AULA: ISOLAMENTO SONORO- RUÍDOS DE IMPACTO E VIBRAÇÕES

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1 PUC GOIÁS ESCOLA DE ARTES E ARQUITETURA Especialização em Desempenho das Edificações Habitacionais Profª. Me. Fernanda Marques Vieira AULA: ISOLAMENTO SONORO- RUÍDOS DE IMPACTO E VIBRAÇÕES

2 REDUZINDO RUÍDOS DE IMPACTO E VIBRAÇÕES

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4 RUÍDOS DE IMPACTO Impactos, como a ação de um martelo sobre uma parede, fazem com que a superfície vibre e o ruído seja transmitido para o ambiente adjacente, provocando a vibração do ar.

5 RUÍDOS DE IMPACTO Os impactos são vibrações com grande quantidade de energia, apresentando picos e se propagando sobre os sólidos com pouca atenuação. Impactos também são vibrações que se propagam pelas estruturas, mas apresentam como característica uma rápida queda em sua intensidade. As vibrações de sólidos e impactos são transmitidas diretamente sobre uma estrutura e provocam, posteriormente, a vibração do ar.

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7 RUÍDO DE IMPACTO Apesar da laje de concreto apresentar grande massa e bom isolamento de ruídos aéreos, não apresenta boa capacidade de isolação das vibrações. A lei da massa nem sempre é uma medida satisfatória para esses casos. Em geral, quanto maior a dimensão maior a transmissão.

8 A quantidade de energia transmitida pelo material depende da sua rigidez. Quanto maior for a rigidez, maior será a quantidade de energia transmitida

9 A aplicação de um impacto num material sólido produz ondas de vibração. A velocidade de propagação do som em meios sólidos é bastante superior à velocidade de propagação no ar. Ar 340 m/s Aço 5060 m/s Concreto 3400 m/s

10 METODOLOGIA DE ISOLAMENTO DO RUÍDO DE IMPACTO Uma laje eficiente para o isolamento do ruído aéreo pode ser inadequada para isolar os ruídos de impacto. Os pisos das edificações são freqüentemente exigidos por ações de choque causadoras de ruídos de impacto. Os ruídos se propagam pela laje, alcançam as paredes e são transmitidos aos ambientes vizinhos.

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12 FORROS FALSOS Segundo De Marco (1990, p.73) a utilização de forro suspenso possibilita aumentar consideravelmente o isolamento de um piso com respeito ao ruído aéreo, porém não acrescenta isolamento ao ruído de impacto. Esse método tem por base a colocação de um forro falso no ambiente receptor de ruídos. O material do forro deve ser poroso e com boa quantidade de massa, executado com uma camada de ar entre ele e a estrutura, sendo conveniente, ainda, utilizar-se material absorvente sonoro (MÉNDEZ et al., 1995, p 139). Salienta-se a importância de se observar o tipo de ligação do forro falso com a laje ou estrutura. A ligação rígida forma uma ponte acústica que reduz o isolamento. A utilização de uma ligação elástica poderá proporcionar um ganho de isolamento que por outro lado reduz a estanqueidade. Por isso deve-se utilizar material elástico nos pontos de contato do forro com as paredes. A Figura 13 ilustra a redução da transmissão dos ruídos de impacto por um forro falso suspenso.

13 É necessário que o contato entre as superfícies seja feito somente por meio de material resiliente, pois qualquer ponto rígido de contato pode promover pontes acústicas. Em tetos rebaixados, os suportes também devem ser resilientes. A cavidade entre a laje e o rebaixamento pode ser tratada com materiais absorvedores.

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16 O isolamento das vibrações envolve a utilização de: Materiais resilientes; Lajes flutuantes; ou Descontinuidade das estruturas

17 RESILIÊNCIA DOS MATERIAIS RESILIENTE que tem resiliência, elástico. RESILIÊNCIA Propriedade pela qual a energia armazenada em um corpo deformado é devolvida quando cessa a tensão causadora de uma deformação elástica. Sua eficiência depende da elasticidade do material, ou seja, de sua capacidade para não deformar após o término da aplicação de uma força sobre ele.

