Acústica em Reabilitação de Edifícios

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1 eabilitação Parte 6 - Propagação Sonora no Exterior (uído de Tráfego odoviário) 1 eabilitação Propagação sonora no exterior Origens: Tráfego odoviário (fonte exterior) Tráfego Ferroviário (fonte exterior) Tráfego aéreo (fonte exterior) Actividades comerciais, serviços e indústria (equipamentos exteriores, aberturas e envolvente com fraco isolamento) Exemplos de Fontes de ruído / Níveis sonoros produzidos (valores meramente indicativos): Discoteca a 100m com cobertura aligeirada => LAeq(interior) 105 db(a); LAeq(exterior a 100m) 45 db(a); Avenida com volume de tráfego elevado (300veic/h) a 100m => LAeq 60 db(a); Linha férrea a 100m c/ 4 comboios p/ hora => LAeq 55 db(a), mas com picos 75 db(a); Passagem de avião de longo curso a 10kms => pico 55 db(a) (muito dependente das condições atmosféricas) Passagem de avião militar a 100m => pico 90 db(a) 2

2 eabilitação Atenuação sonora em espaço aberto Depende de um conjunto de efeitos dos quais se destacam: 1. Atenuação por divergência geométrica (por auemento da superfície das frentes de onda); 2. Atenuação devido à absorção atmosférica (atrito com o ar) depende das condições climatéricas 3. Atenuação (ou ampliação) devido à acção do vento 4. Atenuação por efeito do solo 5. Atenuação por efeito barreira 6. Atenuação por efeito diversos (topografia, vegetação, etc.) (NP 4361: 1 e 2 Acústica: Atenuação do som na sua propagação ao ar livre) 1. Atenuação por divergência geométrica (por aumento da superfície das frentes de onda); 3 eabilitação Atenuação devido à absorção atmosférica (atrito com o ar) a) Dissipação de energia sonora devido ao atrito do ar distância [m] 100 Atenuação global [db(a)] 1 Atenuação / Km 125 Hz 0.4 db 250 Hz 1.3 db 500 Hz 2.7 db 1000 Hz 4.7 db 2000 Hz 9.9 db 4000 Hz 30 db b) Influência da variação da temperatura - Variação global c = θ - Com gradiente de variação Diminuição da temperatura em altura Aumento da temperatura em altura S S 4

3 eabilitação Atenuação (ou ampliação) devido à acção do vento (importante p/ d>100 m. Para d=200 m pode originar variações de +5 db(a)) Vento Zona de sombra S 4. Atenuação por efeito do solo Altura ao solo Distância à fonte 5 eabilitação Atenuação por efeito barreira Fonte linear C/ barreira de H=4m 6

4 eabilitação LAeq provocado pelo uído de Tráfego odoviário - Método simplificado a) Potências sonoras a considerar b) Nº de veículos Tráfego médio horário de cálculo (TMHC) a partir do tráfego médio diário anual (TMDA) Com base no documento Good Practice Guide for Strategic Noise Mapping and the Production of Associated data on Noise Exposure Final Draf de 13 Janeiro de 2006, e adaptado aos períodos de referência em Portugal, obtém-se: % de veículos pesados (nº de ligeiros equivalentes) P. Diurno P. Entardecer P. Nocturno => TMHC = 75% de TMDA 13 => TMHC = 15% de TMDA 3 => TMHC = 10% de TMDA 8 Inclinação i < 2 % i = 3 % i = 4 % i = 5 % i > 6 % Auto-estrada E = Via rápida urbana Via urbana Valor do factor de equivalência E entre pesados e ligeiros em função da inclinação da estrada 7 eabilitação LAeq provocado pelo uído de Tráfego odoviário - Método simplificado (CETU 1980) c) Propagação sonora em uas Fechadas em U Leq (8 20h) = Log(Qvl + E Qvp) 10Log(L) + Kh+ Kv + Kc P.ef. Qpl + Qvl TMHC h altura do ponto a considerar H1 H2 Kh = -2 (h-4)/l Kh = 0 se h > 4 m se h < 4 m Kv = 0 se v < 60 Km/h Kv = 1 db(a) por cada 10km/h acima de 60 km/h Kc - factor de correcção na proximidade de cruzamentos (para distâncias < 200 m) L ua em U => Hmenor / L > 0,2 8

