CARACTERÍSTICAS ACÚSTICAS DA ALVENARIA ESTRUTURAL

CARACTERÍSTICAS ACÚSTICAS DA ALVENARIA ESTRUTURAL

Haas, Alessandra

; Santos, Joaquim C. P.

; Santos, Jorge L. P.

(1) Universidade Federal de Santa Maria, alessandra_arqeurb@hotmail.com.

(2) Universidade Federal de Santa Maria, joaquimpizzutti@hotmail.com.

(3) Universidade Federal de Santa Maria, jorgepizzuti@gmail.com.

RESUMO

As exigências da norma de desempenho NBR 15575:2013 buscam qualificar as construções em nível nacional quanto ao seu desempenho, trazendo requisitos mínimos a serem atendidos pelas novas edificações. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo principal conhecer as características dos blocos utilizados em alvenaria estrutural, quanto ao desempenho na isolação sonora, através de ensaios realizados em laboratório conforme especificações da NBR 15575-4:2013. Diferentes tipos de blocos estruturais de concreto e cerâmico, de diversos tamanhos e resistências, com espessuras de revestimento variáveis, foram utilizados na construção das vedações ensaiadas. E os resultados do índice de redução sonora ponderado (R

) foram comparados com a lei da massa experimental para elementos de estrutura monolítica conforme ISO 15712-1:2005. Concluindo-se que, vedações em blocos de concreto por serem mais "pesadas" chegam a valores de R

entre 49 e 51 dB, ficando 2,5 dB acima do esperado pela lei da massa, e têm o desempenho satisfatório junto à norma de desempenho, já vedações em blocos cerâmicos são mais "leves" e têm valores de R

entre 41 e 43 dB, estando 3 dB abaixo do esperado pela lei da massa e muitas vezes não atendem os requisitos mínimos da norma de desempenho.

Palavras-chave: desempenho acústico, alvenaria estrutural, isolamento sonoro.

ABSTRACT

The requirements of performance standard NBR 15575: 2013 seek to qualify buildings at a national level for their performance, bringing minimum requirements to be met by new buildings. Therefore, the main objective of this work is to know the characteristics of the blocks used in structural masonry, regarding the performance in sound insulation, through laboratory tests according to NBR 15575-4:

2013. Different types of concrete and ceramic structural blocks, of different sizes and strength, with variable coating thickness, were used in the construction of the tested seals. And the results of the weighted sound reduction index (R

) were compared with the experimental mass law for elements of monolithic structure according to ISO 15712-1: 2005. In conclusion, concrete block fences because they are more "heavier" reach R

values between 49 and 51 dB, being 2,5 dB higher than the expected by the law of mass, and have satisfactory performance along with the performance standard, since ceramic tile seals are "lighter" and have R

values between 41 and 43 dB, being 3 dB below that expected by the law of mass and often do not meet the minimum requirements of the performance standard.

Keywords: acoustic performance, structural masonry, sound insulation.

1. INTRODUÇÃO

Em meio à expansão da construção civil encontra-se em ascensão a técnica construtiva em alvenaria estrutural, muito utilizada na região central do Rio Grande do Sul, que traz como principais características a racionalização, economia e rapidez na execução. Em paralelo às técnicas e avanços da construção civil têm-se as exigências da norma de desempenho NBR 15575:2013

A norma em questão é relativamente recente, e procura qualificar as construções em nível nacional quanto ao seu desempenho, sendo assim, traz requisitos mínimos a serem atendidos pelas novas edificações. Essa norma se fez necessária no momento que o critério de conforto nas habitações foi substituído pela diminuição de custos em prol da lucratividade máxima, bem como pelo surgimento de novos materiais e técnicas que permitem reduzir a espessura dos elementos construtivos, agilizando e facilitando sua construção, desse modo a norma procura garantir qualidade de vida aos ocupantes das habitações.