18 PRINCÍPIO MASSA-MOLA-MASSA Aumentar a massa de uma parede é uma solução muito eficaz, mas apresenta o inconveniente de sobrecarregar o peso das construções e estruturas. Combinando certos materiais podemos aplicar um princípio conhecido como: MASSA MOLA -MASSA. Uma parede dupla nada mais é do que uma parede composta por dois painéis separados por um espaço de ar, ou preenchido com material acústico. Esse tipo de estrutura representa um sistema massa-mola-massa, onde as massas correspondem aos dois panos de parede e a mola ao espaço de ar que os separa. Figura - Sistema massa mola - massa.

19 MATERIAIS RESILIENTES No mercado brasileiro são encontrados vários materiais resilientes capazes de suprir as condições exigidas pelo princípio massa/mola. Neste sistema, massa é o conjunto definido pelo contrapiso e acabamento do assoalho, enquanto mola faz referência às características elásticas do elemento resiliente. Destacam-se a espuma de polímeros, a lã de vidro e a lã de rocha. Outros materiais com propriedades elásticas também são comumente utilizados: fibras de madeira, cortiça ou borracha de baixa densidade, EVA, manta de polietileno e poliestireno expandido.

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21 REVESTIMENTO DO PISO COM MATERIAIS ELÁSTICOS E FLEXÍVEIS Método eficiente principalmente quando se utilizam tapetes altos ou carpetes bastante espessos. Entretanto não é um método muito aceito por uma questão cultural e sanitária visto que alguns tipos de revestimentos como os tapetes e carpetes dão origem a rejeições físicas como as doenças alérgicas havendo preferência pelos revestimentos cerâmicos e de madeira. A Figura 14 ilustra como um revestimento de piso pode atenuar o ruído de passos.

22 DESCONTINUIDADE DAS ESTRUTURAS A transmissão de vibrações depende da continuidade do meio de propagação. Assim, para evitar a propagação de ondas, devemos interromper o meio que suporta esta propagação.

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26 LAJES FLUTUANTES São lajes estruturalmente apoiadas na edificação, porém acusticamente isoladas. Trata-se de uma superfície construída sobre outra, porém com material resiliente aplicado entre elas para amortecer a onda sonora.

27 PISO OU LAJE FLUTUANTE O sistema atenuador da transmissão de ruídos de impacto mais utilizado é o piso (ou laje) flutuante. Tal sistema consiste basicamente na colocação de um material resiliente entre a estrutura (concreto, aço, madeira) e o contrapiso. Neste caso, é fundamental que o elemento resiliente isole completamente o conjunto contrapiso e acabamento do assoalho, não permitindo contato com a estrutura, paredes ou outros elementos rígidos.

28 NORMA DE DESEMPENHO GERA DEMANDA POR CONTRAPISOS FLUTUANTES EM EDIFICAÇÕES SISTEMA REDUZ RUÍDOS DE IMPACTO E AÉREOS NO ENTREPISO DAS SUPERF ÍCIES, PROPORCIONANDO ISOLAMENTO ACÚSTICO DE 15 A 30 DB TEXTO: GABRIEL BONAFÉ O piso flutuante é um sistema construtivo adotado para reduzir ruídos de impacto nas edificações, vibrações sonoras resultantes de uma ação de choque físico e atrito de elementos sólidos na superfície do piso. A solução também atenua ruídos aéreos que surgem no ar graças a conversas, músicas, aparelhos eletrônicos, entre outros; mas com menor eficiência em comparação aos ruídos de impacto. O sistema consiste em um material resiliente colocado entre a laje e o contrapiso, fazendo com que esse último pareça flutuar em relação à estrutura; desvinculado dos elementos de vedação e de alicerce.

29 A principal função do piso flutuante é a de dissociar a ligação direta da laje com o contrapiso, formando uma barreira à transmissão direta do ruído.(proacústica).

30 A atenuação das vibrações sonoras acontece por meio do princípio massa-mola-massa. É preciso ter o elemento rígido (contrapiso) sobre o elemento resiliente (manta) para que o sistema tenha a função de redução do ruído que se espera De acordo com o engenheiro civil Davi Akkerman, piso flutuante permite maior liberdade na especificação do piso. Pode-se assegurar desempenhos muito eficazes aos sons de impacto, possibilitando a livre escolha do revestimento de acordo com as necessidades do projeto, afirma.

