Análise comparativa dos métodos normalizados de previsão da transmissão sonora por via estrutural. Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Transcrição

1 Análise comparativa dos métodos normalizados de previsão da transmissão sonora por via estrutural Rui Jorge Cardoso Galante Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em ENGENHARIA CIVIL Júri Presidente: Orientador: Orientador: Vogal: Prof. Augusto Martins Gomes Prof. Maria Cristina de Oliveira Matos Silva Prof. Albano Luís Rebelo da Silva das Neves e Sousa Prof. Jaime Manuel Barrento da Costa Novembro 2010

2

3 AGRADECIMENTOS Gostaria de agradecer aos meus orientadores, a Professora Maria Cristina Matos Silva e o Professor Albano Neves e Sousa, por toda a atenção e disponibilidade que demonstraram ao longo da realização do presente trabalho quer no esclarecimento de dúvidas quer no apoio fornecido para a realização da componente experimental da presente dissertação. Gostaria também de agradecer à minha irmã Raquel pelo apoio e à Beatriz pela compreensão e suporte durante todo o tempo em que estive ausente para a realização deste trabalho. Finalmente agradeço aos meus pais, Hermenegildo e Margarida, a quem dedico esta dissertação. i

4 ii

5 RESUMO Na presente dissertação pretende-se realizar uma análise comparativa dos métodos normalizados de previsão da transmissão sonora por via estrutural. Neste sentido, a norma EN ISO disponibiliza dois métodos de cálculo para previsão do índice de isolamento a sons de percussão sendo estes, o método simplificado e o método detalhado. O objectivo principal do presente trabalho é o de proceder a uma comparação entre os dois métodos de cálculo usando como referência ensaios in situ realizados num edifício da Escola Naval da Marinha no Alfeite. Para tal, será considerada uma pequena amostra que permitirá avaliar, de forma preliminar, o erro associado à utilização do método simplificado ou a vantagem da utilização do método detalhado, nomeadamente em situações mais complexas, como por exemplo, a transmissão de ruído de percussão de um piso para o piso superior. A análise dos casos de estudo permitiu verificar que, de forma geral, os valores do nível sonoro de percussão padronizado, L nt,w, obtidos pelo método simplificado são superiores aos obtidos nas medições efectuadas in situ, pelo que este método é adequado para estimativas rápidas e conservadoras. O erro associado ao método detalhado é sempre menor do que o erro verificado pelo método simplificado. No entanto, esse erro pode ocorrer por defeito como por excesso. A análise dos espectros do nível sonoro de percussão padronizado, L nt, permitiu observar, em geral, uma maior aproximação aos resultados obtidos in situ em intervalos variáveis de frequência. iii

6 iv

7 ABSTRACT The present work conducts a comparative analysis between standardized prediction methods of impact sound insulation between rooms. The standard EN ISO provides two calculation models of prediction of impact sound insulation being these, the simplified model and the detailed model. The main objective of this work is to conduct a comparative analysis between the prediction methods and the experimental in situ measurements using, as a reference test, a building in Escola Naval da Marinha located in Alfeite. In order to evaluate the simplified model error or realize the detailed model benefit, it will be considered a small sample that includes complex situations such as transmission of impact sound insulation from the bottom to the top floor. In general, the weighted standardized impact sound pressure level values, L nt,w, obtained by the simplified model, are higher than the in situ measurements values, allowing a conservative and fast prediction. The detailed model error is always smaller them the simplified model. However, it can occur by a defect or excess error. The approach between standardized impact sound pressure level spectrum, L nt, and in situ measurements spectrum occurs in a several frequency intervals. v

8 vi

9 PALAVRAS-CHAVE: Transmissão sonora por via estrutural; EN ISO ; Ensaios in situ; Análise comparativa. KEYWORDS: Impact sound insulation: EN ISO ; Field measurements; Comparative analysis. vii

10 viii

11 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO MOTIVAÇÃO OBJECTIVOS ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO NOÇÕES GERAIS DE ACÚSTICA NOS EDIFÍCIOS INTRODUÇÃO NÍVEIS DE PRESSÃO, POTÊNCIA E INTENSIDADE SONORAS TEMPO DE REVERBERAÇÃO BANDAS DE FREQUÊNCIAS ISOLAMENTO A SONS AÉREOS Transmissão directa Transmissão marginal Parâmetros de verificação regulamentar ISOLAMENTO A SONS DE PERCUSSÃO Transmissão directa Pavimentos não revestidos Pavimentos flutuantes Transmissão marginal Parâmetros de verificação regulamentar APLICAÇÃO DA NORMA EN ISO AO EDIFÍCIO EM ESTUDO INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE OS MÉTODOS DE CÁLCULO DESCRIÇÃO GERAL DO EDIFÍCIO ALVO DO ESTUDO CASO DE ESTUDO Arquitectura Método detalhado - apresentação de resultados Método simplificado - apresentação de resultados ix

12 3.5. CASO DE ESTUDO Arquitectura Método detalhado - apresentação de resultados Método simplificado - apresentação de resultados CASO DE ESTUDO Arquitectura Método detalhado - apresentação de resultados Método simplificado - apresentação de resultados CASO DE ESTUDO Arquitectura Adaptação do método detalhado - apresentação de resultados CONCLUSÕES MEDIÇÕES IN SITU INTRODUÇÃO EQUIPAMENTO UTILIZADO PROCEDIMENTOS GERAIS E NORMAS ADOPTADAS Nível de pressão sonora de acordo com EN ISO Definições Quantificação e localização das posições de medição de níveis sonoros Bandas de frequências Correcção devido ao ruído de fundo Tempo de reverberação de acordo com EN ISO Definições Quantificação de posições de medição de tempo de reverberação RESULTADOS Caso de Estudo Caso de Estudo Caso de Estudo x

13 Caso de Estudo CONCLUSÕES ANÁLISE E COMPARAÇÃO DE RESULTADOS INTRODUÇÃO CASO DE ESTUDO CASO DE ESTUDO CASO DE ESTUDO CASO DE ESTUDO CONCLUSÕES CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES FUTURAS SÍNTESE E CONCLUSÕES DO TRABALHO REALIZADO RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS Livros, teses e jornais Normas e regulamentos ANEXO 1 i ANEXO 2 v ANEXO 3 x ANEXO 4 xv ANEXO 5 xx xi

14 xii

15 LISTA DE SÍMBOLOS ai, situ comprimento de absorção equivalente do elemento i em condições in situ (m); aj, situ comprimento de absorção equivalente do elemento j em condições in situ (m); c velocidade de fase da perturbação (m/s); c0 velocidade de propagação do som no ar (m/s); cl velocidade de propagação das ondas longitudinais (m/s); f frequência (Hz); fo frequência de ressonância (Hz); fc frequência critica (Hz); fc, j frequência critica do elemento j (Hz); fref frequência de referência (Hz); h espessura (m); l0 comprimento da linha de junção de referência (m); lf comprimento da linha de junção entre o elemento de separação e os elementos de flanco. lij comprimento da linha de junção entre o elemento i e o elemento j (m); lk comprimento do bordo k do elemento (m); m massa superficial do elemento separador (kg/m 2 ); p pressão sonora (Pa); pt pressão sonora total (Pa); p0 pressão atmosférica = 1,013 x 105 Pa; pref pressão sonora de referência = 20 x 10-6 Pa; P ef pressão eficaz P ref pressão de referência = 1000 Hz s rigidez dinâmica (N/m 3 ) t tempo (s); v velocidade (m/s). A2 área de absorção sonora do compartimento receptor (m2); xiii

16 Aeq área de absorção sonora equivalente (m2); Aj área de absorção sonora equivalente do objecto j (m2); diferença média da velocidade de vibração dos elementos i e j em condições in situ (db); E módulo de elasticidade de um dado material (N/m2); Eeq módulo de elasticidade equivalente de um dado elemento constituído por múltiplas camadas (N/m2); Eref energia sonora de referência = J; I intensidade sonora (Watt/m2); Iref intensidade sonora de referência = Watt/m2; Kij índice de redução de transmissão de vibrações (db); L I nível de intensidade sonora (db) L p nível de pressão sonora (db) Lp1 Nível médio de pressão sonora na sala emissora (db) Lp2 Nível médio de pressão sonora na sala receptora (db) R índice de redução sonora (db); R índice de redução sonora aparente (db); Rij índice de redução sonora por transmissão marginal pelo encaminhamento ij (db); Rij, w valor único do índice de redução sonora por transmissão marginal pelo encaminhamento ij (db); Rlab índice de redução sonora de um elemento em condições laboratoriais; Rsitu índice de redução sonora de um elemento em condições in situ; Rw valor único do índice de redução sonora (db); R w valor único do índice de redução sonora aparente (db); S área da superfície (m2); Si área da superfície do elemento construtivo i (m2); Sj área da superfície do elemento construtivo j (m2); Ss área do elemento de separação (m2); xiv

17 T temperatura relativa do ar (ºC); TR tempo de reverberação de um compartimento (s); TR0 tempo de reverberação de referência = 0,5 s; Ts tempo de reverberação estrutural de um elemento (s); Ts, lab tempo de reverberação estrutural de um elemento em condições laboratoriais (s); Ts, situ tempo de reverberação estrutural de um elemento em condições in situ (s); V volume interior da sala (m 3 ); W potência sonora (Watt); Wref potência sonora de referência = Watt. - coeficiente de absorção sonora médio da envolvente do compartimento i coeficiente de absorção sonora do elemento construtivo i; k coeficiente de absorção da superfície do elemento no bordo k; ηint factor de perdas internas do elemento; ηtot factor total de perdas do elemento; ηtot, lab factor total de perdas totais do elemento em condições laboratoriais; ηtot, situ factor total de perdas totais do elemento em condições in situ; θ ângulo de incidência da onda sonora (rad); ν coeficiente de poisson; π constante = 3, ; ρ massa volúmica (kg/m3); ρ0 massa específica do ar (kg/m3); ρeq massa volúmica equivalente de um dado elemento constituído por múltiplas camadas (kg/m3); σ factor de radiação das ondas de flexão; τ coeficiente de transmissão sonora; τ coeficiente de transmissão sonora aparente; τd coeficiente ao factor de transmissão sonora através do elemento de separação; τe coeficiente de transmissão sonora por via directa através de outras vias de propagação; xv

18 τf coeficiente de transmissão sonora através de um elemento de flanco; τff, coeficiente de transmissão sonora de um elemento de fachada ou de um elemento de flanco devido à transmissão marginal nesse elemento (db); τdf, i coeficiente de transmissão sonora de um elemento de fachada i devido à transmissão directa incidente nesse elemento (db); τs coeficiente de transmissão sonora por via indirecta através de outras vias de propagação; ω frequência angular (rad/s); Δ variação; ΔLfs diferença do nível sonoro devido à geometria da fachada; ΔR incremento do índice de redução sonora (db); ΔRsitu incremento do índice de redução sonora em condições in situ (db); ΔRw valor único do incremento do índice de redução sonora (db); xvi

19 1. INTRODUÇÃO 1.1. MOTIVAÇÃO Tendo presente a necessidade de melhorar as condições relativas à qualidade de vida e considerando o comprovado aumento dos níveis de ruído, especialmente em meios urbanos e suburbanos, a acústica dos edifícios tem evoluído na procura das melhores condições de conforto acústico dos edifícios. Deste modo, para respeitar as exigências regulamentares, os projectistas de acústica de edifícios têm à sua disposição um conjunto de ferramentas de previsão, cuja escolha nem sempre é fácil. Com o presente trabalho, pretende-se realizar, com base em ensaios in situ uma análise comparativa dos métodos normalizados de previsão da transmissão sonora por via estrutural, de modo a fornecer ao projectista uma aproximação do erro cometido em cada um dos métodos. Esta informação permitirá ao projectista decidir, em cada caso, qual o método de previsão mais adequado OBJECTIVOS A norma EN ISO [N.2] disponibiliza dois métodos de cálculo para previsão do índice de isolamento a sons de percussão sendo estes, o método simplificado e o método detalhado. O objectivo principal do presente trabalho é o de proceder a uma comparação entre os dois métodos de cálculo da norma EN ISO [N.2] usando, como referência, ensaios in situ realizados no âmbito de um trabalho de caracterização experimental dos índices de isolamento sonoro de um edifício da Escola Naval da Marinha no Alfeite. Uma vez que uma das diferenças mais significativas entre os dois métodos de previsão reside na estimativa do efeito da transmissão marginal, o presente trabalho pretende também avaliar o benefício do cálculo detalhado deste efeito. O segundo objectivo passa por caracterizar a transmissão marginal de baixo para cima em dois compartimentos adjacentes. A metodologia a aplicar, em termos de medições in situ, é idêntica, quer se trate de transmissão de cima para baixo, ou de baixo para cima. No entanto, no que respeita aos modelos de previsão, a situação de transmissão de baixo para cima ainda se encontra muito pouco desenvolvida, não sendo em geral, na prática, avaliada ou quando tratada é grosseira. 1

20 Os objectivos propostos devem ser atingidos por análise de um conjunto de casos de estudo, sendo importante referir que na escolha dos mesmos, teve-se o cuidado de garantir diferentes geometrias arquitectónicas, de modo a permitir a análise de situações com alguma complexidade tendo em conta a tradicional sobreposição de compartimentos alinhados em altura nos edifícios correntes. Toda a metodologia que envolve os cálculos será apresentada e resumida, bem como o suporte teórico necessário à compreensão dos referidos métodos ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO No Capítulo 2 são introduzidas noções gerais de acústica nos edifícios e apresentados os métodos normalizados disponíveis de previsão da transmissão sonora. Neste capítulo descreve-se a norma EN [N.2] em maior detalhe. No Capítulos 3 aplicam-se de forma crítica os métodos simplificado e detalhado descritos na norma EN ISO [N.2] aos casos de estudo escolhidos. O Capítulo 4 refere-se ao trabalho de campo, sendo descritas as medições de isolamento sonoro realizadas no edifício. Neste capítulo é ainda efectuada a recolha de todos os elementos necessários à comparação dos resultados com os obtidos com base nos métodos da norma EN ISO [N.2]. No Capítulo 5 é efectuada uma análise comparativa entre os valores obtidos pelos dois métodos normalizados de previsão e os valores obtidos pela medição em obra, seguido-se uma discussão crítica dos resultados. O Capítulo 6 resume as conclusões do trabalho e apresenta as recomendações para trabalhos futuros. 2

21 2. NOÇÕES GERAIS DE ACÚSTICA NOS EDIFÍCIOS 2.1. INTRODUÇÃO A acústica pode ser entendida como o ramo da física que estuda o som sob a forma de vibrações nos materiais, sendo possível, na generalidade, dividir este estudo em fontes sonoras, meios de transmissão e receptores. Neste capítulo são introduzidos os conceitos básicos relevantes ao entendimento e aplicação dos métodos de cálculo da propagação de sons de percussão, entre os quais se incluem os conceitos de nível de pressão sonora, potência e intensidade sonora, tempo de reverberação, bandas de frequência, isolamento a sons aéreos e isolamento a sons de percussão. Dado que neste trabalho se pretende comparar os métodos de previsão apresentados na norma EN ISO [N.2], no presente capítulo serão apresentados os fundamentos teóricos que servem de base aos referidos métodos de cálculo. Por último, são referidos métodos alternativos de previsão da transmissão sonora NÍVEIS DE PRESSÃO, POTÊNCIA E INTENSIDADE SONORAS O som é detectado pelo ouvido humano devido a uma variação de pressão, relativamente à pressão atmosférica, provocada por uma vibração. O som poderá ser puro, quando resultante de uma onda sonora gerada por um oscilador de um grau de liberdade, definida por uma única frequência, ou composto quando decorrente de uma combinação de sons puros. Do limiar da audição ao limiar da dor, o sistema de audição humano é sensível a uma gama bastante considerável de pressões/intensidades sonoras e, por este facto, verifica-se uma dificuldade de expressar em escala linear esta variação de valores. Neste sentido, opta-se por recorrer a uma escala logarítmica definindo índices relativos a valores de referência para expressar grandezas, nomeadamente no que se refere à pressão, potência e intensidade sonoras. Deste modo no domínio da acústica trabalha-se com a unidade decibel (db) a qual permite reduzir a dimensão da escala de valores. 3

22 Na Figura 1 ilustra-se a escala de pressão sonora (μpa) intercalada com o respectivo nível de pressão sonora (db) [1]. Figura 1 Relação entre as escalas de pressão sonora (μpa) e nível de pressão sonora (db) [1]. O nível de pressão sonora, expresso em decibel (db), é dado pela expressão (1) onde: P ref = 2 x 10-5 Pa e P ef = pressão eficaz, definida como. (2) Normalmente o nível de pressão sonora é determinado em bandas de frequências 1, com a largura de uma oitava ou de um terço de oitava, designadas pela sua frequência central. O nível de potência sonora, expresso em db é dado pela expressão (3) 1 O conceito de bandas de frequência é apresentado em

