Sound insulation field measurements of Brazilian traditional internal horizontal partition systems

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1 Architectural Acoustics - Room and Building Acoustics: FIA Sound insulation field measurements of Brazilian traditional internal horizontal partition systems Josiane Reschke Pires (a), Sérgio Klippel Filho (b), Rafael Trevisan (c), Maria Fernanda de Oliveira Nunes (d) Institute of Technology for Civil Construction itt Performance, UNISINOS, São Leopoldo, Brazil (a) josianerp@unisinos.br (b) sergioklip@unisinos.br (c) rafaeltr@unisinos.br (d) mariaon@unisinos.br Abstract Sound insulation field measurements allow the evaluation the conformity of the rooms analyzed according to the requirements regulated by current standards. The internal horizontal partitions with hollow, traditionally used in Brazilian residential buildings do not meet the higher-grade levels of the Brazilian performance standard. The aim of this paper is to analyze the acoustic insulation of internal horizontal partition systems of a residential building consisting of different types of building systems and coatings. Assays were carried out in the field, following the procedures prescribed in ISO :2014 in drywall, masonry concrete hollow bricks and two kinds of masonry ceramic hollow bricks filled with sand, with different coating composition. The results showed that the walls of masonry ceramic hollow bricks with alveolus filled with sand presented superior acoustic insulation to other systems analyzed. Keywords: Sound insulation, field measurement, internal horizontal partition system. 1

2 Medições de campo de isolamento acústico de sistemas brasileiros de divisórias horizontais internas 1 Introdução O desempenho acústico visa qualificar a envolvente das edificações habitacionais, tanto nas áreas relativas às habitações vizinhas quanto aos ruídos externos, na maioria das vezes relacionados ao ruído urbano. Assim, os requisitos avaliam os sistemas construtivos entre unidades autônomas de dependências de unidades habitacionais distintas e áreas comuns, variando conforme a localização da habitação e do elemento construtivo analisado. Entre os ruídos que mais causam desconforto acústico aos moradores nas habitações residenciais está o ruído gerado pelos vizinhos. Atualmente, a norma brasileira, que trata a respeito de desempenho acústico de edificações residenciais, exige que sistemas de vedação vertical que separem ambientes onde um deles é dormitório devam atender a um isolamento sonoro de no mínimo 45 db de diferença padronizada de nível ponderada. Apesar de não ser obrigatório por norma, há a possibilidade de atendimento de nível superior de desempenho acústico. Neste caso, os componentes construtivos de vedações verticais internas a diferença padronizada de nível ponderada (D nt,w) exigida pode ser de até 55 db [1]. Este critério não é facilmente atendido com os sistemas construtivos tradicionais brasileiros, normalmente compostos por alvenaria de blocos vazados ou steel frame com placas de gesso acartonado simples, por vezes sem o uso de mantas acústicas. Estes sistemas, apesar de atenderem a níveis mínimos de desempenho acústico, não são suficientes para atender aos níveis para classificação superior. Uma das formas de ampliar o isolamento acústico de sistemas atualmente disponíveis no mercado da construção civil regional é através do aumento de massa nas alvenarias, com de blocos mais pesados e/ou paredes duplas. Contudo, o aumento da massa nas alvenarias muitas vezes não é viável na prática em função do considerável aumento das cargas na estrutura. As perfurações nos blocos vazados, quando comparadas aos blocos maciços, deixam o elemento mais leve, diminuindo as cargas nas fundações das edificações, são mais baratos, mas os furos em suas seções diminuem substancialmente sua massa, acarretando em menor redução sonora [2], devido a esta redução na massa superficial e presença de cavidades, a ressonância do sistema é aumentada. Nesse sentido, alguns estudos têm sido conduzidos para avaliar a perda da transmissão sonora em alvenarias no contexto regional de uso na construção civil, nos quais são analisadas as formas de conexão da alvenaria com as estruturas e a consequente transmissão pelos flancos [3], a instalação de placas leves [4] e a perda de transmissão sonora em diferentes tipos de blocos vazados. Diversos estudos já foram realizados com o objetivo de ampliar o desempenho acústico destes tipos de sistema, como, por exemplo, a inserção de material absorvente entre paredes e inserção de materiais porosos dentro das cavidades [5, 6 e 7]. 2

3 O objetivo deste artigo é analisar comparativamente o isolamento acústico de sistemas de vedação vertical internos em uma edificação, compostos por distintos tipos de sistemas construtivos e diferentes tipos de revestimento. 2 Método Os ensaios foram realizados in loco, analisando-se cinco sistemas de vedação vertical internos distintos de um edifício residencial multifamiliar. As amostras foram construídas no mesmo local, com área de 12,65 m² e uma condição de fixação igual, sendo limitadas por dois pilares, viga e laje, todos em concreto armado (Figura 1). Seguiu-se os procedimentos de ensaio prescritos na norma ISO :2014 [8], bem como os requisitos normativos referentes ao tamanho da amostra e volumetria dos cômodos. O tempo de reverberação foi medido pelo método do sinal interrompido, com três decaimentos para cada posição. Todas medições foram feitas em bandas de 1/3 de oitava, nas frequências centrais de 100 a 3150 Hz. Os equipamentos utilizados para estas medições são todos do fabricante Bruel & Kjaer, sendo eles analisador sonoro Type 2270, fonte sonora Omnipower 4292-L, calibrador sonoro Type 4231 e amplificador de potência Type Fonte: ( Autor, 2015) Figura 1 - Locação da amostra na planta das unidades habitacionais 3

