Noise Sources and Control: FIA

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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 Noise Sources and Control: FIA Acoustic performance to airborne noise in vertical partitions on construction light steel framing. Case study: Residential building, Pernambuco- Brazil Selma Bandeira Costa (a), Maria Lúcia Gondim Da Rosa Oiticica (b) (a) Universidade Federal de Alagoas (UFAL), Brazil, sel_bandeira@hotmail.com (b) Universidade Federal de Alagoas (UFAL), Brazil, mloiticica@hotmail.com Abstract Due to the rapid and unplanned growth of cities, and the lack of effective urban planning, the company started to deal with serious environmental problems that directly affect the population's quality of life, affecting among other things the sound quality of spaces. Nowadays, the construction industry is envisioning the introduction of more effective systems from an environmental point of view. In this context, a widely applied technology is the Light Steel Framing (LSF), whose marketing propagates an efficient acoustic performance of the building. This study aimed to evaluate the acoustic performance of the Internal and External Vertical Seals System (SVVIE) in a single-family residential building in the city of Vitoria do Santo Antão, state of Pernambuco- Brazil, made with constructive system LSF in order to determine data that can contribute to application parameters in construction. The method adopted included the achievement of on-site measurements, according to the parameters set out in ISO 16283:2013 and ISO 3382: The data obtained in the measurements was investigated with the help of Software Solo 01 db Bati 32 in order to check the sound insulation potential of the experiment, relative to airborne noise, by obtaining the standardized difference weighted level two meters of facade (D 2 m,nt,w) and standardized weighted difference level between environments (DnT,w) from the graphing (spectrum frequency x insulation) instead of the ISO settings 717-1:1996. And finally proceeded with a comparative analysis of the results achieved with the sound insulation requirements stated in NBR :2013. Keywords: acoustic performance, dwellings, Light Steel Framing, NBR :2013.

2 Avaliação do desempenho acústico ao ruído aéreo de partições verticais em construção ligth steel framing. Estudo de caso: Edificação habitacional, Pernambuco-Brasil 1 Introdução Em virtude do crescimento vertiginoso das cidades e da escassez de planejamentos urbanos efetivos, a sociedade passou a conviver com graves problemas ambientais, comprometendo, dentre outros aspectos, a qualidade sonora dos espaços. A poluição sonora tem uma motivação relevante sobre a capacidade de concentração, influenciando, consequentemente, a produtividade dos usuários das edificações. O ruído pode causar, além do incômodo, inúmeros riscos à saúde física, e social e desvalorização do imóvel. [2]. Dessa forma, os materiais de fechamento das edificações devem apresentar desempenho acústico eficiente para evitar que os ruídos externos penetrem nas edificações e interfiram na atividade interna exercida. "O edifício habitacional deve apresentar adequado isolamento acústico das vedações externas, no que se refere aos ruídos aéreos provenientes do exterior da habitação e adequado isolamento acústico entre ambientes. [7]. Nos dias atuais, a indústria da construção civil brasileira vislumbra a introdução de sistemas mais eficazes do ponto de vista ambiental, com o intuito de aumentar a produtividade, reduzir os desperdícios gerados e corresponder a uma demanda em ascendência, devido ao acelerado crescimento imobiliário e aos avanços da tecnologia, como também, a redução dos impactos sob o meio ambiente, a sociedade e a economia. Sob essa ótica, destaca-se o sistema construtivo denominado Construção Seca, que se caracteriza pela utilização de perfis em aço galvanizado (Steel frame) ou madeira (Wood frame), como estrutura principal, e placas de naturezas diversas para fechamento, propondo um desempenho termo- acústico eficiente da edificação, a aplicação de materiais ecológicos, maior eficiência energética durante e após a obra, menor geração de resíduos, agilidade na instalação e manutenção do sistema, redução do consumo de água, e baixa emissão de CO 2 para a atmosfera, sendo, portanto, considerado um sistema construtivo ecologicamente correto [8]. Por se configurarem como sistemas mais leves, ou seja, com uma densidade menor em relação a alvenaria convencional, e de montagem rápida, torna-se relevante uma análise quanto ao seu desempenho acústico, com a finalidade de identificar se os índices de isolamento acústico são coerentes para proporcionar conforto aos usuários dos espaços construídos com o referido sistema. Nos últimos anos, a busca pelo conforto acústico vem crescendo cada vez mais, e as barreiras acústicas se configuram como elementos de grande relevância nesse contexto. A avaliação das partições verticais externas e internas embasadas nos parâmetros previstos nas normas internacionais ISO e os índices para conforto acústico determinados nas normas nacionais, possibilitam verificar de maneira concreta a relação entre o desempenho e o conforto obtido, e 2