5 eabilitação LAeq provocado pelo uído de Tráfego odoviário - Método simplificado (CETU 1980) Propagação sonora em uas Fechadas em U / kc (para distâncias < 200 m) uas fechadas via 2 via 1 x (m) 2 m Etapas no cálculo: Via 1: LAeq(via 1) = Log(Qvl + E1.Qvp) - 10.Log(L1) + Kh + Kv Via 2: LAeq(via 2) = Log(Qvl + E2.Qvp) - 10.Log(l2) + Kv LAeq() = LAeq (via 1) + [ LAeq (via 2) - 3-0,1 x ] com L1 + L2 = 10 Log (10 (L1/10) + 10 (L2/10) ) 9 eabilitação d) Propagação sonora em uas Abertas: uas permeáveis (edifícios afastados uns dos outros) uas em L (edifícios apenas num dos lados da rua) uas em U aberto (Hmenor / l < 0.2) Vias rápidas na periferia de aglomerados 10 m 30m 3m 7m 6m 7m 3m LAeq provocado pelo uído de Tráfego odoviário - Método simplificado (CETU 1980) Leq (8 20h) = Log(Qvl + E Qvp) + 20Log(v) 12Log d + l c +10Log θ P.ef Velocidade: v = 60 Km/h se v < 60 Km/h ou arredondada aos 10 Km/h superiores se v > 60 Km/h) Em geral as velocidades habituais são: Auto-estradas a 120 Km/h Vias rápidas urbanas - 80 Km/h Vias urbanas fluidas - 60 a 80 Km/h 120 o d - distância entre a fachada e o tabuleiro da via Lc Largura da via θ - ângulo de abertura entre o receptor e a via NOTA: Caso a propagação se realize em campo livre (sem obstáculos) ao resultado dado pela fórmula anterior há que retirar aproximadamente 3 db(a), devido à não existência de reflexões no edifício. 10

6 eabilitação Soluções de minimização de ruído: Através de soluções / medidas abrangentes (c/ protecção no interior e no exterior dos edifícios): Através da localização das zonas de ocupação sensível em zonas de sombra acústica ; Através da implantação das vias em escavação com protecção natural através dos taludes (se possível arborizados); Implantação de barreiras acústicas (eventualmente combinadas com as soluções anteriores); Através de soluções localizadas para protecção apenas do interior do edifício (como solução de recurso) eforço da envolvente exterior dos edifícios => reforço de envidraçados e de outros elementos de fraco isolamento (se existirem) 11 eabilitação Soluções de minimização de ruído - Localização das zonas de ocupação sensível em zonas de sombra acústica ; Solução não eficaz Zonas de ocupação sensível protegidas por edifícios não sensíveis 12

7 eabilitação Soluções de minimização de ruído Implantação de Barreiras Acústicas 13 eabilitação Soluções de minimização de ruído eforço da envolvente exterior dos edifícios (solução complementar ou de recurso) Alguns valores de isolamento sonoro (w) conferido por janelas in situ (meramente indicativos): Janela convencional ligeiramente aberta 5 a 10 db Janela convencional de correr fechada 20 a 25 db Janela convencional de abrir ou de oscilobatente fechada 28 a 33 db Janela com vidros duplos diferentes de abrir ou de oscilobatente (sem perdas pela caixa de estores) 30 a 40 db Janela dupla com pelo menos um caixilho de abrir ou de oscilobatente 38 a 50 db (db) Vidro duplo 6+(12)+4 (w=34db) Vidro duplo 8+(12)+6 (w=37db) vidro duplo laminado 55.1+(12)+44.1 (w=41 db) Janela dupla (4+(12)+6+(200)+8) (w=49db) Isolamento sonoro de vidros (sem perdas em caixilhos e caixas de estores) 14