31 PISOS FLUTUANTES A idéia principal do piso flutuante é isolar a estrutura do edifício das vibrações geradas pelo impacto, para isso a técnica de execução deve ser a mais acurada possível de maneira a evitar-se a formações de uniões rígidas as chamadas pontes acústicas entre o piso flutuante e a estrutura. O material empregado como recheio elástico, logicamente precisa atender a determinadas características, como a resistência mecânica, química, resistência à perfuração e à combustão, mas, sobretudo deve ser elástico que é o que lhe garantirá o bom desempenho como isolante acústico. Na Figura observa-se um esquema de piso flutuante segundo Hax, 2002, p. 25.

32 NORMA DE DESEMPENHO A Norma de Desempenho (NBR ) tem gerado uma demanda cada vez maior por pisos flutuantes, uma vez que ela estabelece valores mínimos de isolamento acústico para o sistema de entrepisos. Muitos construtores buscam com a composição do sistema (laje, manta acústica e contrapiso) uma receita que proporcione o conforto acústico dos moradores perto do nível superior da norma.

33 MANTAS RESILIENTES A execução do contrapiso flutuante prevê a colocação de uma manta que apresente propriedade resiliente, ou seja, capaz de retornar à sua forma original após submetida à deformação elástica. A densidade do material influencia fatores como resistência à aplicação de carga e isolamento acústico. A escolha deve se basear e em sua capacidade de amortecimento, propriedade relacionada diretamente à espessura da manta. Mantas mais robustas costumam proporcionar maior conforto. A especificação vai depender do resultado esperado de redução de ruído. As mantas acústicas utilizadas no contrapiso flutuante reduzem, em média, de 15 a 20 db. Materiais de polietileno podem reduzir 20 ou mais db. Alguns sistemas ensaiados em campo já obtiveram resultados de até 30 db, porém são menos comuns, notifica Akkerman.

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36 A INSTALAÇÃO REQUER CUIDADOS A instalação do contrapiso flutuante é feita por mão de obra especializada, cujo serviço deve evitar a formação de ponte acústica e fissuras no revestimento, problemas originados por acabamento mal feito na laje e por ligações rígidas indevidas entre o contrapiso e o revestimento. Uma laje bem nivelada e um contrapiso armado que resista aos esforços sobre ele, feito com a mesma espessura ao longo de todo o pano da laje, certamente evitará o inconveniente de fissuras. A instalação também requer telas, armações ou reforços em regiões de batentes e elementos que mantenham o contrapiso separado das paredes chamados de rodapés acústicos para assegurar a função de desconexão estrutural que a manta exerce. Tubulações passantes sobre a laje devem ser envolvidas com a manta e, em áreas impermeabilizadas, a aplicação do material deve ser feita sobre a camada de impermeabilizante.

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51 Observa-se, ainda, que sistemas construtivos com mesma tipologia sem tratamento acústico apresentaram resultados diferentes entre si. Isso ocorreu devido às transmissões marginais, às variações de composição de flanco e volumetria dos diferentes ambientes e obras. Com base nos dados levantados, recomendamos alguns procedimentos de execução a serem adotados em obras que pretendam instalar mantas de desconexão de contrapiso: O reboco deve ser executado antes da instalação da manta. A laje deve estar livre de grandes irregularidades e ser limpa antes da instalação. A manta deve ser instalada, e o contrapiso, executado em seguida, evitando que a manta saia do local, ou seja, danificada pelo tráfego natural da obra. Não se deve utilizar nata de cimento ou contrapiso autonivelante sobre a manta sem o consentimento do fabricante. A instalação vertical da manta na parede (rodapé) deve ultrapassar o nível de piso acabado. A instalação vertical da manta na parede (rodapé) da manta da parede só deve ser arrematada após a instalação do revestimento de piso. A instalação vertical da manta na parede (rodapé) da manta da parede deve ser cortada cerca de 5mm acima do piso para garantir que o rodapé não entre em contato com o revestimento de piso.

