CARACTERIZAÇÃO PRELIMINAR DE PATOLOGIAS ACÚSTICAS DO PATRIMÓNIO EDIFICADO HABITACIONAL DA CIDADE DE LISBOA

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1 CARACTERIZAÇÃO PRELIMINAR DE PATOLOGIAS ACÚSTICAS DO PATRIMÓNIO EDIFICADO HABITACIONAL DA CIDADE DE LISBOA Ana Sofia Cardoso Carvalho Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Professor António Heleno Domingues Moret Rodrigues Orientador: Professor Albano Luís Rebelo da Silva das Neves e Sousa Vogais: Professor António Manuel Candeias Sousa Gago Junho de 2009

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9 AGRADECIMENTOS A realização desta dissertação não seria possível sem a compreensão, apoio e incentivo que muitas pessoas me manifestaram ao longo de todo este tempo. Queria destacar, em primeiro lugar, a disponibilidade e orientação por parte do Professor Albano Neves e Sousa que, para além do incentivo, me depositou confiança ao longo da minha investigação. Agradeço todo o tempo que depositou neste trabalho, para esclarecimento de questões pertinentes e inúmeras revisões que efectuou contribuindo para a discussão e para o alcance do objectivo pretendido. O meu agradecimento genérico vai também para o Departamento de Engenharia Civil do IST, pela minha formação científica contribuindo, ainda que de forma indirecta, para a realização desta dissertação. Não cai em esquecimento o meu agradecimento a todas as pessoas que, embora não me conhecendo, pacientemente, participaram no inquérito e permitiram o acesso às suas residências para a realização de medições. Também aos meus colegas e amigos, o muito obrigado pelo incentivo, apoio demonstrado e compreensão por algumas faltas de comparência. Em especial à Sílvia Neves, colega e amiga desde o primeiro ano de faculdade, que me transmitiu amizade, sentido de humor e optimismo nas horas mais complicadas. Finalmente um muito obrigado à minha família, em especial à minha mãe, pai e irmão, agradeço todo o amor, companhia e incentivo que me transmitiram em toda a minha vida, tal como, os conselhos que me deram nas horas difíceis e o sentido de responsabilidade que tornaram possível a realização desta dissertação. i

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11 RESUMO A presente dissertação visa caracterizar, de forma sucinta, o desempenho acústico dos edifícios de habitação mais típicos da cidade de Lisboa. O objectivo principal é estabelecer a relação entre as características construtivas de um dado tipo de edifícios e as patologias acústicas observáveis directamente ou identificadas pelos utentes do edifício. Para o efeito, foram definidos, com base no período de construção, sete tipos característicos de edifícios, desde os edifícios anteriores a 1755 até aos edifícios actuais. Com base nesta classificação, foram então analisados 72 edifícios, distribuídos por 22 freguesias da cidade de Lisboa. Para cada um deles, foram cruzadas as informações decorrentes da inspecção visual directa, de inquéritos efectuados aos utentes e de medições não normalizadas de níveis sonoros. Apesar da melhoria registada ao nível construtivo ao longo do tempo, em grande parte devido a uma maior exigência a nível regulamentar, a qual foi confirmada no local, há ainda patologias acústicas significativas, traduzidas por um número elevado de respostas aos inquéritos apontando a detecção, no interior dos edifícios, de ruído de tráfego aéreo e rodoviário. Com base nos dados retirados dos inquéritos, novas patologias acústicas surgem, principalmente nos edifícios mais recentes, devendo estas ser consideradas no futuro. Palavras-chave: Acústica de edifícios Características construtivas Patologias acústicas Inquéritos iii

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13 ABSTRACT This thesis aims to characterise, in a summarised way, de acoustic performance of the most typical residential buildings in the city of Lisbon. The main objective is to relate the construction characteristics of a given type of building and the acoustic pathologies directly observed or identified by the building occupants. Thus, seven types of building were defined based on the construction period, from before 1755 up to today. This classificatins was used then to analyse 72 buildings, spread over 22 districts of the city. For each of them, the information obtained from direct visual inspection, questionnaires made to occupants, and non-standardised measurements of sound pressure levels, was checked. In spite of the continuous improvement of the construction quality, mainly due to more demanding regulations, which has been confirmed on site, there are yet significant acoustic pathologies, which result in a large number of inquired occupants complaining about air or road traffic noise. Based on data from surveys, new acoustic diseases emerge, particularly in newer buildings, so they should be considered in the future. Key-words: Building acoustics Construction characteristics Acoustic pathologies Questionnaires v

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15 Simbologia A Área de absorção sonora equivalente do compartimento (m 2 ); A 0 Área de absorção sonora de referência para as salas de dimensões correntes em edifícios de habitação (A 0 = 10 m 2 ); A 2 Área de absorção sonora do compartimento receptor (m 2 ); L A L n L p L p1 L p2 L nt,0 Nível sonoro ponderado A [db(a)]; Nível sonoro de percussão normalizado na ausência de transmissões marginais (db); Nível de pressão sonora (db); Nível médio de pressão sonora no compartimento emissor (db); Nível médio de pressão sonora no compartimento receptor (db); Nível sonoro de percussão padronizado de pavimentos não revestidos (db); L nt,w Valor único do nível sonoro de percussão padronizado de um pavimento de referência com um dado revestimento (db); L nt Valor único do nível sonoro de percussão padronizado na ausência de transmissões marginais (db); L nt Valor único do nível sonoro de percussão padronizado na presença de transmissões marginais (db); R R 0 R w R w R w (C; C tr ) Índice de redução sonora dos elementos de construção (db); Índice de redução sonora para ondas acústicas de incidência normal (db); Valor único do índice de redução sonora (db); Valor único do índice de redução sonora na presença de transmissões marginais (db); Expressão completa do índice de redução sonora afectado dos termos de adaptação a ruído aéreo e a ruído de tráfego (db); S Área do elemento de separação entre compartimentos (m 2 ); T r T s T 0 T 2 Tempo de reverberaçãol (s); Tempo de reverberação estrutural (s); Valor de referência do tempo de reverberação (T 0 =0,5s); Tempo de reverberação do local receptor (s); V Volume interior do recinto receptor (m 3 ); vii