Portanto, o presente trabalho estuda o comportamento das vedações verticais com blocos estruturais de concreto e cerâmicos quanto ao desempenho na isolação sonora, utilizando ensaios realizados em laboratório, conforme recomendações da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 15575-4: 2013 [1], com intenção de comparar o desempenho desse tipo de vedação com os critérios apontados pela norma, visando atender os requisitos quanto ao desempenho acústico.

A norma apresenta os requisitos e critérios para verificação do isolamento acústico para vedações entre: exterior e interior, unidades autônomas e áreas comuns e unidades autônomas adjacentes. Traz os níveis mínimos (M) para cada requisito, que devem ser atendidos.

Também considera possibilidade de melhorias na qualidade da edificação, assim tem valores para nível intermediário (I) e superior (S). Os valores de índice de redução sonora ponderado (R

) de referência para ensaios realizados em laboratório em componentes, elementos e sistemas construtivos utilizados para fachadas são apresentados na Tabela 1, e para sistema de vedação entre ambientes na Tabela 2.

Tabela 1: Índice de redução sonora ponderado, Rw, de fachadas.

Classe de ruído Localização da habitação Rw

dB^a Nível de desempenho

I Habitação localizada distante de fontes de ruído intenso de qualquer natureza.

≥ 25 Mínimo

≥ 30 Intermediário

≥ 35 Superior

II

Habitação localizada em áreas sujeitas a situações de ruído não enquadráveis nas classes I e III.

≥ 30 Mínimo

≥ 35 Intermediário

≥ 40 Superior

III

Habitação sujeita a ruído intenso de meios de transporte e de outras naturezas, desde que esteja de acordo com a legislação.

≥ 35 Mínimo

≥ 40 Intermediário

≥ 45 Superior

NOTA Os valores de desempenho de isolamento acústico medidos em campo (DnT,w e D2m,nT,w) tipicamente são inferiores aos obtidos em laboratório (Rw), A diferença entre estes resultados depende das condições de contorno e execução dos sistemas (ver ISO 15712 e EM 12354).

Tabela 2: Índice de redução sonora ponderado, Rw, de componentes construtivos utilizados nas vedações entre ambientes.

Elemento Rw

dB^a Nível de desempenho

Parede de unidades habitacionais autônomas (parede de geminação), nas condições onde não haja ambiente dormitório

45 a 49 Mínimo

50 a 54 Intermediário

≥ 55 Superior

Parede de unidades habitacionais autônomas (parede de geminação), no caso de pelo menos um dos ambientes ser dormitório

50 a 54 Mínimo

55 a 59 Intermediário

≥ 60 Superior

Parede cega de dormitórios entre uma unidade habitacional e áreas comuns de transito eventual, como corredores e escadaria nos pavimentos

45 a 49 Mínimo

50 a 54 Intermediário

≥ 55 Superior

Paredes cegas de salas e cozinhas entre uma unidade habitacional e áreas comuns de trânsito eventual, como corredores e escadaria dos pavimentos

35 a 39 Mínimo

40 a 44 Intermediário

≥ 45 Superior

Parede cega entre uma unidade habitacional e áreas comuns de permanência de pessoas, atividades de lazer e atividades esportivas, como home theater, salas de ginástica, salão de festas, salão de jogos, banheiros e vestiários coletivos, cozinhas e lavanderias coletivas

50 a 54 Mínimo

55 a 59 Intermediário

≥ 60 Superior

Conjunto de paredes e portas de unidades distintas separadas pelo hall

45 a 49 Mínimo

50 a 54 Intermediário

≥ 55 Superior

NOTA Os valores de desempenho de isolamento acústico medidos em campo (DnT,w e D2m,nT,w) tipicamente são inferiores aos obtidos em laboratório (Rw), A diferença entre estes resultados depende das condições de contorno e execução dos sistemas (ver ISO 15712 e EM 12354).

a Rw com valores aproximados

Fonte: ABNT NBR 15575-4:2013, anexo F, tabela F.12, pg. 59.

