DESEMPENHO ACÚSTICO - RUÍDO AÉREO

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1 DESEMPENHO ACÚSTICO - RUÍDO AÉREO DETERMINAÇÃO DO ISOLAMENTO SONORO ATRAVÉS DE MEDIÇÕES EM LABORATÓRIO itt PERFORMANCE UNISINOS Av. Unisinos, 9 Cristo Rei, São Leopoldo

2 APRESENTAÇÃO Único instituto da região sul do Brasil a desenvolver pesquisa e prestação de serviços na área de desempenho de edificações habitacionais, o itt Performance é credenciado como Instituição Técnica Avaliadora (ITA) pelo Ministério das Cidades e a primeira empresa brasileira habilitada para certificação ambiental Cradle to Cradle (do berço ao berço). Além de contar com o reconhecimento pela Rede Metrológica em 2 dos vinte e quatro ensaios realizados no instituto, tendo outros 10 processos em andamento para reconhecimento junto ao Inmetro. As principais atividades realizadas pelo itt Performance referem-se à avaliação e desenvolvimento de sistemas construtivos convencionais e inovadores, atendendo às necessidades dos usuários e as premissas dispostas na ABNT NBR 15575: Edificações habitacionais Desempenho. A partir da homologação da norma brasileira de desempenho, ABNT NBR 15575:2013, que estabelece parâmetros práticos e quantitativos que podem ser medidos, as edificações devem apresentar desempenho acústico satisfatório, visando o conforto de seus usuários. Esta norma associa a qualidade de produtos ao resultado que ele confere, baseados no desempenho e na durabilidade dos sistemas construtivos utilizados na construção civil. EQUIPE Participam da coordenação do trabalho aqui apresentado o Prof. Dr. Eng. Civil Bernardo Tutikian, e a Prof. Dr. Eng. Civil Arq. Maria Fernanda de Oliveira

3 Nunes. Neste projeto de pesquisa participaram, ainda, mestres, estudantes de mestrado e graduação, sendo estes: - Prof. Dr. Eng Civil Bernardo Fonseca Tutikian, coordenador do itt Performance; - Prof Dr. Eng. Civil Arq. Maria Fernanda de Oliveira Nunes, pesquisadora da Universidade do Vale do Rio dos Sinos; - Prof. Ms. Eng Civil Roberto Christ, coordenador operacional do itt Performance; - Eng. Civil Fernanda Pacheco, mestranda em engenharia civil, coordenadora administrativa do itt Performance; - Ms. Eng. Civil Arq. Josiane Reschke Pires, analista de projeto nas áreas de desempenho térmico e acústico; - Letícia Kauer Zuchetto, graduanda em engenharia civil, analista de projeto na área de desempenho acústico; - Rafael Ferreira Heissler, graduando em engenharia civil, analista de projeto na área de desempenho acústico; - Rafael Trevisan, graduando em engenharia civil, laboratorista de desempenho acústico; - Sérgio Klippel Filho, graduando em engenharia civil, laboratorista de desempenho acústico; - Henrique Santos Labres, graduando em engenharia civil, estagiário na área de desempenho acústico. RECURSOS Deve-se à Unisinos e ao itt Performance o apoio quanto aos recursos humanos, financeiro e material para a realização deste estudo e aos clientes pela confiança depositada e a permissão de acesso ao seu acervo técnico. CRONOLOGIA DO PROJETO Na tabela 1 consta o cronograma da pesquisa, com as etapas discriminadas.