16 W 1 W 2 c 0 c L d f f 0 f 1 f 12 f c Potência sonora incidente no elemento de separação (Watt); Potência sonora transmitida para o compartimento receptor (Watt); Velocidade de propagação do som no ar (m/s); Velocidade de propagação de ondas longitudinais no elemento de construção (m/s); Espessura da caixa de ar (m); Frequência da onda sonora (Hz); Frequência própria de sistemas de parede dupla (Hz); Frequência de ressonância de sistemas de revestimento flutuantes (Hz); Frequência de corte de sistemas pavimento-revestimento flutuante (Hz); Frequência de coincidência ou crítica (Hz); m Massa por unidade de área do elemento de separação (kg/m 2 ); m 1, m 2 p p 0 K Massas por unidade de área dos elementos constituintes de sistemas de parede dupla ou de pavimento-revestimento flutuante (kg/m 2 ); Pressão Sonora (Pa); Valor de referência da pressão sonora (p 0 =2x10-5 Pa); Contribuição da transmissão marginal para o nível sonoro no local receptor (db); s 1 Rigidez dinâmica da camada resiliente de um revestimento flutuante (N/m 3 ); t L η η 0 θ Tempo (s); Redução do nível sonoro de percussão normalizado (db); Factor de perdas; Factor de perdas internas; Ângulo (rad); ρ 0 Massa volúmica estática do ar (kg/m 3 ); σ τ ω Eficiência de radiação de uma placa; Coeficiente de transmissão sonora de um elemento de separação; Frequência ou velocidade angular de uma onda sonora (rad/s). viii

17 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO MOTIVAÇÃO E OBJECTIVOS ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO CONCEITOS BÁSICOS DE ACÚSTICA DE EDIFÍCIOS E ENQUADRAMENTO LEGAL INTRODUÇÃO A AUDIÇÃO HUMANA ABSORÇÃO SONORA ISOLAMENTO A RUÍDO AÉREO Índice de redução sonora de elementos de construção simples e homogéneos Índice de redução sonora de elementos de construção duplos Índice de redução sonora de elementos de construção com heterogeneidades Exigências regulamentares ISOLAMENTO A RUÍDO DE PERCUSSÃO Nível sonoro de percussão de pavimentos homogéneos simples Nível sonoro de percussão de pavimentos com revestimento flutuante Exigências regulamentares CARACTERIZAÇÃO DO EDIFICADO NA CIDADE DE LISBOA INTRODUÇÃO EDIFÍCIOS DE ALVENARIA COM PAVIMENTO DE MADEIRA Edifícios construídos antes de 1755 edifícios pré-pombalinos Caracterização construtiva Comportamento acústico esperado Edifícios construídos entre 1755 e meados do século XIX edifícios pombalinos Caracterização construtiva Comportamento acústico esperado Edifícios construídos desde meados do século XIX até ao final da década de 30 do século XX edifícios gaioleiros Caracterização construtiva Comportamento acústico esperado EDIFÍCIOS DE ALVENARIA COM PAVIMENTOS EM BETÃO ARMADO Edifícios construídos na década de 40 do século XX edifícios de placa Caracterização construtiva Comportamento acústico esperado EDIFÍCIOS DE BETÃO ARMADO: Edifícios construídos nas décadas do século XX Caracterização construtiva Comportamento acústico esperado Edifícios construídos nas décadas do século XX Caracterização construtiva Comportamento acústico esperado ix

18 3.4.3 Edifícios construídos desde o início da década de 90 do século XX Caracterização construtiva Comportamento acústico esperado METODOLOGIA ADOPTADA NA RECOLHA DE DADOS INTRODUÇÃO SELECÇÃO DE EDIFÍCIOS A INCLUIR NO ESTUDO INQUÉRITOS ANÁLISE DE RESULTADOS INTRODUÇÃO SONS AÉREOS Transmissão entre compartimentos do mesmo fogo Transmissão entre fogos Transmissão entre as zonas comuns do edifício e o fogo Transmissão de ruído exterior - Tráfego rodoviário Transmissão de ruído exterior - Tráfego aéreo Transmissão de ruído exterior - Actividades ruidosas temporárias e permanentes Sistemas de ventilação dos próprios edifícios SONS DE PERCUSSÃO MEDIÇÕES DE NÍVEIS SONOROS CONCLUSÃO INTRODUÇÃO CONCLUSÕES TRABALHOS FUTUROS BIBLIOGRAFIA ANEXOS ANEXO I - DESIGNAÇÃO DAS FREGUESIAS DE LISBOA ANEXO II - TABELA COM A LEGENDA DAS RESPOSTAS DADAS PELOS INQUIRIDOS NOS QUESTIONÁRIOS ANEXO III - MAPAS DE RUÍDO GLOBAL DIURNO ANEXO IV - FICHA TIPO DE IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO FÍSICA E CONSTRUTIVA DOS EDIFÍCIOS ANEXO V- INQUÉRITO TIPO: CARACTERIZAÇÃO DE PATOLOGIAS ACÚSTICAS DO FOGO ANEXO VI - GLOSSÁRIO x