2. METODOLOGIA

O local utilizado para realização dos testes foi o laboratório da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), constituído de duas câmaras adjacentes, de recepção com 60 m³, e de emissão com 67 m³, separadas por um pórtico de concreto com 0,55 m de largura com dimensões de 4,10 m de comprimento e 3,20 m de altura isolado do restante da estrutura por junta de 2 cm, totalizando uma área de 13,12 m² a qual é utilizada para construção da amostra a ser testada.

As paredes e lajes das câmaras são construídas em concreto armado com 30 cm de espessura, apoiadas sobre isoladores de neopreme que desconectam as câmaras da base estrutural. As superfícies das câmaras não são paralelas para que se obtenha um campo difuso. As portas de acesso em ambas às câmaras são duplas em aço maciço de 12,5 mm com dimensões de 1,50 x 2,50 m, vedadas com borracha em seu contorno, garantindo estanqueidade no seu fechamento.

A Figura 1 ilustra a planta baixa e corte das mesmas.

Os equipamentos utilizados durante a medição foram: caixa acústica dodecaédrica (OMNI

12); amplificador 01 dB (AMPLI 12); calibrador de nível sonoro (Brüel & Kjaer); medidor de

nível sonoro (Metravib); microfone capacitivo (GRAS); pré-amplificador de microfone 01 dB

(Metravib); termo-higrôbarometro digital (instruterm); e Software 01dB (dBBati Building

acoustics versão 5.3)

Figura 1: Planta baixa e corte longitudinal das câmaras. Fonte: Autores.

As vedações foram construídas no pórtico entre as câmaras, com dimensão de 4,12x3,20 metros, onde os blocos foram assentados com argamassa estrutural de 4 Mpa e as juntas vertical e horizontal de 1 cm preenchidas com argamassa. Para os revestimento interno e externo empregou-se argamassa com traço 1:2:8 (cimento:cal:areia), tendo-se diversas espessuras, fato que altera a espessura final da parede e, juntamente com as diferentes resistências dos blocos, vem a resultar em paredes com distintos valores de massa por unidade de área.

Os ensaios foram realizados para vedações executadas com diferentes tipos de blocos estruturais, em concreto e cerâmico, com diferentes tamanhos e f

, conforme Tabela 3.

Tabela 3: Tipologia de blocos

Material Bloco Dimensões Tamanho fbk (MPa)

CONCRETO

14x19x39

4

10

ICO

10

15

18

19x19x29

7

15

Os procedimentos para os ensaios e tratamento dos dados realizaram-se conforme estabelecido pela NBR 15575-4:2013, onde os procedimentos para testes em laboratório são especificados pela ISO 10140-2:2010 [2]. O tratamento dos dados se dá conforme especificado pela ISO 717-1 [3], através da comparação da curva de referência normatizada com os dados obtidos nos ensaios, obtendo-se assim a classificação de um número único para R

. O gráfico para análise dos resultados baseou-se na ISO 15712-1:2005 [4], onde o R

para elementos de estrutura monolítica é dado em função da massa por unidade de área (kg/m²), calculado através dos valores de banda de oitava de acordo com a ISO 717-1.

3. RESULTADOS

As tabelas de resultados dos ensaios estão divididas pelos tamanhos dos blocos e espessura

dos revestimentos, nelas constam as seguintes informações: número do ensaio, f

do bloco,

espessura dos revestimentos interno e externo, espessura final da parede, massa por unidade

de área da parede e o índice de redução sonora ponderada R

. Os resultados apresentados

foram divididos pelo tipo do material dos blocos.

3.1 Paredes em blocos de concreto

Na Figura 2 tem-se a comparação entre os resultados encontrados para cada tipologia de vedação testada, considerando o índice de redução sonora (R) nos diferentes comprimentos de onda.

Figura 2: Índice de redução sonora por frequência

Observa-se que as amostras apresentam instabilidades de isolamento sonoro nas baixas frequências (100 Hz a 250 Hz) relacionadas aos grandes desvios padrões das medições sonoras inerentes a essas frequências que se situam na zona de amortecimento molecular. Nas frequências superiores a 250 Hz as paredes se comportam seguindo aproximadamente a lei da massa teórica. Na Figura 3 tem-se a comparação dos resultados de índice de redução sonora ponderado (R

) obtidos nos ensaios com os resultados esperados pela lei da massa teórica.