4 OBJETIVOS Tabela 1 Cronograma da pesquisa ATIVIDADE ANO 1 ANO 2 ANO 3 1 tri 2 tri 3 tri 4 tri 1 tri 2 tri 3 tri 4 tri 1 tri 2 tri 1. Realização de ensaios 1º etapa X X 2. Redação dos resultados X 3. Realização de ensaios 2º etapa X X 4. Redação dos resultados X 5. Realização de ensaios 3º etapa X X 6. Redação dos resultados X 7. Elaboração do relatório final X O objetivo deste estudo é divulgar ao mercado o desempenho de sistemas tradicionalmente utilizados na construção civil fomentando seu uso e ampliando o conhecimento técnico dos profissionais da construção civil, sendo eles principalmente arquitetos e engenheiros civis, dando aporte ao desenvolvimento de edificações residenciais que apresentem nível satisfatório de desempenho acústico e facilitando a especificação técnica destes materiais. DESEMPENHO ACÚSTICO O condicionamento acústico de edificações habitacionais visa qualificar a envolvente das edificações, tanto nas áreas relativas às habitações vizinhas quanto aos ruídos externos (rua). Para garantir condições apropriadas de uso de um ambiente quanto ao conforto acústico a norma de desempenho estabelece classificações de desempenho acústico. Os requisitos variam conforme a localização da habitação e do elemento construtivo analisado, sendo estas entre elementos de divisão de unidades habitacionais distintas e entre dependências de unidades habitacionais distintas e áreas comuns (Figura I). As decisões na concepção do projeto e na escolha dos materiais construtivos a serem utilizados são os fatores que mais influem no desempenho acústico de uma edificação. Deste modo, é conveniente que o isolamento sonoro seja avaliado na fase de projeto para que os ambientes da edificação satisfaçam os padrões de desempenho em conformidade com o disposto na regulamentação vigente. Na Figura II são apresentados os limites para isolamento acústico ao ruído aéreo, sendo que, quanto maior esse valor, melhor o

5 isolamento acústico, as classes de ruído são relativas à localização da edificação (distantes ou não de fontes de ruído) e os requisitos são determinados pelo tipo de divisão que o elemento de parede promove. Figura I - Divisão de elementos Legenda Fachada; Parede de geminação, nas situações onde não haja ambiente dormitório; Parede de geminação, no caso de pelo menos um dos ambientes ser dormitório; Parede cega de dormitórios entre unidade habitacional e áreas comuns de trânsito eventual; Parede cega de salas e cozinhas entre uma unidade habitacional e áreas comuns de trânsito eventual; Conjunto de paredes e portas de unidades distintas separadas pelo hall. 70 M I S Classe de ruído I Classe de ruído II Classe de ruído III Requisito tipo 1 Requisito tipo 2 Requisito tipo 3 Figura II - Nível de isolação sonora

6 Os ensaios em laboratório de ruído aéreo em sistemas de vedação vertical permitem a determinação do índice de redução sonora ponderado (Rw), dado as condições padronizadas de ensaio, atribuindo uma quantificação do isolamento sonoro e possibilitando a estimativa do comportamento acústico dos elementos de compartimentação e do ambiente em estudo, permitindo, desta forma, possibilitar comparações de eficácia. CONTROLE DE RUÍDO O som é resultado de uma onda vibratória, transmitida por um meio de propagação, de diferentes comprimentos e com diferentes intensidades entre si, podendo ser caracterizado pelo número de ciclos por segundo, sua frequência em hertz (Hz), ou pelo nível de pressão sonora em decibel (db). O ouvido humano percebe o som nas frequências entre 20 e Hz, mas a sensibilidade do ouvido humano é maior para frequências mais altas, sons agudos de pequeno comprimento de onda, do que para frequências mais baixas, sons graves com maior comprimento de onda (PETERS; SMITH; HOLLINS, 2013). Esse é um dos princípios que definem o comportamento acústico esperado dos elementos e sistemas construtivos, nos quais o isolamento sonoro deve ser maior para os sons em altas frequências. Como o intervalo de frequências audíveis é muito extenso e de forma de viabilizar as análises de níveis sonoros e de pressão sonora, as informações dos elementos de construção civil são coletadas e interpretadas por bandas de frequências com uma extensão pré-definida e normalizada. A atenuação sonora entre ambientes pode ocorrer por duas formas: pelo isolamento acústico promovido pela envoltória e por meio da absorção sonora das superfícies internas do ambiente no qual o som é produzido. Na construção civil, o isolamento acústico é a forma indicada de se reduzir a transmissão do som. Há duas formas de propagação do som: (i) pelo ar, denominada de som aéreo; (ii) em materiais, denominada de som de impacto. Estas duas formas de transmissão proporcionam diferenças significativas no comportamento acústico das edificações. O ruído aéreo, abordado neste estudo, consiste em sucessivas ondas de pressão ou vibração geradas pela fala ou equipamentos de áudio.