19 LISTA DE TABELAS CAPÍTULO 3 - CARACTERIZAÇÃO DO EDIFICADO NA CIDADE DE LISBOA Tabela Distribuição dos edifícios existentes em Lisboa por data de construção [11] CAPÍTULO 4 - METODOLOGIA ADOPTADA NA RECOLHA DE DADOS Tabela Caracterização dos três intervalos considerados Tabela Edifícios estudados repartidos por época construtiva e intervalos de nível de ruído.. 48 Tabela Edifícios estudados repartidos por época construtiva e intervalos de nível de ruído.. 48 Tabela Edifícios pré-pombalinos analisados Tabela Edifício pombalinos analisados Tabela Edifícios gaioleiros analisados Tabela Edifícios de placa analisados Tabela Edifícios analisados que foram construídos nas décadas de Tabela Edifícios analisados que foram construídos nas décadas de Tabela Edifícios construídos a partir da década de CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DE RESULTADOS Tabela Legenda das respostas dadas pelos inquiridos nos questionários Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pré-pombalinos relativamente à transmissão de sons aéreos entre compartimentos do mesmo fogo. 60 Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pombalinos relativamente à transmissão de sons aéreos entre compartimentos do mesmo fogo. 61 Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios gaioleiros relativamente à transmissão de sons aéreos entre compartimentos do mesmo fogo. 62 Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios de placa relativamente à transmissão de sons aéreos dentro do mesmo fogo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de relativamente à transmissão de sons aéreos entre compartimentos do mesmo fogo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de relativamente à transmissão de sons aéreos entre compartimentos do mesmo fogo xi

20 Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos a partir da década de 90 relativamente à transmissão de sons aéreos entre compartimentos do mesmo fogo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pré-pombalinos relativamente à transmissão de sons aéreos entre diferentes fogos Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pombalinos relativamente à transmissão de sons aéreos entre diferentes fogos Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios gaioleiros relativamente à transmissão de sons aéreos entre diferentes fogos Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios de placa relativamente à transmissão de sons aéreos entre diferentes fogos Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos a partir da década de 90 relativamente à transmissão de sons aéreos entre diferentes fogos Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pré-pombalinos relativamente à transmissão de sons aéreos entre a zona comum do edifício e o fogo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pombalinos relativamente à transmissão de sons aéreos entre a zona comum do edifício e o fogo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios gaioleiros relativamente à transmissão de sons aéreos entre a zona comum do edifício e o fogo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios de placa relativamente à transmissão de sons aéreos entre a zona comum do edifício e o fogo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos na década de Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos na década de Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos a partir da década de 90 relativamente à transmissão de sons aéreos entre a zona comum do edifício e o fogo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pré-pombalinos relativamente à transmissão de ruído do tráfego rodoviário xii

21 Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pombalinos relativamente à transmissão de ruído do tráfego rodoviário Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios gaioleiros relativamente à transmissão de ruído do tráfego rodoviário Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios de placa relativamente à transmissão de ruído do tráfego rodoviário Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos na década de relativamente à transmissão de ruído do tráfego rodoviário Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de relativamente à transmissão de ruído do tráfego rodoviário Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos a partir da década de 90 relativamente à transmissão de ruído do tráfego rodoviário Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pré-pombalinos relativamente à transmissão de ruído do tráfego aéreo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios gaioleiros relativamente à transmissão de ruído do tráfego aéreo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios de placa relativamente à transmissão de ruído do tráfego aéreo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de relativamente ao ruído do tráfego aéreo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de relativamente à transmissão de ruído do tráfego aéreo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos. a partir da década de 90 relativamente à transmissão de ruído do tráfego aéreo Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pré-pombalinos relativamente à percepção das actividades ruidosas permanentes no exterior Tabela Respostas obtidas nos questionários dos edifícios pombalinos relativamente à percepção das actividades ruidosas permanentes no exterior Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios gaioleiros relativamente à percepção das actividades ruidosas permanentes no exterior Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios de placa relativamente à percepção das actividades ruidosas permanentes no exterior Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de relativamente à percepção das actividades ruidosas permanentes no exterior Tabela Respostas obtidas nos questionários dos edifícios construídos nas décadas de relativamente à percepção das actividades ruidosas permanentes no exterior Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos a partir da década de 90 relativamente à percepção das actividades ruidosas permanentes no exterior xiii

22 Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de relativamente à transmissão de ruído do sistema de ventilação dos próprios edifícios Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos a partir da década de 90 relativamente à transmissão de ruído do sistema de ventilação dos próprios edifícios Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pré-pombalinos relativamente à transmissão de sons de percussão Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios pombalinos relativamente à transmissão de sons de percussão Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios gaioleiros relativamente à transmissão de sons de percussão Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios de placa relativamente à transmissão de sons de percussão Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos nas décadas de Tabela Respostas obtidas nos questionários aos utentes dos edifícios construídos a partir da década de 90 relativamente à transmissão de sons de percussão Tabela Medições de níveis sonoros efectuadas nos edifícios pré-pombalinos Tabela Medições efectuadas no edifício pombalino Tabela Medições efectuadas nos edifícios gaioleiros Tabela Medições efectuadas nos edifícios de placa Tabela Medições efectuadas nos edifícios construídos nas décadas de Tabela 5.57-Medições efectuadas nos edifícios construídos nas décadas de Tabela Medições efectuadas nos edifícios construídos a partir da década de xiv