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56 FATORES QUE INFLUENCIAM O ISOLAMENTO COM PISOS FLUTUANTES

57 NATUREZA E ESPESSURA DA CAMADA ELÁSTICA Como já foi dito anteriormente, a camada isolante que compõe o piso flutuante intervém no desempenho acústico do sistema em consequência da sua elasticidade ou resiliência. Segundo Brondani (1999, p.21), estudos anteriores desenvolvidos no CSTB, com a utilização de diversos tipos de laje suporte, com lã de rocha como recheio, foi constatado que há uma média de ganho de 4 db(a) para cada duplicação da espessura do material resiliente num intervalo de variação entre 5mm e 40mm. Evidentemente que se busca na determinação das características da execução do piso flutuante um equilíbrio entre o desempenho acústico e a relação custo/benefício (Figura 16).

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59 ESPESSURA DA LAJE SUPORTE Segundo Brondani, S. (1999, p. 23) ensaios realizados em laboratório já demonstraram que uma laje com 16cm de espessura, ao ter esta espessura aumentada de 1cm (Figura 18) terá uma melhoria de 1 db(a) no desempenho global de isolamento ao ruído de impacto.

60 CRITÉRIOS TÉCNICOS PARA EXECUÇÃO DO SISTEMA DE PISO FLUTUANTE O essencial na execução de um sistema de um piso flutuante é garantir o máximo de estanqueidade possível e evitar que se formem pontes acústicas entre o piso flutuante e a laje suporte e também entre o piso e as paredes. A Figura ilustra a existência de ligação rígida, entre o acabamento do piso flutuante e a laje suporte. Nesta situação as ondas de vibração atravessam o piso flutuante, prejudicando o isolamento de todo o sistema.

61 PARA QUE HAJA UMA BOA EXECUÇÃO DO PISO FLUTUANTE É IMPORTANTE QUE: A laje suporte tenha sua face superior perfeitamente alisada. O cuidado maior que deve ser tomado refere-se às bordas da argamassa de regularização ou contrapiso e as bordas do revestimento final. Estas não podem em hipótese nenhuma entrar em contato com as paredes, divisórias ou quaisquer equipamentos que possam transmitir vibrações. O material resiliente como num sistema de vedação hidráulica deve ter sua borda alguns centímetros acima do nível do piso. Os rodapés devem ser cuidadosamente colocados sobre uma junta elástica ou ser interposto com mastique. Quando houver a possibilidade de utilização de rodapés, para fazer o acabamento do piso, a solução demonstrada na Figura a seguir é a mais correta.

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63 Em cômodos contíguos, o sistema de piso flutuante não deve cobrir inteiramente a laje suporte. Deve haver interrupção do piso flutuante no limite da parede, atendendo as mesmas prescrições do item anterior. Da mesma forma nas passagens com ou sem porta, faz-se a interrupção do piso flutuante, deixando-se uma junta elástica, devidamente protegida, no espaço entre pisos contíguos.

64 A FIGURA 21 APRESENTA SITUAÇÕES PARA EXECUÇÃO DE PISO FLUTUANTE. A situação A apresenta o emprego de mastique para isolar o acabamento do piso e da parede, situação que é comum em ambientes com revestimento cerâmico. Na situação B é mantido o vínculo entre a parede e o revestimento, havendo propagação do ruído de impacto dos recintos adjacentes. Na situação C, ilustra-se o piso flutuante que é interrompido à passagem de portas. Sendo assim, preenche-se os espaços entre os pisos com uma junta elástica que deve ser protegida com outra junta de acabamento.

65 As eventuais emendas do material resiliente deverão ser feitas sem que sejam deixados espaços entre uma porção e a outra. A Figura 22 mostra como devem ser feitas emendas, para evitar a ligação rígida entre o piso flutuante e a laje. O material resiliente deve ser aplicado sem espaçamento, visando a homogeneidade e continuidade.

66 A colocação de canalizações na laje suporte deve ser feita sem que haja interrupções ou possibilidade de futuras quebras no material resiliente. Para isso é preciso que as canalizações sejam inseridas na própria laje ou tenham a suas saliências regularizadas com argamassa antes da colocação do material resiliente. As canalizações que cruzam o piso flutuante devem ser recobertas com material elástico. As proteções dessas canalizações também devem ser recobertas.