7 Os vínculos existentes entre elementos construtivos das edificações possibilitam ao ruído aéreo propagar-se em diferentes direções. O som incidente em um fechamento sofre reflexão e absorção em sua face exposta, transmissão através do fechamento propriamente dito e transmissões pelos vínculos com elementos construtivos adjacentes e com a estrutura do prédio. SISTEMAS DE VEDAÇÕES VERTICAIS O isolamento de sistemas de vedações verticais por medições de ruído aéreo entre dois ambientes pode ser determinado tanto em campo quanto em laboratório. As medições em campo de isolamento sonoro permitem avaliar a conformidade dos ambientes analisados em relação às exigências regulamentadas pelas normas vigentes. Enquanto os ensaios em laboratório permitem determinar o índice de redução sonora ponderado dos sistemas construtivos analisados, permitindo prever na fase de projeto a conformidade dos ambientes quando ao desempenho acústico requerido pelas normas. Diferentes materiais de construção têm diferentes comportamentos acústicos, baseados na frequência do som incidente e na capacidade de isolamento sonoro do material. Ou seja, os sistemas construtivos não se comportam da mesma maneira para todas as bandas de frequência, devendo-se, portanto, considerar os comportamentos decorrentes da inércia, da massa e das características elásticas (rigidez e amortecimento interno) de cada componente. A Figura III apresenta os princípios considerados na redução sonora (R) de uma parede simples, apresentando as quatro regiões que representam as fragilidades acústicas que influenciam negativamente no desempenho de um elemento construtivo. Figura III - Comportamento acústico típico de paredes homogêneas. Fonte: Patrício, Nas regiões 1 e 2, relativas as baixas frequências, o sistema pode ter seu desempenho ampliado com o uso de materiais com rigidez superficial maior e ampliação da capacidade de amortecimento do sistema através de uso de materiais resilientes. Na região 3, nas médias frequências, o aumento na massa dos fechamentos torna a propagação da vibração mais difícil e, consequentemente, reduz a transmissão sonora para a superfície oposta. Já a região 4 é controlada pelo amortecimento, reduzindo a perda pelo efeito de ressonância.

8 A utilização do princípio massa-mola-massa é uma solução eficiente para elevar o isolamento acústico além do aumento da massa de um fechamento. Nesse tipo de sistema, uma camada de material flexível, que possa ser deformado sem perder suas propriedades elásticas, é utilizado entre duas camadas de material rígido. ABERTURAS As esquadrias representam um ponto fraco no desempenho acústico global das vedações verticais. De modo geral, esta perda tem uma relação direta com a massa das esquadrias e com as folgas existentes entre cada elemento que compõe o sistema de vedação vertical. No caso das janelas, além das folgas existentes, o tipo de vidro e a qualidade do caixilho influenciam no isolamento acústico da cobertura. Relativo as portas, estas possuem um ponto de significativa fragilidade na parte inferior da folha. Na impossibilidade do uso de rebaixos ou saliências para garantir a estanqueidade no perímetro inferior da folha da porta, devido à acessibilidade universal, pode-se especificar sistemas retráteis de vedação com dispositivos de borracha que baixam no fechamento da folha e vedam a passagem de sons. Em relação aos caixilhos das janelas, a sua principal característica é a estanqueidade, proporcionada por eficientes sistemas de vedação e de encaixes de peças, já que caixilhos com folhas móveis podem apresentar frestas por onde o ar e, consequentemente o som, irá passar. Já em relação aos vidros, a perda de transmissão sonora de vidros monolíticos comuns tem uma relação direta com sua massa, podendo-se ampliar o isolamento sonoro através do efeito massa-mola-massa ou massa-ar-massa que aumentam o isolamento sonoro nas regiões afetadas pelo amortecimento e pela rigidez do sistema. Este efeito está presente em vidros laminados que apresentam películas de PVB e em vidros de peças duplas, ou triplas, com uma câmara de ar, as quais devem possuir espessura elevada, devido à massa do vidro ser relativamente baixa. A utilização de borrachas ou material equivalente nas conexões dos vidros com o caixilho, o preenchimento dos vazios em perfis ocos, a forma de fechamento, e a possibilidade de criação de vácuo em as lâminas de vidro são alguns detalhes podem determinar a eficiência de uma esquadria (CARVALHO, 2010). A caixa da persiana, em janelas com persiana integrada, pode ser um meio de