23 LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO 2 - ACÚSTICA NOS EDIFÍCIOS E INTEGRAÇÃO URBANÍSTICA Figura 2.3 Ilustração da transmissão de ruído aéreo através de elementos construtivos que fazem separação entre compartimentos de um edifício [S.1] Figura 2.4 Transmissão de ruído aéreo através de elementos de construção... 6 Figura 2.5 Espectro idealizado do índice de redução sonora para elementos de construção homogéneos [11] Figura 2.6 Ilustração da transmissão de ruído de percussão através de elementos construtivos [S.1] Figura 2.7 Transmissão de ruído de impacto através dos elementos de construção Figura 2.8 Índice de isolamento a sons de impacto para pavimentos homogéneos com revestimentos flutuantes CAPÍTULO 3 - CARACTERIZAÇÃO DO EDIFICADO NA CIDADE DE LISBOA Figura Representação dos limites das freguesias da cidade de Lisboa [S.4] Figura Localização típica de edifícios pré-pombalinos Figura Edifício pré-pombalino com alguma qualidade construtiva localizado no n.º 6 do Largo Trindade Coelho...20 Figura Localização do edifício ilustrado na Figura 3.3: zona 6 (Ver Anexo I) Figura Edifícios pré-pombalinos de baixa qualidade construtiva localizados: a) nos n. os 223 e 225 da Rua Vale de Santo António, e b) nos n. os 38 e 40 da Rua Dom Pedro V Figura Localização dos edifícios ilustrados na Figura 3.5: a) zona 6 e b) zona 7 (Ver Anexo I) Figura Desenhos de plantas típicas de edifícios pré-pombalinos [4] Figura Representação de uma parede de tabique [3] Figura Zonas onde predominam os edifícios pombalinos: zonas 6, 7, 19 e 20 (Ver Anexo I).23 Figura Edifícios pombalinos localizados: a) no n.º 39; e b) no n.º 66 da Rua da Misericórdia.2 Figura Localização dos edifícios ilustrados na Figura 3.10: zona 6 (Ver Anexo I) Figura Plantas típicas de edifícios pombalinos [1] Figura Representação da gaiola pombalina [7] Figura Elementos estruturais de um edifício pombalino [7] Figura Zonas onde predominam os edifícios gaioleiros: 9, 10, 14 e Figura Implantação com forma estreita e localização do saguão lateral de um edifício gaioleiro [13] xv

24 Figura 3.17º- Influência da geometria da sacada na absorção e reflexão das ondas sonoras no exterior dos edifícios: a) côncava; b) convexa e c) linear.. 28 Figura Edifícios gaioleiros com excessiva decoração nas suas fachadas, localizados: a) no n.º 26; e b) nos n. os 28 e 30 da Avenida Duque de Ávila Figura Localização dos edifícios ilustrados na Figura 3.18: Zona 14 (Ver Anexo I) Figura Representação do pavimento de um edifício gaioleiro localizado no n.º 127 da Rua de Dona Estefânia Figura Localização do edifício ilustrado na Figura 3.20:zona 9 (Ver Anexo I) Figura Localização das zonas onde predominam os edifícios de placa: 9, 15, 17 e Figura Planta típica de um edifício construído na década de 40 [15] Figura Cobertura em terraço num edifício de placa localizado no n.º 65 da Rua Leite de Vasconcelos.. 32 Figura Localização do edifício ilustrado na Figura 3.24: zona 7 (Ver Anexo I) Figura Localização dos edifícios construídos nas décadas 50-60: zonas 16, 19 e 21 [Ver Anexo I] Figura a) Instalação de dois elevadores numa zona comum de um edifício construído nas décadas de 50-60, no n.º 6 da Avenida Poeta Mistral [10]; b) Localização do edifício ilustrado em a): zona 9 (Ver Anexo I) Figura a) Implantação rectangular de um edifício construído nas décadas de 50-60, localizado no n.º 157 da Rua de Dona Estefânia [10]; b) localização do edifício ilustrado em a): zona Figura Varandas com grandes consolas em edifícios construídos nas décadas de localizados: a) no n.º 14 da Avenida da República; e b) no n.º 6 da Avenida Poeta Mistral Figura Localização dos edifícios ilustrados na Figura 3.29: zona 14 (Ver Anexo I) Figura Zonas onde predominam os edifícios construídos nas décadas de 70-80: zonas 13 e Figura Edifício construído no n.º 311 da Rua dos Soeiros nas décadas de com vãos em todos os compartimentos com excepção das I.S. [10] Figura Localização do edifício ilustrado na Figura 3.32: zona 13 (Ver Anexo I) Figura Grande superfície envidraçada na fachada de edifícios construídos nas décadas de 70-80: a) n.º 77 da Rua Visconde de Santarém; e b) n.º 135 da Rua Barão Sabrosa. 39 Figura Localização dos edifícios ilustrados na Figura 3.34: a) zona 9; e b) zona 8 (Ver Anexo I) Figura Zonas onde predominam edifícios construídos a partir da década de 90: zonas 20 e 21 (Ver Anexo I) Figura Arquitectura bem diferenciada em edifícios construídos a partir da década de 90, localizados a) no n.º 87 da Rua de Dona Estefânia; e b) no n.º 45 da Avenida Duque D Ávila xvi

25 Figura Localização dos edifícios ilustrados na Figura 3.37: a) zona 14; e b) zona 9 (Ver Anexo I) CAPÍTULO 4 - METODOLOGIA ADOPTADA NA RECOLHA DE DADOS Figura Mapa de Ruído Global Diurno [S.4] Figura 4.2- Mapa de Ruído de Tráfego Aéreo [S.4] Figura 4.3- Mapa de Ruído de tráfego rodoviário [S.4] Figura 4.4- Mapa de Ruído Geral Nocturno [S.4] Figura Localização dos edifícios pré-pombalinos analisados [S.4] Figura Localização dos edifícios pombalinos analisados [S.4] Figura Localização dos edifícios gaioleiros analisados [S.4] Figura Localização dos edifícios de placa analisados [S.4] Figura Localização dos edifícios analisados que foramconstruídos nas décadas de [S.4] Figura Localização dos edifícios analisados que formam construídos nas décadas de [S.4] Figura Localização dos edifícios construídos a partir da década de 90 analisados [S.4] CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DE RESULTADOS Figura Distribuição espectrais dos níveis de pressão sonora do ruído produzido por veículos ligeiros de quatro ou mais rodas: a) ligeiros ;e b) pesados [21] Figura Exemplo de registo de um sobrevoo [8] Figura Mapa de Ruído do tráfego aéreo e a localização dos edifícios pré-pombalinos que referem esta fonte sonora [S.4] Figura Mapa de Ruído do tráfego aéreo e a localização do edifício pombalino que refere esta fonte sonora [S.4] Figura Mapa de Ruído do tráfego aéreo e a localização dos edifícios gaioleiros que referem esta fonte sonora [S.4] Figura Mapa de Ruído do tráfego aéreo e a localização dos edifícios de placa que referem esta fonte sonora [S.4] Figura Mapa de Ruído do tráfego aéreo e a localização de todos os edifícios construídos nas décadas [S.4] Figura Mapa de Ruído do tráfego aéreo e a localização de todos os edifícios construídos nas décadas de [S.4] Figura Mapa de Ruído do tráfego aéreo e a localização dos edifícios construídos a partir da década de 90 que referem esta fonte sonora [S.4] xvii

