura e sistema de instalações prediais de água e esgoto.
Os métodos de avaliação do desempenho referenciados na norma ABNT NBR 15575/2013 são apresentados no capítulo 5, assim como métodos de estimativas da norma europeia BS EN 12354, a influência do formato da fachada, e a contribuição das transmissões indiretas.
O capítulo 6 apresenta o Código Técnico de Edificação Espanhol tido como uma referência no trabalho. Essa parte do trabalho estabelece os requisitos que as edificações devem obedecer na Espanha e uma comparação com a NBR15575 assim como eles buscaram implementar o Código de Edificações. O capítulo 7 apresenta um levantamento de ferramentas computacionais comerciais ou disponíveis de forma gratuita que foram desenvolvidas para auxiliar projetistas nos cálculos de desempenho acústico.
Destaca-se, no Capítulo 8, a descrição dos materiais e métodos desenvolvidos neste trabalho, indicando a estrutura e os dados necessários utilizados para desenvolver a ferramenta de simulação e verificação do desempenho acústico da edificação. O capítulo 9 apresenta os resultados do desenvolvimento da ferramenta computacional, denominada Hipnos Acústica, a sequência de planilhas elaboradas para os cálculos de isolamento acústico e a interface gráfica desenvolvida.
O capítulo 10 apresenta as conclusões, os problemas encontrados e sugestões para trabalhos posteriores. Na sequência são apresentados os Apêndices e as Referências Bibliográficas utilizadas nesta tese.
2. DESEMPENHO DE EDIFICAÇÕES
A palavra “desempenho” é definida como o comportamento em uso do produto, caracterizando-se o fato de que este deve apresentar certas propriedades para cumprir a função proposta quando sujeito a determinadas influências ou ações durante a sua vida útil. Essas ações que atuam sobre o edifício são chamadas condições de exposição. Assim, avaliar o desempenho de um produto implica definir qualitativa e/ou quantitativamente quais as condições que devem ser satisfeitas por ele quando submetido às condições normais de uso e quais os métodos para avaliar se as condições estabelecidas foram atendidas (GONÇALVES, et.al, 2003).
O desempenho de edificações está relacionado ao atendimento de requisitos considerando-se o uso para o qual a edificação foi projetada. Ressalta-se que se deve pensar em termos de fins e não dos meios, ou seja, os requisitos que a construção deve atender e não de como esta deve ser construída.
A definição de desempenho e de como este deve ser alcançado vem sendo discutida pelos países desenvolvidos desde a década de 60 e 70, conforme descrição detalhada das instituições que atuam na área e de trabalhos publicados, feita por Mitidieri em sua tese de doutorado (MITIDIERI, 1998). Das instituições citadas, pode-se destacar a Réunion Internationale de Laboratories d’Essais et de Recherches sur les Materiaux et Construtions (RILEM), a American Society for Testing and Materials (ASTM) e o International Council for Research and Innovation in Building and Construction (CIB), que promoveram eventos técnicos para apresentação e discussão de trabalhos sobre a aplicação do conceito de desempenho em edifícios.
Na década de 70, nos Estados Unidos, o U.S. Department of Housing and Urban Development, desenvolveu um programa chamado "Operation Breakthrough", cujo objetivo foi desenvolver critérios para projetos e avaliação de sistemas inovadores voltados à
construção de casas. O programa iniciado pelo Departamento de Habitação e Desenvolvimento Urbano Americano foi criado para melhorar o processo de desenvolvimento de habitação para famílias de baixa renda dos EUA. O programa apoiou mudanças no setor imobiliário buscando novos métodos de construção, materiais e explorou novos métodos para avaliar a construção habitacional, além de ter incentivado mudanças nos requisitos do código de construção (HUD,1976). Este trabalho resultou na publicação do documento Guide criteria for the design and evaluation of Operation Breakthrough Housing Systems (HUD,1977) contendo a definição de critérios de desempenho.
Segundo Borges (2008), o conceito de desempenho busca o desempenho desejado global, ou seja, os fins, o resultado final, sendo assim, a escolha e definição das soluções de todas as partes deve convergir para desempenho compatível com o desejado, e não necessariamente emergir de um manual de execução.
Uma das entidades internacionais que estuda o tema desempenho é o CIB (International Council for Research and Innovation in Bulding and Construction). O CIB é uma organização internacional dedicada ao avanço da tecnologia da construção por meio de estudos de pesquisa e disseminação de informação, e é protagonista nos estudos voltados ao tema desempenho de edificações. Em 1982, Gibson, pesquisador da CIB, definiu o conceito de desempenho como a prática de se pensar em termos de fins e não de meios. A preocupação é com os requisitos que a construção deve atender e não com a prescrição de como essa deve ser construída. Essa definição está contida no Relatório CIB nº64 “Working in a performance approach in building”(GIBSON,1982).