8 eabilitação Atenuação sonora proporcionada por barreiras acústicas - Método simplificado (CETU 1980) Cálculo da barreira acústica considerando-a infinitamente longa L (db) D A Fonte (F) A Atenuação em difracção pura δ- δ=função(fa + A - F) eceptor () Barreira infinitamente longa C B Atenuação prevista em difracção pura B C A D H d (m) Altura da Barreira L=15 a 30 m L'=400/L 15 eabilitação Atenuação sonora proporcionada por barreiras acústicas - Método simplificado (CETU 1980) L (db) 15 Eficácia real da barreira 9 db 12 db 10 db Cálculo da barreira considerando-a finita θ2 θ1 Difracção pura em 180º - (θ1 + θ2) Transmissão directa em θ1 + θ2 Proporção do ângulo em difracção pura = θ /180 x 100% Atenuação prevista em difracção pura db 4 db 3 db 5 db 6 db 8 db 7 db 3 60% 70% 80% 90% 100% θ / 180 x 100% 16

9 eabilitação Software Mapas de ruído (no exterior) 3D Fachadas 2D 3D 17 eabilitação Exemplos de aplicação dos métodos simplificados preconizados pelo CETU 1980 Considere um ponto (), localizado a 8 m de altura na vizinhança de um cruzamento rodoviário (figura seguinte). A via 1 tem 10 m de largura, uma inclinação longitudinal menor que 2% e com um tráfego de 500 veículos por hora (em período diurno). A percentagem de veículos pesados é de 10% e a velocidade de circulação é de 60 Km/h. A via 2 tem 20 m de largura, uma inclinação longitudinal próxima dos 3%, e um tráfego de 1000 veículos por hora (em período diurno) a 80 Km/h, com 10% de veículos pesados. Ambas as vias (1 e 2) têm tráfego nos dois sentidos, e os edifícios existentes permitem caracteriza-las como fechadas. uas fechadas via 2 i=3% (2 sentidos) 1000 v./hora 10% pesados v=80 Km/h via 1 i=2% 500 v./hora 10% pesados v=60 Km/h 50 m 2 m 18

10 eabilitação esolução: LAeq(7-20h) = Log(Qvl + E Qvp) - 10Log(l) + Kh + Kv + Kc i) Nível sonoro na via 1, sem contar com o efeito do cruzamento: LAeq(1) = Log( ) - 10Log(10) + Kh Kh = - 2(h - 4)/l = db(a) Leq(1) = 74 db(a) ii) Nível sonoro na via 2, sem contar com o efeito do cruzamento: - na faixa descendente- - na faixa ascendente - LAeq(2) = { xLog( x50)} (+) { xLog( x50)} - 10xLog(20) + Kv (o Kh é zero porque já é considerado no ponto i) onde (+) representa a soma de níveis sonoros. Kv = 2 db(a), porque v = 80 Km/h LAeq(2) = (84.8 (+) 85.4) - 10xLog(20) + 2 = xLog(20) + 2 = 77.1 db(a) iii) Nível sonoro global no ponto : LAeq() = LAeq(1) (+) {LAeq(2) - (3+0.1x)} = 74 (+) {77-8} = 74 (+) 69 = 75,2 db(a) 19 eabilitação Exemplos de aplicação dos métodos simplificados preconizados pelo CETU 1980 Considere um edifício situado a 30 m de uma rua conforme figura seguinte. O solo entre a rua e o edifício é pouco absorvente. A rua em causa é uma via rápida urbana (v 80 Km/h) de 2x2 vias com 23 m de largura total, com um tráfego total de 1300 veículos por hora (em período diurno). A percentagem de veículos pesados é de 20 %. A rua é constituída por uma rampa com 4 % de inclinação. O ângulo de abertura deste edifício é de 120º. a) Nestas condições, determine o valor de LAeq previsto no ponto. b) Pré-dimensione uma barreira acústica, de forma a que o valor de LAeq, nas proximidades do ponto, possa ser reduzido para valores não superiores a 65 db(a). 10 m 30m 3m 7m 6m 7m 3m 120 o 20