67 A colocação de canalizações na laje suporte deve ser feita sem que haja interrupções ou possibilidade de futuras quebras no material resiliente. Para isso é preciso que as canalizações sejam inseridas na própria laje ou tenham a suas saliências regularizadas com argamassa antes da colocação do material resiliente. Na Figura 24, a situação F mostra que a canalização está seccionando o material resiliente, formando a ponte acústica. A situação G é a maneira correta de execução.

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69 ISOLADORES DE VIBRAÇÃO Os isoladores de vibração comercialmente disponíveis se dividem em várias categorias: pastilhas elásticas, calços de neoprene, e uma combinação de uma mola de aço e pastilhas de neoprene (Figura). Um isolador é listado pelo fabricante com uma gama de cargas nominais e uma deflexão estática, que é a deflexão sob a carga máxima. A maioria dos isoladores vai tolerar alguma carga além de sua capacidade nominal, muitas vezes em até 50%; no entanto, é uma boa prática verificar a carga publicada versus a curva de deflexão para ter certeza.

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71 PASTILHAS ISOLANTES (TIPOS W, WSW) Pastilhas isolantes podem ser de: feltro; cortiça; de neoprene impregnado de fibra de vidro; ou de neoprene nervurado por vezes prensada em duas chapas de aço; normalmente apresenta uma deflexão de 0,05 polegada (1 mm) e são utilizadas em aplicações não críticas ou de alta-frequência. Normalmente, estes produtos são fornecidos em pequenos quadrados, que são colocados sob equipamento ou tubulação com vibração.

72 CALÇOS DE NEOPRENE (TIPOS N, ND) Isoladores de neoprene estão disponíveis sob a forma de calços individuais, que têm cerca de 0,25 polegada (6 mm) de deflexão, ou como suportes com dupla deflexão tendo um desvio de 0,4 polegadas (10 mm). Estes produtos têm frequentemente chapas de aço inteiriças, porém, por vezes apresentam orifícios, que lhes permitem ser parafusadas em paredes ou pisos. Eles estão disponíveis em neoprene de várias durezas de 30 a 60, e são codificados por cores para facilitar a identificação no campo. Os isoladores de dupla deflexão podem ser usados para apoiar pavimentos flutuantes em aplicações críticas, como estúdios de gravação.

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79 MOLAS DE AÇO( TIPOS V, O, OR) Molas em montagens do tipo aberto (Tipo S) devem ter um diâmetro suficientemente grande (pelo menos 0,8 vezes a altura comprimida) para proporcionar uma rigidez lateral igual à rigidez vertical. Molas alojadas em montagens fechadas têm a vantagem de parar o movimento lateral (Tipo V) ou movimento vertical. Um suporte integral (Tipo OR) é bom para a instalação do equipamento a uma altura igual ou próxima à sua altura final, mas são mais propensas a ranger quando estão mal posicionadas.

80 MOLAS DE AÇO( TIPOS V, O, OR) Uma mola de aço é o isolador de vibração mais comumente usado para equipamentos de grande porte. Molas de aço por si só podem ser eficazes para o isolamento de baixa freqüência; no entanto, para o isolamento de várias bandas de frequência devem ser utilizados em combinação com placas de neoprene para parar a altas frequências. Caso contrário, essas vibrações serão transmitidas para a mola. Molas com até 5 polegadas (13 centímetros) de deflexão estática estão disponíveis, mas é incomum ver os desvios superiores a 3 polegadas (8 cm), devido à sua instabilidade lateral.

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84 EXEMPLO DE LAJE FLUTUANTE

85 GANCHOS ISOLANTES (TIPOS HN, HS, HSN) Ganchos isolantes contém um elemento flexível que pode ser tanto de neoprene (Tipo HN) quanto uma mola de aço (Tipo SH), ou uma combinação das duas (Tipo HSN), que suporta o equipamento a partir de cima. Ganchos de mola devem ter uma almofada de neoprene como parte do conjunto. Ganchos devem permitir algum desalinhamento entre a carcaça e a haste de suporte (30 ) sem compressão e serem livres para girar 360 sem fazer contato com outro objeto. Hastes com regulação de altura de rosca são geralmente parte destes dispositivos.