Segundo Sziget e Davis (2005), as duas características principais do conceito de desempenho são:
1. o uso de duas linguagens, uma para as exigências e necessidades do usuário, a linguagem do usuário, e o outro para as especificações técnicas do desempenho, a linguagem técnica da cadeia produtiva.
2. a necessidade de validação e verificação de resultados com metas de desempenho.
Os clientes e usuários devem ser capazes de verificar se o que eles receberam, e o ciclo de vida da instalação são compatíveis com o que eles pediram e pagaram. Para que isso ocorra existem duas necessidades principais: a primeira é fazer com que as exigências funcionais do usuário sejam mais explícitas e, portanto seja levado aos objetivos do projeto; e a segunda necessidade é verificar se as soluções projetuais estão em conformidade com os requisitos propostos. Esse processo é difícil por causa das diferentes linguagens entre usuários e a cadeia produtiva com questões técnicas.
Segundo o PeBBu (Performance Based Building, 2005) a abordagem de desempenho oferece uma solução, usando "linguagem desempenho" como um
intermediário entre as necessidades e os requisitos funcionais e soluções técnicas. No lado do usuário a demanda das necessidades funcionais é traduzida em requisitos de desempenho. Trata-se de requisitos relacionados com o produto, expressando as propriedades que o produto deveria ter para facilitar o uso pretendido. Do lado da produção e das especificações técnicas são traduzidas em especificações de desempenho, expressando a medição ou previsão das propriedades da solução oferecida e para isso são necessários métodos de validação e / ou avaliação assim como ferramentas (Figura 2.1).
Figura 2.1- Linguagem desempenho Fonte: Adaptado de PeBBu, 2005.
Uma importante referência para consideração de requisitos de desempenho em edificações é a norma internacional ISO 6241:1984, Performance standards in building -- Principles for their preparation and factors to be considered, que foi elaborada em 1984. Ela estabelece 14 itens como sendo as exigências do usuário com relação à edificação: segurança estrutural, conforto higrotérmico, segurança ao fogo, adaptação ao uso, segurança de utilização, durabilidade, economia, estanqueidade (habitabilidade), conforto tátil (habitabilidade), qualidade do ar (habitabilidade), conforto acústico (habitabilidade), conforto visual, higiene e necessidades dinâmicas.
A lógica do desempenho apresentada na norma ISO 6241/1984 também é a mesma adotada na norma ABNT NBR 15575/2013, com os requisitos enquadrados num nível qualitativo, quantitativo, e os métodos de avaliação para a verificação do atendimento ou não do critério como, por exemplo, o desempenho acústico de fachada em relação aos ruídos aéreos.
A Tabela 2.1 apresenta os requisitos abordados na ISO 6241/1984 e alguns exemplos.
Tabela 2.1- Requisitos de usuário segundo a norma ISO 6241/1984 CATEGORIA EXEMPLOS
Requisitos de estabilidade
● Resistência mecânica a ações estáticas e dinâmicas, tanto individualmente quanto em combinação. ● Resistência a impactos, ações abusivas internacionais ou não, ações acidentais, efeitos cíclicos. Requisitos de
segurança contra incêndio
● Riscos de irrupção e de difusão de incêndio. ● Efeitos psicológicos de fumaça e calor.
● Tempo de acionamento de alarme (sistema de detecção e de alarme). ● Tempo de evacuação da edificação (rotas de saída).
● Tempo de sobrevivência (compartimentalização do fogo).
Requisitos de segurança em uso
● Segurança relativa a agentes agressivos (proteção contra explosões, queimaduras, pontos e bordas cortantes, mecanismos móveis, descargas elétricas, radioatividade, contato ou inalação de substâncias venenosas, infecção.)
● Segurança durante movimentação e circulação (limitação de escorregamento nos pisos, vias não obstruídas, corrimões etc).
● Segurança contra a entrada indevida de pessoas e/ou animais. Requisitos de
vedação
● Vedação contra água (de chuva, do subsolo, de água potável, de águas servidas etc). ● Vedação de ar e de gás.
● Vedação de poeira e de neve. Requisitos térmicos
e de umidade
● Controle de temperatura do ar, da radiação térmica, da velocidade do ar e da umidade relativa (limitação de variação em tempo e no espaço, resposta de controles).
● Controles de condensação. Requisitos de pureza do ar ● Ventilação ● Controle de odores. Requisitos acústicos
● Controle de ruídos internos e externos (contínuos e/ou intermitentes). ● Inteligibilidade sonora.
● Tempo de reverberação.
Requisitos visuais
● Iluminação natural e artificial ( iluminação necessária, estabilidade, contraste lumínico e proteção contra luz muito forte).
● Luz solar (insolação). ● Possibilidade de escuridão.