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1 000 1 250 1 600 2 000 2 500 3 150 4 000 5 000 1 41,7 39,5 39,3 39,7 39,8 40,4 40,8 45,1 46,1 47,9 50,3 52,4 54,7 56,1 55,6 58,9 62,2 65,2 2 33 33,8 37,4 40,4 38,8 41,3 42,2 46,5 47,6 49 50,9 53,3 55,2 57,3 56,7 59,2 62,5 64,8 3 39,1 35,5 37,2 41,7 38,3 41 41,5 43,9 44,7 48,6 49,6 51,2 54,5 55,9 55,4 57,6 59,6 4 44,5 42,1 37,8 38 37,2 38,3 43,4 45,9 47,6 49 51,6 53,8 57 59 58,3 57,6 57,6 5 41,9 43,2 37,2 39,6 39,4 40,5 43,5 45,8 49,7 51,9 52,9 54,6 58,1 61,1 60,3 61,4 64,6 30

40 50 60 70

Índice de redução sonora -R (dB)

Frequência - f (Hz)

Verifica-se que as amostras têm um desempenho acima do esperado e previsto pela lei da massa experimental. Percebem-se performances de isolamento sonoro na ordem de 2,5 dB acima das estimativas teóricas. Portanto, conclui-se que paredes executadas com estes blocos, atingem R

≥50 dB quando a massa por superfície situa-se acima de 240 kg/m

.

A Tabela 4 apresenta os resultados do índice de redução sonora (R

) para as tipologias de vedações em blocos de concreto ensaiadas.

Tabela 4: Ensaios para paredes com blocos de concreto

Ensaio Bloco fbk (MPa)

Revestimento e Espessura Final (cm) Massa Kg/m² Rw

Externo Interno

1

14x19x39

4 226 49

2 4 249 50

3 4 231 49

4 10 222 49

5 10 243 51

3.2 Paredes com blocos cerâmicos

Na Figura 4 tem-se a comparação entre os resultados encontrados para cada tipologia de

vedação testada, considerando o índice de redução sonora (R) nos diferentes comprimentos de

onda.

Figura 4: Comparação dos resultados para paredes com blocos cerâmicos.

É possível verificar que o material cerâmico "canta", ressoa molecularmente nas diferentes frequências abaixo de 500 Hz, oferecendo um isolamento sonoro abaixo do esperado nestas frequências. A partir de 500 Hz é que estes parâmetros começam a fornecer um desempenho crescente conforme o esperado. Na Figura 5 tem-se a comparação dos resultados de índice de redução sonora ponderado (R

) obtidos nos ensaios com os resultados esperados pela lei da massa teórica.

Figura 5: Comparação do Rw do ensaio com resultados esperados pela lei da massa teórica

Percebe-se que os desempenhos das paredes ficam abaixo do esperado e previsto pela lei da massa experimental. Pode-se associar esse comportamento ao fato das vedações estruturais em blocos cerâmicos serem "leves", isto é, não têm massa por superfície (kg/m

) necessária para atingirem o desempenho mínimo de isolamento sonoro definido pela Norma Brasileira

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1 000 1 250 1 600 2 000 2 500 3 150 4 000 5 000 1 35,3 34,4 38,2 36,3 36,6 33,7 33 35,4 35,7 36,8 39,1 42 43,6 44,6 47,1 51,7 54,5 57,7 2 33,8 39,3 38,6 35,1 34,2 32,6 34,6 35,5 36,3 38,3 42,3 45 47,2 48,3 49,6 53,3 55,1 58 3 33,5 36,2 37,2 36,5 34 34 34,9 36 37,2 39,7 42,1 45,5 47,4 48,6 50,6 53,1 55,8 62,6 4 37,5 37 37,9 33,1 33,8 34,3 35,1 36,4 36,9 38,2 41,9 44,3 47,8 48,8 49,8 54,5 57,4 60 5 37,7 39,9 41,5 37,6 34,8 36,7 37,1 37,4 39,7 42,5 45,3 47,1 45,1 51,1 53,2 57,9 60,9 6 39,8 40,8 40,9 35,6 32,2 34,4 34,8 35,1 36,6 39 41,9 44,7 47,3 50,2 50,3 54,2 55,3 7 36,6 41,1 38,8 36,3 34,6 34,6 34,3 36,1 36,7 39,6 42,3 44,4 47 50 49,7 53,9 55,4 59,2 8 37,8 35,2 39,5 37,1 34,8 32,9 33,3 37,1 37 38,6 40,7 44,5 47,5 47,7 47,1 53,1 54,8 53,3 9 31,3 31,9 38,6 38,9 38,4 34,3 32,7 36,7 38,5 40,3 42,5 46,5 48 51,2 51,3 54,1 57,3 30