23 onde W ref = Watt, representando a grandeza W a potência sonora de uma determinada fonte ou equipamento, ou seja, a quantidade de energia sonora emitida na unidade de tempo. A potência sonora, ao contrário da pressão sonora, é uma característica da fonte e, portanto, permanece inalterada, sendo independente do ambiente ou da distância a que a fonte se encontra do receptor. Finalmente, o nível de intensidade sonora, definido como a média, no tempo, do fluxo de energia sonora através de uma superfície normal à direcção de propagação, com área unitária, é dado por (4) sendo I ref = Watt/m 2. Através da aplicação simples da expressão (4), observa-se que o aumento (ou diminuição) da intensidade por um factor de 2:1 resulta no aumento (ou diminuição) de aproximadamente 3 db ao nível de intensidade sonora original TEMPO DE REVERBERAÇÃO Na ausência de superfícies reflectoras entre a fonte sonora e o ponto receptor, a energia sonora captada pelo receptor seria apenas resultante da transmissão directa, não havendo qualquer tipo de efeito de reflexão (reverberação). Por outro lado, se o som for gerado numa sala, ocorrem múltiplas reflexões, percorrendo distâncias diferentes até ao ponto receptor, podendo dar origem ao reforço do nível sonoro ou a ecos indesejáveis. O parâmetro utilizado para avaliar a qualidade acústica de salas, face ao som produzido no seu interior, é o tempo de reverberação. O tempo de reverberação de um recinto fechado, para uma determinada banda de frequências, define-se pelo intervalo de tempo necessário para que o nível de pressão sonora, nessa banda, diminua 60 db. O valor do tempo de reverberação depende da frequência, e da absorção sonora dos materiais que integram a envolvente exposta (revestimentos ou elementos definidores da compartimentação), dos objectos existentes no recinto fechado e do volume do mesmo [2]. Na Figura 2 é possível observar o decaimento sonoro em função do tempo, bem como a definição gráfica de tempo de reverberação [3]. 5

24 Figura 2 - Decaimento sonoro e definição do tempo de reverberação [3]. Segundo Sabine [2] o tempo de reverberação, numa dada frequência, é dado por (5) onde: V - Volume interior da sala (m 3 ); A eq - Área de absorção sonora equivalente (m 2 ) na frequência considerada. A área de absorção sonora equivalente, A eq, na expressão (5) inclui a absorção sonora pelo ar e pelas superfícies da envolvente, a qual pode ser determinada por S, onde é o coeficiente de absorção sonora médio do compartimento e S (m 2 ) é a área total das superfícies da envolvente da sala. Este coeficiente pode ser calculado, para cada frequência, através do coeficiente de absorção,, do material de cada superfície de área S i, que determina a razão entre a energia absorvida e a energia incidente ( = I absorvida /I incidente ). De acordo com a norma EN [N.12] a expressão (5) não é válida quando as superfícies envolventes são muito mais absorventes numa direcção do que nas outras ( 3), quando mais do que 20% do volume da sala é ocupado por objectos e quando o compartimento da sala excede em mais de 5 vezes a sua largura. Para coeficientes de absorção sonora médios, acima de 0,15, deixa de ser possível assumir campos sonoros completamente difusos, podendo ser utilizada, com maior aproximação, a expressão de Eyring [4] 6

25 (6) onde: - Coeficiente de absorção sonora médio da envolvente do compartimento 2.4. BANDAS DE FREQUÊNCIAS Além de ser sensível a uma gama bastante considerável de pressões/intensidades sonoras, o sistema de audição humano, também apresenta a capacidade de detectar sons numa gama de frequências alargada, entre 20 Hz a Hz, como se ilustra na Figura 3. Figura 3 - Espectro de frequências sonoras. De modo a simplificar a análise de níveis de pressão sonora, é usual considerar bandas de frequência com largura pré-definida e normalizada. Em acústica, os filtros de bandas de frequências mais utilizados são os de oitava e de 1/3 de oitava. Entende-se por oitava uma banda de frequências em que a frequência limite superior f i+1 é o dobro da frequência limite inferior f i,. (7) A frequência central f c da banda é definida como a média geométrica entre as frequências limites superior e inferior, sendo dada por. (8) Para uma análise mais detalhada, é costume dividir-se o intervalo de uma oitava em três intervalos de 1/3 de oitava, onde. (9) Na Tabela 1 estão definidos os valores das frequências centrais, bem como os limites superior e inferior para bandas de frequências de oitava e de 1/3 de oitava, entre 63 e 8000 Hz [2]. 7

26 Tabela 1 - Frequências centrais, e respectivos limites, para bandas de oitava e de 1/3 de oitava [2]. Frequência central (Hz) Banda de terços de Oitava (Hz) Banda de oitava (Hz) 63 56,2-70,8 44,7-89, ,8-89, , , ISOLAMENTO A SONS AÉREOS Transmissão directa Os sons aéreos resultam da excitação directa do ar, verificando-se que a sua transmissão através de um elemento depende de um conjunto de variáveis, nomeadamente da frequência do som incidente, das propriedades do material constituinte (massa, módulo de elasticidade, coeficiente de Poisson, factor de perdas internas do material) e dos modos de vibração do elemento e do tipo de ligações à estrutura [2]. O isolamento a sons aéreos pode ser avaliado por vários métodos subdivididos em métodos de medição e métodos de estimação ou previsão. O método de medição de referência destina-se à verificação da conformidade regulamentar das soluções adoptadas em obra. Neste processo, a caracterização dos elementos 8

27 construtivos é efectuada no domínio da frequência e de acordo com as técnicas consagradas nas normas da serie EN ISO 140, nomeadamente nas partes 3 [N.9], 4 [N.10] e 5 [N.11]. O isolamento a sons aéreos pode ser descrito pelo índice de redução sonora, (10) em que é o coeficiente de transmissão sonora de um elemento construtivo de separação [5] dado por (11) 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, dada por (12) e (13) com: p 1 Valor médio da pressão sonora no compartimento receptor (Pa); p 2 Valor médio da pressão sonora do compartimento receptor (Pa); ρ 0 - Densidade estática do ar (ρ 0,15 C 1,225 kg/m 3 ); c 0 - Velocidade do som no ar (c 0,15 C 340,4 m/s); S - Área do elemento de separação em análise (m 2 ); A 2 - Área de absorção sonora do compartimento receptor (m 2 ). Introduzindo as equações (11), (12) e (13) na equação (10) e atendendo à definição de nível de pressão sonora, obtém-se (14) Recorrendo à definição de nível de pressão sonora é possível obter a fórmula geral do índice de redução sonora, (15) onde: L p1 Nível médio de pressão sonora na sala emissora (db); 9

28 L p2 Nível médio de pressão sonora na sala receptora (db). A expressão (15) apenas pode ser usada directamente para a determinação do índice de redução sonora com base nos níveis sonoros obtidos através de medições. No entanto, é necessário conhecer o valor de R na fase de projecto e, para tal, é necessário recorrer a modelos de previsão. Na Figura 4 apresenta-se o espectro idealizado do índice de redução sonora para elementos de construção homogéneos [6]. Figura 4 - Espectro idealizado do índice de redução sonora para elementos de construção homogéneos [6]. Para frequências acima das primeiras frequências de ressonância do elemento construtivo de separação, a transmissão sonora é controlada pela massa superficial m do elemento de separação, tendo presente o facto de o comprimento de onda ser mais pequeno do que as dimensões do elemento [5]. Nesta situação, é válida a lei da massa, traduzida por um coeficiente de transmissão dado por (16) em que: m - Massa superficial do elemento de separação (kg/m 2 ); f - Frequência da onda sonora (Hz); β Ângulo de incidência das ondas no elemento de separação. 10

29 Substituindo a expressão (16) na expressão (14), para condições de pressão e temperatura standard, verifica-se, que o correspondente índice de redução sonora é dado por (17) A incidência das ondas sonoras pode ser normal (β=0º), a 45º (em fachadas) ou de ângulo variável e aleatório como ocorre nos campos difusos. O efeito da coincidência ocorre quando a configuração da vibração de um dado elemento devido à propagação das ondas de flexão, em regime livre, coincide com a vibração estabelecida nesse mesmo elemento devido à incidência de uma dada onda sonora [7]. Assim, existe um ângulo de incidência em que o comprimento de onda referente às ondas de flexão coincide com a projecção no plano da parede do comprimento de onda da onda sonora incidente, aumentando significativamente a interacção entre estes dois tipos de ondas. Para frequências acima da frequência crítica, o coeficiente de transmissão sonora depende da eficiência da radiação sonora do elemento de construção, σ, e do seu factor de perdas total, η tot, o qual controla a transferência de energia através das ligações a outras partes do edifício, incluindo ainda as perdas internas e as perdas de radiação. O factor de perdas total relacionase com o tempo de reverberação estrutural, T s (s), através da expressão (18) e, no caso de paredes e pavimentos, pode ser estimado por (19) Assim, o coeficiente de transmissão sonora é dado por (20) O correspondente índice de redução sonora é dado por (21) Para frequências inferiores à frequência crítica, de acordo com o anexo B da norma EN ISO [N.1], o coeficiente de transmissão sonora é dado por (22) onde é o factor de radiação para a transmissão forçada. 11

30 Os factores de eficiência da radiação em regime livre,, e forçado,, podem ser calculados com base na metodologia indicada no anexo B da norma EN ISO [N.1], o qual se apresenta em anexo. A frequência crítica pode ser calculada por (23) onde: c L (m/s) é a velocidade de propagação das ondas longitudinais no elemento de construção; t (m) é a espessura do elemento de construção. Para elementos de construção homogéneos constituídos por material de módulo de elasticidade E (Pa), massa volúmica (Kg/m 3 ) e coeficiente de Poisson, a velocidade das ondas longitudinais é dada por (24) Para frequências elevadas, superiores a f c, pode corrigir-se este parâmetro na expressão (22) substituindo-o por (25) de forma a ter em conta outros tipo de onda relevantes para paredes espessas em comparação com o comprimento de onda em causa. Uma vez que na generalidade dos casos que ocorrem na construção de edifícios, os elementos de construção (paredes e pavimentos) não apresentam constituição homogénea, é necessário definir valores equivalentes de E e que permitam calcular a frequência crítica e, a partir dai, os coeficientes de transmissão sonora. Para tal recorre-se ao procedimento seguinte, segundo o qual se considera uma secção equivalente de largura unitária e espessura idêntica á espessura total da secção em estudo, com rigidez de flexão idêntica à rigidez de flexão da secção real após homogeneização, dos materiais que a constituem (Figura 5) A massa volúmica equivalente é dada simplesmente por (26) 12

31 Figura 5 - Cálculo do módulo de elasticidade equivalente De acordo com as expressões (17) (21) e (22) e tal como se observa na Figura 4, o índice de redução sonora do elemento de construção é variável com a frequência, o que cria dificuldades na imposição de limites regulamentares. Assim, é necessário determinar um valor único R w por comparação com a descrição convencional de referência, de acordo com o método descrito na Norma EN ISO [N.3]. O índice de redução sonora R w deverá corresponder ao valor lido na curva de referência, para a banda de frequência de 500 Hz, depois de a posição da curva de referência ter sido ajustada em passos de 1 db até uma posição final em que a soma dos desvios desfavoráveis dos valores medidos de R, relativamente à curva de referência, seja a maior possível, mas não superior a 32 db, para medições em bandas de 1/3 de oitava, ou 10 db, para medições em bandas de oitava. Na Tabela 2 e na Figura 6 estão representados os valores da curva de referência para sons aéreos no domínio das bandas de frequências [N.3] e um exemplo gráfico do cálculo do valor único do índice de redução sonora R w, respectivamente. Tabela 2 - Valores da curva de referência no domínio das bandas de frequências para sons aéreos [N.3]. Frequência (Hz) Curva de referência (1/3 Oitava) Curva de referência (Oitava)

32 Figura 6 - Cálculo do valor único do índice de redução sonora, R w Transmissão marginal A propagação sonora ocorre directamente pelo elemento de separação entre compartimentos, mas também ocorre por outras vias de transmissão existentes, o que se denomina de transmissão marginal. A propagação da energia sonora por via marginal, através das várias junções do elemento separativo, contribui para o aumento do nível sonoro no local receptor, diminuindo assim o isolamento acústico do elemento de separação. Na Figura 7 são ilustrados os diferentes caminhos de transmissão estrutural do ruído aéreo gerado no compartimento emissor [N.5]. Figura 7 - Definição dos caminhos de transmissão marginal [N.5]. Segundo a Norma EN ISO [N.1], o factor de transmissão ', que traduz a energia sonora total estabelecida no compartimento receptor, proveniente da excitação aérea produzida no espaço de emissão, é dado, para cada banda de frequências de interesse, por 14

33 (27) onde: '- Coeficiente de transmissão da energia sonora total radiada para o compartimento receptor; d - Coeficiente de transmissão da energia sonora radiada para o compartimento receptor, por via directa, ou seja, pelo próprio elemento de separação; f - Coeficiente de transmissão da energia sonora radiada para o compartimento receptor pelos elementos marginais; e - Coeficiente de transmissão da energia sonora radiada para o compartimento receptor por pequenos elementos através dos quais podem pode ocorrer transmissão por via directa (por exemplo, abertura de janelas ou sistemas de ventilação dispostos no elemento de separação) s - Coeficiente de transmissão da energia sonora radiada para o compartimento receptor por outras vias de transmissão indirecta (como a propagação pelo exterior do edifício, através das janelas dos respectivos compartimentos ou, no caso de verificação do isolamento entre espaços de um mesmo fogo, a que possa ocorrer por zonas comuns, tipo corredores interiores); n - Número total de elementos marginais; m - Número de pequenos elementos; k - Número de vias de transmissão indirecta. Considerando que e = s =0, a redução sonora aparente global, R w, é determinada apenas a partir da transmissão directa e da transmissão por via marginal, sendo esta caracterizada pelos índices de redução sonora parciais R ij, associados aos caminhos apresentados na Figura 7, através de (28) onde os índices R ij, expressos em db, são determinados por (29) As variáveis nas expressões (29) assumem o seguinte significado: R F,w - R f,w - Índice de redução sonora do elemento marginal F, no compartimento emissor (db); Índice de redução sonora do elemento marginal f, no compartimento receptor (db); 15

34 ΔR Ff,w - ΔR Fd,w - ΔR Df,w - K Ff - K Fd - K Df - Acréscimo de isolamento sonoro, por introdução de um revestimento adicional, colocado nos elementos marginais do espaço emissor e/ou receptor (db); Acréscimo de isolamento sonoro, por introdução de revestimento adicional, colocado no elemento marginal do espaço emissor e/ou no elemento de separação, no lado do espaço receptor (db); Acréscimo de isolamento sonoro, por introdução de revestimento adicional, colocado no elemento de separação no lado do espaço emissor e/ou no elemento marginal do espaço receptor (db); Índice de redução de transmissão de vibrações pelo percurso Ff (db); Índice de redução de transmissão de vibrações pelo percurso Fd (db); Índice de redução de transmissão de vibrações pelo percurso Df (db); S s - Área da superfície do elemento de separação (m 2 ); l f - Comprimento de linha de junção entre o elemento de separação e os elementos marginais F e f (m); l 0 - Comprimento de referência da linha de junção (l 0 = 1 m). Os índices de redução da transmissão de vibração K ij indicados nas expressões (29) podem ser definidos, de acordo com a norma EN ISO [N.1], através de (30) onde: D v,ij - é a diferença de níveis de velocidade, em db, entre o elemento i e o elemento j, quando o elemento i é excitado; D v,ji é a diferença de níveis de velocidade, em db, entre o elemento j e o elemento i, quando o elemento j é excitado; I ij - é o comprimento da aresta de separação (comum) entre os elementos i e j, em m; a i - é o comprimento de absorção equivalente do elemento i, em m; a j - é o comprimento de absorção equivalente do elemento j, em m. Finalmente, o comprimento equivalente de absorção é o comprimento total fictício da fronteira do elemento se a sua frequência crítica for 1000 Hz, ao longo do qual a perda equivale às perdas totais do elemento. O comprimento equivalente de absorção é dado por (31) onde: T s - Tempo de reverberação estrutural do elemento, em s; S - Área do elemento i ou j, em m 2 ; f - O parâmetro da frequência central da banda de interesse, em Hz; 16