● Aspectos de espaços e de superfícies (cor, textura, regularidade, nivelamento, verticalidade, horizontalidade, perpendicularidade etc.).
● Contato visual, internamente e com o mundo exterior (encadeamentos e barreiras referentes à privacidade, proteção contra distorção ótica).
Requisitos táteis ● Propriedades das superfícies, aspereza, secura, calor, elasticidade. ● Proteção contra descargas de eletricidade estática.
Requisitos dinâmicos
● Limitação de vibrações e acelerações de todo o conjunto (transientes e contínuas) ● Comodidade dos pedestres nas áreas expostas ao vento.
● Facilidade de movimentação (inclinação das rampas, disposição dos degraus de escadas). ● Margem de manobras (manipulação de portas, janelas, controle sobre equipamentos etc.). Requisitos de
higiene
● Instalação para cuidados e higiene do corpo humano. ● Suprimento de água.
● Condições de limpeza
● Liberação de águas servidas, materiais servidos e fumaça. ● Limitação de emissão de contaminantes.
Requisitos para a conveniência de espaços destinados a usos específicos
● Quantidade, tamanho, geometria, subdivisão e inter-relação de espaços, ● Serviços e equipamentos.
● Condições (capacidade) de mobiliamento e flexibilidade. Requisitos de
durabilidade ● Conservação (permanência) de desempenho com relação à necessária vida útil de serviços sujeitos à manutenção regular. Requisitos
econômicos
● Custos de manutenção, operacionais e de capital. ● Custos de demolição.
Entretanto, segundo Borges (2008) a principal deficiência da norma ISO 6241/1984 é a ausência do enfoque ambiental, possivelmente por ter sido elaborada em uma época em que a sustentabilidade das construções não era um tema relevante para a sociedade.
2.1. Desempenho de edificações no Brasil
A avaliação de desempenho é baseada em requisitos e critérios de desempenho, e em métodos de avaliação que permitem verificar se o edifício e suas partes atendem às condições estabelecidas. O edifício divide-se em elementos e componentes para os quais são definidos os requisitos e critérios de desempenho, bem como os métodos de avaliação decorrentes.
A metodologia adotada na aplicação do conceito de desempenho à avaliação do edifício ou de seus componentes e elementos é resumida por Mitidieri (1998) da seguinte forma:
a) Identificação das exigências do usuário a serem satisfeitas, como as exigências de desempenho acústico;
b) Identificação das condições de exposição a que estão submetidas o edifício, seus elementos e componentes;
c) Definição dos requisitos e critérios de desempenho a serem atendidos pelo edifício, seus elementos e componentes, expressos qualitativa e quantitativamente, respectivamente;
d) Definição dos métodos de avaliação a serem adotados.
No Brasil, os primeiros documentos técnicos que traziam critérios de desempenho para edifícios de pequeno porte iniciaram-se na década de 70, com os engenheiros do antigo Banco Nacional de Habitação (BNH), auxiliados pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) (BORGES, 2008). Na época, as normas técnicas disponíveis no Brasil e os códigos de obra eram na sua quase totalidade prescritivos, voltados para a especificação de componentes cujo comportamento era bem conhecido ou para a especificação de detalhes construtivos com a utilização desses produtos, não contendo especificações relacionadas aos limites mínimos de qualidade que pudessem servir de referência na avaliação do desempenho de novos produtos (SOUZA, 1983).
Segundo Mitidieri (1998), os critérios de desempenho inicialmente formulados foram sistematicamente revisados ao longo dos anos, sendo que em dezembro de 1995 foi concluído um trabalho pelo IPT, com apoio da FINEP, sobre Normas Mínimas de Desempenho que permitem avaliar um produto ou sistema destinado à construção de
habitações populares, considerando-se a realidade sócio-econômica do nosso país.
Em 2000, a Caixa Econômica Federal, sucessora do BNH na gestão dos investimentos sociais em habitação, e a Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) financiaram um projeto de consolidação de todo o conhecimento acumulado sobre o desempenho para edifícios denominado Normas Técnicas para Avaliação de Sistemas Construtivos Inovadores para Habitações. A coordenação do projeto ficou a cargo do Comitê Brasileiro da Construção Civil da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), com a participação de especialistas de diversas áreas de conhecimento contratados para elaborar os textos base e coordenar e apoiar a comissão de estudos durante o processo de discussão pública e análise de votos.
A partir da lista de exigências do usuário apresentadas na norma ISO 6241/1984 definiram-se as 14 exigências dos usuários a serem consideradas nos textos normativos:
a) Segurança: 1. Desempenho estrutural; 2. Segurança contra incêndio; 3. Segurança no uso e operação).
b) Habitabilidade: 4. Estanqueidade; 5. Conforto térmico; 6. Conforto acústico; 7. Conforto lumínico; 8. Saúde e higiene; 9. Funcionalidade e acessibilidade; 10. Conforto tátil; 11. Qualidade do ar).
c) Sustentabilidade: 12. Durabilidade; 13. Manutenabilidade; 14. Adequação ambiental.