40 50 60 70

índice de redução sonora -R (dB)

Frequência - f (Hz)

A Tabela 5 apresenta os modelos de vedação em blocos cerâmicos ensaiados e os resultados obtidos para o índice de redução sonora ponderado (R

).

Tabela 5: Ensaios para paredes com blocos cerâmicos

Ensaio Bloco fbk (MPa)

Revestimento e Espessura Final (cm) Massa (kg/m²) Rw

Externo Interno

1

14x19x39

7 177 40

2 7 181 41

3 7 202 42

4 10 197 41

5 10 229 43

6 15 198 41

7 18 217 42

8

19x19x29

7 196 41

9 15 231 42

4. CONCLUSÃO

A NBR 15575-4 classifica as vedações em: fachadas e entre ambiente de unidades autônomas.

Para medições em laboratório o desempenho das vedações de fachadas considera a classe de ruído do entorno (classe I, II, e III), onde o pior cenário, classe III considera ≥45 dB para nível superior. Já o desempenho para vedações entre ambientes está relacionado ao tipo de ambiente adjacente, onde os piores cenários são aqueles com ambientes tipo dormitório, e ambientes de áreas comuns com permanência de pessoas, que consideram ≥60 dB para nível superior. Assim as vedações em blocos de concreto analisadas nesse estudo, com resultados de R

de 49 á 51 dB, para fachadas atingem nível de desempenho superior em todas as classes de ruído, porém entre ambientes nos piores cenários chegam somente ao nível mínimo e em outros casos podem atingir níveis intermediários. Já vedações em blocos cerâmicos analisadas nesse estudo, com resultados de R

de 40 á 43 dB, para fachadas no pior cenário atingem o nível intermediário, e entre ambientes não atingem o nível mínimo, exceto para vedações entre ambientes sem dormitório e com áreas comuns de trânsito eventual quando chegam ao nível intermediário, ou seja, os blocos cerâmicos em alguns cenários não atingem nível mínimo de desempenho especificado pela norma para ensaios em laboratório.

E comparando os resultados encontrados com os esperados pela lei da massa teórica, percebemos que as vedações em blocos de concreto por serem mais "pesadas", têm o desempenho melhor, em relação às vedações de blocos cerâmicos que são mais "leves", afetando diretamente os resultados. Por fim tem-se como hipótese que ao aumentar o valor de massa por unidade de área através do preenchimento das cavidades maiores dos blocos cerâmicos ter-se-ia uma melhora significativa nos resultados.

REFERÊNCIAS

[1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575-4: 2013 - Edificações habitacionais – Desempenho, Parte 4: Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas. Brasil, 2013. 63p.

[2] INTERNATIONAL STANDARD. ISO 10140-2: 2010 - Acoustics - Laboratory measurement of sound insulation of building elements - part 2: measurement of airborne sound insulation. Switzerland, 2010. 13p.

[3] __. ISO 717-1: 2013 - Acoustics - Rating of sound insulation in building elements - part 1: airborne sound insulation. Switzerland, 2013. 18p.

[4] __. ISO 15712-1:2005 - Building acoustics - Estimation of acoustic performance of buildings from the performance of elements - Part 1: Airborne sound insulation between rooms. Switzerland, 2005.