4 Os parâmetros a serem analisados foram obtidos a partir da medição do nível de pressão sonora no cômodo receptor e emissor, corrigidos pelo ruído de fundo, e do tempo de reverberação do cômodo receptor. Após a medição, a equação apontada pela ISO :2014 (Equação 1) efetua a subtração do nível de pressão sonora no cômodo receptor do nível de pressão sonora no cômodo emissor, somando ainda o logaritmo do quociente entre o tempo de reverberação medido e um de referência, obtendo-se então a diferença padronizada de nível para cada banda de frequência medida. DnT = L1 L2 + 10log ( T To ) (1) Onde: L1 nível de pressão sonora no cômodo emissor em db; L2 nível de pressão sonora no cômodo receptor em db; T tempo de reverberação do cômodo receptor em s; e T 0 tempo de reverberação referência (0,5 s). Com a diferença padronizada de nível calculada, foi obtida a diferença padronizada de nível ponderada de cada sistema, conforme a ISO 717-1:2013 [9]. Os sistemas analisados foram classificados perante à Tabela F.10 da ABNT NBR :2013 [1]. As amostras ensaiadas possuíam composição conforme Tabela 1. Em todos ensaios, a área e volume do cômodo receptor eram, respectivamente, de 15,37 m² e 40,88 m³, e do cômodo emissor, de 37,28 m² e 99,16 m³. Os sistemas foram ensaiados em dias distintos, com idades de cura conforme especificado pelos fabricantes. Tabela 1: Tipologias dos sistemas analisados Legenda Vista Sistema construtivo Massa Total SC1 Drywall de dupla estrutura independente; Revestimento de duas placas de gesso acartonado standard de 1,25 cm em ambas as faces; Preenchida com lã de vidro de 10 cm; Espessura total de 16 cm. 55 kg/m² SC2 SC3 SC4 Parede dupla de bloco de concreto celular autoclavado de 7,5 cm; Revestimento em argamassa convencional de 2 cm em ambas as faces; Preenchida com lã de vidro de 5 cm; Espessura total de 24 cm. Parede simples de bloco cerâmico estrutural de 19 cm com alvéolos preenchidos com areia; Revestimento em argamassa convencional de 3 cm em ambas as faces; Espessura total de 25 cm. Parede dupla de bloco cerâmico de vedação de 9 cm com alvéolos preenchidos com areia; Revestimento em argamassa convencional de 2 cm em ambas as faces; Preenchida com lã de vidro de 5 cm; Espessura total de 27 cm. 120 kg/m² 465 kg/m² 430 kg/m² 4

5 SC5 Parede simples de bloco cerâmico estrutural de 19 cm com alvéolos preenchidos com areia; Revestimento em argamassa convencional de 1,5 cm em ambas as faces e placas de gesso acartonado standard de 1,25 cm coladas em ambas as faces; Espessura total de 25 cm. 420 kg/m² 3 Apresentação e discussão dos resultados Os resultados dos ensaios estão apresentados na Figura 2. Das amostras analisadas (Figura 2), apenas três dos sistemas obtiveram diferenças padronizadas de nível ponderado que atendessem ao nível superior da norma brasileira (ABNT NBR :2013) sistemas SC1, SC3 e SC4, com um espectro semelhante de isolamento nas bandas de frequências analisadas. Figura 2: Diferença padronizada de nível dos sistemas 5

6 ensaiados Ainda conforme a Figura 2, dentre os sistemas que não atenderam ao desempenho superior da norma brasileira, a perda de isolamento do sistema SC2, composto por bloco de concreto celular autoclavado, ocorre provavelmente devido à falta de massa e rigidez para as bandas das médias frequências. Por outro lado, o sistema SC5 apresenta maior fragilidade nas bandas de frequências a partir de 1250 Hz, provavelmente influenciada pelos espaços entre os pontos de fixação com cola das placas de gesso acartonado. Comparando, separadamente somente os sistemas constituídos por blocos cerâmicos, Figura 3, os sistemas SC3 e SC4 possuem um comportamento semelhante, com exceção das bandas nas altas frequências, para as quais o sistema SC4 tem um isolamento superior devido ao amortecimento proporcionado pelo uso da lã de vidro entre as paredes. Figura 3: Diferença padronizada de nível dos sistemas com blocos cerâmicos Ainda conforme Figura 3, o sistema SC5, possui um isolamento menor que os sistemas SC3 e SC4 na maior parte das bandas de frequências. Quando comparado com o SC3, pode-se concluir que o revestimento argamassado foi responsável pelo aumento de 5 db no valor global de isolamento. O sistema SC5 possui 1,5 cm a menos de revestimento argamassado, por causa do uso de placa de gesso acartonado, com massa inferior. Na Figura 4 comparou-se o sistema mais usualmente utilizado na região sul do Brasil (sistema SC3), com os sistemas SC1 e SC2. O comportamento do sistema SC2 frente ao isolamento sonoro é caracterizado por uma fragilidade nas bandas de frequência médias, que se dá pela falta de massa dos blocos celulares, fazendo com que o sistema entre em ressonância. 6