Vários especialistas reuniram os trabalhos científicos publicados até aquele momento e deram início à redação do texto-base da ABNT NBR 15575, projeto da norma de Desempenho para Edifícios Habitacionais de até Cinco Pavimentos. Segundo Borges (2008), neste período foi criada a comissão de Estudos e projetos da Norma Brasileira de Desempenho de Edifícios, coordenada pelo engenheiro Ércio Thomaz do IPT.
Nos anos seguintes foram realizadas discussões públicas desse texto, com toda a cadeia produtiva da construção civil. Neste processo houve a participação de universidades, construtoras, incorporadoras, projetistas, laboratórios, institutos de pesquisas, fabricantes de materiais e a Caixa Econômica Federal.
Segundo Gonçalves et.al (2003), a partir da revisão bibliográfica, foi proposta a estrutura da norma, levando- se em conta as seguintes questões:
- a existência de distintas classes de edifícios, com diferentes solicitações, como, por exemplo, os edifícios residenciais, industriais, etc.;
- as exigências dos usuários a serem consideradas nas normas;
- a possibilidade de se avaliar o sistema construtivo completo e também de se poder identificar facilmente o conjunto de requisitos para os seus subsistemas;
- a compatibilidade com normas já existentes e a desenvolver, para avaliação do desempenho de componentes; e
- a compatibilidade com todo o sistema normativo existente (métodos de cálculo, métodos de ensaio, etc.).
A primeira versão da norma de desempenho ABNT NBR 15575 foi aprovada pela Comissão de Estudos em fevereiro de 2008, e publicada oficialmente pela ABNT em 12 de maio de 2008. Inicialmente, a norma ABNT NBR 15575 foi criada para atender edifícios habitacionais de até cinco pavimentos, visto que os principais modelos de habitações brasileiras de interesse social construídos com recursos públicos encontram-se dentro desse limite. Entretanto, após revisões da norma que ocorreram entre 2010 e 2013, os conceitos colocados na Norma tornaram-na mais abrangente, passando a valer para edificações habitacionais. A norma revisada foi publicada em fevereiro de 2013 e passou a vigorar a partir de 19 de julho de 2013.
A norma de desempenho ABNT NBR 15575/2013 tem um grande potencial para nortear tecnicamente o mercado e induzir a uma melhoria da qualidade das construções. Ela introduz ou reforça novos conceitos, como desempenho acústico, desempenho térmico e vida útil. É a primeira norma brasileira a definir, como um edifício deve se comportar ao longo do tempo para atender as expectativas dos usuários, conceitos já aplicado há muito tempo nos países desenvolvidos e que agora, com a sua vigência, passarão a ser implementados também no Brasil.
É importante ressaltar que ao longo do tempo existe a necessidade de prever mudanças nas exigências humanas, já que mudança no nível de satisfação do usuário em relação ao desempenho do edifício, criando a necessidade de renovação e adequação do mesmo a novos patamares de desempenho e possíveis revisões da norma ABNT NBR 15575.
3. RUÍDO E ISOLAMENTO ACÚSTICO
O ruído é um som indesejável, que incomoda, prejudica ou afeta a saúde das pessoas. É um dos principais fatores a afetar o ambiente urbano, contribuindo para a degradação da qualidade de vida das pessoas.
Perda auditiva, interferência na comunicação, transtorno do sono, rendimento das atividades, nervosismo, fadiga mental, frustração são algumas consequências do ruído ambiental para a saúde dos seres humanos (GERGES, 2000).
O ruído sempre foi um problema ambiental para o ser humano. Na Roma antiga havia regras para controlar o ruído emitido pelas rodas de ferro dos carros batendo nas pedras do calçamento que perturbavam e incomodavam os romanos. Em algumas cidades da Europa medieval não se permitia usar carruagens ou cavalgar durante a noite para assegurar o repouso da população. Os problemas de ruído de antigamente não se comparam com os da sociedade moderna. Um número grande de automóveis transita regularmente pelas cidades, assim como caminhões pesados sem silenciadores. Aeronaves e trens também contribuem para o aumento do ruído ambiental (BERGLUND, B.; LINDVALL, T.; SCHWELA, D. H,1995).
Especialistas em saúde pública concordam que problemas ambientais são responsáveis por 24% de doenças na população. Uma ampla exposição ao ruído ambiental do transporte rodoviário, ferroviário, aeroportos e instalações industriais contribuem para esse índice. Um em cada três indivíduos fica irritado durante o dia e um a cada cinco tem distúrbios do sono por causa do ruído de tráfego. As evidências epidemiológicas indicam que aqueles expostos de forma permanente a níveis elevados de ruído ambiental têm um risco aumentado de doenças cardiovasculares, tais como infarto do miocárdio. Assim, a poluição sonora é considerada não só um meio ambiente incômodo, mas também uma ameaça para a saúde pública (WHO, 2011).