26 CAPÍTULO 8 - ANEXOS Figura 8.1- Mapa de Ruído 1: PP1 - Rua dos Ferreiros s Santa Catarina, 20 [S.4] Figura 8.2- Mapa de Ruído 2: PP2 - Rua Dom Pedro V, [S.4] Figura 8.3- Mapa de Ruído 3: PP6 - Rua de São Bento, 300 [S.4] Figura 8.4- Mapa de Ruído 4 [S.4] Figura 8.5- Mapa de Ruído 5 [S.4] Figura 8.6- Mapa de Ruído 6 [S.4] Figura 8.7- Mapa de Ruído 7: P7 - Rua de O Século, 158 [S.4] Figura 8.8- Mapa de Ruído 8 [S.4] Figura 8.9- Mapa de Ruído 9 [S.4] Figura Mapa de Ruído 8: G5 - Alto do Carvalhão, 17 [S.4] Figura Mapa de Ruído 11 [S.4] Figura Mapa de Ruído 12 [S.4] Figura Mapa de Ruído 13: EN3 - Rua Cidade João Bela, 6 [S.4] Figura Mapa de Ruído 14 [S.4] Figura Mapa de Ruído 15: D3 - Rua Barão Sabrosa, 135 [S.4] Figura Mapa de Ruído 16: D5 - Rua dos Soeiros, 305 [S.4] Figura Mapa de Ruído 17 [S.4] Figura Mapa de Ruído 18 [S.4] Figura Mapa de Ruído 18: N8 - Rua Dom Luís de Noronha, 36 [S.4] xviii

27 1. INTRODUÇÃO 1.1 MOTIVAÇÃO E OBJECTIVOS Com o desenvolvimento urbano e a multiplicação de estradas, ferrovias e unidades industriais na proximidade de áreas habitacionais, observou-se um aumento significativo da exposição das populações ao ruído ambiente. A regulamentação actualmente em vigor procura limitar os níveis de ruído no ambiente urbano e, a partir daí, define exigências de isolamento sonoro aplicáveis nos edifícios novos. No entanto, o património edificado é constituído por edifícios construídos em diferentes épocas, na maioria das quais as exigências de conforto acústico eram mínimas ou inexistentes. Convém aqui lembrar que a primeira versão do Regulamento Geral de Ruído data apenas de 1987 e que, mesmo para os edifícios construídos nos últimos 20 anos, a aplicação da regulamentação foi, em muitos casos, defeituosa, quer por má interpretação da regulamentação por parte dos projectistas, quer por negligência dos construtores, ou ainda por ineficaz ou inexistente fiscalização pelas entidades licenciadoras. Neste contexto de grande heterogeneidade construtiva, a presente dissertação procura dar um pequeno contributo para a identificação das patologias acústicas típicas de edifícios de habitação da cidade de Lisboa. Para efectuar essa recolha de dados, foram definidas sete épocas construtivas e, para cada uma delas, foi seleccionado um conjunto de edifícios. Foram então realizados inquéritos aos moradores com o objectivo de identificar os eventuais problemas acústicos de cada edifício. As eventuais intervenções a efectuar para minimização destes problemas não fazem parte do âmbito do trabalho. As conclusões obtidas a partir da análise dos inquéritos constituem um instrumento de apoio à elaboração de projectos de intervenção em edifícios antigos e fornecem aos projectistas algum feedback relativamente ao desempenho dos edifícios projectados de acordo com legislação acústica. Este aspecto permite melhorar a qualidade dos projectos de edifícios novos. 1.2 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO No Capítulo 2 apresentam-se os conceitos gerais relativos à acústica de edifícios de forma a possibilitar uma melhor compreensão dos aspectos técnicos e científicos referidos ao longo da dissertação. Estas noções permitirão entender a análise de resultados efectuada e as consequentes conclusões. No Capítulo 3 são referidas as principais características construtivas e arquitectónicas do parque habitacional, o qual é dividido em sete épocas construtivas distintas, começando nos edifícios construídos antes de 1755 (edifícios pré-pombalinos) e terminando nos edifícios construídos desde

28 No Capítulo 4 são identificadas as tipologias construtivas associadas às diversas épocas, e, para cada uma delas, são seleccionados alguns edifícios. É então descrito o levantamento construtivo que, com base em informação disponível na Câmara Municipal de Lisboa, em visitas ao local e em inquéritos aos moradores, foi efectuado para cada edifício. A avaliação das eventuais patologias acústicas do edifício é efectuada, no Capítulo 5, essencialmente com base nos resultados dos inquéritos e em medições de apoio, não normalizadas, de níveis sonoros no interior e no exterior dos edifícios. No Capítulo 6 são apresentadas as conclusões relativas às patologias acústicas comuns aos edifícios da mesma época construtiva e às suas presumíveis causas. 2