7 Na Figura 4 o comportamento dos sistemas SC1, SC2 e SC3 por bandas de frequências podem ser comparados e, pode-se perceber maior similaridade entre os perfis gráficos dos sistemas SC1 e SC3. O sistema SC1 tem seu isolamento sonoro fundamentado por suas faces serem dissociadas, nas quais as vibrações são descontinuadas de uma face a outra. O sistema SC3 tem seu isolamento proporcionado principalmente por sua massa e rigidez, que ameniza sua vibração e ressonância na faixa das bandas de frequência analisadas. Figura 4: Diferença padronizada de nível dos sistemas mistos 4 Conclusão Os sistemas construtivos tradicionais utilizados como partições entre unidades habitacionais na construção civil brasileira geralmente não atendem aos requisitos para o nível superior de desempenho acústico exigidos pela normativa do país. Neste estudo pretendeu-se analisar o isolamento acústico de diferentes sistemas de vedação vertical interno, de forma a verificar sua aplicabilidade como partições internas de edificações que almejem o desempenho acústico superior. Os sistemas construtivos analisados exemplificam tipologias construtivas que o mercado da construção civil escolhe utilizar quando no atendimento do desempenho acústico. Assim, foram avaliados blocos cerâmico preenchidos com areia, uso de isolantes acústicos e diferentes tipos de revestimento. Além destes, avaliou-se também a utilização de um sistema leve (drywall), reconhecido na bibliografia por ter um bom desempenho acústico. 7

8 De todas os sistemas construtivos ensaiados verificou-se que somente três dos sistemas atenderam aos requisitos superiores de desempenho acústico entre ambientes, quando um deles é dormitório, conforme parâmetros estipulados pela ABNT NBR :2013 [1], sendo estes: drywall de dupla estrutura independente, parede simples de bloco cerâmico estrutural de 19 cm e parede dupla de bloco cerâmico de vedação de 9 cm, em ambos com alvéolos preenchidos com areia. Analisando o desempenho dos sistemas de massa inferior, observa-se uma perda de isolamento no sistema de blocos celulares nas bandas de média frequência, comportamento este que não foi evidenciado na amostra de drywall, mesmo possuindo massa menor, devido à descontinuidade das faces e a presença de lã de vidro. Pode-se concluir que os sistemas construtivos consolidados possuem pouca aplicabilidade frente ao desempenho acústico superior da norma. Há necessidade de aumento de massa dos sistemas tradicionais (blocos cerâmicos vazados) neste estudo ampliado com o preenchimento dos alvéolos com areia; ou a utilização de sistemas construtivos pouco utilizados na região sistemas leves. Agradecimentos Os autores agradecem ao itt Performance/Unisinos pela possibilidade de realização do estudo aqui apresentado. Referências [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT : Edificações habitacionais - Desempenho Parte 4: Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas. Rio de Janeiro, 2013 [2] FRINGUELLINO, M.; SMITH, R. S. Sound Transmission Through Hollow Brick Walls. Building Acoustics, vol. 6 (3), 1999, pp [3] CREMONINI, R; ET AL. Comparison between Sound Reduction Index of single and double massive walls realised in Italy and Great Britain. Anais 40th Italian Annual Conference on Acoustics and the 39th German Annual Conference on Acoustics, [4] Ruiz, L. Et al. Comparativa del comportamiento acústico entre fachadas multicapas ligeras y fachadas tradicionales. Materiales de Construcción, vol. 62 (307), 2012, pp [5] GUILLEN, I., et al. On the sound insulation of masonry wall façades. Building and Environment, v. 43, n. 4, pp , [6] MATSUMOTO, T. et al. Development of multiple drywall with high sound insulation performance. Applied Acoustics, v. 67, n. 6, pp , [7] URIS, A. et al. Sound insulation of double frame partitions with an internal gypsum board layer. Applied Acoustics, v. 67, n. 6, pp , 2006 [8] INTERNACIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO Acoustics - Field measurement of sound insulation in buildings and of buildings elements Part 1: Airborne sound insulation. Geneva [9] INTERNACIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO Acoustics - 8

9 Rating of sound insulation in buildings and of building elements - Part 1: Airborne sound insulation. Geneva,