9 transmissão do ruído externo, em função de frestas existentes para a própria movimentação do sistema, assim a utilização de materiais de absorção no interior da caixa e a melhoria da estanqueidade aumentam consideravelmente a eficiência do sistema. A perda de transmissão sonora (PT) em um sistema de vedação vertical com esquadria pode ser estimada conforme a Equação 1. São necessários os dados de índice de redução sonora ponderado (Rw) de cada elemento e as respectivas áreas obtidas no projeto arquitetônico. PT = 10log S τs Equação 1 Sendo: S é a área da superfície em m²; τ é o coeficiente de transmissão sonora. A Figura IV apresenta o efeito do aumento de área de janela em uma parede de alvenaria de tijolos maciços e as respectivas reduções no isolamento acústico. Observa-se que a inserção de um elemento com menor isolamento acústico compromete significativamente o desempenho de todo o conjunto. RESULTADOS Realizou-se, nas dependências do laboratório de acústica do itt Performance a determinação do índice de redução sonora ponderado (Rw) de vedações verticais e da diferença do índice de redução sonora ponderado (ΔRw) de esquadrias. Estes ensaios seguiram os procedimentos prescritos pelas normas ISO : Acoustics - Laboratory measurement of sound insulation of building elements - Part 2: Measurement of airborne sound insulation e ISO 717-1: Figura IV - Perda de transmissão sonora de fechamentos compostos

10 Acoustics - Rating of sound insulation in buildings and of building elements - Part 1: Airborne sound insulation. A câmara acústica utilizada está em concordância com as premissas da norma ISO : Acoustics - Laboratory measurement of sound insulation of building elements - Part 5: Requirements for test facilities and equipment. Através dos ensaios realizados nos sistemas de vedação vertical, obteve-se a Figura V e Tabela 2 onde apresenta-se o Rw dos sistemas analisados, conjuntamente aos requisitos mínimos de isolamento acústico ao ruído aéreo, determinados pelo tipo de divisão que o elemento de parede promove. Quanto ao requerimento tipo 1, todos os sistemas construtivos ensaiados apresentaram resultado satisfatório, em todos os níveis de desempenho. Percebe-se que em relação aos requerimentos mínimos de cada tipo, dentre os sistemas analisados, dezesseis sistemas construtivos atenderam ao requerimento tipo 2 e sete ao requerimento tipo 3. Os maiores índices de redução sonora ponderado foram obtidos pelos sistemas construtivos mistos, ou seja, compostos por blocos cerâmicos e revestidos com gesso acartonado, lã de vidro e com gesso/argamassado e com os sistemas construtivos leves, de steel frame com manta revestido com OSB e gesso acartonado. Estes sistemas utilizam o princípio de aumento de massa do fechamento e o princípio de massa-mola-massa para elevar o isolamento acústico apresentado pelo sistema, reduzindo as fragilidades acústicas das quatro regiões de comportamento (Figura III). Comparativamente, os sistemas de blocos cerâmicos revestidos com gesso acartonado e lã de vidro apresentaram no mínimo 6 db de isolamento sonoro a mais que os sistemas sem lã de vidro. Paralelamente, apresenta-se na Tabela 2 os resultados obtidos nos ensaios de diferença do índice de redução sonora ponderado (ΔRw) de esquadrias. Observa-se que as esquadrias com caixilhos totalmente preenchidos com PU apresentaram isolamento sonoro superior às esquadrias sem o preenchimento. Além disso, a esquadria de maxim-ar obteve uma maior atenuação, devido à maior estanqueidade do sistema, garantida pelo uso de borrachas nas conexões dos vidros com o caixilho, o preenchimento dos vazios em perfis ocos e a forma de fechamento.