29 2. CONCEITOS BÁSICOS DE ACÚSTICA DE EDIFÍCIOS E ENQUADRAMENTO LEGAL 2.1 INTRODUÇÃO A Acústica de Edifícios é a ciência que estuda o som, a sua propagação, quer em meio fluido quer em meio sólido, e os seus efeitos no ser humano [16]. Neste capítulo, com o objectivo de estabelecer as ferramentas de análise de resultados dos inquéritos e medições efectuadas, são definidos os conceitos básicos de acústica de edifícios, tais como os conceitos de absorção sonora e de transmissão de ruído aéreo e de percussão. É também efectuado o enquadramento legal da acústica de edifícios, através da descrição dos índices de isolamento sonoro normativos e, posteriormente, da apresentação dos limites regulamentares a cumprir pelos edifícios. 2.2 A AUDIÇÃO HUMANA O som detectado pelo ser humano corresponde, de uma forma simplificada, a variações de pressão relativamente à pressão atmosférica, as quais podem variar entre 2 x 10-5 Pa (limiar de audibilidade) e 2 x 10 2 Pa (limiar de dor) (Figura 2.1). Uma vez que a escala linear de variação das pressões sonoras é muito extensa, opta-se por utilizar uma escala logarítmica designada por decibel (db), com a qual se medem níveis sonoros, dado por p L p = 20 log (db), (2.1) p 0 onde: p (Pa) é a pressão sonora no compartimento; p 0 = 2 x 10-5 Pa é o valor de referência correspondente à origem da escada decibel [0 db]. Figura 2.1 Espectros de pressões sonoras audíveis, incluindo os limiares de audibilidade e de dor [19]. 3

30 Na Figura 2.1 apresentam-se os espectros em bandas de terços de oitava das pressões sonoras audíveis, incluindo os limiares de audibilidade e de dor [19]. Esta figura mostra que o ouvido humano não tem igual sensibilidade ao longo do intervalo de frequências audíveis ( Hz). A sua sensibilidade é maior nas médias e altas frequências do que nas baixas frequências ( Hz). Apesar de o ser humano apresentar capacidades auditivas distintas em frequências, não é prático caracterizar ambientes sonoros através de espectros. Assim, importa obter valores únicos para efectuar essa caracterização. Tais valores podem ser conseguidos através de curvas de ponderação dos espectros de pressão sonora. Nas normas internacionais estão definidas quatro curvas de ponderação: A, B, C e D. A curva A é aquela que melhor se correlaciona com a audibilidade humana, daí que o nível sonoro seja correntemente representado em db(a). O cálculo do nível sonoro, utilizando esta malha de ponderação A, corresponde à integração corrigida, em termos de energia, do conteúdo espectral presente. A aplicação desta malha dá menos peso às componentes do espectro nas bandas de frequências baixas, uma vez que esta é a zona onde a sensibilidade auditiva humana é menor [16]. Este nível sonoro ponderado não fornece qualquer informação sobre a distribuição dos níveis sonoros em frequência, L A, que é um valor único sendo dado por LA,f L = 10 A 10 log 10 [db(a)], (2.2) f onde L A,f são os diferentes valores de nível sonoro ponderado A para cada frequência. Para representar a reacção do percipiente humano à exposição ao ruído durante um determinado período de tempo utiliza-se o nível sonoro contínuo equivalente, L A,eq, o qual é um valor médio em termos de energia medido com recurso ao sonómetro. O nível L A,eq é dado por L A,eq tix10 = 10log t i L A 10 [db(a)], (2.3) onde t i é a duração de cada intervalo de medição [N.11]. 2.3 ABSORÇÃO SONORA A absorção sonora traduz a quantidade de energia não reflectida pelas superfícies da envolvente dos compartimentos ou dos objectos neles presentes. As superfícies rígidas sobre suporte rígido apresentam coeficientes muito baixos de absorção sonora (relação entre energia sonora absorvida e energia incidente). Para obter coeficientes de absorção sonora mais elevados são utilizados painéis ressonantes, ressoadores de Helmholtz, painéis de face perfurada ou materiais absorventes clássicos, os quais admitem passagem de fluxo de ar, podendo ser porosos ou fibrosos [11, 16]. Relativamente aos materiais porosos, a energia sonora é dissipada sob a forma 4

31 de calor por múltiplas reflexões das ondas sonoras nos poros dos materiais. Quanto aos materiais fibrosos, as ondas sonoras provocam a vibração das fibras, juntamente com o ar nos interstícios entre estas, provocando atrito entre fibras e dissipação da energia sob a forma de calor. Como exemplo de materiais de célula aberta, citam-se as mantas de lã mineral, a espuma rígida ou flexível de poliuretano e o poliestireno expandido [11]. Na Figura 2.2 são apresentados os espectros de absorção sonora de materiais de revestimento típicos. a) Superfícies rígidas sobre suporte rígido; b) Materiais absorventes clássicos; c) Painéis ressonantes; d) Ressoadores de Helmholtz; e) Painéis com face perfurada: a) + c) + d). Figura 2.2 Comportamento dos materiais absorventes [11] A absorção sonora é uma medida da qualidade acústica dos espaços fechados e pode ser expressa pelo parâmetro tempo de reverberação, o qual é definido como o tempo que decorre entre o instante em que é cessado o funcionamento de uma fonte sonora e o instante em que se regista uma queda do nível de pressão de 60 db [16]. O tempo de reverberação pode ser estimado, em campos sonoros difusos nos quais a pressão sonora toma um valor aproximadamente constante em todo o compartimento, pela expressão de Sabine [11], dada por 0,16V T r = (seg), (2.4) A onde A (m 2 ) é a área de absorção sonora equivalente do compartimento, a qual corresponde, de uma forma simplificada, à área da superfície envolvente do compartimento que pode ser considerada totalmente absorvente, considerando-se a restante área da superfície envolvente totalmente reflectora e V (m 3 ) é o volume interior do recinto receptor em causa. O tempo de reverberação é utilizado como parâmetro indicador da qualidade acústica de espaços fechados, sendo limitado regularmente para espaços dedicados à oratória ou música, o que não é o caso dos edifícios de habitação considerados na presente dissertação. 2.4 ISOLAMENTO A RUÍDO AÉREO Índice de redução sonora de elementos de construção simples e homogéneos O ruído aéreo é originado pela excitação directa do ar decorrente de fontes sonoras no exterior ou no interior dos fogos (televisão, rádio, etc ) (Figura 2.2). Este tipo de ruído propaga-se pelo ar e pode ser transmitido através dos elementos construtivos (paredes, janelas, etc ) [11, 16]. 5