3 o conforto desejado pelos usuários [2]. A NBR :2013 em sua seção 12, que versa a respeito do Desempenho Acústico, apresenta-se como a principal referência normativa no Brasil para índices de isolamento acústico. Assim, o referido trabalho retrata a avaliação do potencial de isolamento sonoro do Sistema de Vedações Verticais Internas e Externas(SVVIE), em uma Construção Seca, de uma edificação residencial localizada na cidade de Vitória do Santo Antão/PE, Brasil, a partir da investigação do comportamento acústico de oito partições selecionadas para análise, duas na fachada (PE) e seis entre ambientes (PI), através de parâmetros determinados pelas normas acústicas internacionais e nacionais, com o intuito de verificar o desempenho acústico do referido sistema, no que tange ao ruído aéreo. 2 Objetivo O objetivo geral da pesquisa é avaliar o desempenho acústico, referente ao ruído aéreo, do SVVIE, em uma edificação residencial unifamiliar, confeccionada com sistema construtivo Ligth Steel Framing (LSF), a fim de determinar dados que possam colaborar para parâmetros de aplicação na construção civil. 3 Métodos O método adotado compreende cinco etapas: I. Caracterização do objeto de estudo; II. Ensaios em campo através de medições in loco; III. Análise dos resultados das medições a partir da compilação dos resultados em software; IV. Diagnóstico por intermédio da averiguação dos resultados obtidos, segundo a formulação de gráficos; V. Análise comparativa dos resultados do desempenho acústico das partições avaliadas com os critérios de isolamento acústico previstos na NBR : Caracterização do objeto de estudo O estudo de caso é referente a uma edificação habitacional unifamiliar (Figura 1), localizada na cidade de Vitória do Santo Antão/PE, que dista 54 km da capital do estado, Recife, no Haras Bonanza (BR 232, Km 36). Foi construída no ano de Dispõe de dois pavimentos, e uma área construída total de 66m², sendo 45m² no pavimento térreo, e 21m² no pavimento superior, compreendendo em sua conformação os seguintes ambientes: 1 quarto, 1 banheiro social, salas de estar e jantar integradas, e cozinha, no térreo, além de 1 quarto e 1 banheiro no pavimento superior. Apresenta pé direito de 2.60m no térreo, e 2.40m no 1 pavimento. Segundo a NBR :2013, enquadra-se na classe de ruído I, Habitação localizada distante de fontes de ruído intenso de quaisquer naturezas. [1] Sistema construtivo O sistema construtivo utilizado na edificação em estudo é o LSF, que se caracteriza como um sistema de concepção racional, baseado em uma estrutura constituída por perfis de aço galvanizado formados a frio (montantes e guias de diferentes larguras e espessuras), que são utilizados para confecção de painéis estruturais e não estruturais, vigas secundárias e vigas de piso, tesouras de telhado e demais componentes, atuando como um conjunto para resistir aos 3