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87 'BOX IN ABOX' CONSTRUCTION A utilização da construção box in box é recomendada para o máximo controle de ruído. A estrutura box in box é essencialmente uma estrutura independente (caixa) isolada da estrutura principal do edifício usando montagens resilientes.

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91 ANEXO-ENSAIOS

92 ENSAIOS O presente estudo comparativo entre o desempenho acústico de materiais resilientes realizado a partir de ensaios no laboratório do LaTA (UFSM), tem como referência inicial o desempenho acústico da laje estrutural sem revestimento e logo depois o desempenho acústico da laje com os revestimentos escolhidos. Parcial A Revestimento final do piso Porcelanato Parcial B Revestimento final do piso Laminado de madeira

93 AMOSTRA 1 LAJE DE ENTREPISO SEM REVESTIMENTO (AMOSTRA DE REFERÊNCIA) Análise do desempenho: O gráfico da Figura 43, representativo do desempenho acústico da amostra 1 está sendo apresentado com o perfil deslizante para destacar a utilização do procedimento de cálculo recomendado pela ISO Assim, obteve-se um L n,w com o valor de 78 db para uma laje de 12,0cm de espessura em concreto armado nas duas direções.

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98 Análise comparativa dos desempenhos: Pode-se constatar pela análise dos gráficos dos desempenhos individuais, colocados em conjunto (Figura 51), que, considerando a laje de entrepiso sem revestimento, há uma queda, em todas as freqüências da transmissão sonora do ruído de impacto proporcionada pela simples adição do revestimento de porcelanato assentado sobre uma camada de argamassa. Esta queda é representada pelo L,nw = 73 db da laje de entre piso revestida com porcelanato (Figura 52) executado na maneira tradicioanl e que apresenta um incremento no isolamento L n,w = 5 db (Figura 53). O desempenho do revestimento de porcelanato é melhorado pela formação dos diversos sistemas de pisos flutuantes com grande destaque para o sistema formado com a utilização da lã de vidro que mostra na curva de desempenho uma melhoria em todas as freqüências. Os desempenhos individuais dos sistemas montados com os demais materiais são bastante semelhantes em todas as faixas de freqüência, com a apresentação de uma queda de desempenho na freqüência de 250 Hz em relação ao sistema tradicional. Comparando os índices L n,w há uma melhoria no isolamento de ruído de impacto L n,w variando entre 8 db e 23 db como mostram as Figuras 52 e 53.

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102 Finalmente a representação conjunta dos L n,w (fig.64) dos sistemas das parciais A e B comprova que: a lã de vidro é o mais eficaz dentre os materiais resilientes com o melhor rendimento absoluto L n,w e com o melhor desempenho de isolamento ao ruído de impacto em todas as freqüências. Há uma melhoria de de 4 db no desempenho acústico absoluto da lã de vidro quando usada com o porcelanato em relação a sua utilização com o laminado mela. os demais materiais têm desempenhos semelhantes como mostram os gráficos de desempenho conjunto de cada sistema e os gráficos de desempenhos individuais absolutos L n,w e L n,w.. há uma melhoria de 3 db no desempenho acústico absoluto do ruberflex quando utilzado com o porcelanto em relação a sua utilização com o laminado melamínico de madeira. há uma melhoria de 1 db para o isopor VI e de dois db para o isofoan no desempenho acústico absoluto isofoan quando utilizados com o porcelanto em relação a sua utilização com o laminado melamínico de madeira. os materiais de mesma composição química (grupo das mantas de borracha e grupo dos isopores) têm gráfico de desempenho por freqüência semelhantes com pequenas variações. quando utilizados com o porcelanato o densiflex e o stratocell apresentaram o desempenho menos vantajoso, com um L n,w = 8 db em relação ao sistema tradicional. quando utilizados com o laminado melamínico de madeira o rubberflex, o densiflex e o stratocell apresentaram o desempenho menos vantajoso, com um L n,w = 8 db em relação ao sistema tradicional

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