32 Figura 2.3 Ilustração da transmissão de ruído aéreo através de elementos construtivos que fazem separação entre compartimentos de um edifício [S.1]. De acordo com Beranek et al.[6], o coeficiente de transmissão sonora de um elemento construtivo de separação, sobre o qual incide, com um ângulo θ, uma onda sonora com frequência angular ω (rad/s), é dado por τ Wtrans( θ, ω) W, = = W W ( θ ω) inc( θ, ω) onde W 1 e W 2 são, respectivamente, a potência sonora incidente no elemento de separação e a potência sonora transmitida para o lado receptor. A potência sonora que interfere na estrutura pode ser transmitida directamente ou pode radiar pelas estruturas adjacentes, sendo então denominada por transmissão marginal. 2 1 (2.5) Devido à transmissão marginal (Figura 2.4), as superfícies adjacentes contribuem para transmitir ruído para o local receptor. Como consequência, o isolamento acústico do elemento de separação na presença de transmissão marginal é inferior ao isolamento em condições de laboratório (sem transmissão marginal) [11, 16]. Figura 2.4 Transmissão de ruído aéreo através de elementos de construção. 6

33 O índice de redução sonora dos elementos de construção é dado, em campos sonoros difusos, por R = 10 log τ 1, = L L + 10 log S A p ( ) 1 p2 θ ω 2 (db). (2.6) onde: L p1 (db) e L p2 (db) são os níveis médios de pressão sonora nos compartimentos emissor e receptor, respectivamente; S (m 2 ) é a área do elemento de separação entre compartimentos; e A 2 (m 2 ) é a área de absorção sonora do compartimento receptor. A expressão (2.6) é válida somente para frequências bem acima da primeira frequência de ressonância do elemento construtivo de separação, onde o comprimento de onda é mais pequeno do que as dimensões do elemento [11]. Para estas frequências, a transmissão sonora é controlada pela massa, m (kg/m 2 ) do elemento de separação, de acordo com a lei de massa (Figura 2.5). Para condições standard de temperatura e pressão e para ondas de incidência normais ao elemento de separação, a lei de massa é dada por R 0 ( f) 43 = 20log m'' (db). (2.7) Para campos sonoros difusos, com incidência aleatória de ondas, o índice de redução sonora R pode ser obtido a partir de R 0 subtraindo 5 a 10 db [11, N.4]. Na Figura 2.5 representa-se o espectro idealizado do índice da redução sonora de uma placa fina, homogénea e de espessura uniforme. Figura 2.5 Espectro idealizado do índice de redução sonora para elementos de construção homogéneos [11]. Normalmente, o isolamento a ruído aéreo aumenta 6 db por banda de oitava (duplicação da frequência), tal como indicado pela lei da massa. Este comportamento pode ser modificado pelo 7

34 efeito de coincidência, o qual ocorre quando a velocidade do som no ar iguala a velocidade de grupo (velocidade de transporte de energia de ondas dispersivas) das ondas de flexão na placa. Na frequência de coincidência ou crítica, f c, ambos os movimentos ondulatórios considerados apresentam a mesma frequência, comprimento de onda, amplitude e velocidade, o que maximiza a interacção entre os dois tipos de onda e facilita a propagação do som. Para frequências acima da frequência crítica, o coeficiente de transmissão depende ainda da eficiência de radiação da placa, σ, e do factor de perdas, η, o qual controla a transferência de energia através das ligações a outras partes do edifício e inclui as perdas internas, as perdas na periferia e as perdas por radiação, sendo uma medida de amortecimento. Como a eficiência da radiação acima da frequência crítica é aproximadamente igual à unidade, o índice de redução sonora para ondas de incidência normal em condições standard de temperatura e pressão pode ser aproximada por f R R0 + log + 10logη 2 f (db). (2.8) c De acordo com a expressão (2.8), o índice de redução sonora aumenta 9 db por oitava até que o desempenho correspondente à lei da massa (6 db/oitava) seja recuperado [11]. Para frequências próximas das primeiras frequências naturais da placa, a vibração transversal da placa é controlada pela rigidez de flexão, amortecimento e ligações com outros elementos do edifício. Para estas frequências mais baixas, a redução sonora revela a mesma tendência da lei da massa, mas apresenta picos e quebras devidas ao acoplamento acústico entre compartimentos cujos campos sonoros já não são difusos [11]. Na realidade, um campo sonoro só é difuso para frequências superiores à frequência de Schroeder, ou seja, quando o número de modos acústicos do compartimento é suficientemente elevado. Em geral, para compartimentos com volumes inferiores a 50 m 3, o campo sonoro torna-se difuso para frequências acima de 300 Hz [11]. É por este motivo que a norma EN ISO [N.1] prevê a aplicação do método de medição expresso pela equação (2.6) em frequências mais baixas apenas quando forem seguidas as recomendações indicadas no seu anexo F. Estas recomendações têm como objectivo criar condições de campo sonoro difuso em laboratório para frequências inferiores a 100 Hz. No entanto, a reproducibilidade dos resultados obtidos é insuficiente, pelo que o método é ineficaz nesta gama de frequências. Ainda abaixo da primeira ressonância das ondas de flexão da placa, o elemento de separação actua como uma mola, sendo a transmissão sonora controlada pela sua rigidez. A redução sonora diminui com o aumento da frequência em 6 db/oitava até que a primeira ressonância do painel seja excitada [11]. 8

