Sound insulation comparative study on ceramic masonry with mortar or plasterboard coating

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1 Buenos Aires 5 to 9 September 2016 Acoustics for the 21 st Century PROCEEDINGS of the 22 nd International Congress on Acoustics Architectural Acoustics Room and Building Acoustics: FIA Sound insulation comparative study on ceramic masonry with mortar or plasterboard coating Rafael Trevisan (a), Sérgio Klippel Filho (b), Josiane Reschke Pires (c), Maria Fernanda Nunes de Oliveira (d) Institute of Technology for Civil Construction itt Performance, UNISINOS, São Leopoldo, Brazil (a) rafaeltr@unisinos.br (b) sergioklip@unisinos.br (c) josianerp@unisinos.br (d) mariaon@unisinos.br Abstract Within the evolution of civil construction in recent years, many researchers have been arranged focused in buildings performance, in order to develop materials and methods used in this branch. The study of materials and its properties aims to make construction economical, efficient, durable and providing comfort for its users. Among buildings characteristics, acoustical performance is significantly affected for materials choice. This research aimed to compare acoustical performance of masonry walls coated with mortar or plasterboard. To accomplish this objective, two surface densities of plasterboard (8,5 kg/m² and 12 kg/m²) were tested in various compositions: pasted boards, boards fixed in metalic profiles and combined systems. In this composition fixed in metalic guides. The types set on metal guides also assessed whether to influence the use or not of glass wool in the gap between the profiles and the substrate. The results show that in similar systems, the use of glass wool in filling the gap between the plate and the substrate provided better sound insulation. It was also noted that the higher density boards and joint systems provide superior results than the plates of lower density and systems without change of form of installation. Keywords: Sound insulation, field measurement, internal horizontal partition system.

2 Estudo comparativo de isolamento acústico de alvenaria cerâmica com revestimento argamassado ou placas de gesso acartonado 1 Introdução Segundo estudo publicado pela Organização Mundial da Saúde, o estresse gerado pelos ruídos supera até mesmo o incômodo gerado pela fumaça de cigarros e liberação de dióxidos no ar. Há, ainda, evidências científicas que a exposição a ruídos ambientais pode ocasionar em várias doenças, de maior ou menor gravidade [1]. Como o ruído externo às edificações não pode ser reduzido, sistemas de vedação vertical com boa redução sonora devem ser escolhidos a fim de reduzir o ruído interno [2]. As crises sociais, econômicas e políticas observadas nos últimos anos no Brasil, contribuíram para o desenvolvimento de novos materiais e processos para um acréscimo de qualidade nas edificações com uma tentativa de redução de custos. Porém, tem-se se encontrado dificuldades de como avaliar estes produtos da forma correta, com critérios quantitativos [3]. Neste contexto de busca por qualidade nas edificações, a partir de um condensamento de conceitos, parâmetros e métodos de avaliação, foi criada no Brasil a norma ABNT Desempenho de Edificações Habitacionais, no ano de Este documento estipula níveis mínimos, intermediários e superiores de desempenho de sistemas, seus métodos de verificação através de ensaios, cálculos e análise de projeto. Com a elaboração desta norma houve uma revolução no mercado brasileiro da construção civil, para o qual projetistas e construtoras devem especificar e atender aos critérios estipulados pela nova regulamentação. Todavia, a implementação da Norma de Desempenho resulta em um aumento dos custos de projeto devido ao maior tempo necessário para elaboração dos mesmos [4]. Nos materiais corriqueiramente empregados no mercado da construção civil brasileira para sistemas verticais de vedação, tanto internos quanto externos, tem-se utilizado de forma significativa blocos cerâmicos vazados, dada a produtividade, o conhecimento de suas propriedades e a familiaridade da mão-de-obra com o produto. As cavidades nos blocos fazem com que eles fiquem mais leves e fáceis de carregar, mas reduzem a densidade bruta do bloco, fazendo com que este tenha menor redução sonora quando comparado a blocos maciços [5]. A capacidade de isolamento acústico deste tipo de sistema está diretamente ligada com sua densidade superficial, geometria interna dos blocos, bem como sua capacidade de amortecimento, e ainda a capacidade física das partes que compõem o sistema [6]. Além disso, Ferreira Neto e Bertoli [7] indicam que a execução da alvenaria e o preenchimento total ou parcial das juntas de assentamento, verticais e horizontais, contribuem significativamente para o desempenho acústico dos sistemas de vedações verticais. Estes produtos são capazes de atender aos níveis mínimos de desempenho acústico estipulados pela norma vigente, porém são falhos na tentativa de alcançar os requisitos superiores. Desta forma, para que se alcance uma categoria superior de desempenho, pode-se utilizar materiais leves, auxiliando na melhora do desempenho acústico e na diminuição de cargas permanentes na estrutura, adotando solução mista entre produtos. 2