4 esforços que solicitam a estrutura e concebendo a forma da mesma. O fechamento da estrutura é realizado por chapas delgadas para vedação, de naturezas diversas, como, placas cimentícias, réguas cimentícias ou de PVC (policloreto de polivinila), chapas de madeiracompensado ou OSB (oriented strand board), externamente, e placas cimentícias, ou chapas de gesso acartonado, internamente. O sistema utiliza ainda, entre os fechamentos (câmara de ar), materiais absorvedores termo acústicos, como placas ou mantas de lã de rocha, de lã de vidro, e de fibras cerâmicas [8]. Fonte: (Autores, 2016) Figura 1: Edificação habitacional unifamiliar selecionada - Localização e fachadas Caracterização dos materiais A composição das paredes de vedação internas e externas é semelhante, sendo constituídas por perfis de aço galvanizado 90mm, e fechamentos de ambos os lados com placa cimentícia 10mm, aparafusada diretamente nos perfis, com espessura total de 110mm, e acabamento em massa e pintura, e juntas de dilatação tratadas através de material para vedação específico, além da aplicação de absorvedor acústico do tipo lã de rocha 51mm (NRC=0,80) na cavidade de ar entre as placas (Figuras 2 e 3). Fonte: (Autores, 2016) Figuras 2 e 3: Esquemas das paredes de vedação verticais externas e internas respectivamente 4

5 Na paredes de vedação externas foi aplicada entre a estrutura e as placas de fechamento, uma manta de impermeabilização (Figura 2). As esquadrias utilizadas seguem as seguintes tipologias: a) janelas altas e baixas, de correr, em vidro com perfis de alumínio anodizado preto em seu perímetro, contudo sem vedações entre as folhas de vidro; b) porta principal, de correr, em vidro com perfis de alumínio anodizado preto em seu perímetro, porém sem vedações entre as folhas de vidro; c) portas internas (entre ambientes) com folha e caixa em madeira. A estrutura da cobertura é formada por tesouras de perfis de aço galvanizado, e fechamento em telha termo acústica, com forro em gesso acartonado na espessura de 10 mm. 3.2 Ensaios em campo Os ensaios em campo foram realizados nos dias 28 e 29 do mês de fevereiro do ano de 2016, nos períodos da manhã e da tarde, seguindo rigorosamente os parâmetros determinados nas normas ISO :2014 e ISO 3382: Descrição dos equipamentos Para realização dos ensaios em campo foram utilizados equipamentos específicos, conforme recomendações das normas supracitadas, e estão descritos abaixo: 1. Medidor de pressão sonora SOLO (sonometre) n classe 1, com microfone modelo MCE 215 n 10550, devidamente calibrado; 2. Calibrador CAL classe 1, n ; 3. Fonte sonora omnidirecional Dodecaedro com subwoofer e amplificador, para geração dos ruídos, branco, para medição do Nível de Pressão Sonora (NPS), e rosa, para medição do Tempo de Reverberação (TR). 4. Software Solo 01 db Bati Procedimentos de medição in loco Os parâmetros avaliados nas medições incluíram: Tempo de reverberação (T); Ruído de fundo ou residual (B2); Diferença Padronizada de Nível Ponderada (DnT,w) para partições internas; Diferença Padronizada de Nível Ponderada, a 2 metros (D 2 m,nt,w) para partições externas. O procedimento para a mensuração do isolamento sonoro ao ruído aéreo do SVVIE, considerou avaliações em partições verticais externas (PE-fachadas) e partições verticais internas (PI-entre ambientes), segundo as referências normativas internacionais, com o objetivo de obter a Diferença Padronizada de Níveis Sonoros (DnT), em função da frequência, e a Diferença Padronizada de Níveis Sonoros Ponderada (DnT,w,D 2 m,nt,w). As medições in loco, envolveram a quantificação do nível de pressão sonora (NPS), nas câmaras de recepção e emissão, considerando a câmara de emissão (CE), o ambiente no qual a fonte sonora foi inserida, para geração dos ruídos branco e rosa, e a câmara de recepção (CR), o ambiente que recebeu o ruído gerado. Em ambas as câmaras foram aferidos os níveis de NPS com auxílio de um medidor de pressão sonora. O ruído branco apresenta um nível constante para todas as frequências do espectro, e é geralmente utilizado para a medição de NPS, como no caso desta pesquisa. Realizou-se também a medição de T, e de B2, nas câmaras de recepção. Para a medição de T foi utilizada 5