35 De modo a classificar os elementos de construção em função da sua capacidade de isolamento do ruído, deve ser efectuado o cálculo do valor único de avaliação do índice de redução sonora (R w ) a partir do espectro de R em bandas de oitava ou de 1/3 de oitava. O valor único do índice de redução sonora padronizado deve ser obtido com base numa curva de ponderação indicada na norma EN ISO [N.6]. O índice R w permite comparar diversas soluções construtivas ensaiadas em laboratório sem o efeito das transmissões marginais. Quando o índice R w é medido in situ, representa-se por R w e denomina-se índice corrigido de isolamento a sons aéreos Índice de redução sonora de elementos de construção duplos Uma das formas típicas de melhorar o isolamento a ruído aéreo consiste na utilização de paredes duplas. Neste caso, é necessário avaliar a frequência própria do sistema, f 0 (frequência de corte), estimada por 0, f0 = (Hz), (2.9) d m1' ' m2 ' ' em que d (m) é a espessura da caixa de ar, e m 1 e m 2 (kg/m 2 ) são as massas dos dois panos constituintes da parede dupla [19]. A parede dupla é eficiente para frequências superiores a f 0, pelo que interessa obter valores baixos destas frequências. Tal consegue-se, conforme indicado pela expressão (2.9) com panos de elevada massa ou com espessuras de caixa de ar elevadas Índice de redução sonora de elementos de construção com heterogeneidades Como se observou anteriormente, o ruído é transmitido para o interior de um compartimento de uma habitação através da sua envolvente. Assim, um elemento construtivo, com desempenho acústico mais fraco, pode diminuir significativamente o isolamento sonoro do elemento principal em análise, por melhor que seja o desempenho acústico deste último. Esta situação pode ocorrer devido à inclusão de heterogeneidades como janelas, portas, etc A redução sonora de elementos construtivos com heterogeneidades é dada por R w n Si10 i = 10 log S Rw,i 10 (db), (2.10) em que: S (m 2 ) é a área do elemento de separação entre compartimentos, S i (m 2 ) é a área superficial do elemento i; R w,i (db) é o valor único do índice de redução sonora do elemento i; n é o número de elementos de heterogeneidade da solução construtiva. 9

36 2.4.4 Exigências regulamentares A regulamentação em vigor resume-se essencialmente ao Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios (RRAE), aprovado no Decreto-Lei 96/2008 de 9 de Junho [N.12], o qual se aplica a edifícios habitacionais e mistos, comerciais, industriais e/ou de serviços, escolares e de investigação; hospitalares; desportivos; e a estações de transporte de passageiros. O descritor de isolamento a sons aéreos utilizado na legislação portuguesa é a diferença normalizada e ponderada de níveis sonoros, D nt,w (db), a qual é dada por D nt,w T2 = Lp Lp + 10 log (db), (2.11) 1 2 T 0 onde: L p1 (db) e L p2 (db) são os níveis médios de pressão sonora nos compartimentos emissor e receptor, respectivamente, T 2 (s) é o tempo de reverberação do local receptor e T 0 = 0,5 segundos é o tempo de reverberação de referência para compartimentos de dimensões correntes em edifícios de habitação. O índice D nt,w relaciona-se com R w através da expressão 0,32V DnT,w = R' w + 10 log (db), (2.12) S onde: R w é o índice corrigido de isolamento a sons aéreos, V (m 3 ) é o volume interior do recinto receptor em causa e S (m 2 ) é a área do elemento de separação entre compartimentos. O indicador D nt,w caracteriza o isolamento a sons de condução aérea padronizado, o qual deve ser assegurado pelos elementos de compartimentação horizontal (pavimentos) e vertical (paredes) do interior do edifício. O RRAE [N.12] estabelece as seguintes exigências para elementos de construção de um edifício de habitação que separem: um fogo de quartos ou salas de outro fogo: D nt,w 50 db; as circulações comuns de um edifício dos quartos ou salas dos fogos adjacentes: D nt,w 48 db; D nt,w 40 db (se o local emissor for uma caixa de elevadores); D nt,w 50 db (se o local emissor for uma garagem); locais destinados a comércio, industria e serviços de quartos ou zonas de estar dos fogos adjacentes: D nt,w 58 db. O isolamento sonoro de fachadas é caracterizado pelo indicador D 2m,nT,w (db), o qual difere de D nt,w apenas na avaliação do nível sonoro do local emissor. No caso das fachadas, este nível de pressão sonora é registado a dois metros de distância da fachada [N.2, N.10]. 10

37 O artido 5º do RRAE [N.12] estabelece que os elementos de construção que separem o exterior de quartos ou salas devem apresentar D 2m,nT,w superior ou igual a 28 db em zonas sensíveis (zonas exclusivamente habitacionais) e a 33 db em zonas mistas (zonas habitacionais com serviços). 2.5 ISOLAMENTO A RUÍDO DE PERCUSSÃO Nível sonoro de percussão de pavimentos homogéneos simples O ruído de percussão é originado pelas vibrações a que os elementos que constituem a estrutura e a envolvente dos edifícios estão sujeitos (Figura 2.6). Estas vibrações são provocadas por inúmeras fontes, por exemplo, a locomoção humana, a queda de objectos, funcionamento de tubos de queda de águas residuais, a utilização dos utensílios domésticos. Este tipo de ruído é transportado pela vibração dos elementos de construção em vibração e é, depois transmitido aos compartimentos por radiação sonora de paredes e pavimentos [11]. Figura 2.6 Ilustração da transmissão de ruído de percussão através de elementos construtivos [S.1]. A medição do isolamento a ruído de impacto é efectuada em laboratório segundo a norma EN ISO [N.3], utilizando uma máquina de percussão normalizada. O índice de isolamento a sons de percussão padronizado é o nível sonoro medido na sala receptora com a máquina de percussão em funcionamento, o qual é dado por T 2 L ' nt = Lp2 10 log (db), (2.13) T0 onde L p2 (db) é o nível médio de pressão sonora transmitida directamente ao compartimento receptor ou radiada a partir das estruturas adjacentes (transmissão marginal), como se ilustra na Figura 2.7, T 2 (s) é o tempo de reverberação do local receptor e T 0 = 0,5 segundos é o tempo de reverberação de referência para compartimentos de dimensões correntes em edifícios de 11