11 Rw (db) 60 Req. Tipo 1 Req. Tipo 2 Req. Tipo Figura V - Índice de redução sonora ponderada (Rw) Legenda: Bloco de concreto Steel frame Composto com EPS Bloco cerâmico CONCLUSÃO O princípio do aumento de massa do fechamento ampliou o desempenho acústico do sistema construtivo. Contudo, os sistemas construtivos convencionais tiveram seu desempenho ampliado através do uso de diferentes revestimentos. O uso de revestimentos com massa superficial maior e uso de mantas ampliaram o desempenho em todos os sistemas analisados, devido ao princípio de massa-mola-massa. Neste trabalho pretendeu-se divulgar dados de índices de redução sonora ponderado determinados através de ensaios em laboratório de sistemas tradicionalmente utilizados na construção civil fomentando seu uso e ampliando o conhecimento técnico dos profissionais, possibilitando prever a conformidade dos ambientes na fase de projeto o desempenho acústico requerido pela ABNT NBR

12 Tabela 2 Resultados de índices de redução sonora ponderada dos sistemas construtivos analisados Sistema SVVIE Rw (db) 1 Blocos de concreto (9,5x19x39) revestidos com gesso de 0,5 cm de espessura, em ambas as faces Blocos de concreto (11x19x39) revestidos com gesso de 0,5 cm de espessura, em ambas as faces Blocos de concreto (14x19x39) revestidos com gesso de 0,5 cm de espessura, em ambas as faces Blocos de concreto (19x19x39) revestidos com gesso de 0,5 cm de espessura, em ambas as faces Blocos de concreto com revestimento argamassado, de 25mm e 30mm de espessura nas faces interna e externa, respectivamente Steel frame (30x90 mm) com mantas compostas por lã de PET soft therm de 0,35 kg/m² e mm, com fechamento composto por placas de gesso acartonado standard (12,5 mm), em ambas as faces Steel frame (30x90 mm) com mantas compostas por lã de PET soft therm de 1, kg/m² e mm, com fechamento composto por placas de gesso acartonado standard (12,5 mm), em ambas as faces Steel frame (30x90 mm) com mantas compostas por lã de PET soft therm de 1,00 kg/m² e 100 mm, com fechamento composto por placas de gesso acartonado standard (12,5 mm), em ambas as faces Steel frame (x85 mm) com lã de vidro de mm de espessura, com fechamento composto por placas de OSB (11,1 mm) e placa de gesso acartonado standard (12,5mm), em ambas as faces Steel frame (30x90 mm) com mantas compostas por lã de PET soft therm de 1,00 kg/m² e 100 mm, com fechamento composto por placas OSB (11,1mm) e placas de gesso acartonado standard (12,5 mm), em ambas as faces. 52

13 11 Painéis de EPS (densidade de 17kg/m³ e espessura de 7,0 cm) revestidos com OBS (9,5 mm) e gesso acartonado standard (12,5 mm), em ambas as faces Painéis de EPS (densidade de 17kg/m³ e espessura de 7,0 cm) revestidos com argamassa projetada armada (traço 1:4 e espessura de 3,3 cm) Blocos cerâmicos de 7 MPa (14x19x29) com resistência à compressão de 7 MPa e sem revestimento Blocos cerâmicos de 7 MPa (14x19x29) com resistência à compressão de 7 MPa revestidos externamente com argamassa industrializada estabilizada com 2 cm de espessura e interno de 1 cm Blocos cerâmicos de 7 MPa (14x19x29) com revestimento em gesso em uma face, e na outra face placas de gesso acartonado ST (12,5 mm) fixadas em perfis metálicos com 15 mm de espessura, preenchido com manta de lã de vidro de 2 cm 16 Blocos cerâmicos assentados com revestimento argamassado, de 25mm e 30mm de espessura nas faces interna e externa, respectivamente Blocos cerâmicos estruturais de 10MPa (14x19x29), revestimento argamassado em ambas as faces de chapisco e reboco de argamassa industrializada estabilizada de 3,0 cm de espessura, em ambas as faces 18 Blocos cerâmicos estruturais de 7MPa (14x19x29), revestimento argamassado de chapisco e reboco de argamassa industrializada para reboco grosso de 3,0 cm de espessura, em ambas as faces Blocos cerâmicos estruturais de 7 MPa (19x19x29), com revestimento argamassado de chapisco e reboco de argamassa industrializada para reboco grosso de 3,0 cm de espessura, em ambas as faces Blocos cerâmicos estruturais de 18 MPa (14x19x29), sem revestimento. 39