35 f ref - O parâmetro da frequência central da banda de referência; f ref = 1000 Hz; c o A velocidade de propagação do som no ar, em m/s. Os índices K ij podem determinar-se por via experimental, para o que se deve seguir o disposto na norma EN ISO [N.14] ou podem também ser estimados conforme descrito no Anexo E da norma EN ISO [N.1] em função do tipo de ligação em causa, podendo esta ser, por exemplo, em Cruz (+), Tê (T) ou Canto (L) consoante os elementos que constituem o nó. O coeficiente de redução de transmissão de vibrações, K ij, é superior nas ligações em Cruz, como se observa na Figura 8 [N.1], o que implica um aumento do isolamento sonoro. Figura 8 - Coeficiente de redução das vibrações K ij : a) Ligação em Cruz; b) Ligação em T [N.1] No presente trabalho, o sentido utilizado para numeração dos bordos dos elementos construtivos no cálculo coeficiente de redução das vibrações K ij é o representado na Figura 9. Figura 9 - Numeração dos bordos dos elementos construtivos visualizados a partir do interior do compartimento Uma vez que as expressões apresentadas para o cálculo da redução sonora traduzem o desempenho dos elementos de construção em laboratório, torna-se necessário converter os valores calculados para o caminho de transmissão directo e para os caminhos marginais em valores correspondentes aos obtidos in situ. Assim, 17

36 (32) onde, T s,situ pode ser calculado a partir da expressão (18) em função de (33) com: l k - Comprimento da união do bordo l i do elemento de construção a outros elementos; k - Coeficiente de absorção de vibração do bordo l i de elemento de construção. Os coeficientes de absorção k são definidos no anexo C da norma EN ISO [N.1] por (34) Onde f ref = 1000 Hz e K ij são os índices de redução da transmissão de vibração calculados com base na figura 8. De acordo com a norma EN ISO [N.1], T s,situ deverá ser igual a T s, ou seja, R situ deverá ser igual a R, quando estiverem em causa: elementos de folha dupla, como paredes com estrutura em madeira ou metal; elementos com factor de perdas internas superior a 0,03; elementos pelo menos 3 vezes mais leves do que os elementos adjacentes; elementos que não estejam firmemente ligados aos elementos estruturais. O modelo de previsão referido apresenta as seguintes limitações: o modelo é apenas aplicado para combinações de elementos cujo índice de transmissão de vibração nas junções é conhecido ou pode ser estimado a partir dos parâmetros já verificados. os elementos devem ter aproximadamente as mesmas características de radiação nos dois sentidos. a contribuição dos caminhos de transmissão secundários, que envolvem mais do que uma junção, é desprezada. Todas as considerações adicionais bem como todas as informações necessárias para o cálculo dos parâmetros acima referidos encontram-se na Norma EN [N.1]. 18

37 Parâmetros de verificação regulamentar Para efeitos de verificação regulamentar dos requisitos acústicos dos edifícios, é utilizado, no RRAE [N.13], o parâmetro D nt,w, o qual corresponde à diferença padronizada de níveis sonoros, traduzida por (35) onde T 2 (s) é o tempo de reverberação do compartimento receptor e T 0 = 0,5 (s) é o valor de referência desse tempo de reverberação. Para campos sonoros difusos, o parâmetro D nt,w relaciona-se com a redução sonora aparente R w através de (36) onde V 2 (m 3 ) é volume do compartimento receptor ISOLAMENTO A SONS DE PERCUSSÃO Transmissão directa Pavimentos não revestidos O ruído de percussão em edifícios ocorre quando um elemento de compartimentação é colocado em vibração de forma directa. Estas vibrações resultam directamente da deslocação de pessoas, queda de objectos, deslocação móveis ou de qualquer choque actuando directamente sobre os elementos de compartimentação. O elemento de construção em vibração radiará ondas sonoras responsáveis pelo estabelecimento de um campo sonoro no compartimento receptor. As vibrações tendem também a propagar-se pelos restantes elementos da envolvente, podendo atingir toda a malha definidora dos espaços de utilização. A vibração destes elementos é, por sua vez, responsável pela radiação sonora por via marginal. A Figura 10 permite ilustrar a propagação sonora através dos elementos constritivos [2]. 19

38 Figura 10 - Ilustração da transmissão de ruído de percussão pelos de elementos construtivos [2]. O modelo de previsão da transmissão de ruído de percussão baseia-se no princípio da reciprocidade, em que a velocidade de uma placa excitada por um campo sonoro aleatoriamente distribuído (em que todas as direcções de incidência são igualmente prováveis) pode ser determinada directamente a partir da potência sonora radiada por essa mesma placa quando excitada por uma força pontual. Dito de outro modo, a resposta na estrutura pode ser determinada a partir de sua radiação sonora e vice-versa [8]. Esta reciprocidade pode ser escrita na forma (37) onde: - Potência sonora radiada pela placa sujeita a força de excitação (W = F 2 ); - Velocidade de excitação da onda sonora (v 2 = p 2 ); k Número de onda ( ). O índice de isolamento a sons de percussão normalizado, L n, correspondente ao nível sonoro medido na sala receptora com a máquina de percussão em funcionamento, é dado por (38) onde: p 2 - Pressão sonora medida no compartimento receptor; p 0 - Pressão sonora de referência (p 0 = 2 X 10-5 Pa); 20

39 A 2 - Área de absorção sonora do local do receptor (m 2 ); A 0 - Área de absorção sonora de referência (A 0 = 10 m 2 ). Conforme indicado em 2.5.1, a potência sonora transmitida para o lado receptor W 2 é dada pela expressão (13). Assumindo que esta mesma potência sonora pode ser também escrita na forma W 2 =, na qual F t representa a força actuando sobre o piso, é possível escrever a equação (38) na forma (39) Introduzindo a equação (37) em (39), obtém-se (40) Tendo em conta que a potência radiada por um elemento de construção, com velocidade de vibração v, devido a um dado campo sonoro reverberante no compartimento emissor, é dada por (41) onde é a eficiência da radiação do elemento de construção, a expressão (41) pode ser utilizada em conjunto com a expressão (13) para reescrever a expressão (10) na forma (42) Introduzindo a expressão (42) em (40), obtém-se (43) Tendo em conta que, para elementos pesados, como é o caso dos pavimentos geralmente usados na construção, a frequência de coincidência situa-se abaixo dos 100 Hz (limite mínimo da aplicação das normas de previsão de isolamentos sonoro), é possível calcular a redução sonora na expressão (40) por substituição da expressão (20) em (10). Introduzindo o resultado na expressão (40), obtém-se (44) O factor de perdas mede o amortecimento da estrutura e, como tal, relaciona-se, através da expressão (18), com o tempo de reverberação estrutural, T s, ao longo do qual a energia de vibração em regime livre se reduz um milhão de vezes. 21

40 Do ponto de vista do dimensionamento dos pavimentos é útil representar L n em função da mobilidade do pavimento (relação entre a velocidade de vibração e a força de exitação designada por Y, em (s/kg) [9]. Para tal pode utilizar-se a expressão (45) onde c L, dada pela expressão (24), é a velocidade de propagação das ondas longitudinais no pavimento de espessura t. A frequência crítica pode ser relacionada com a velocidade de propagação das ondas longitudinais através da expressão (23) [9]. Combinando as equações (18), (23) e (46), e substituindo o resultado na equação (44) para condições standart de pressão e temperatura, obtém-se a expressão fornecida no anexo B da norma EN [N.2] para a determinação do nível sonoro de percussão de pavimentos homogéneos: (46) No que respeita à medição do isolamento a sons de percussão, esta pode ser caracterizada de acordo com as parte 6 e 7 da norma EN ISO 140 [N.6] [N.7] para ensaios a realizar em laboratório e in situ, respectivamente 2. Estes ensaios consistem na medição do nível sonoro em bandas de frequências de largura de um terço de oitava entre as frequências de 100 Hz e 3150 Hz, do nível sonoro no compartimento receptor com uma máquina de percussão padrão em funcionamento. A máquina de percussão é composta por 5 massas com 500 gramas cada, as quais caem livremente a uma distância de 4 cm do piso duas vezes por segundo [N.6], ou seja, com uma frequência de impacto de 10 Hz [N.6]. De acordo com Heckl e Rathe [10], o valor quadrático médio da força produzida pela máquina de percussão normalizada é, em bandas de oitava,. (47) Substituindo a equação (44) na equação (43), obtém-se a expressão fornecida no anexo B da norma EN [N.2] para o cálculo de L n em bandas de oitava σ ρ (48) Particularizando para pavimentos de betão armado, com expressão toma a forma = 2300 kg/m 3 e c L = 3500 m/s, a 2 As normas EN ISO e EN ISO são devidamente referidas no Capítulo 5 destinado à componente experimental. 22

41 (49) À semelhança do que foi referido relativamente à transmissão de sons aéreos é necessário, para efeitos de avaliação de critérios de desempenho, transformar o espectro do nível sonoro normalizado de percussão, L n, num valor único L n,w. O valor de L n,w deverá corresponder ao valor lido na curva convencional de referência (Tabela 3), para a banda de frequência de 500 Hz, depois de a posição da curva de referência ter sido ajustada em passos de 1 db até uma posição final em que a soma dos desvios desfavoráveis dos valores medidos de L n, relativamente à curva de referência, seja a maior possível, mas não superior a 32 db, para medições em bandas de 1/3 de oitava, ou 10 db, para medições em bandas de oitava. Na Figura 11 ilustra-se o procedimento de ponderação. Tabela 3 - Valores da curva de referência no domínio das bandas de frequências para sons de percussão [N.4]. Frequência (Hz) Curva de Referencia (1/3 Oitava) (db) Curva de Referencia (Oitava) (db) Figura 11 - Cálculo de valor único do nível sonoro de percussão normalizado L n,w. Por aplicação sucessiva do método de ponderação da norma EN [N.4] os espectros do nível sonoro normalizado de percussão obtidos para uma amostra significativa de pavimentos 23

42 de betão armado com base na expressão (49), obtém-se uma expressão para o valor único dos pavimentos em função da sua massa por unidade de área, (50) Pavimentos flutuantes Uma das formas de reduzir o nível sonoro de percussão dos pavimentos consiste na introdução de revestimentos de piso assentes numa camada elástica e resiliente. A este tipo de pavimento dá-se o nome de pavimentos flutuantes. O desempenho destes revestimentos é descrito pela diminuição ΔL (db) do nível sonoro conseguido com a sua aplicação face ao nível sonoro, L n,0, obtido com pavimento de suporte não revestido. (51) onde L n é o nível sonoro obtido com o revestimento flutuante aplicado. De acordo com Cremer e Heckl [9] a redução do nível sonoro normalizado de percussão conferido por revestimentos flutuantes pode ser determinado a partir de (52) onde f 0 é a frequência de ressonância de revestimento flutuante considerado como um sistema massa (m em Kg/m 2 ) - mola (rigidez dinâmica s em N/m 3 ), com 1 grau de liberdade, (53) Na norma EN ISO [N.2], a expressão (52) é substituída por (54) a qual é conservativa. O valor único ΔL w que caracteriza os revestimentos deve, de acordo com a norma EN ISO [N.4], ser obtido para um pavimento de suporte de referência com L n,0,r,w = 78 [db]. Na Figura 12 é ilustrado o espectro típico do nível sonoro de percussão normalizado para pavimentos homogéneos com pavimentos flutuantes. 24

43 Figura 12 - Espectro típico do nível sonoro de percussão em pavimentos homogéneos com revestimentos flutuantes [6] Transmissão marginal De acordo com a norma EN ISO [N.2], a potência sonora irradiada no compartimento receptor resulta da potência sonora irradiada por cada elemento da envolvente do respectivo compartimento durante o impacto normalizado no compartimento emissor. Admite-se que a transmissão é feita de forma independente para cada elemento da envolvente do compartimento receptor, de modo a que o nível sonoro normalizado aparente de percussão, L n, possa ser obtido por adição da energia transmitida por cada elemento. Os caminhos de transferência de energia estão definidos na Figura 13, indicando-se a transmissão por percussão directa e transmissão por percussão marginal. Figura 13 - Definição dos diferentes caminhos de propagação de ruído de percussão entre espaços adjacentes [N.2]. 25

44 Para espaços adjacentes em que o compartimento emissor se situe por cima do receptor, o nível sonoro normalizado de percussão aparente, L n, no compartimento receptor é dado por (55) onde: L n,d - L n,ij - Nível normalizado de pressão sonora devido à transmissão directa pelo elemento de separação (pavimento), em db; Nível normalizado de pressão sonora devido a transmissão pelos elementos marginais (paredes), em db; n - Número de elementos considerados (usualmente, n = 4) A transmissão marginal normalizada relativa a sons de percussão L n,ij, corresponde ao nível médio de pressão sonora no compartimento receptor, devido à radiação sonora do elemento j no compartimento receptor, durante a excitação por impacto do elemento i (piso) no compartimento emissor, Para espaços adjacentes em que o compartimento emissor se situe ao lado do compartimento receptor, a parcela da transmissão directa não é contabilizada, sendo o nível L n no compartimento receptor dado por (56) O cálculo dos níveis sonoros de percussão associados a cada caminho de transmissão i-j pode ser efectuado de forma análoga à adoptada para o ruído aéreo, através dos índices de redução da transmissão de vibração K ij. Analogamente ao procedimento adoptado para a transmissão de ruído aéreo, também o nível sonoro normalizado de percussão determinado pelo método anterior deve ser convertido em valores correspondentes aos obtidos in situ. Assim, (57) Os níveis sonoros normalizados obtidos por via directa e marginal na expressão (55) são assim respectivamente descritos por (58) 26

45 (59) onde: ΔL situ = ΔL; ΔL d,situ = ΔL d ; ΔR situ = ΔR; = média direccionável da diferença in situ de níveis de velocidade de vibração para os caminhos i-j. O parâmetro pode ser calculado por (60) De uma forma mais simples, os valores in situ do compartimento equivalente de absorção de vibração no bordo podem ser aproximados à área de elemento de construção em causa ( ). No entanto, neste caso, (61) Nos casos de pavimentos homogéneos, com ou sem revestimentos flutuantes ou leves, que separam o compartimento receptor do compartimento emissor situado directamente sobre este, pode ser adoptado um método simplificado de estimativa da transmissão marginal, segundo o qual L n,w é dado por (62) onde K corresponde ao factor de correcção do valor único do nível sonoro normalizado de percussão devido à transmissão marginal, em db, o qual é dado na Tabela 4. O factor de correcção K depende da massa média das paredes do compartimento inferior e da massa do pavimento. A Tabela 4 mostra que o factor K diminui quando se observa um aumento da massa média das paredes, diminuindo assim a contribuição da transmissão marginal para o nível de isolamento sonoro de percussão. Por outro lado, o aumento da massa do pavimento traduz-se num aumento do factor K, o que provoca um aumento do nível sonoro de percussão ponderado L n,w. 27

46 Tabela 4 - Factor de correcção do valor único do nível sonoro normalizado de percussão devido à transmissão marginal, em db [N.2] No caso de existirem um ou mais elementos de transmissão revestidos por uma camada adicional com uma frequência de ressonância f 0 < 125 Hz, de acordo com a secção D.2 da EN ISO [N.1], a massa superficial deste elemento não deverá ser considerada para o valor da massa principal. O método apresenta as seguintes limitações: só é aplicável a edifícios de construção homogénea com compartimentos de dimensões convencionais; o compartimento emissor situa-se sobre o receptor; o acréscimo de isolamento sonoro ΔL de acordo com a EN ISO [N.8] não pode ser usado em pisos maciços combinados com pisos de madeira ou material leve Parâmetros de verificação regulamentar Para efeitos de verificação regulamentar dos requisitos acústicos dos edifícios, é utilizado, no RRAE [N.13], o parâmetro L nt,w, o qual corresponde ao nível sonoro padronizado de percussão aparente, traduzido por 28

47 (63) onde L i - Nível médio de pressão sonora medido no compartimento receptor durante o funcionamento da fonte de percussão normalizada, em db; T 2 - Tempo de reverberação do compartimento receptor, em segundos; T 0 - Valor de referência do tempo de reverberação do compartimento receptor (T 0 = 0,5 segundos). Para campos sonoros difusos, o parâmetro L nt,w relaciona-se com L n,w através de (64) 29