6 a fonte sonora para a emissão do ruído rosa, que apresenta um nível que decai 3dB por oitava, caracterizando assim, o método de interrupção de ruído, descrito na ISO :1997 [3]. As paredes selecionadas para avaliação, bem como, a localização e quantitativo dos pontos da fonte e dos microfone estão expostos no Quadro 1. As distâncias dos equipamentos empregados nas medições seguiram as orientações definidas na ISO :2014, considerando o mínimo de: 50cm entre os microfones e a fonte e as extremidades das partições; 70cm entre as posições dos microfones; 100cm entre os microfones e a fonte; e 140cm entre as fontes. Todas as medições de NPS, T e B2 nas avaliações das partições (PE-1 E 2 e PI- de 1 à 6), foram realizadas nas frequências de 1/3 de oitava, contemplando as frequências de 50 Hz à 5000 Hz, três vezes em cada ponto, com duração de 6 segundos. As fontes para emissão de ruído branco situaram-se nas CRs. As portas e janelas permaneceram fechadas, exceto na medição da PE2, uma vez que esta partição localiza-se no 1 pavimento. Os ambientes utilizados como CE e CR não apresentaram mobiliário em sua configuração [5,6]. Quadro 1: Posicionamento dos pontos de medição, ambientes e nomenclatura das partições Pontos de medição (térreo) Pontos de medição (1 pavimento) LEGENDA Fonte Sonora NPS-emissão Fonte Sonora T-recepção Ponto de Microfone-NPS Ponto de Microfone- T e B2 NOMENCLATURA PE1 (rosa)- parede externa 1 (fachada térreo); PE2 (rosa)- parede externa 2 (fachada 1 pav.); PI1(laranja)- parede interna 1 (entre salas); PI2 (vermelha)- parede interna 2 (entre dormitório e BWC); PI3 (verde)- parede interna 3 (entre dormitório e cozinha); PI4 (azul)- parede interna 4 (entre dormitórios); PI5 (vermelha)- parede interna 5 (entre dormitório e BWC); PI6 (azul)- parede interna 6 (entre dormitórios). CEPE- câmaras de emissão externas; CRPI e CEPI- câmaras de recepção e emissão 6

7 3.3 Análise dos resultados A análise das medições ocorreu por intermédio da averiguação dos resultados obtidos, com auxílio do software Solo 01 db Bati 32, a fim de gerar relatórios dos ensaios, com a confecção de gráficos para verificação dos níveis de isolamento sonoro por frequência, caracterizando, assim, o potencial de isolamento acústico do estudo de caso em relação aos ruídos aéreos, através da obtenção da diferença padronizada de nível ponderada a dois metros da fachada (D 2 m,nt,w) e da diferença padronizada de nível ponderada entre ambientes (DnT,w), e dos dados de frequência-isolamento sonoro gerados pelo software. Na avaliação do nível do isolamento acústico das partições analisadas, os resultados adquiridos nas medições e compilados no software, foram utilizados para confecção de gráficos segundo a os parâmetros definidos na ISO 717-1:1996, que determina os critérios para a obtenção do número único, e a adaptação do espectro (C;Ctr), caracterizando a performance acústica [3]. Após a elaboração das tabelas, os resultados finais foram comparados com os índices previstos na NBR :2013, que estabelece critérios para orientar análises de desempenho acústico de sistemas ou elementos de vedação verticais em unidades habitacionais, a partir da definição de níveis de desempenho do isolamento sonoro aos ruídos aéreos (mínimo, intermediário e superior) [1]. 3.4 Diagnóstico A sistematização dos resultados para a obtenção do isolamento sonoro das partições externas e internas avaliadas sucedeu-se a partir da confecção de gráficos, em virtude das definições da ISO 717-1:1996. Os resultados obtidos são descritos nos Gráficos 1,2,3,4,5,6,7 e 8, e determinam os índices de isolamento acústicos (DnT) entre ambientes por frequência, possibilitando a obtenção dos números únicos para de DnT,w e D 2 m,nt,w. Gráficos 1 e 2: Espectro sonoro (frequência x isolamento) - PE1 e PE2 respectivamente Gráficos 3 e 4: Espectro sonoro (frequência x isolamento) - PI1 e PI2 respectivamente 7