Neto (2009) coloca que embora o incômodo causado pelo ruído não seja um problema recente, a preocupação com o bom isolamento acústico em edifícios residenciais é relativamente recente, ao se pensar na história da construção civil. No século XX engenheiros verificaram que o baixo isolamento sonoro das paredes entre unidades habitacionais, poderia iniciar conflitos entre vizinhos e reduzir o bem estar dos moradores dos edifícios residenciais. Essa discussão sobre o desconforto acústico em edifícios residenciais passou a ser estudada a partir da criação da revista JASA (The American Journal of Acoustical Society) que trata de diversas áreas da acústica e com a publicação do artigo Psychological measuements of annoyance as related to pitch and loudness em 1929.
Na década de 90, a poluição sonora era tida como um problema “luxo” para países desenvolvidos, com soluções de custos elevados. Já em países em desenvolvimento a exposição era e continua sendo muitas vezes maior, devido ao mau planejamento e crescimento desordenado das cidades, assim como construções muitas vezes de baixa qualidade e acusticamente ineficientes (BERGLUND, LINDVALL e SCHWELA, 1995).
Os efeitos do ruído para a saúde são amplos a longo prazo. Nesta perspectiva, coloca-se que a ação prática para limitar e controlar a exposição ao ruído ambiental é essencial e que, portanto deve ser baseada na adequada avaliação científica dos dados disponíveis sobre os efeitos da poluição sonora. As ações para combater o efeito do ruído nas pessoas necessitam das buscas incessantes de decisões em variadas áreas e setores. Os esforços devem estar nas soluções junto ao planejamento das cidades, como também na estruturação dos equipamentos de uso das edificações (OITICICA, 2010).
Segundo Paz, Ferreira e Zanin (2005) o nível equivalente de ruído (Leq) de 65 dB(A) é considerado o limiar de conforto acústico para a medicina preventiva. A exposição contínua à valores acima desse limite pode causar distúrbios psico-fisiológicos diversos.
A Organização Mundial da Saúde recomenda que em áreas residenciais o nível de ruído não ultrapasse o nível sonoro equivalente (Leq) de 55 dB(A). Em adição, estipula que o nível sonoro equivalente de até 50 dB(A) pode perturbar, mas o organismo se adapta facilmente a ele. A partir de 55 dB(A) pode haver a ocorrência de estresse leve, acompanhado de desconforto (WHO, 2003).
Para compreender os limites das reações fisiológicas correlacionadas com níveis de ruído ambiente, Pimentel-Souza (2000) classificou os níveis de ruído dos ambientes em três categorias: ambiente acústico salubre, onde estão inseridos o limite da qualidade do sono (30 dB(A)) e o limite do conforto acústico (50 dB(A)); ambiente acústico tolerável que compreende o início do estresse leve (55 dB(A)) ; e ambiente acústico insalubre, relacionados aos níveis de ruído que podem acarretar um início a danos auditivos (70 dB(A)). Os ambientes considerados toleráveis seriam aqueles em que os índices de ruído estivessem na transição entre o nível da fala civilizada e educada que seriam entre 55
a 65 dB(A) (OITICICA, 2010).
Uma das formas de se fazer o controle de propagação de ruído nas edificações é o isolamento acústico. O aspecto relevante no desempenho acústico dos edifícios é referente ao isolamento de sons aéreos e de impacto, assegurados tanto pelos elementos constituintes das fachadas como da compartimentação interior, piso e parede. Assim, importa que na fase de projeto seja considerado o isolamento sonoro, em conformidade com o disposto nas exigências funcionais estabelecidas por meio das regulamentações vigentes, de modo que o ambiente no interior dos edifícios satisfaça padrões de desempenho adequados (PATRICIO, 2010).
O isolamento de ruído fornecido por paredes, pisos, divisórias ou partições, é apenas uma maneira de atenuar a transmissão da energia sonora de um ambiente para outro. A energia sonora pode ser transmitida via aérea (som carregado pelo ar) e /ou via sólido (som carregado por estrutura).
3.1 Ruído aéreo
Ruídos aéreos são aqueles produzidos dentro da massa de ar do ambiente e que se transmitem, integralmente, através desse meio elástico, até os nossos ouvidos (SILVA, 2002). Esses ruídos aéreos, no caso das edificações, podem ser provenientes de tráfego rodoviário, aéreo ou ferroviário, conversação, atividades cotidianas e equipamentos de uso coletivo como elevadores.