3 Com o objetivo de aumentar o índice de redução sonora de sistemas verticais, fez-se neste trabalho a substituição do revestimento argamassado por placas de gesso acartonado, com e sem preenchimento das cavidades, considerando-se ainda duas formas de instalação: com chapas coladas e fixadas em perfis metálicos na alvenaria. 2 Materiais e Métodos Para realização do programa experimental proposto neste trabalho, os ensaios em laboratório foram realizados em paredes de alvenaria constituídas de blocos cerâmicos vazados com dimensões de 14 x 19 x 29 cm e fbk de 7 MPa. Nestas paredes foram aplicados diversos tipos de revestimentos. Primeiramente se adotou um revestimento argamassado, com 3 cm nas duas faces da alvenaria para efeito de comparação, adotaram-se dois tipos de diferentes de placas de gesso acartonado, uma de 8 kg/m² e outra de 12 kg/m², sendo ambas com espessura de 12,5 mm. Para instalação das placas de gesso acartonado foram adotados dois métodos propostos pelo fabricante: em um deles se fez a fixação por meio de um adesivo e em outro por fixação em perfis metálicos. Na primeira técnica o adesivo utilizado foi gesso, com espessura de 10 mm, as placas fixadas desta forma contaram com quatro pontos de contato. Já no segundo método, onde as placas foram fixadas em perfis metálicos, optou-se pela utilização de perfis do tipo U 48/30 e foram ensaiadas composições com e sem preenchimento das cavidades, quando do preenchimento utilizou-se lã de vidro com 20 mm de espessura e de 20 kg/m³. Tabela 1 - Sistemas ensaiados 3

4 A Tabela 1 apresenta os sistemas avaliados, bem como a identificação que receberam para análise dos dados obtidos. Para identificação do tipo de placa utilizada numerou-se "1" para as placas de menor densidade superficial e "2" para as placas de maior densidade. Já para o modo de instalação das mesmas "3" para as placas coladas e "4" para as placas fixadas em perfil metálicos e quanto ao preenchimento das cavidades numerou-se "5" para sistemas sem lã de vidro e "6" para quando houve utilização de lã. Já na execução dos ensaios em laboratório, os mesmos foram realizados em câmara reverberante do itt Performance da Unisinos, para determinar a perda de transmissão sonora ao ruído aéreo. Os testes foram realizados conforme prescrevem as normas ISO :2010 [8] e ISO :2010 [9], as medições foram feitas em 1/3 de oitava e de 100 a 5000 Hz. Para realização dos ensaios utilizou-se os seguintes equipamentos: analisador sonoro B&K 2270, fonte sonora omnipower B&K 4292-L, calibrador portátil B&K 4231 e amplificador de potência B&K Resultados Avaliando os valores obtidos quanto a influência da presença de lã de vidro nas cavidades entre a parede de alvenaria e placa de gesso (Figura 1), observou-se uma melhora no desempenho nas bandas de baixas frequências. Tal comportamento proporcionou uma maior perda de transmissão sonora e consequente maior índice de redução sonora em 6 db. Tal comportamento foi evidenciado tanto nas placas de baixa quanto nas placas de alta densidade. Figura 1 - Influência da lã de vidro no isolamento ao ruído aéreo 4

5 Quanto aos sistemas com emprego de placas de menor densidade, os resultados seguem apresentados na Figura 2. Apesar da menor espessura de câmara de ar no sistema com chapas coladas nas duas faces, o isolamento acústico ficou comprometido em função do maior espaçamento entre os pontos de fixação, comparado aos sistemas com utilização de perfis metálicos. Figura 2 - Comparativo entre sistema de alvenaria com instalação com placas de menor densidade Dando continuidade, a Figura 3 apresenta os resultados obtidos diante do emprego de placas com maior densidade. Quanto ao tipo de placa utilizada, observou-se um acréscimo de 2 db, em relação as chapas de menor para com as de maior densidade. Observou-se que o comportamento observado pelo 5