11 eabilitação esolução: a) b) TMHC 1300 Veículos / hora nas 4 faixas Veículos pesados = 0.2x1 300 = 260 v/h Veículos ligeiros = 0.8x1 300 = v7h Fórmula geral: LAeq (7h-20h) = xLog(Qvl + E.Qvp) + 20xLog(v) 12xLog(d + lc/3) + 10xLog(θ/180º) (vias a subir) (vias a descer) LAeq (7h-20h) = { xLog( x130)} (+) { xLog( x130)} + 20xLog(80) 12xLog( /3) + 10xLog(120/180) = {52.6 (+) 51.6} = = 72.5 db(a) LAeq nas proximidades do ponto : LAeq = 72.5 db(a) Valor de LAeq pretendido nas proximidades do ponto : LAeq < 65 db(a) Atenuação mínima que deverá ser garantida: L 8 db(a) 21 eabilitação esolução: b) De acordo com o ábaco seguinte, a direcção onde se encontra o ponto, em princípio, situa-se entre a direcção "A" e "B" (nunca na direcção "C" porque esta só permite uma atenuação abaixo dos 4 db(a)). Deste modo, a barreira terá entre 3.5 e 6 m de altura, se tiver comprimento infinito. L (db) D A C B A D H Atenuação prevista em difracção pura B C L=15 a 30 m L'=400/L 2 d (m) Altura da Barreira Para se considerar a direcção A a barreira teria que ter a mesma altura do ponto, ou seja, 10 m. Mas ainda do ábaco é possível verificar que para direcções entre A e B é possível utilizar uma barreira de menor altura. Se considerarmos H = 6 m a direcção B passa a cerca de 14 m de altura na zona do ponto, ou seja 4 m acima de. Nestas condições, o ângulo entre a direcção A e a B é próximo de 15º, e o ponto situa-se a um ângulo de 7.5º em relação à direcção "A", ou seja a direcção a considerar neste caso será próxima da zona média entre A e B. Deste modo a atenuação, considerando a barreira de comprimento infinito, é próxima de 9 db(a). 22

12 o eabilitação Tendo em conta a disposição do edifício vizinho, bastará prolongar a barreira para o lado desse edifício cerca de 17 m para que esta possa ser considerada infinita. Do ábaco tem-se que para uma eficácia de 8 db(a) de atenuação, a partir de 9 db(a) de atenuação em difracção pura, a proporção do ângulo de mascaramento será próximo de 96%, ou seja, θ/180 = 0.96 => θ = 173º sendo possível através de um pequeno comprimento considerar de um dos lados a barreira de comprimento infinito, o ângulo de abertura a considerar do outro lado será θ (como mostra a figura seguinte). Eficácia real da barreira L (db) 15 L 9 db 10 db 12 db 8 db θ = 7º, ou seja a barreira deverá estender-se por: L = xTan(90-7) = 261 m Neste caso, só se justificaria esta extensão caso existissem outros edifícios, na continuidade deste, que necessitassem também de protecção acústica. Caso contrário era preferível aumentar a altura da barreira, ou estudar a possibilidade de utilizar uma solução mista com barreira acústica e protecção local na fachada do edifício. Atenuação prevista em difracção pura db 4 db 3 db 7 db 6 db 5 db 3 60% 70% 80% 90% 100% θ / 180 x 100% Proporção do ângulo em θ2 θ1 difracção pura = θ /180 x 100% 23