48 30

49 3. APLICAÇÃO DA NORMA EN ISO AO EDIFÍCIO EM ESTUDO 3.1. INTRODUÇÃO No presente capítulo aplicam-se os métodos descritos na norma EN ISO [N.2] aos casos de estudo escolhidos. Todos os casos de estudos apresentados neste capítulo, num total de quatro, correspondem a compartimentos do edifício das futuras instalações da Escola Naval da Marinha no Alfeite. Para cada caso de estudo é descrita a sua arquitectura e são definidas as considerações necessárias para aplicação quer do método detalhado quer do método simplificado de estimativa do isolamento a sons de percussão. Em seguida são aplicados os dois métodos e apresentam-se os resultados de maior relevância podendo os cálculos intermédios ser consultados nos anexos CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE OS MÉTODOS DE CÁLCULO De acordo com Norma EN ISO [N.2] foram considerados os valores da Tabela 5 para as constantes relativas à velocidade de som no ar (c 0 ), factor de perdas internas (η int ), frequência de referência (f ref ) e do coeficiente de poisson (ν). Tabela 5 - Valores adoptados para algumas constantes de cálculo. c 0 (m/s) η int f ref (Hz) ν 340,0 0, ,3 No edifício onde se seleccionaram os casos de estudo as ligações são rígidas. Assim, para as ligações entre lajes e paredes exteriores, deveriam ser consideradas ligações rígidas em Tê (T). No entanto, não foi este o modelo considerado pelo facto de a parede exterior ser interrompida pela laje (Figura 14). Neste caso, optou-se por considerar ligações em Cruz (+), desprezando-se a continuidade da laje com vista a uma melhor aproximação à realidade do edifício. 31

50 Figura 14 - Pormenor de ligação da laje com as paredes exteriores Uma vez que o objectivo do presente trabalho é o estudo do isolamento sonoro de percussão, as paredes do edifício estão envolvidas no cálculo apenas para a contabilização da transmissão marginal. Assim, incorrendo num erro pouco significativo, optou-se por não considerar as heterogeneidades das paredes, tais como, portas, envidraçados ou mesmo aberturas de ventilação DESCRIÇÃO GERAL DO EDIFÍCIO ALVO DO ESTUDO O edifício escolhido para realizar os casos de estudo localiza-se no Alfeite, nas futuras instalações da Escola Naval da Marinha. O edifício é constituído por dois pisos, com estrutura reticulada em betão armado com pilares e lajes vigadas e paredes de alvenaria de tijolo cerâmico. À data da realização do estudo (avaliação experimental), o edifício encontrava-se na fase final de uma intervenção de reabilitação e remodelação, não contendo ainda equipamentos e mobiliário ou mesmo alguns revestimentos. Os quatro Casos de Estudo correspondem a casos distintos de transmissão de ruído de percussão em compartimentos localizados no bloco Sul (ver planta no anexo 1) onde a intervenção de reabilitação se encontrava praticamente terminada. Para cada Caso de Estudo apresentam-se, em seguida, plantas, cortes e esquemas de transmissão que suportam o cálculo. As plantas e alçados globais do edifício podem ser consultados no Anexo 1. 32

51 3.4. CASO DE ESTUDO Arquitectura O Caso de Estudo 1 corresponde à transmissão sonora entre dois compartimentos alinhados em altura. A sua localização, estruturas globais, pode ser vista no anexo 1. Pretende-se caracterizar, segundo a Norma EN ISO [N.2], a transmissão sonora de percussão do compartimento do Piso 2 para o compartimento do Piso 1. Na Figura 15 apresentam-se as plantas do compartimento em estudo, os quais têm envolvente constituída por uma parede exterior (PE), três paredes interiores (P1, P2 e P3) e duas lajes (pavimentos do piso1 e piso 2). Figura 15 - Plantas dos compartimentos do Caso de Estudo 1: a) Compartimento receptor (piso1); b) Compartimento emissor (piso 2). Com a Figura 16 pretende-se fornecer uma melhor visualização do compartimento receptor através da sua representação a 3D. 33

52 Figura 16 - Representação a 3D do compartimento do Caso de Estudo 1 As dimensões dos vários elementos que compõem o compartimento receptor apresentam-se na Tabela 6. Tabela 6 - Dimensões dos elementos construtivos da envolvente do compartimento receptor no Caso de Estudo 1 Elemento Comprimento Pé-direito Área (m) (m) (m 2 ) PE 5,12 17,92 P1 5,85 20,48 3,5 P2 5,85 20,48 P3 5,12 17,92 Laje l 1 (m) l 2 (m) 5,85 5,12 29,95 Volume (m 3 ) 104, Método detalhado - apresentação de resultados Numa primeira fase é necessário calcular o módulo de elasticidade equivalente, E eq, de cada elemento da envolvente recorrendo ao procedimento descrito na Figura 5. Os resultados para cada elemento podem ser consultados no Anexo

53 Na Figura 17 apresentam-se os caminhos de propagação sonora considerados no cálculo da transmissão sonora para o compartimento do piso 1. Figura 17 - Caminhos de transmissão considerados no Caso de Estudo 1: a) Corte AA da Figura15; b) Corte BB da Figura15. Com base no método detalhado a transmissão sonora é efectuada pelo caminho de transmissão directa L n,d, através de elemento separativo (laje de piso), e pelos caminhos laterais respeitantes à propagação através da junções que definem a malha estrutural: Laje-P3, Laje-PE, Laje-P1, Laje-P2. Devido à natureza semelhante da ligação entre os elementos Laje-P1 e Laje-P2, o nível sonoro de percussão por estes caminhos apresenta o mesmo valor, o qual é ligeiramente superior ao dos restantes caminhos. Como se pode observar na Figura 8, o valor K ij das ligações não só depende do tipo de ligação mas também do valor da massa específica dos elementos que a constituem. As plantas e cortes apresentados não indicam a existência de um tecto falso no compartimento receptor. Tal deve-se ao facto de este não ser considerado nos cálculos devido à dificuldade de obter informação sobre o seu real espectro de isolamento sonoro. Contudo, é possível obter, com alguma facilidade, informação sobre o incremento de isolamento sonoro conferido pelo tecto falso em termos de valor único (ponderado), o que se revela útil para a caracterização sonora pelo método simplificado. Para permitir ama comparação mais simples entre os dois métodos de previsão estudados optou-se por não se considerar a presença do tecto falso em nenhum caso. 35

54 Na Tabela 7 apresentam-se os valores previstos para o índice de redução sonora, R situ, e para o comprimento equivalente de absorção, a i,situ, dos elementos de construção considerados no Caso de Estudo 1. No caso da laje apresentam-se também os valores previstos para L n,situ. Tabela 7- Valores in situ do índice de redução sonora, R situ, comprimento equivalente de absorção de vibração no bordo, a i,situ, e nível sonoro normalizado de percussão, L n,situ, do Caso de Estudo 1. ELEM. PE P1 P2 P3 Laje Freq. (Hz) R situ a i,situ R situ a i,situ R situ a i,situ R situ a i,situ L n,situ R situ a i,situ ,870 11,710 27,453 9,134 27,453 9,134 26,712 12,492 63,183 29,940 17, ,236 11,695 22,384 10,784 22,384 10,784 29,082 12,488 63,170 33,960 19, ,545 11,514 25,355 10,664 25,355 10,664 33,404 12,333 63,410 37,630 18, ,047 11,490 27,751 10,721 27,751 10,721 36,912 12,323 63,205 41,330 18, ,158 11,582 31,883 10,494 31,883 10,494 40,024 12,424 63,193 44,583 18, ,145 11,755 35,508 10,557 35,508 10,557 43,008 12,603 63,310 47,671 19, ,068 12,002 38,863 10,793 38,863 10,793 45,926 12,852 62,606 51,580 24, ,690 12,288 41,793 11,121 41,793 11,121 48,542 13,140 62,839 54,263 24, ,319 12,641 44,692 11,554 44,692 11,554 51,163 13,493 63,103 56,953 25, ,960 13,069 47,585 12,096 47,585 12,096 53,795 13,921 63,390 59,656 26, ,364 13,532 50,211 12,692 50,211 12,692 56,189 14,382 63,664 62,119 27, ,714 14,061 52,775 13,376 52,775 13,376 58,529 14,910 63,938 64,528 28, ,254 14,734 55,547 14,244 55,547 14,244 61,057 15,580 64,239 67,134 29, ,502 15,430 57,997 15,137 57,997 15,137 63,293 16,274 64,505 69,438 30, ,216 15,584 60,525 16,627 60,525 16,627 63,984 16,345 64,628 71,831 33, ,379 15,513 63,269 19,150 63,269 19,150 63,117 16,158 64,666 73,976 36,897 Os índices de redução sonora dos elementos P1 e P2 são iguais, porque estes elementos não só apresentam a mesma geometria como também são constituídos pelos mesmos materiais, apresentando ainda ligações à restante envolvente, de natureza semelhante. Apenas se apresenta o nível sonoro normalizado de percussão in situ, L n,situ, relativo à laje pois apenas este contribui para o objectivo final do presente trabalho. No entanto, os níveis L n,situ dos restantes elementos podem ser consultados no anexo 2.2. Os valores relativos à média direccional da diferença dos níveis de velocidade na junção i-j, ao índice de redução da transmissão de vibração, K ij, ao do comprimento da aresta de separação, I ij, do compartimento em estudo podem ser consultados no anexo 2.3. Os níveis sonoros normalizados de percussão correspondentes à transmissão directa, L n,d, e à transmissão marginal, L n,ij, que se apresentam na Tabela 8 resultam, respectivamente, das 36

55 expressões (58) e (59). O espectro do nível sonoro aparente normalizado L n resulta da expressão (55). Tabela 8 - Nível sonoro aparente normalizado de percussão, L n, para o Caso de Estudo 1 Freq. (Hz) L n,situ L n,d L n,l/pe L n,l/p1 L n,l/p2 L n,l/p3 L' n ,183 63,183 50,495 50,608 50,608 49,944 64, ,170 63,170 51,063 54,530 54,530 50,508 64, ,410 63,410 51,241 55,368 55,368 50,673 64, ,205 63,205 51,120 55,783 55,783 50,545 64, ,193 63,193 51,117 55,333 55,333 50,542 64, ,310 63,310 51,203 55,120 55,120 50,631 64, ,606 62,606 50,439 54,137 54,137 49,872 64, ,839 62,839 50,597 54,128 54,128 50,036 64, ,103 63,103 50,768 54,142 54,142 50,214 64, ,390 63,390 50,942 54,162 54,162 50,397 64, ,664 63,664 51,095 54,176 54,176 50,560 64, ,938 63,938 51,235 54,178 54,178 50,711 65, ,239 64,239 51,370 54,162 54,162 50,857 65, ,505 64,505 51,469 54,129 54,129 50,968 65, ,628 64,628 52,242 53,812 53,812 51,765 65, ,666 64,666 53,551 53,014 53,014 53,104 65,751 À transmissão directa correspondem os maiores níveis de transmissão sonora L n,d, como já era esperado. No caso da transmissão marginal, as paredes interiores P1 e P2 apresentam os mesmos valores de L n,ij pois, como já foi referido, a sua constituição, geometria e ligações são idênticas. A parede P3 possui maior massa específica do que a parede exterior PE explicando-se assim a sua menor contribuição para a transmissão sonora global para o compartimento. Para posterior comparação com os valores medidos in situ, é necessário relacionar o índice de isolamento sonoro de percussão, L n, normalizado em relação à área de absorção sonora de referência do compartimento receptor, obtendo-se o índice de isolamento sonoro de percussão padronizado ao tempo de reverberação, L nt, aplicando-se a expressão (63). Na Tabela 9 apresentam-se os valores obtidos para L n e L nt, bem como o cálculo do Índice de isolamento sonoro a sons de percussão padronizado L nt,w, para posterior comparação com o método simplificado da norma EN ISO [N.2]. 37

56 Tabela 9 Espectro e valor ponderado do nível sonoro aparente de percussão padronizado, L nt, e L nt,w - Caso de Estudo 1. Freq. (Hz) L 'n (db) 64,0 64,6 65,0 64,9 64,8 64,8 64,1 64,2 64,5 64,7 64,9 65,1 65,4 65,6 65,7 65,8 L' nt (db) 58,8 59,3 59,7 59,6 59,5 59,6 58,8 59,0 59,2 59,4 59,6 59,9 60,1 60,3 60,4 60,5 L ref (db) Δ 0 (db) 1 L ref + Δ 0 (db) Δ i (db) 4,2 3,7 3,3 3,4 3,5 3,4 3,2 2,0 0,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Δ i (db) 27 L' nt,w (db) 61 Na Figura 18 ilustra-se o posicionamento da curva de referência para o cálculo do L nt,w e apresenta-se o espectro do nível de pressão sonora padronizado do compartimento em estudo. No Capitulo 5 será efectuada uma comparação gráfica do referido espectro com o resultado da medição in situ através de uma sobreposição de ambos os espectros. db L'nT Lref Hz Figura 18 - Curva de referência ajustada ao espectro do nível de pressão sonora padronizado do Caso de Estudo Método simplificado - apresentação de resultados O método simplificado é descrito pela expressão (62). Nas Tabelas 10 e 11 apresenta-se o factor de correcção K e o índice de isolamento a ruído de percussão padronizado, L nt,w, respectivamente. 38

57 Tabela 10 - Factor de correcção K do Caso de Estudo 1. Massa do pavimento (Kg/m 2 ) 468,0 Paredes envolventes do compartimento inferior Massas (Kg/m 2 ) PE 240,00 P1 175,00 P2 175,00 P3 256,00 Massa Média (Kg/m 2 ) Factor de Correcção K (db) 211,5 2,0 Tabela 11 - Índice de pressão sonora padronizado, L nt,w do Caso de Estudo 1. Elemento Piso Material Espessura (m) Massa volúmica específica (Kg/m 3 ) Ms i (kg/m 2 ) Reboco Int. 0, ,0 Betão Armado 0, ,0 Reboco Ext. 0, ,0 Volume comp. (m 3 ) L n,w,eq (db) L' n,w (db) L' nt,w (db) 104, CASO DE ESTUDO Arquitectura O Caso de Estudo que se segue diz respeito à transmissão de ruído de percussão de cima para baixo em dois compartimentos em que, ao contrário do Caso de Estudo 1, não estão totalmente alinhados em altura. Na Figura 19 ilustra-se a planta dos compartimentos em estudo, cuja envolvente é constituída por uma parede exterior (PE), três paredes interiores (P1,P2 e P3), uma laje de pavimento e por uma laje de tecto. As paredes P1P2, PEP2 e P3P2 do compartimento do piso 2 são alinhadas com as paredes P1, PE e P3 do compartimento do piso 1, respectivamente. No entanto, a parede P2P2 não é alinhada com a parede P2, como se mostra na Figura 20. Na Figura 20 apresenta-se o esquema a 3D do compartimento receptor de modo a fornecer uma melhor visualização do espaço. Com o esquema a 3D é visível que a parede P2P2 não esta alinhada com a parede P2 deixando de se verificar assim o conceito de compartimentos alinhados em altura, o qual serve de suporte para aplicação da norma EN ISO [N.2]. 39

58 Figura 19- Planta do compartimento do Caso de Estudo 2: a) Compartimento receptor (piso1); b) Compartimento emissor (piso 2) Figura 20 - Representação a 3D do compartimento do Caso de Estudo 2 40

59 As dimensões dos vários elementos que compõem o compartimento em estudo apresentam-se a seguir na Tabela 12. Tabela 12 - Dimensões dos elementos construtivos da envolvente do compartimento receptor do Caso de Estudo 2. Comprimento Pé-direito Área Elemento (m) (m) (m 2 ) PE 16,26 56,91 P1 14,41 50,44 3,5 P2 14,41 50,44 P3 16,26 56,91 l Laje 1 (m) l 2 (m) 16,26 14,41 234,31 Volume (m 3 ) 820, Método detalhado - apresentação de resultados O módulo de elasticidade equivalente, E eq, das envolventes dos compartimentos é calculado à semelhança do Caso de Estudo 1 e pode ser consultado no Anexo 3.1. Na Figura 21 apresentam-se os caminhos de propagação sonora considerados no cálculo da transmissão sonora para o compartimento do piso 2. Figura 21 - Caminhos considerados no Caso de Estudo 2: a) Corte AA da Figura 19; b) Corte BB da Figura