A transmissão do ruído aéreo de um ambiente para outro se faz de três maneiras distintas: pela passagem direta via parede ou painel; pela passagem indireta via flanqueamento, pelas lajes e/ou paredes confluentes; por janelas, aberturas, portas, dutos de ar, tubos de água, eletrodutos conforme ilustração da Figura 3.1 (FERRAZ,2008).
Figura 3.1- Vias de transmissão de ruído Fonte:www.rockfon.com.br/
3.1.1 Isolamento sonoro aéreo
Uma superfície entre ambientes reduz a transmissão sonora entre eles. Uma frente de onda, ao incidir sobre uma superfície sólida, encontra um meio material com propriedades distintas do ar no recinto. A frente de onda deve então propagar-se através do material sólido, percorrendo sua espessura, encontrando do outro lado o ar do recinto contiguo. Toda vez que ocorre uma mudança das características do meio de propagação, há uma redução na intensidade sonora transmitida para o meio seguinte (BISTAFA, 2011).
O parâmetro utilizado para caracterizar a isolação sonora de um material é o Índice de Redução Sonora. Essa grandeza é derivada do coeficiente de transmissão sonora (τ) definido pela capacidade de um material transmitir ou isolar o som. Quanto menor for o valor de τ, menor será a intensidade sonora transmitida, ou seja, mais isolante o material. O nível de ruído transmitido por um material também varia de acordo com as faixas de frequências.
O Índice de Redução Sonora (R) relaciona logaritmicamente a energia sonora transmitida (Et) com a energia sonora incidente (Ei) em uma superfície, essa grandeza é
dada segundo a equação 3.1:
R =10log Ei/Et =10log 1/ τ , dB (Equação 3.1)
Onde: R= índice de Redução Sonora τ = Coeficiente de transmissão
O método para determinar o índice de redução sonora (R) em laboratório é descrito na norma internacional ISO 10140(2010).
A seguir são apresentadas algumas expressões para estimativa do Índice de Redução Sonora de alguns tipos de parede como formados por um único painel (paredes simples), por painéis duplos ou por parede composta de diferentes materiais.
3.1.1.1 Parede simples
Paredes simples são aquelas constituídas de um único elemento construtivo. A equação 3.2 apresenta o cálculo de índice de Redução Sonora pela Lei da Massa apresentado por Gerges (2000).
R= - 42,4+20 log Mf , dB (Equação 3.2) Onde:
f = frequência (Hz)
M= densidade superficial da parede(kg/m2)
Além da densidade superficial do material, a rigidez e o amortecimento do material podem interferir no isolamento de paredes simples (MEHTA,1999). Nas baixas frequências, a transmissão depende basicamente da rigidez do componente. Em frequências um pouco mais altas, o comportamento da parede é de ressonância e depende da capacidade de amortecimento do componente como ilustra a Figura 3.2 (DUARTE, 2005).
Figura 3.2 - Curva típica de índice de Redução Sonora para parede simples. Fonte: GERGES, 2000.
Nas frequências em torno do dobro da frequência de ressonância mais baixa, a parede obedece à chamada Lei da Massa, onde uma parede simples, ao ter duplicada sua densidade superficial ou a frequência do som incidente cresce a perda de transmissão numa razão de 6 dB. Essa região é limitada, sendo estendida até a frequência crítica, onde há uma queda brusca na perda de transmissão (DUARTE, 2005).
Segundo Gerges (2000), a condição de coincidência ocorre quando o comprimento de onda acústica no meio, projetada na estrutura, é igual ao comprimento da onda de flexão livre dessa estrutura. Para incidência normal, a condição de coincidência é chamada crítica. É nessa frequência que a Lei da Massa deixa de ser válida devido ao início da zona controlada pelo efeito da coincidência. A frequência crítica é dada pela equação 3.3.
fc = c2 (Equação 3.3)
Onde:
fc = frequência crítica;
c = velocidade do fluido em que circunda o painel; c1 = velocidade da onda longitudinal no sólido;
h = espessura da placa.
3.1.1.2 Parede dupla
O uso de paredes duplas ou triplas é uma solução para sistemas que exigem alta perda de transmissão sem utilizar grandes massas.
Em sistemas com paredes duplas, a incorporação de um espaço de ar de 15mm a 200 mm fornece um aumento no índice de Redução Sonora de aproximadamente 6 dB acima da soma aritmética das perdas de transmissão de cada uma das duas paredes. Segundo GERGES (2000), a fórmula para calcular o Índice de Redução Sonora de paredes duplas pode ser dada pela equação 3.4.
R=R1+R2+6+ 20log sen 2π.f.d , dB (Equação 3.4)
Onde:
R1= índice de Redução Sonora da parede 1;
R2= índice de Redução Sonora da parede 2;
f = frequência;
d = espaçamento de uma parede em relação à outra; c= velocidade do som.