8 Gráficos 5 e 6: Espectro sonoro (frequência x isolamento) - PI3 e PI4 respectivamente Gráficos 7 e 8: Espectro sonoro (frequência x isolamento) - PI5 e PI6 respectivamente De acordo com a análise dos espectros sonoros, verificou-se as frequências que apresentam os índices de isolamento sonoro (DnT) mais significativos, por partição, conforme demonstra a Tabela 1. Assim, nota-se que, apesar das partições avaliadas apresentarem a mesma configuração construtiva, o comportamento acústico é diferente: as partições PE1, PE2 e PI5 evidenciam maiores índices de isolamento nas baixas frequências, por outro lado, nas partições PI1 à PI4 e PI6, o desempenho é mais efetivo nas médias e altas frequências. Tabela 1: DnT por frequência das partições avaliadas Partição DnT (db) Frequências (Hz) PE1 32,3/33,9/32,1 63/125/500 (baixas e médias) PE2 31,1/32,2/28,8 50/63/125 (baixas) 8

9 X CONGRESO FIA PI1 46,2/47,6/ /4000/5000 (altas) PI2 32,3/33,9/32,1 1600/2000/5000 (média e altas) PI3 29,9/25,2/25,4 80/1000/1250 (baixas e médias) PI4 58,6/59/62,8 1600/4000/5000 (média e altas) PI5 31,5/33,4/26,2 50/63/125 (baixas) PI6 47,8/47,6/50,4 3150/4000/5000 (altas) 3.5 Análise comparativa A análise comparativa procedeu-se a partir da formulação de uma tabela, confrontando os resultados de desempenho acústico das partições averiguadas adquiridos nas etapas de análise e de diagnóstico, com os índices para isolamento sonoro descritos na NBR :2013, visando analisar o nível de desempenho do sistema (ND), determinando se o ND obtido para cada partição apresenta-se de forma satisfatória ou não, utilizando para essa finalidade dois símbolos, um na cor verde, que representa o ND que atende a norma, e o outro na cor vermelha, indicando o ND que não atende a norma. As constatações estão expostas na Tabela 2. Nomenclatura PI01¹ PI02² PI03² PI04² PI05² PI06² PE01³ PE02³ Tabela 2: Nível de desempenho (ND) das partições avaliadas no objeto de estudo Descrição dos ambientes INTERNA- SALA01xSALA02 Sala 01 (recepção) x Sala 02 (emissão) INTERNA- QT01xBWC1 Quarto 01 (recepção) x BWC 01 (emissão) INTERNA- QT01XxCOZ Quarto 01 (recepção) x Cozinha (emissão) INTERNA- QT01xQT02 Quarto 01 (recepção) x Quarto 02 (emissão) INTERNA-S01xBWC3 Suíte 01 (recepção) x BWC 03 (emissão) INTERNA-S01xS02 Suíte 01 (recepção) x Suíte 02 (emissão) EXTERNA- FACHADA QT01 Quarto 01 (recepção) x Área externa (emissão) EXTERNA- FACHADA S01 Suíte 01 (recepção) x Área externa (emissão) Entre recintos (PI) DnT,w (C;Ctr) (db) Parâmetros Acústicos Fachada s (PE) D 2 m,nt,w (C;Ctr) (db) 43(0;-5) - Nível de Desempenho (ND) NBR 15575: Atende à Norma 2. Não Atende à Norma 41(-2;-10) - 23(-1;-1) - 51(-4;-15) * (-4;-4) - 24 (-3;-3) 23(-3;-3) - 45(-4;-9) - ¹ Paredes entre unidades habitacionais autônomas (paredes de geminação) nas situações onde não haja ambiente dormitório. Critérios: 40 (Mínimo-MIN); 45 (Intermediário-INT); 50 (Superior-SUP). ² Paredes entre unidades habitacionais autônomas (paredes de geminação) no caso de pelo menos um dos ambientes ser dormitório. Critérios: 45 (Mínimo-MIN); 50 (Intermediário-INT); 55 (Superior-SUP). ³ Habitação localizada distante de fontes de ruído intenso de quaisquer naturezas. (Classe de ruído I- até 60 db). Critérios: 20 (Mínimo-MIN); 25 (Intermediário-INT); 30 (Superior-SUP). *O índice de isolamento sonoro da PE02 não deve ser considerado em sua totalidade, tendo em vista a existência de uma barreira acústica (PE3-muro) entre a partição avaliada e os equipamentos de medição na câmara emissora (Figura 1 e Quadro 1). 9