6 perfil gráfico dos sistemas apresentou similaridade entre as placas que possuem o mesmo tipo de fixação, variando o resultado final em função das diferentes densidades. É possível evidenciar que nos sistemas com chapas coladas houve uma grande perda de isolamento em altas frequências a partir da banda de 1600 Hz, tal ocorrência pode ser explicado pelo fato das placas terem sido coladas somente nos quatros cantos, deixando pontos sem fixação, permitindo maior vibração do sistema. Figura 3 - Comparativo entre sistema de alvenaria com instalação com placas de maior densidade Ainda é possível analisar que os melhores valores de isolamento ao ruído aéreo foram obtidos nos sistemas mistos de instalação das placas, onde sem tem placa colada em um lado e fixada 6

7 em perfis metálicos no outro, e também com preenchimento de lã de vidro na cavidade deixada pelo perfil metálico. Comparando-se os sistemas compostos por um tipo único de placa com o sistema misto e a parede revestida com argamassa, é visível uma melhora no isolamento ao ruído aéreo frente ao revestimento argamassado. Já quanto aos sistemas compostos por placas de gesso acartonado a diferença foi pequena, quanto as placas de baixa densidade houve um aumento de 1dB no resultado final, já frente as placas de maior densidade houve uma redução de 1dB. Figura 4 - Comparativo entre sistema de alvenaria e sistemas mistos 4 Conclusões O atual cenário da construção civil brasileira reflete a fase de adaptação de sua cadeia produtiva, com a gradual mudança entre os sistemas construtivos tradicionais frente às exigências 7

8 normativas de desempenho acústico. Nesse sentido, as soluções que incorporam novas técnicas aos sistemas construtivos existentes podem significar uma importante etapa de transição para a qualificação do isolamento acústico dos edifícios. A redução sonora, quando se tem sistemas mistos, pode ter uma variação dependendo da forma de fixação das placas. Placas coladas apresentaram os menores valores, menores até mesmo do que o sistema revestido com argamassa. Já para placas instaladas com perfis metálicos houve uma melhora no isolamento acústico e, quando se optou pela tipologia com placa colada em uma face e fixada em perfil metálico e preenchimento com lã de vidro, obtiveram-se os melhores resultados. Dentre as placas ensaiadas, com peso específico de 8 kg/m² e 12 kg/m², a de maior densidade proporcionou um acréscimo de 2 db em todas as tipologias de instalação devido a sua maior massa. A lã de vidro utilizada para preenchimento das cavidades deixadas pelos perfis, garantiu maior isolamento em baixas frequências. Agradecimentos Os autores agradecem ao Itt Performance pela possibilidade de realização do estudo aqui apresentado, através da utilização das suas câmaras de ensaios acústicos. Referências [1] World Health Organization; Burden of disease from environmental noise, [2] Miskinis, K.; Dikavicious, v.; Bliudzius, R.; Banionis, K.; Comparision of sound insulation of windows with double glass units. Applied Acoustics, 2015, Vol. 92, pp 42~46. [3] Souza, R.; O conceito de Desempenho Aplicado às edificações, São Paulo (Brasil), [4] Kern, A. P.; Silva, A.; Kazmierczak, C. S.; O processo de implantação de normas de desempenho na construção: um comparativo entre a Espanha (CTE) e Brasil (NBR 15575/2013). Gestão e Tecnologia de Projetos, Vol. 9 (1), 2014, pp [5] Fringuelino, M.; Smith, R. S. Sound Transmission Through Hollow Brick Walls. Building Acoustics, vol. 6 (3), 1999, pp [6] Hopkins, Carl. Sound Transmission across a separating and flanking cavity wall construction. Applied Acoustics, 1997, Vol. 52, No ¾, pp 259~272. [7] Ferreira Neto, M. de F., Bertoli, S.R. Desempenho acústico de paredes de blocos e tijolos cerâmico: uma comparação entre Brasil e Portugal, Ambiente Construído. 10 (2010) [8] INTERNACIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO Acoustics - Laboratory measurements of sound insulation of building elements. Part 2: Measurement of airborne sound insulation. Geneva, [9] INTERNACIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO Acoustics - Laboratory measurements of sound insulation of building elements. Part 5: Requirements for test facilities and equipment. Geneva,