Oiticica (2010) coloca que o desempenho desse tipo de parede pode ser aperfeiçoado mediante alguns cuidados no seu projeto, como também na sua construção. Estes itens descritos por Oiticica (2010) são:
Maximização da massa da parede;
Construção de duas paredes separadas por uma cavidade;
Evitar interconexão entre as paredes para melhorar seu desempenho;
Evitar que o material utilizado nas duas paredes tenha mesma frequência de coincidência. Aconselha-se utilizar materiais com espessuras diferentes ou que não sejam similares;
Colocar material absorvedor poroso na cavidade entre as duas paredes melhora o desempenho;
Materiais com rigidez baixa terão melhor desempenho do Índice de Redução Sonora.
3.1.1.3 Parede composta
Paredes compostas são paredes constituídas com diferentes tipos de materiais, cujos isolamentos e áreas diferem entre si. Esses diferentes materiais podem ser os componentes de aberturas dessas paredes como portas e janelas e não possuírem o mesmo Índice de Redução Sonora da parede, por isso é necessário calcular o Índice de Redução Sonora de uma superfície composta. Esse cálculo pode ser feito por meio da equação 3.5:
R comp = 10log 1/
τ
comp , dB (Equação 3.5)Onde:
τ
comp representa o coeficiente de transmissão composto e dado na equação 3.6.
τ
comp =Ʃτ
i Si /Ʃ Si (Equação 3.6)Onde:
τ
i é o coeficiente de transmissão sonora de cada superfície componente; Si é a área de cada superfície componente.3.2 Ruído de impacto
Patrício (2010) define ruído de impacto como resultado de uma ação de choque exercida diretamente sobre um elemento de compartimentação. Essa ação, em razão da rigidez das ligações existentes ao longo do edifício, pode propagar com grande facilidade através de todas as superfícies definidoras dos espaços de utilização, estabelecendo campos sonoros, eventualmente intensos, em compartimentos razoavelmente distantes do local de origem da excitação (Figura 3.3). São exemplos desse tipo de ruído o deslocamento de pessoas e a queda de objetos no piso.
Figura 3.3- Ruído transmitido pela estrutura. Fonte: MEHTA,1999 / www.rockfon.com.br
As superfícies das edificações trabalham como amplificadores dos sons gerados por vibração. Segundo Mehta (1999), o impacto ou a vibração pode não gerar ruídos individualmente, mas se a fonte estiver conectada a uma parede, por exemplo, o ruído é amplificado devido à vibração produzida na parede.
O ruído de impacto depende das características do objeto causador de impacto e do tipo de sistema. Por exemplo, se o piso e o objeto que cair sobre ele forem rígidos, o ruído resultante será expressivo, de curtíssima duração, predominando as altas frequências. Se o piso for coberto por uma superfície de material resiliente e o objeto que cair sobre ele for também resiliente, o ruído de impacto será reduzido, entretanto sua duração serámais prolongada (FERRAZ, 2008).
3.2.1 Isolamento de ruído de impacto
Sons gerados por caminhadas, queda de objetos, arrastar de móveis sobre lajes provocam grande desconforto em prédios de apartamentos, por serem ouvidos pelo vizinho de baixo. Isto ocorre porque se trata de uma eficiente excitação por contato, em que a laje se torna um irradiador de energia sonora em ampla faixa de frequências, devido ao movimento vibratório induzido pela excitação localizada (BISTAFA, 2011). O sistema é gerador de um impacto mecânico. O som de impacto é medido após a transmissão através do sistema construtivo.
A capacidade da laje em transmitir sons de impacto é dada pelo nível de pressão sonora normalizado de impacto (L´n), quando o nível de pressão sonora de impacto tiver
como referência a área de absorção equivalente no ambiente receptor. E ao nível de pressão sonora de impacto padronizado (L´nT), quando o nível de pressão sonora de
impacto tiver como referência o valor do tempo de reverberação no ambiente receptor. Essas grandezas expressam o desempenho do sistema construtivo da edificação e podem ser avaliadas realizando medições sonoras no pavimento inferior dos sons provenientes de um sistema gerador de ruído de impacto padronizado instalado no piso superior. Esse método é descrito na norma internacional ISO 140-7(1998) para medições de campo. Para valores medidos no laboratório para desempenho de elementos é medido o nível de pressão sonora de impacto normalizado (Ln) e tem como referência a área de absorção sonora
equivalente no ambiente receptor do laboratório. Esse método é descrito na ISO 140-6 (1998).