60 Neste caso foi considerada a redução de vibração provocada pela parede P2P2 como uma ligação em cruz (+) de modo a aproximar o mais possível a geometria do compartimento à de compartimentos alinhados em altura exemplificados pela norma EN ISO [N.2]. Na realidade, para se efectuar esta consideração as paredes P2 e P2P2 teriam de estar alinhadas, o que não se verifica. No entanto, foram consideradas a dimensões da laje medidas desde a parede P3 à parede P2. Outra hipótese seria considerar uma dupla redução consecutiva devido à parede P2P2 e em seguida a parede P2, na forma de ligação em cruz. Durante a elaboração dos cálculos foram realizadas a duas hipóteses, sendo a adoptada para o presente trabalho a que se assemelha mais aos resultados das medições in situ. Na Tabela 13 apresentam-se os valores previstos para o índice de redução sonora, R situ, e para o comprimento equivalente de absorção, a i,situ, dos elementos de construção considerados no Caso de Estudo 2. No caso da laje apresentam-se também os valores previstos para L n,situ. Tabela 13 - Valores in situ do índice de redução sonora, R situ, comprimento equivalente de absorção de vibração no bordo, a i,situ, e nível sonoro normalizado de percussão, L n,situ, do Caso de Estudo 2. PE P1 P2 P3 Laje Freq. (Hz) R situ a i,situ R situ a i,situ R situ a i,situ R situ a i,situ L n,situ R situ a i,situ , , ,1594 9, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,7642 Neste caso o índice de redução sonora, R situ, é diferente em todos os elementos, embora alguns apresentam a mesma geometria, a solução adoptada em termos de materiais e espessura do próprio elemento não é a mesma. O índice de redução sonora determinado de acordo com o método detalhado da norma EN ISO [N.2] também depende da ligação de cada elemento à restante envolvente, podendo elementos com a mesma geometria, 42

61 características e espessura dos seus materiais apresentar índices de redução sonora diferentes casos a ligações não serem da mesma natureza. O nível sonoro normalizado de percussão, L n,situ, dos restantes elementos podem ser consultados no anexo 3.2. Os valores relativos à média direccional da diferença dos níveis de velocidade na junção i-j, ao índice de redução da transmissão de vibração, K ij, ao do comprimento da aresta de separação, I ij, do compartimento em estudo podem ser consultados no anexo 3.3. Os níveis sonoros normalizados de percussão correspondentes à transmissão directa, L n,d, e à transmissão marginal, L n,ij, que se apresentam na Tabela 14 resultam, respectivamente, das expressões (58) e (59). O espectro do nível sonoro aparente normalizado L n resulta da expressão (55). Tabela 14 - Nível sonoro aparente normalizado de percussão, L n, para o Caso de Estudo 2. Freq. (Hz) L n,situ L n,d L n,l/pe L n,l/p1 L n,l/p2 L n,l/p3 L' n , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,4238 Como já era esperado a transmissão directa L n,d assume novamente os maiores níveis de transmissão sonora. No caso da transmissão marginal, a transmissão pelo elemento P3 apresenta os valores mais elevados na gama de frequências representada pois esta parede possui um índice de redução sonora, R situ, inferior aos restantes elementos. Na Tabela 15 apresentam-se os valores obtidos para L n e L nt, bem como o cálculo do Índice de isolamento sonoro a sons de percussão padronizado L nt,w, para posterior comparação com o método simplificado da norma EN ISO [N.2]. 43

62 Tabela 15 - Espectro e valor ponderado do nível sonoro aparente de percussão padronizado, L nt, e L nt,w - Caso de Estudo 2. Freq. (Hz) L 'n (db) 66,6 67,1 67,3 67,3 67,3 67,3 67,3 67,4 67,5 67,6 67,7 67,8 67,9 68,0 68,2 68,4 L' nt (db) 52,4 53,0 53,1 53,1 53,1 53,1 53,1 53,2 53,3 53,4 53,5 53,6 53,7 53,8 54,0 54,2 L ref (db) Δ 0 (db) -5 L ref + Δ 0 (db) Δ i (db) 4,6 4,0 3,9 3,9 3,9 3,9 2,9 1,8 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Δ i (db) 30 L' nt,w 55 Na Figura 23 ilustra-se o posicionamento da curva de referência para o cálculo do L nt,w e apresenta-se o espectro do nível de pressão sonora padronizado do compartimento em estudo. No Capitulo 5 será efectuada uma comparação gráfica do referido espectro com o resultado da medição in situ através de uma sobreposição de ambos os espectros. db L'nT Lref Hz Figura 22 - Curva de referência ajustada ao espectro do nível de pressão sonora padronizado do Caso de Estudo Método simplificado - apresentação de resultados O método simplificado é descrito pela expressão (62). 44

63 Nas Tabelas 16 e 17 apresenta-se o factor de correcção K e o índice de isolamento a ruído de percussão padronizado, L nt,w, respectivamente. Tabela 16 - Factor de correcção K do Caso de Estudo 2. Massa do pavimento (Kg/m 2 ) 468,0 Paredes envolventes do compartimento inferior Massas (Kg/m 2 ) PE 300,00 P1 278,00 P2 159,00 P3 280,00 Massa Média (Kg/m 2 ) Factor de Correcção K (db) 254,25 2,0 Tabela 17 - Índice de pressão sonora padronizado, L nt,w do Caso de Estudo 2. Elemento Piso Material Espessura (m) Massa volúmica específica (Kg/m 3 ) Ms i (kg/m 2 ) Reboco Int. 0, ,0 Betão Armado 0, ,0 Reboco Ext. 0, ,0 Volume comp. (m 3 ) L n,w,eq (db) L' n,w (db) L' nt,w (db) 820, CASO DE ESTUDO Arquitectura O Caso de Estudo 3 apresenta dois compartimentos, embora alinhados em altura, as parede interiores P1 e P2 não tem continuidade até à parede P3, como mostra a Figura 23. O compartimento em causa apresenta uma junta de dilatação também representada na referida figura. 45

64 Figura 23 - Planta do compartimento do Caso de Estudo 3: a) Compartimento receptor (piso1); b) Compartimento emissor (piso 2). A existência de uma junta de dilatação ao longo da parede interior P3 divide a estrutura alterando o tipo de ligação entre os elementos que interceptam a referida junta, anulando ligações para cálculo do coeficiente de absorção no respectivo bordo. A Figura 24 apresenta uma visualização a 3D do espaço em estudo onde se ilustra que as paredes P1 e P2 não interceptam a parede P3. Figura 24 - Representação a 3D do compartimento do Caso de Estudo 3. 46

65 Pelo facto de não haver continuidade das paredes P1 e P2 estabelece mais uma diferenciação no cálculo do índice de redução da transmissão de vibração, K ij, da laje como elemento separativo. Na apresentação de resultados ilustra-se a solução e considerações adoptadas para caso de estudo. As dimensões dos vários elementos que compõem o compartimento em estudo apresentam-se a seguir na Tabela 18. Tabela 18 - Dimensões dos elementos construtivos da envolvente do compartimento receptor do Caso de Estudo 3. Elemento Comprimento (m) Pé-direito (m) Área (m 2 ) PE 5,22 18,27 P1 10,91 38,19 3,5 P2 10,91 38,19 P3 5,22 18,27 l 1 (m) l 2 (m) Laje 14,41 5,22 75,22 Volume (m 3 ) 263, Método detalhado - apresentação de resultados O módulo de elasticidade equivalente, E eq, das envolventes dos compartimentos é calculado à semelhança dos casos de estudo anteriores e pode ser consultado no anexo 4.1. Na Figura 25 apresentam-se os caminhos de propagação sonora considerados no cálculo da transmissão sonora para o compartimento do piso 1. Figura 25 - Caminhos considerados no Caso de Estudo 3: a) Corte AA da Figura 23; b) Corte BB da Figura

66 O facto de não haver continuidades das paredes P1 e P2 até à parede P3 implica que ligação da laje às respectivas paredes não é a mesma ao longo dos bordos 1 e 3. A norma EN ISO [N.2] não prevê esta particularidade na determinação dos caminhos marginais para o cálculo do índice de redução da transmissão de vibração K ij. Perante esta situação optou-se por dividir os bordos em dois troços distintos como mostra a Figura 26. Figura 26 Divisão dos Bordos 1 e 3 para o cálculo do índice de redução da transmissão de vibração, K ij, da laje do Caso de estudo 3. Assim, apresenta-se dois coeficientes de transmissão diferentes para os Bordos 1 e 3 relacionados com o comprimento do respectivo troço dando origem a um índice de índice de redução da transmissão de vibração, Kij, ponderado. A presença da junta de dilatação, em termos de cálculo das transmissões marginais, anula o valor de K ij bem como o respectivo comprimento de ligação no Bordo 3 da laje, no Bordo 4 da PE, no Bordo 3 da P1 e no Bordo 2 da P3. Na Tabela 19 apresentam-se os valores previstos para o índice de redução sonora, R situ, e para o comprimento equivalente de absorção, a i,situ, dos elementos de construção considerados no Caso de Estudo 3. No caso da laje apresentam-se também os valores previstos para L n,situ. Apenas se apresenta o nível sonoro normalizado de percussão in situ, L n,situ, relativo à laje pois apenas este contribui para o objectivo final do presente trabalho. No entanto, os níveis L n,situ dos restantes elementos podem ser consultados no anexo 4.2. Os valores relativos à média direccional da diferença dos níveis de velocidade na junção i-j, ao índice de redução da transmissão de vibração, K ij, ao do comprimento da aresta de separação, I ij, do compartimento em estudo podem ser consultados no anexo

67 Tabela 19 - Valores in situ do índice de redução sonora, R situ, comprimento equivalente de. Freq. (Hz) absorção de vibração no bordo, a i,situ, e nível sonoro normalizado de percussão, L n,situ, do Caso de Estudo 3. PE P1 P2 P3 Laje R situ a i,situ R situ a i,situ R situ a i,situ R situ a i,situ L n,situ R situ a i,situ , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3871 Os níveis sonoros normalizados de percussão correspondentes à transmissão directa, L n,d, e à transmissão marginal, L n,ij, que se apresentam na Tabela 20 resultam, respectivamente, das expressões (58) e (59). O espectro do nível sonoro aparente normalizado L n resulta da expressão (55). Tabela 20 - Nível sonoro aparente normalizado de percussão, L n, para o Caso de Estudo 3 Freq. (Hz) L n,situ/laje A L n,d L n,l/pe L n,l/p1 L n,l/p2 L n,l/p3 L' n , , ,9363 0, , , , , , ,3289 0, , , , , , ,9533 0, , , , , , ,8841 0, , , , , , ,8995 0, , , , , , ,9632 0, , , , , , ,0543 0, , , , , , ,1484 0, , , , , , ,2453 0, , , , , , ,3375 0, , , , , , ,4112 0, , , , , , ,4689 0, , , , , , ,5101 0, , , , , , ,5236 0, , , , , , ,9071 0, , , , , , ,3675 0, , , ,

68 Como esperado, a transmissão marginal da laje para a parede interior P1 é nula devido a presença da junta de dilatação, não contribuindo para o nível sonoro aparente de percussão normalizado L n do compartimento em causa. Na Tabela 21 apresentam-se os valores obtidos para L n e L nt, bem como o cálculo do Índice de isolamento sonoro a sons de percussão padronizado L nt,w, para posterior comparação com o método simplificado da Norma EN ISO [N.2]. Tabela 21 - Espectro e valor ponderado do nível sonoro aparente de percussão padronizado, L nt, e L nt,w - Caso de Estudo 3. Freq. (Hz) L 'n (db) 65,8 66,4 66,4 66,3 66,2 66,2 66,3 66,4 66,5 66,7 66,8 66,9 67,1 67,2 67,3 67,4 L' nt (db) 56,5 57,1 57,2 57,0 57,0 57,0 57,0 57,1 57,3 57,4 57,5 57,7 57,8 57,9 58,0 58,2 L ref (db) Δ 0 (db) -1 L ref+ Δ 0 (db) Δ i (db) 4,5 3,9 3,8 4,0 4,0 4,0 3,0 1,9 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Δ i (db) 30 L' nt,w (db) 59 Na Figura 23 ilustra-se o posicionamento da curva de referência para o cálculo do L nt,w e apresenta-se o espectro do nível de pressão sonora padronizado do compartimento em estudo. No Capitulo 5 será efectuada uma comparação gráfica do referido espectro com o resultado da medição in situ através de uma sobreposição de ambos os espectros. db L'nT Lref Hz Figura 27 - Curva de referência ajustada ao espectro do nível de pressão sonora padronizado do Caso de Estudo 3. 50

69 Método simplificado - apresentação de resultados O método simplificado é descrito pela expressão (62). Nas Tabelas 22 e 23 apresenta-se o factor de correcção K e o índice de isolamento a ruído de percussão padronizado, L nt,w, respectivamente. Tabela 22 - Factor de correcção K do Caso de Estudo 3 Massa do pavimento (Kg/m 2 ) Paredes envolventes do compartimento inferior Massas (Kg/m 2 ) Massa Média (Kg/m 2 ) Factor de Correcção K (db) 468,0 PE 300,00 P1 0,00 P2 159,00 P3 280,00 184,75 2,0 A contribuição da parede interior P1 não foi considerada para cálculo factor de correcção K devido á presença da junta de dilatação estando assim em coerência com as considerações efectuadas no método detalhado para posterior comparação dos resultados. Tabela 23 - Índice de pressão sonora padronizado, L nt,w, do Caso de Estudo 3 Elemento Laje Material Espessura (m) Massa volúmica específica (Kg/m 3 ) Ms i (kg/m 2 ) Reboco Int. 0, ,0 Betão Armado 0, ,0 Reboco Ext. 0, ,0 Volume comp. (m 3 ) L n,w,eq (db) L' n,w (db) L' nt,w (db) 263,

70 3.7. CASO DE ESTUDO Arquitectura O Caso de Estudo 4 diz respeito à transmissão, de baixo para cima, entre dois compartimentos não alinhados em altura. A transmissão de sons de percussão entre dois compartimentos alinhados em altura, de cima para baixo, depende das transmissões directas, através do próprio elemento de separação, e das transmissões marginais, através dos elementos adjacentes como se demonstrou em 2.6. No caso da transmissão de ruído de percussão de compartimentos inferiores para compartimentos superiores, a mesma ocorre apenas por via marginal, de baixo para cima, sendo esta de difícil quantificação, em especial, por não existirem metodologias consagradas na normalização em vigor. Com o presente caso de estudo pretende-se estabelecer uma comparação entre uma generalização do método detalhado da norma EN ISO [N.2] com os valores obtidos nas medições in situ. Na Figura 28 apresenta-se as plantas dos compartimentos em estudo ao nível do 1º e 2º Piso. Figura 28 - Plantas dos compartimentos do Caso de Estudo 4: a) Compartimento emissor (piso1); b) Compartimento receptor (piso 2). 52

71 Os compartimentos relativos ao caso de estudo em causa são os mesmos do Caso de Estudo 2, trocando-se o compartimento emissor pelo receptor. Na Figura 29 apresenta-se a visualização a 3D do espaço receptor. Figura 29 - Representação a 3D do compartimento receptor no Caso de Estudo 4. As dimensões dos vários elementos construtivos que constituem a envolvente do compartimento em estudo apresentam-se na Tabela 24. Tabela 24 - Dimensões dos elementos construtivos da envolvente do compartimento receptor do Caso de Estudo 4. Piso 1 Piso 2 Lajes Elemento Comprimento Pé-direito Área (m) (m) (m 2 ) PE 16,26 56,91 P1 14,41 50,44 3,5 P2 14,41 50,44 P3 16,26 56,91 PEP2 10,86 38,01 P1P2 14,41 50,44 3,4 P2P2 14,41 50,44 P3P2 10,86 38,01 l 1 (m) l 2 (m) Laje P1 16,26 14,41 234,31 Laje P2 14,41 10,86 156,49 Volume (m 3 ) 820,07 532,07 53

72 Adaptação do método detalhado - apresentação de resultados O módulo de elasticidade equivalente, E eq, dos elementos da envolvente dos compartimentos foi calculado à semelhança dos casos de estudo anteriores e pode ser consultado no anexo 5.1. Na Figura 30 apresentam-se os caminhos de propagação sonora considerados no cálculo da transmissão sonora marginal do piso 1 para o compartimento do piso 2. Figura 30 - Caminhos considerados no Caso de Estudo 4: a) Corte AA da Figura 28; b) Corte BB da Figura 28. Neste caso a transmissão directa não é contabilizada dado que excitação ocorre na laje do piso 1 (LP1), pretendendo-se analisar o nível de isolamento sonoro de percussão L n no compartimento situado no piso 2. Deste modo, é necessário considerar as transmissões marginais em duas fases, efectuando-se duas iterações de cálculo. Na primeira iteração, é excitada a LP1 e registado nível de isolamento sonoro de percussão marginal L n,ij irradiado da LP1 para as paredes interiores PE, P1, P2 e P3 situados no primeiro piso recorrendo à expressão (59). Obtidos os valores de L n,ij, efectua-se a segunda iteração considerando estes valores como a transmissão directa na expressão (59),a qual permite calcular separadamente a transmissão marginal de vibração, para a laje do piso 2 (LP2) e consequentemente a radiação para o compartimento receptor. A semelhança do Caso de Estudo 2, a parede interior P2P2 não é alinhada com a parede interior P2 sendo, portanto, considerada a redução de vibração provocada pela parede P2P2 como numa ligação em cruz, de modo a aproximar o mais possível a geometria do compartimento à de compartimentos alinhados em altura exemplificados pela norma EN ISO [N.2]. 54