10 4 Conclusões A importância da utilização de sistemas eficientes sob o ponto de vista acústico envolve desde o conforto e satisfação do usuário até questões sobre a produtividade e saúde das pessoas. A escolha dos sistemas construtivos e dos materiais adotados nas edificações são de extrema relevância em virtude da qualidade ambiental nos espaços construídos e devem ser considerados durante a concepção do projeto de arquitetura. A Construção Seca é um sistema construtivo que está sendo utilizando amplamente em diversos países, principalmente por reduzir o desperdício de materiais e energia gerados. Torna-se fundamental romper o paradigma existente no setor da construção civil para que seja possível a inserção e consolidação de novos sistemas construtivos, vislumbrando a minimização da degradação ambiental. A ineficiência do isolamento sonoro das partições avaliadas, PI3 e PI5, ocorre, possivelmente, em virtude da presença de portas na configuração das mesmas, e na PI2, pela existência de tubulações hidráulicas, uma vez que, as demais partições obtiveram resultados de isolamento acústico compatíveis com os critérios definidos na NBR :2013. Dessa forma, é fundamental atentar-se para a escolha de esquadrias com isolamento acústico eficiente, bem como para a montagem das instalações complementares, evitando assim, o comprometimento do desempenho acústico das partições. Por outro lado, é fundamental destacar a relevância das avaliações de desempenho em campo, tendo em vista que os resultados adquiridos são condizentes com a situação real da edificação, envolvendo variáveis que não são consideradas nas análises em laboratório. Agradecimentos O desenvolvimento dessa pesquisa, que é referente a uma parte da dissertação de mestrado intitulada: Isolamento acústico aéreo em campo de partições verticais em construção Light Steel Framing. Estudo de caso: edificações habitacionais, somente foi possível em virtude da disponibilidade do Sr. Sávio Neiva e Igor nunes que possibilitaram a realização dos ensaios, bem como, graças ao apoio do CNPQ (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) que ofertou uma bolsa de estudos, durante o período do mestrado, e da professora Dr.ª Maria Lúcia Oiticica pelos ensinamentos técnicos. Referências [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS-ABNT. NBR : Edificações habitacionais de até cinco pavimentos-desempenho. Parte 4: Sistemas de vedações verticais internas e externas - SVVIE. Rio de Janeiro, [2] FERREIRA NETO, Maria de Fatima. Nível de conforto acústico: uma proposta para edifícios residenciais. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas/SP, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. Campinas, p. [3] INTERNACIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION-ISO. ISO 717-1: Acoustics Rating of sound insulation in buildings and of buildings elements Part 1: Airborne sound insulation. Géneve,

11 [4]. ISO Acoustics Measurement of the reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameters. 2nd ed. Genève, [5].ISO : Acoustics Field measurement of sound insulation in buildings and of building elements- Part 1: Airborne sound insulation. Brussels, [6].ISO : Acoustics Field measurement of sound insulation in buildings and of building elements- Part 3: Façade sound insulation. Brussels, [7] OITICICA, Maria Lucia Gondim da Rosa. Desempenho acústico de diferentes tipologias de peitoris ventilados. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas/SP, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. Campinas, p. [8] SANTIGO, Alexandre; FREITAS, Arlene; CRASTO, Renata. Steel Framing: Arquitetura. (Série Manual de construção em Aço). 2. ed. Rio de Janeiro: Ed. Instituto Aço Brasil/CBCA, 2006, 121p. 11