A partir dessas medições é possível estabelecer o valor do número único (L´n,w,
L´nT,w) para o desempenho da edificação ou do elemento (Ln,w) realizando os procedimentos
Quanto mais baixo for o valor do índice de isolamento de ruído de impacto, o L´nT,w de um determinado elemento de compartimentação horizontal de um edifício, melhor é
o isolamento sonoro que esse elemento confere. Segundo Patricio (2010) isso ocorre porque as transmissões de ações de choque se realizam estritamente segundo um processo de radiação, onde quanto menos energia um elemento radiar melhor desempenho de isolamento acústico ele terá. Já no isolamento sonoro de sons aéreos, por estar ligada a diferença entre valores do campo sonoro entre espaço fonte e espaço receptor, quanto maior índice de isolamento melhor o desempenho acústico.
Segundo BISTAFA (2011), para lajes de concreto maciças, o nível sonoro normalizado de impacto para frequências acima da frequência crítica independe da frequência em análise. Ainda segundo Bistafa (2011), a duplicação da espessura da laje reduz em 9dB o nível sonoroirradiado para o recinto inferior. Estudos em campo mostraram que o nível sonoro de impacto é muito elevado, mesmo em lajes espessas e densas. Embora o aumento da espessura da laje reduza o ruído transmitido para o recinto inferior, essa é uma alternativa quase nunca adotada por ter um custo elevado e trazer possíveis problemas estruturais na edificação.
Para reduzir a propagação do ruído de um ambiente para outro, as compartimentações verticais e horizontais podem ser conectadas através de um material resiliente. Nessa situação, a parte de energia transmitida para o outro ambiente é inferior a energia que seria transmitida sem a inserção do material resiliente. Ferraz (2008) ressalta que um caminho de transmissão acústica (ponte acústica) pode ser criado na presença de um vínculo rígido, no material resiliente, conectando um lado ao outro.
Bistafa (2011) coloca que a solução normalmente utilizada para redução do ruído de impacto é a colocação desses materiais resilientes entre a laje estrutural e o contrapiso (piso flutuante), podendo melhorar em até 20 dB a isolação de ruídos de impacto. Esses materiais isoladores podem ser coxins de borracha, cortiça, distribuídos uniformemente, ou placas contínuas de lã de rocha, lã de vidro, poliestireno expandido. Bistafa (2011) ainda ressalta que se os produtos não forem instalados de forma contínua, as cavidades formadas entre laje e contrapiso devem ser preenchidas com material absorvente, para eliminar a propagação sonora nessas cavidades.
Ferraz (2008) também coloca a combinação do piso flutuante com forros suspensos como sistema para isolar o ruído de impacto (Figura 3.4). Os forros suspensos são instalados sob o piso, formando uma camada de ar entre forro e a laje estrutural. Normalmente estes forros são suspensos com molas ou elastômeros e revestidos internamente com material acústico absorvente.
Ferraz (2008) ainda coloca que do ponto de vista de isolamento acústico, o piso flutuante proporciona isolamento do ruído de impacto mais eficiente do que o forro suspenso
e de ruído aéreo também, uma vez que em geral possuem mais massa do que os forros suspensos.
Bistafa (2011) ressalta ainda que o piso flutuante é mais eficaz se estiver desacoplado das paredes, ou seja, os materiais isoladores devem ser utilizados também nos fechamentos verticais (paredes) do contrapiso, isolando-o não só da laje, mas de toda a estrutura. Isso deve ser feito para que as vibrações produzidas no contrapiso pelos impactos não possam ser transmitidos para outros pontos da estrutura. Além disso, este isolamento lateral é importante na prevenção de pontes acústicas nas ligações da estrutura como, por exemplo, através do rodapé (FERRAZ, 2008).
Figura 3.4- Soluções para isolamento de ruído de impacto. Fonte: Ferraz, 2008
3.3 Diferença entre isolamento acústico in loco e em laboratório.
Para qualquer elemento construtivo, o isolamento acústico final da obra difere do valor obtido em laboratório. Isto se deve porque na obra, a transmissão do ruído entre os ambientes se fazem por meio de vias direta e indireta. A via direta é feita através do elemento construtivo de separação. Esta transmissão depende basicamente do tipo de elemento construtivo e o que realmente se mede em laboratório. A via indireta é devida as vibrações dos elementos conectados ao elemento principal de separação. Para um mesmo elemento construtivo, o isolamento obtido in loco , sempre é menor que o isolamento medido em laboratório. Para conseguir um determinado valor de isolamento acústico entre
ambientes (DnT, L`nT, D2m,nT) não é suficiente que os elementos de separação tenham um
valor de isolamento de laboratório. A diferença ocorre devida as transmissões indiretas e também é condicionada as características construtivas e geométricas dos elementos de separação, o tipo de conexão entre os mesmos e as características geométricas do ambiente. Essas diferenças podem variar sensivelmente em função dos tipos construtivos, mas de modo a orientar, pode-se dizer que para edificações convencionais esse valor é superior a 5 dB (DB-HR, 2009).