73 Na Tabela 25 apresentam-se os valores previstos para o índice de redução sonora, R situ, e para o comprimento equivalente de absorção, a i,situ, dos elementos de construção considerados no Caso de Estudo 4. Tabela 25 - Valores in situ do índice de redução sonora, R situ, comprimento equivalente de absorção de vibração no bordo, a i,situ, e nível sonoro normalizado de percussão, L n,situ, do Caso de Estudo 4. PE P1 P2 P3 LP1 LP2 Freq. (Hz) R situ a i,situ R situ a i,situ R situ a i,situ R situ a i,situ L n,situ R situ a i,situ L n,situ R situ a i,situ ,08 36,28 30,16 9,64 31,02 18,31 26,37 29,13 65,03 28,03 91,08 65,88 27,26 50, ,89 36,16 29,18 10,82 26,86 20,82 28,77 29,18 65,47 31,66 92,19 66,30 30,83 50, ,30 35,75 22,58 15,36 24,01 23,78 33,36 28,58 65,24 35,80 92,50 66,06 34,98 51, ,62 35,93 22,65 16,61 26,11 23,85 36,77 28,72 64,99 39,55 94,44 65,81 38,72 52, ,64 36,35 25,05 16,73 29,62 23,44 39,84 29,12 64,96 42,82 96,82 65,76 42,02 53, ,56 36,98 28,94 16,20 33,46 23,34 42,81 29,76 65,03 45,95 100,07 65,80 45,18 56, ,43 37,81 32,75 16,30 36,94 23,78 45,73 30,62 65,17 49,02 104,17 65,90 48,29 58, ,02 38,74 35,96 16,84 39,95 24,50 48,37 31,59 65,32 51,78 108,68 66,02 51,08 61, ,62 39,88 39,08 17,70 42,91 25,50 51,02 32,77 65,50 54,55 114,05 66,16 53,90 65, ,23 41,24 42,17 18,87 45,85 26,77 53,68 34,19 65,70 57,35 120,41 66,31 56,73 69, ,61 42,70 44,97 20,19 48,52 28,18 56,11 35,72 65,88 59,90 127,17 66,46 59,33 74, ,93 44,38 47,68 21,74 51,13 29,81 58,49 37,46 66,07 62,40 134,80 66,60 61,87 79, ,45 46,50 50,62 23,73 53,94 31,89 61,06 39,66 66,26 65,11 144,37 66,75 64,62 86, ,68 48,69 53,20 25,80 56,43 34,03 63,34 41,93 66,43 67,51 154,16 66,89 67,06 92, ,36 47,30 55,79 28,54 58,92 36,92 63,72 42,68 66,59 69,87 165,44 66,96 69,50 101, ,47 46,98 58,46 32,09 61,54 41,09 62,96 43,37 66,78 71,86 177,38 67,06 71,58 111,12 Os valores relativos à média direccional da diferença dos níveis de velocidade na junção i-j, ao índice de redução da transmissão de vibração, K ij, ao do comprimento da aresta de separação, I ij, do compartimento em estudo podem ser consultados no Anexo 5.3. Os valores da transmissão marginal de vibração no piso 2, L n,ij, resultante da excitação da laje do piso 1 apresentam-se Tabela

74 Tabela 26 - Transmissão marginal de vibração, L n,ij resultante da excitação da laje do piso 1. Freq. (Hz) L n,situ/lp1 L n,d L n,lp1/pe L n,lp1/p1 L n,lp1/p2 L n,lp1/p , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,7808 Os valores da transmissão marginal de vibração na laje do piso 2, L n,ij, das paredes interiores PE, P1, P2 e P3 resultante da excitação da laje no piso 1 apresentam-se na Tabela 27. Tabela 27 - transmissão marginal de vibração na laje do piso 2, L n,ij, das paredes interiores PE, P1, P2 e P3 resultante da excitação da laje no piso 1 relativa ao Caso de Estudo 4. Freq. (Hz) L n,pe/lp2 L n,p1/lp2 L n,p2/lp2 L n,p3/lp2 L' n , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

75 Na Tabela 28 apresentam-se os valores resultantes da relação L n,ij e L n,ij,t relativos à transmissão marginal bem como o cálculo do Índice de isolamento sonoro a sons de percussão padronizado L n,ij,w. Tabela 28 O espectro e valor ponderado do nível sonoro aparente de percussão resultantes da transmissão marginal, L n,ij,t, relativo, L n,ij,t,w do Caso de Estudo 4. Freq. (Hz) L 'n.ij (db) 50,5 51,1 51,7 51,7 51,4 51,1 50,8 50,5 50,2 49,9 49,5 49,1 48,6 48,1 47,2 46,0 L' n,ij, (db) 38,2 38,8 39,4 39,4 39,1 38,8 38,5 38,2 37,9 37,6 37,2 36,8 36,3 35,8 34,9 33,7 L ref (db) Δ 0 (db) -20 L ref + Δ 0 (db) Δ i (db) 3,8 3,2 2,6 2,6 2,9 3,2 2,5 1,8 1,1 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Δ i (db) 24 L' n,ij,w (db) 40 Na Figura 31 ilustra-se o posicionamento da curva de referência para o cálculo do L n,ij,t,w e apresenta-se o espectro do nível de pressão sonora padronizado do compartimento em estudo. No Capitulo 5 será efectuada uma comparação gráfica do referido espectro com o resultado da medição in situ através de uma sobreposição de ambos os espectros. db L'nT Lref Hz Figura 31 - Curva de referência ajustada ao espectro do nível de pressão sonora marginal padronizado relativo à transmissão marginal do Caso de Estudo 4. 57

76 3.8. CONCLUSÕES Os casos de estudos apresentados neste capítulo correspondem à transmissão de ruído de percussão entre compartimentos de um edifício das futuras instalações da Escola Naval da Marinha no Alfeite. Foram considerados compartimentos com características distintas, quer ao nível das dimensões quer ao nível da sobreposição geométrica entre pisos. Verificou-se a presença de poucos compartimentos alinhados em altura no edifício em estudo. É importante referir que, sendo o objectivo principal do presente trabalho a comparação dos métodos de previsão com as medições em campo, a escolha dos compartimentos para a aplicação dos métodos de cálculo foi condicionada pelas medições realizadas in situ no âmbito de um trabalho prévio de caracterização experimental dos isolamentos sonoros dos elementos construtivos do edifício. Nos Casos de Estudo 1, 2 e 3 respeitou-se o máximo possível as indicações da norma EN [N.2], sendo todas as considerações mencionadas ao longo da exposição dos mesmos. No Caso de estudo 4 pretendeu-se caracterizar a transmissão marginal de baixo para cima através de dois compartimentos adjacentes. No caso da avaliação experimental, a metodologia a aplicar e a sua complexidade é praticamente a mesma, quer se trate de transmissão de cima para baixo, quando o pavimento analisado corresponde ao tecto do compartimento receptor, quer se trate de transmissão lateral ou inversa, entre compartimentos do mesmo piso ou de baixo para cima. No entanto, no que respeita aos modelos de previsão, a situação de transmissão de baixo para cima ainda se encontra muito pouco desenvolvida, sendo muitas vezes, na prática, tratada de forma muito grosseira ou mesmo desprezada. Perante esta situação testa-se com Caso de Estudo 4, uma abordagem para a previsão da transmissão marginal de baixo para cima através de dois compartimentos adjacentes, utilizando como base de trabalho os procedimentos do método detalhado da norma EN ISO [N.2]. 58

77 4. MEDIÇÕES IN SITU 4.1. INTRODUÇÃO O presente capítulo refere-se ao trabalho de campo e descreve as medições dos níveis sonoros e tempos de reverberação realizadas nos compartimentos em estudo no âmbito de um trabalho prévio de caracterização experimental das características de conforto acústico do edifício. Numa primeira fase apresenta-se o equipamento utilizado e são descritos os procedimentos gerais e as normas adoptadas na realização dos diversos ensaios e posteriores cálculos. Em seguida, apresentam-se os resultados obtidos para caracterização acústica dos compartimentos em causa em termos da transmissão do ruído de percussão EQUIPAMENTO UTILIZADO Para as medições de campo os equipamentos e softwares foram utilizados os seguintes equipamentos: - Analisador Acústico Brüel & Kjaer modelo 2260 Investigator; - Software Building Acoustics BZ 7204 Brüel & Kjaer; - Software Qualifier 7830 Brüel & Kjaer; - Amplificador de potência Brüel & Kjaer modelo 2716; - Fonte sonora omnidireccional Brüel & Kjaer modelo 4296; - Máquina de percussão Brüel & Kjaer modelo 3204; - Conjunto de microfones tipo free field ½ Brüel & Kjaer modelo 4190; - Conjunto de cabos e pré-amplificadores Brüel & Kjaer. Na Figura 32 apresentam-se alguns dos equipamentos, a cima referidos. 59

78 Figura 32 - Da esquerda para a direita: anlisador acustico, amplificador e fonte Brüel & Kaer PROCEDIMENTOS GERAIS E NORMAS ADOPTADAS Nível de pressão sonora de acordo com EN ISO Definições A norma EN ISO [N.7] especifica as metodologias que deverão ser utilizadas em campo na medição do isolamento a sons de percussão de pavimentos, com ou sem revestimento, utilizando uma máquina de percussão padrão. O nível médio de pressão sonora num compartimento, L é dado pela expressão: (65) onde: L j - níveis de pressão sonora medido, nas diferentes posições, no compartimento receptor. 60

79 Quantificação e localização das posições de medição de níveis sonoros O campo acústico é gerado com a máquina de percussão normalizada em funcionamento no compartimento emissor onde, para cada posição, é registada a leitura no sonómetro com o microfone fixo em três pontos do compartimento receptor. Para os casos em estudo, foram registadas leituras para duas posições da máquina de percussão no compartimento emissor, totalizando seis medições em cada compartimento receptor com excepção do compartimento relativo ao Caso de Estudo 1 onde foram realizadas nove leituras correspondentes a três posições da máquina de percussão. A máquina de percussão deve estar afastada no mínimo 0.5 m das paredes envolventes ao piso do compartimento emissor. As posições do microfone no compartimento receptor deverão respeitar as seguintes distâncias mínimas de separação: m entre as posições do microfone; - 0,7 m entre as paredes envolventes; - 1,0 m entre a posição do microfone e o piso superior em excitação Bandas de frequências O nível de pressão sonora é medido em filtros de banda de 1/3 de oitava nas frequências centrais descritas na Tabela 29. Tabela 29 Gama de frequências centrais utilizadas nas medições de níveis sonoros. Banda de terços de oitava (Hz) Frequência central (Hz) 89, Correcção devido ao ruído de fundo A medição do ruído de fundo no compartimento receptor deverá ser feita de modo a garantir que as medições não são afectadas por sons exteriores ao compartimento. É necessário 61

80 também garantir que o som aéreo produzido pela máquina de percussão não influencia a medição do nível sonoro de percussão. O nível de ruído de fundo deverá ser, no mínimo, 6 db (preferencialmente mais de 10 db) inferior á combinação do próprio nível ruído de fundo com o nível ruído produzido pela máquina de percussão. Se a diferença entre o nível de ruído produzido pela máquina de percussão e o nível de ruído de fundo for entre 6 e 10 db a correcção ao nível de pressão sonora no compartimento receptor deverá ser feita de acordo com a seguinte expressão:, (66) onde: L - L sb - L b - Nível de pressão sonora ajustado do compartimento receptor (db); Combinação do nível ruído de fundo com o nível ruído produzido pela máquina de percussão (db); Nível de ruído de fundo do compartimento receptor (db) Tempo de reverberação de acordo com EN ISO Definições A norma EN ISO [N.7] remete o procedimento das medições do tempo de reverberação de acordo com a norma EN ISO 354 [N.15]. Neste caso a medição do tempo de reverberação do compartimento receptor corresponde ao tempo de um decaimento do nível sonoro de 60 db, 0,1 s após o instante em que a fonte sonora, localizada no compartimento receptor, é desligada. Na medida em que para atingir decaimentos de 60 db é necessária uma elevada potência sonora, o tempo de reverberação é realmente medido para decaimentos de 20 ou 30 db e admite-se que este equivale, respectivamente, a 1/3 ou 1/2 do tempo de decaimento de 60 db. No entanto o nível de pressão sonora no compartimento, imediatamente a seguir ao decaimento, deverá ser pelo menos 10 db acima do ruído de fundo para garantir resultados fiáveis. Para que tal aconteça, a fonte sonora deverá produzir um nível sonoro 40 db acima do ruído de fundo para obter o tempo de decaimento de 30 db. 62

81 Quantificação de posições de medição de tempo de reverberação Em cada compartimento foram realizadas três medições para cada posição da fonte sonora, sendo esta posicionada em duas localizações diferentes, perfazendo um total de seis medições por compartimento. As posições do microfone no compartimento deverão respeitar as seguintes distâncias mínimas de separação: m entre as posições do microfone; - 0,7 m entre as paredes envolventes; - 1,0 m entre a posição do microfone e a fonte sonora RESULTADOS Caso de Estudo 1 Na Figura 33 é possível observar a máquina de percussão normalizada em funcionamento no compartimento emissor durante a realização das medições. Figura 33 - Maquina de percussão normalizada Brüel & Kjaer modelo 3204 em funcionamento no compartimento emissor. 63

82 Na Tabela 30 apresentam-se os resultados das medições in situ do nível sonoro, tempo de reverberação e do nível de isolamento sonoro de percussão padronizado L nt do compartimento relativo ao Caso de Estudo 1. Os valores de L 2 indicam os níveis sonoros médios de acordo com a expressão (65). Os valores de T 2 correspondem à média aritmética das seis medições do tempo de reverberação do compartimento em causa. O nível de isolamento sonoro de percussão padronizado L nt é calculado de acordo com a expressão (63). Tabela 30 - Nível sonoro médio, L 2, tempo de reverberação, T 2 e nível de isolamento sonoro de percussão padronizado, L nt do compartimento do Caso de Estudo 1. Freq. (Hz) L2 (db) 54,9 55,2 58,1 58,0 58,8 59,9 60,4 62,5 62,6 62,9 62,4 62,7 61,6 61,5 60,8 59,6 T2 (s) 1,1 1,1 1,0 1,3 0,9 0,7 1,0 0,8 0,7 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 L' nt (db) 51,6 51,9 55,2 53,9 56,5 58,2 57,6 60,6 61,4 62,2 61,7 62,3 60,9 60,8 60,1 59,1 Na Tabela 31 apresentam-se os valores relativos ao cálculo do índice de isolamento a sons de percussão padronizado de acordo com a norma EN ISO [N.4] do compartimento relativo ao Caso de Estudo 1. Tabela 31 Índice de isolamento sonoro de percussão (padronizado) de acordo com a norma EN ISO [N.4] do compartimento relativo ao Caso de Estudo 1. Freq. (Hz) L ref (db) Δ 0 (db) -3 L ref+ Δ 0 (db) L' nt (db) 51,6 51,9 55,2 53,9 56,5 58,2 57,6 60,6 61,4 62,2 61,7 62,3 60,9 60,8 60,1 59,1 Δ i (db) 7,4 7,1 3,8 5,1 2,5 0,8 0,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Δ i (db) 27 L' nt,w (db) 57 Na Figura 34 representa-se o espectro do nível de pressão sonora padronizado, L nt, bem como a curva convencional de referência na posição ajustada conforme a norma EN ISO [N.4]. 64

83 db Hz L'nT Lref Figura 34 - Espectro do nível sonoro de percussão padronizado, L nt, e curva convencional de referência na posição ajustada para o compartimento relativo ao Caso de Estudo Caso de Estudo 2 Na Figura 35 é possível observar a fonte sonora omnidireccional no compartimento receptor durante a realização dos ensaios. Figura 35 - Fonte sonora omnidireccional no compartimento receptor 65

84 Na Tabela 32 apresentam-se os resultados das medições in situ do nível sonoro, tempo de reverberação e do nível de isolamento sonoro de percussão padronizado L nt do compartimento relativo ao Caso de Estudo 2. Foram efectuados os mesmos procedimentos do caso de estudo anterior. Tabela 32 - Nível sonoro médio, L 2, tempo de reverberação, T 2, e nível de isolamento sonoro de percussão padronizado, L nt, do compartimento relativo ao Caso de Estudo 2. Freq. (Hz) L 2 (db) 58,8 62,5 63,9 64,6 66,2 65,8 66,7 66,7 67,8 68,0 68,4 67,9 66,2 64,0 62,3 60,4 T 2 (s) 5,4 4,5 4,7 5,0 4,7 4,5 4,5 4,2 4,4 4,4 4,3 4,0 3,8 3,6 3,3 2,9 L 'nt (db) 48,4 53,0 54,1 54,6 56,5 56,3 57,2 57,5 58,4 58,6 59,0 58,8 57,4 55,4 54,1 52,7 Na Tabela 33 apresentam-se os valores relativos ao cálculo do índice de isolamento a sons de percussão padronizado de acordo com a norma EN ISO [N.4]. Tabela 33 - Índice de isolamento sonoro de percussão (padronizado) de acordo com a norma EN ISO [N.4] do compartimento relativo ao Caso de estudo 2. Freq. (Hz) L ref (db) Δ 0 (db) -3 L ref+ Δ 0 (db) L' nt (db) 48,4 53,0 54,1 54,6 56,5 56,3 57,2 57,5 58,4 58,6 59,0 58,8 57,4 55,4 54,1 52,7 Δ i (db) 10,6 6,0 4,9 4,4 2,5 2,7 0,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Δ i (db) 32 L' nt,w (db) 57 Na Figura 36 representa-se o espectro do nível de pressão sonora padronizado L nt, bem como a curva convencional de referência na posição ajustada conforme a norma EN ISO [N.4]. 66

85 db Hz L'nT Lref Figura 36 - Espectro do nível sonoro de percussão padronizado, L nt, e curva convencional de referência na posição ajustada para compartimento relativo ao Caso de Estudo Caso de Estudo 3 Na Figura 37 é possível observar a medição do tempo de reverberação do compartimento em estudo. Figura 37 Interior do compartimento do Caso de estudo 3 durante a medição do tempo de reverberação. 67

86 Na Tabela 34 apresentam-se os resultados das medições in situ do nível sonoro, tempo de reverberação e do nível de isolamento sonoro de percussão padronizado, L nt, do compartimento relativo ao Caso de Estudo 3. Foram efectuados os mesmos procedimentos dos casos de estudos anteriores. Tabela 34 - Nível sonoro médio, L 2, tempo de reverberação, T 2, e nível de isolamento sonoro de percussão padronizado, L nt, do compartimento relativo ao Caso de Estudo 3. Freq. (Hz) L 2 (db) 63,1 64,5 64,9 63,9 65,3 67,1 67,5 68,6 68,5 69,4 69,3 70,2 69,7 69,0 68,9 68,6 T 2 (s) 5,8 4,8 4,2 4,5 4,4 4,1 4,0 3,6 3,7 3,6 3,5 3,5 3,2 3,0 2,7 2,4 L 'nt 52,4 54,7 55,6 54,3 55,8 58,0 58,4 60,1 59,9 60,8 60,9 61,7 61,7 61,2 61,6 61,8 Na Tabela 33 apresentam-se os valores relativos ao cálculo do índice de isolamento a sons de percussão padronizado de acordo com a norma EN ISO [N.4]. Tabela 35 - Índice de isolamento sonoro de percussão (padronizado) de acordo com a norma EN ISO [N.4] do compartimento relativo ao Caso de estudo 3. Freq. (Hz) L ref (db) Δ 0 (db) -2 L ref+ Δ 0 (db) L' nt (db) 52,4 54,7 55,6 54,3 55,8 58,0 58,4 60,1 59,9 60,8 60,9 61,7 61,7 61,2 61,6 61,8 Δ i (db) 7,6 5,3 4,4 5,7 4,2 2,0 0,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Δ i (db) 30 L' nt,w (db) 58 Na Figura 38 representa-se o espectro do nível de pressão sonora padronizado L nt bem como a curva de referência ajustada relativa a norma EN ISO [N.4]. 68

87 db L'nT Lref Hz Figura 38 - Espectro do nível sonoro de percussão padronizado, L nt, e curva convencional de referência na posição ajustada para compartimento relativo ao Caso de Estudo Caso de Estudo 4 É possível observar na Figura 39 o interior do compartimento em estudo durante a medição do tempo de reverberação. Figura 39 - Interior do compartimento em estudo durante a medição do tempo de reverberação. 69

88 Na Tabela 36 apresentam-se os resultados das medições in situ do nível sonoro, tempo de reverberação e do nível de isolamento sonoro de percussão padronizado, L nt, do compartimento relativo ao Caso de Estudo 4. Foram efectuados os mesmos procedimentos dos casos de estudos anteriores. Tabela 36 - Nível sonoro médio, L 2, tempo de reverberação, T 2, e nível de isolamento sonoro de percussão padronizado, L nt, do compartimento relativo ao Caso de Estudo 4. Freq.(Hz) L 2 (db) 50,6 47,9 46,6 46,9 45,1 44,1 43,5 43,9 44,4 40,8 41,9 41,6 38,7 36,3 32,8 28,8 T 2 (s) 1,42 1,41 1,66 2,13 1,72 1,19 1,25 1,33 1,49 1,58 1,67 1,52 1,65 1,7 1,76 1,63 L' nt (db) 46,1 43,4 41,4 40,6 39,8 40,4 39,6 39,7 39,7 35,8 36,7 36,8 33,5 31,0 27,4 23,8 Na Tabela 37 apresentam-se os valores relativos ao cálculo do índice de isolamento a sons de percussão padronizado de acordo com a norma EN ISO [N.4]. Tabela 37 - Índice de isolamento sonoro de percussão (padronizado) de acordo com a norma EN ISO [N.4] do compartimento relativo ao Caso de Estudo 4. Freq.(Hz) L ref (db) Δ 0 (db) -18 L ref + Δ 0(dB) Δ i (db) 0,0 0,6 2,6 3,4 4,2 3,6 3,4 2,3 1,3 4,2 2,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 Δ i (db) 28 L' nt,w (db) 42 Na Figura 40 representa-se o espectro do nível de pressão sonora padronizado L nt bem como a curva de referência ajustada relativa a norma EN ISO [N.4]. 70

89 db L'nT Lref Hz Figura 40 - Espectro do nível sonoro de percussão padronizado, L nt, e curva convencional de referência na posição ajustada para compartimento relativo ao Caso de Estudo CONCLUSÕES Nestes capítulos foram descritos os ensaios realizados e resumidos os princípios gerais que controlam as medições in situ da transmissão de ruído por via estrutural em edifícios. Durante a realização dos ensaios, o edifício em estudo sofria uma intervenção de remodelação implicando em certas situações, alguma dificuldade em respeitar a exigências relativas a distâncias mínimas e ao nível do ruído de fundo devido à presença de trabalhadores, materiais e equipamentos de construção civil. No entanto, houve o cuidado em reduzir ao mínimo as não conformidades, repetindo ensaios quando necessário e, por vezes, retardando a sua realização para períodos de menor concentração de trabalhadores e equipamentos. 71

90 72

91 5. ANÁLISE E COMPARAÇÃO DE RESULTADOS 5.1. INTRODUÇÃO Neste capítulo pretende-se efectuar uma análise comparativa entre os valores do nível sonoro padronizado de percussão obtidos pelos dois métodos de cálculo da norma EN ISO [N.2] e os valores obtidos pelas medições in situ conforme as especificações da norma EN ISO [N.7]. A comparação será efectuada através de tabelas e por sobreposição de espectros obtidos nos Capítulos 3 e 4, seguindo-se uma discussão crítica dos resultados CASO DE ESTUDO 1 Na Tabela 38 apresenta-se a comparação entre os valores L nt e L nt,w obtidos in situ com os valores calculados pelos métodos detalhado e aproximado da norma EN ISO [N.2]. Tabela 38 Comparação do nível de sonoro de percussão padronizado, L nt, e respectivo valor único, L nt,w, obtidos pelos métodos de previsão da norma EN [N.2] e por medições in situ para Caso de Estudo 1. Medição in situ Freq. (Hz) L' nt (db) 51,6 51,9 55,2 53,9 56,5 58,2 57,6 60,6 61,4 62,2 61,7 62,3 60,9 60,8 60,1 59,1 L' nt,w (db) 57 EN ISO Método detalhado Freq. (Hz) L' nt (db) 58,8 59,3 59,7 59,6 59,5 59,6 58,8 59,0 59,2 59,4 59,6 59,9 60,1 60,3 60,4 60,5 L' nt,w (db) 61 EN ISO Método simplificado L' nt,w (db) 67 O valor de L nt,w obtido in situ apresenta um diferença de 4 db para o valor equivalente previsto pelo método detalhado. Esta diferença, a qual se presume existir pelo facto de não ter sido considerada a presença do tecto falso existente no compartimento no método de previsão. Os valores de L nt,w obtidos pelos métodos de previsão apresentam, neste caso, uma diferença na ordem dos 6 db. Esta diferença, por ter sido a mais significativa em todos os casos de estudo, justificou uma nova comparação entre os métodos, para o mesmo compartimento, 73

92 efectuando-se o cálculo mantendo todas as características dos dois compartimentos alterando apenas as dimensões dos mesmos. e Na Tabela 39 apresenta-se a simulação acima descrita para o compartimento do Caso de Estudo 1 fixando o pé-direito em 3 m e aumentando assim a altura das paredes na mesma proporção. Neste caso, optou-se por considerar as paredes interiores com largura idênticas (pavimentos quadrados) ou seja consideram-se l 1 =l 2. Realizou-se ainda uma outra simulação para compartimentos rectangulares (I 1 =2I 2 ), obtendo-se desfasamentos na mesma ordem de grandeza. Tabela 39 - Comparação entre os métodos de previsão da norma EN [N.2] alterando as dimensões e mantendo as restantes características dos compartimentos emissor e receptor. Área do comp. c/pé direito de 3m e I 1 =I 2 (m 2 ) L' nt,w Método detalhado (db) L' nt,w Método simplificado (db) Diferença (db) 3 69,0 82,7 13,7 4 66,0 76,7 10,7 9 65,0 73,2 8, ,0 70,7 6, ,0 68,7 6, ,0 67,2 6, ,0 65,8 5, ,0 64,7 5, ,0 63,6 4, ,0 62,7 4, ,0 61,9 4, ,0 61,1 4, ,0 60,4 4, ,0 59,8 3, ,0 59,2 4, ,0 58,6 3, ,0 58,1 4, ,0 57,6 3,6 Analisando o dados da Tabela 39 conclui-se que os resultados dos métodos convergem com o aumento da área do pavimento. Na Figura 41 ilustra-se a referida convergência dos métodos. 74

93 L' nt,w (db) 83,0 78,0 73,0 68,0 63,0 58,0 53,0 Mét. Detalhado Mét. Simplificado Área do Compartimento (m 2 ) Figura 41 - Relação do valor de L nt obtido pelos métodos de previsão da norma EN [N.2] em função da área do compartimento. Na Figura 42 ilustra-se a comparação do método detalhado da norma EN [N.2] com o resultado dos ensaios in situ em termos de espectro. db Hz L'nT EN L nt in situ Figura 42 Comparação de L nt obtido segundo a norma EN [N.2] com os valores obtidos por medição in situ para Caso de Estudo 1. Analisando o espectro de L nt, verifica-se a existência de um desfasamento considerável, principalmente ao nível das baixas frequências, na com diferenças na ordem dos 7,1 db a 3,1 db entre as frequências 100 Hz e 250 Hz, respectivamente. A partir dos 315 Hz, o erro atinge um máximo de 2,8 db. Perante estes resultados conclui-se que, para o presente caso, o erro associado ao método detalhado atinge maiores proporções para frequências baixas, aproximando-se do real para médias e altas frequências, o que é coerente com as conclusões 75

94 da Figura 38 e com o comportamento mais próximo de uma placa de largura infinita para as frequências mais elevadas (menor comprimento de onda) CASO DE ESTUDO 2 Na Tabela 38 apresenta-se a comparação entre os valores L nt e L nt,w obtidos in situ com os valores calculados pelos métodos detalhado e aproximado da norma EN ISO [N.2]. Tabela 40 Comparação do nível de sonoro de percussão padronizado, L nt, e respectivo valor único, L nt,w, obtidos pelos métodos de previsão da norma EN ISO [N.2] e por medições in situ para Caso de Estudo 2. Medição in situ Freq. (Hz) L' nt (db) 48,4 53,0 54,1 54,6 56,5 56,3 57,2 57,5 58,4 58,6 59,0 58,8 57,4 55,4 54,1 52,7 L' nt,w (db) 57 EN ISO Método detalhado Freq. (Hz) L' nt (db) 52,6 53,1 53,2 53,1 53,1 53,1 53,0 53,2 53,3 52,8 52,9 53,1 53,2 53,3 53,6 53,9 L' nt,w (db) 55 EN ISO Método simplificado L' nt,w (db) 58 O valor de L nt,w obtido pelo método simplificado apresenta uma diferença de 1 db face ao valor medido in situ, o que constitui um resultado muito satisfatório. O valor de L nt,w resultante da aplicação método detalhado conduz um erro de 2 db valor que não é muito elevado, mas peca por não estar do lado da segurança. Comparando os dois métodos de previsão a diferença é de 3 db. Na Figura 43 efectua-se a comparação do espectro de L n,t pelo método detalhado da norma EN ISO [N.2] com o obtido a partir dos ensaios in situ. 76

95 db Hz L'nT EN L nt in situ Figura 43 - Comparação de L nt obtido segundo a norma EN ISO [N.2] com os valores correspondentes obtidos por medição in situ para o Caso de Estudo 2. Neste caso os maiores desfasamentos ocorrem em frequências médias onde se atinge um erro máximo de 6 db para a frequência de 1000 Hz. Em baixas e altas frequências o erro associado é menor atingindo um valor máximo de 4 db CASO DE ESTUDO 3 Na Tabela 41 apresentam-se resultantes a comparação entre os valores de L nt e L nt,w obtidos por medição in situ com os valores calculados pelos métodos de previsão da norma EN ISO [N.2]. Tabela 41 Comparação do nível de sonoro de percussão padronizado, L nt, e respectivo valor único, L nt,w, obtidos pelos métodos de previsão da norma EN ISO [N.2] e por medições in situ para Caso de Estudo 3. Medição in situ Freq. (Hz) L' nt (db) 52,4 54,7 55,6 54,3 55,8 58,0 58,4 60,1 59,9 60,8 60,9 61,7 61,7 61,2 61,6 61,8 L' nt,w (db) 58 EN ISO Método detalhado Freq. (Hz) L' nt (db) 56,5 57,1 57,2 57,0 57,0 57,0 57,0 57,1 57,3 57,4 57,5 57,7 57,8 57,9 58,0 58,2 L' nt,w (db) 59 EN ISO Método simplificado L' nt,w (db) 63 77

96 Analisando os dados da Tabela 41 verifica-se que valor de L nt,w obtido pelo método detalhado apresenta uma diferença de 1 db face ao valor medido in situ, o que constitui um resultado muito satisfatório. Ao valor de L nt,w, resultante da aplicação do método de previsão simplificado, está associado um erro de 5 db, o qual sendo elevado se apresenta do lado da segurança. Comparando os dois métodos de previsão, a diferença é de 4 db. Na Figura 44 efectua-se a comparação do espectro de L n,t pelo método detalhado da norma EN ISO [N.2] com o obtido a partir dos ensaios in situ db L'nT EN L nt in situ Hz Figura 44 Comparação de L nt obtido segundo a norma EN ISO [N.2] com os valores obtidos por medição in situ para Caso de Estudo 3. Analisando o espectro de L nt verifica-se, no caso em estudo, a existência de um desfasamento com valor máximo 4,1 db principalmente ao nível das baixas frequências com diferenças a 4,1 db e 1,2 db entre as frequências 100 Hz e 250 Hz, respectivamente. Entre os 315 Hz e 600 Hz o erro atinge um máximo de 3 db. Perante estes resultados conclui-se que, para o presente caso, o erro associado ao método detalhado atinge maiores proporções para frequências baixas e altas, aproximando-se do real para médias frequências CASO DE ESTUDO 4 Na Tabela 42 apresentam-se os resultados da comparação entre os valores de L nt e L nt,w obtidos por medição in situ com os valores calculados pelos métodos de previsão da norma EN ISO [N.2]. 78

97 Tabela 42 Comparação do nível de sonoro de percussão padronizado por via marginal, L nt,ij, obtido pela adaptação do método detalhado da norma EN ISO [N.2] e por medições in situ para Caso de Estudo 4. Medição in situ Freq. (Hz) L' n,ij,t (db) 46,1 43,4 41,4 40,6 39,8 40,4 39,6 39,7 39,7 35,8 36,7 36,8 33,5 31,0 27,4 23,8 L' n,ij,,t,w (db) 42 EN ISO Método detalhado (adaptado) EN ISO Freq. (Hz) L' n,ij,t (db) 38,2 38,8 39,4 39,4 39,1 38,8 38,5 38,2 37,9 37,6 37,2 36,8 36,3 35,8 34,9 33,7 L' n,ij,t,w (db) 40 Analisando os dados da Tabela 40 verifica-se que valor do í nível de sonoro de percussão padronizado por via marginal, L nt,ij,w, obtido pela adaptação do método detalhado apresenta uma diferença de 2 db face ao valor medido in situ, valor que não é muito elevado, mas peca por não estar do lado da segurança. Na Figura 45 efectua-se a comparação do espectro de L nt,ij, pela adaptação ao método detalhado da norma EN ISO [N.2] com o obtido a partir dos ensaios in situ. db L'nT EN L nt in situ Hz Figura 45 - Comparação de L nt,ij da adaptação do método detalhado da EN ISO [N.2] com valores obtidos in situ - Caso de estudo 4. Analisando os valores obtidos pela comparação dos espectros verifica-se que os valores de L nt,ij encontram-se muito próximos entre as frequências 160 Hz e 1600 Hz apresentando entre estas um desvio máximo de 2,8 db. No entanto, para baixas e altas frequências o desfasamento é bastante acentuado nomeadamente para a frequência de 1000 Hz onde a diferença atinge os 10 db. 79

98 5.6. CONCLUSÕES Neste capítulo foi realizada uma análise comparativa, para os quatro casos de estudo, entre os valores do nível sonoro padronizado de percussão obtidos pelos dois métodos de cálculo e os valores obtidos a partir de medições in situ realizadas conforme a norma EN ISO [N.7]. O Caso de Estudo 1 incide na transmissão sonora entre dois compartimentos alinhados em altura coincidindo esta disposição arquitectónica com o campo de aplicação da norma EN ISO [N.2]. Os valores únicos do nível sonoro de percussão, L nt,w, obtido pelos métodos de previsão no referido caso de estudo apresentam uma diferença na ordem dos 6 db. Esta diferença significativa motivou a comparação entre os métodos de previsão da norma EN ISO [N.2] alterando as dimensões do compartimento e mantendo as restantes características, verificando-se que os métodos divergem para compartimentos de dimensões pequenas, chegando a atingir valores superiores a 8 db para compartimentos inferiores a 9 m 2. Analisando o espectro do nível sonoro padronizado de percussão, L nt, ainda relativamente ao do Caso de Estudo 1, verifica-se um desfasamento considerável principalmente ao nível das baixas frequências diminuindo para médias e altas frequências. O Caso de Estudo 2 diz respeito a dois compartimentos que, ao contrário do que acontece no Caso de Estudo 1, não estão totalmente alinhados em altura. Os maiores desfasamentos ocorrem, neste caso em frequências médias, onde se atinge um erro máximo de 6 db. Em baixas e altas frequências o erro associado ao método detalhado é menor atingindo um valor máximo de 4 db. O Caso de Estudo 3 apresenta dois compartimentos que, embora alinhados em altura, apresentam duas paredes interiores que não têm continuidade. Analisando o espectro do nível sonoro de percussão padronizado verifica-se que, para o presente caso, o erro associado ao método detalhado atinge maiores proporções para frequências baixas e altas, diminuindo para médias frequências. Por último, o Caso de Estudo 4 expressa dois compartimentos não alinhados em altura onde se caracteriza a transmissão sonora de percussão do compartimento inferior para o compartimento do piso superior. Neste caso, é estabelecida uma comparação entre uma adaptação do método detalhado da norma EN ISO [N.2] com os valores obtidos nas medições in situ. A comparação dos espectros de L n,ij permite verifica que os valores obtidos se encontram muito próximos para frequências médias. No entanto, para baixas e altas frequências, tal como no Caso de Estudo 3, o desfasamento é bastante acentuado, nomeadamente para a frequência de 1000 Hz, onde a diferença atinge os 10 db. 80

99 6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES FUTURAS 6.1. SÍNTESE E CONCLUSÕES DO TRABALHO REALIZADO O objectivo principal do presente trabalho consistiu na comparação entre os dois métodos de previsão da transmissão de ruído de percussão descritos na norma EN ISO [N.2] usando como referência os resultados obtidos previamente em ensaios in situ realizados num edifício da Escola Naval da Marinha no Alfeite. Pretendia-se quantificar de forma preliminar o erro associado ao chamado método simplificado. Por outras palavras, pretendia-se avaliar a vantagem de optar pelo chamado método detalhado o qual é significativamente mais trabalhoso e exigente do ponto de vista do cálculo. O segundo objectivo foi caracterizar a transmissão marginal de baixo para cima em dois compartimentos adjacentes dado que, no que respeita aos modelos de previsão, este tipo de transmissão sonora ainda se encontra muito pouco desenvolvida, sendo muitas vezes, na prática, tratada de forma muito grosseira ou mesmo desprezada. Numa primeira fase, foram introduzidos os conceitos básicos relevantes para o entendimento e aplicação dos métodos de cálculo da propagação de sons de percussão. Considerou-se de extrema importância referir, também, conceitos relativos à transmissão de sons aéreos, já que os dois fenómenos estão directamente relacionados. Sobre os métodos utilizados na norma EN ISO [N.2] para a previsão da transmissão de sons de percussão, verifica-se, que estes são baseados em teorias clássicas de acústica em compartimentos que assumem um campo sonoro difuso. Os modelos teóricos de propagação sonora que servem de base à referida norma são assim válidos para placas homogéneas infinitas e para frequências bem acima da sua primeira frequência de ressonância. Na fase seguinte, os métodos descritos na norma EN ISO [N.2] foram aplicados aos casos de estudo. Para cada caso de estudo foi descrita a sua arquitectura e as considerações necessárias para aplicação quer do método detalhado quer do método simplificado. Nos casos de estudo 1, 2 e 3 respeitaram-se o máximo possível as indicações da norma EN ISO [N.2]. Os cálculos dos índices de redução de vibração nas junções K ij, descritos no anexo E da norma EN ISO [N.1], foram determinados em função do tipo de ligação dos elementos que constituem o nó. Para ligações entre lajes e paredes exteriores, a norma sugere a ligação em T. No entanto, não foi este o modelo considerado pelo facto de a parede exterior ser interrompida pela laje. Optou-se então pela ligação em Cruz, desprezando-se a continuidade da laje com vista a uma melhor aproximação à realidade do edifício. 81

100 No Caso de estudo 4 procedeu-se a uma tentativa de previsão da transmissão marginal de baixo para cima em dois compartimentos adjacentes utilizando os procedimentos do método detalhado da norma EN ISO [N.2]. No caso da transmissão sonora através de pavimentos de compartimentos inferiores para compartimentos superiores, a mesma ocorre apenas por via marginal, sendo esta de difícil quantificação por não existirem metodologias consagradas na normalização em vigor. Na terceira fase, correspondente ao trabalho de campo, foram descritas as medições dos níveis sonoros e tempos de reverberação nos compartimentos em estudo. Durante a realização dos ensaios, o edifício em estudo sofria uma intervenção de remodelação implicando em certas situações, alguma dificuldade em respeitar as exigências normativas relativas às distâncias mínimas e do nível do ruído de fundo, devido à presença de trabalhadores, materiais e equipamentos de construção civil. No entanto, existiu o cuidado de reduzir ao mínimo as não conformidades normativas, repetindo-se os ensaios sempre que necessário e, por vezes, alterando a realização dos mesmos para períodos de menor concentração de trabalhadores e equipamentos Na quarta e última fase efectuou-se uma análise comparativa entre os valores obtidos pelos dois métodos de cálculo e os valores obtidos nas medições in situ. No Caso de Estudo 1, o valor único do nível sonoro de percussão padronizado, L nt,w, obtido pelos métodos de previsão no referido caso de estudo apresentam uma diferença na ordem dos 6 db, Esta diferença significativa motivou nova comparação entre os métodos de previsão da norma EN ISO [N.2] para um conjunto de compartimentos de diferentes dimensões em que as restantes características forma mantidas. Verificou-se que os métodos divergem para compartimentos de dimensões pequenas, chegando a atingir valores superiores a 8 db para compartimentos inferiores a 9 m 2. Ainda no Caso de Estudo 1, verificou-se a existência de um desfasamento considerável no espectro do nível sonoro padronizado, L nt, ao nível das baixas frequências diminuindo para médias e altas frequências. O valor de L nt,w obtido nas medições in situ foi de 57 db, tendo-se obtido mais 4 db pelo método detalhado e mais 10 db pelo método simplificado. No Caso de Estudo 2 os maiores desfasamentos ocorreram, em frequências médias onde se atingiu um erro máximo de 6 db. Em baixas e altas frequências o erro associado foi menor atingindo, um valor máximo de 4 db. Em termos de valor único, L nt,w, o ensaio in situ forneceu 57 db, menos 2 db do que o previsto pelo método detalhado e mais 1 db do que previsto pelo método simplificado. Quanto ao Caso de Estudo 3 e analisando o espectro do nível sonoro de percussão padronizado verifica-se que, para o presente caso, o erro associado ao método detalhado atinge maiores proporções para frequências baixas e altas, dimunuindo para médias 82

101 frequências. O valor único, L nt,w, obtido nas medições in situ foi de 58 db, tendo-se obtido 59 db pelo método detalhado e 63 db pelo método simplificado. Por último, no Caso de Estudo 4 foi estabelecida uma comparação entre uma adaptação do método detalhado da norma EN ISO [N.2] com os valores obtidos nas medições in situ. Analisando os valores obtidos pela comparação dos espectros verifica-se que os valores de L n,ij se encontram muito próximos para frequências médias. No entanto, para baixas e altas frequências, o desfasamento é bastante acentuado nomeadamente para a frequência de 1000 Hz onde a diferença atinge os 10 db. O valor ponderado do nível sonoro de percussão padronizado, L nt,w, obtido pelas medições in situ, foi de 42 db, ou seja, mais 2 db do que o previsto pelo método detalhado. De uma forma geral, verifica-se, em todos os casos de estudo que os valores do índice de pressão sonora padronizado, L nt,w, obtidos pelo método simplificado são sempre superiores aos obtidos in situ. Com este facto conclui-se que, com este método, o projectista pode efectuar uma análise de uma forma rápida obtendo resultados conservadores. Por outro lado, e analisando ainda o indicador L nt,w, conclui-se que o erro associado ao método detalhado é menor do que o erro verificado pelo método simplificado. No entanto, no método detalhado, foi detectado que, por vezes, o valor obtido L nt,w é inferior ao medido in situ não estando pois do lado da segurança. Em termos do espectro do nível do nível sonoro de percussão padronizado, L nt, não foram retiradas conclusões significativas com esta amostra reduzida pois a maior aproximação às observações in situ situa-se em intervalos de frequência variáveis de caso para caso RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS No presente trabalho foi efectuada uma análise e comparação entre os métodos de previsão descritos na norma EN ISO [N.2] com os resultados obtidos em ensaios in situ realizados com base na norma EN ISO [N.7]. Na realização dos referidos ensaios houve algumas dificuldades em obter uma exacta informação sobre as soluções construtivas e, durante a realização dos mesmos o edifício em estudo sofria uma intervenção de remodelação que complicaram a realização das medições. Neste sentido, sugere-se que em trabalhos futuros se contornem as dificuldades mencionadas e se obtenha um maior número de ensaios in situ de modo a obter uma amostra com significado estatístico. A aproximação obtida pelo método detalhado para a transmissão sonora de baixo para cima foi razoável, pelo que se propõe a análise de um maior número de casos deste tipo para a avaliação da fiabilidade do método. 83

102 84

103 7. REFERÊNCIAS 7.1. Livros, teses e jornais [1] Neves e Sousa, A. (2007/2008). Acústica de Edifícios. Folhas de Apoio da Cadeira de Comforto Ambiental em Edifícios. Instituto Superior Tecnico. [2] Patrício, J. (2007). Acústica nos Edíficios. Lisboa: Verlag Dashöfer. [3] Núncio, J. A. (2008). Programa de cálculo automático de tempos de reverberação. Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia civil, Instituto Superior Tecnico. [4] Eyring, C. (1930). Reverberation time in "dead" rooms. The Journal of the Acoustical Society of America, 1, [5] Leo L. Beranek, I. L. (2006). Noise and Vibration Control Engineering: Principles and Applications (2ª Edição ed.). New Jersey: John Wiley & Sons, inc. [6] Smith, B., Peters, R., & Owen, S. (1996). Acoustics and Noise Control. England: Addison Wesley Longman. [7] Patrício, J. (1999). Algumas considerações sobre a influência da transmissão marginal no valor do índice de isolamento sonoro a sons de impacto. TecniAcustica, REFERÊNCIA PACS: [8] Neves e Sousa, A. (2005). Low Frequency Impact Sound Transmission in Dwellings. Tese de Doutoramento, University of Liverpool. [9] Cremer, L., Heckl, M., & Ungar, E. (1973). Structure-borne sound: structural vibrations and sound radiation at audio frequencies. Berlim: Springer-Verlag. [10] Crocker, M. (2007). Handbook of noise and vibration control (1ª Edição ed.). EUA: John Wiley and Sons. [11] FORD, R., & HORTHERSALL, D. C. (1974). The impact insulation assessment of covered concrete floors. Journal of Sound and Vibration, p [12] Craik, R. J. (1996). Sound Transmission Through Buildings Using Statistical Energy Analysis. Cambridge, Reino Unido: Gower. [13] Gerretsen, E. (1996). Calculation of airborne and impact sound insulation between dwellings. Applied Acoustics, vol.19, p [14] Gerretsen, E. (1979). Calculation of the sound transmission between dwellings by partitions and flanking structures. Applied Acoustics, vol. 12, p

104 [15] Heckl, M., & Rathe, E. (1963). Relationship between the transmission loss and the impactnoise isolation of floor structures. Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 35 (11), p Normas e regulamentos [N.1] EN ISO (2000): Building acoustics Estimation of acoustic performance of buildings from the performance of elements Part 1: Airborne sound insulation between rooms, British Standard. [N.2] EN ISO (2000): Building acoustics Estimation of acoustic performance of buildings from the performance of elements Part 1: Impact sound insulation between rooms, British Standard. [N.3] EN ISO (1997), Acoustics Rating of sound insulation in buildings and of building elements Part 1: Airborne sound insulation, British Standard. [N.4] EN ISO (1997), Acoustics Rating of sound insulation in buildings and of building elements Part 2: Impact sound insulation, British Standard. [N.5] EN ISO (1998), Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and building elements Part 1: Requirements for laboratory test facilities with suppressed flanking transmission, British Standard. [N.6] EN ISO (1998), Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and building elements Part 6: Laboratory measurements of impact sound insulation of floors, British Standard. [N.7] EN ISO (1998), Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and building elements Part 7: Field measurements of impact sound insulation of floors, British Standard. [N.8] EN ISO (1998), Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and building elements Part 8: Laboratory measurements of reduction of transmitted impact noise by floor coverings on a heavyweight standard floor, British Standard. [N.9] EN ISO140-3 (1995), Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and of building elements Part 3: Laboratory measurement of airborne sound insulation of building elements, British Standard. [N.10] EN ISO140-4 (1998), Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and of building elements Part 4: Field measurements of airborne sound insulation between rooms, British Standard. 86

105 [N.11] EN ISO140-5 (1998), Acoustics Measurement of sound insulation in buildings and of building elements Part 5: Field measurements of airborne sound insulation of facade elements and facades, British Standard. [N.12] EN ISO (2003): Building acoustics Estimation of acoustic performance of buildings from the performance of elements Part 6: Sound absorption in enclosed spaces. [N.13] Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios (RRAE): Decreto-Lei nº 96 / 2008 de 9 de Junho. [N.14] EN ISO (2006) Laboratory measurement of the flanking transmission of airborne and impact sound between adjoining rooms Part 1. Frame document. [N.15] EN ISO 354 (2003) - Acoustics - Measurement of sound absorption in a reverberation room. 87

106 88

107 ANEXO 1 ARQUITECTURA DO EDIFÍCIO ESCOLAR DA MARINHA i

108 Planta do piso 1 (sem escala): Caso de estudo 1 ; Caso de Estudo 2 e 4 ; Caso de estudo 3 ii

109 Planta do piso 2 (sem escala): Caso de estudo 1 ; Caso de Estudo 2 e 4 ; Caso de estudo 3 iii

110 Corte AB (sem escala) iv