14 21 Blocos cerâmicos estruturais de 18 MPa (14x19x29), com revestimento argamassado de chapisco e reboco de argamassa industrializada para reboco grosso de 3 cm de espessura, em ambas as faces Blocos cerâmicos (14x19x29) com revestimento colado em gesso acartonado ST BR (12,5 mm), em ambas as faces Blocos cerâmicos (14x19x29) com revestimento em placas de gesso acartonado ST BR (12,5 mm), colado em uma face e estruturado na outra face Blocos cerâmicos (14x19x29) com revestimento em placas de gesso acartonado ST BR (12,5 mm) colado em uma face e estruturado na outra face com preenchimento de lã de vidro de 2 cm. 25 Blocos cerâmicos (14x19x29) com revestimento em placas de gesso acartonado alta densidade superficial (12,5 mm) colado em uma face e placas de gesso acartonado ST BR (12,5 mm) estruturado na outra face preenchimento de lã de vidro de 2 cm Blocos cerâmicos (14x19x29) com revestimento em placas de gesso acartonado alta densidade superficial (12,5 mm) colado em uma face e estruturado na outra face preenchimento de lã de vidro de 2 cm Blocos cerâmicos (14x19x29) com revestimento em placas de gesso acartonado alta densidade superficial (12,5 mm) colado em uma das faces e estruturado na outra face Blocos cerâmicos (14x19x29 mm) com revestimento colado em gesso acartonado alta densidade superficial (12,5 mm), em ambas as faces Blocos cerâmicos (14x19x29) com revestimento estruturado em placas de gesso acartonado ST BR (12,5 mm), em ambas as faces 44

15 30 Blocos cerâmicos (14x19x29) com revestimento estruturado em placas de gesso acartonado alta densidade superficial (12,5 mm), em ambas as faces Esquadrias Esquadria com duas folhas móveis de correr, perfis e contramarco em alumínio e fechamento em vidro monolítico duplo de 4mm câmara de ar de 9 mm vidro claro 4 mm. Dimensão de 1,20x1,20 m. Esquadria com duas folhas móveis de correr, perfis e contramarco em alumínio e fechamento em vidro monolítico claro de 4 mm. Dimensão de 1,20x1,20 m. Esquadria com duas folhas móveis de correr, perfis e contramarco em alumínio preenchidos com PU e fechamento em vidro monolítico claro de 4 mm. Dimensão de 1,40x1,3 m. Esquadria com duas folhas móveis de correr, perfis e contramarco em alumínio preenchidos com PU e fechamento em vidro monolítico claro de 4 mm. Dimensão de 1,40x1,30 m. Esquadria com duas folhas móveis de correr, perfis, contramarco e persiana em alumínio preenchidos com PU e fechamento em vidro monolítico claro de 4 mm. Dimensão de 1,40x1,30 m. ΔRw (db) Esquadria com duas folhas móveis de correr, perfis e contramarco em alumínio e persiana de alumínio anodizado com PU interno e fechamento das folhas foi de vidros incolores simples de 3 mm. Dimensões de 1,20x1,20 m Esquadria maxim-ar com bandeira fixa, perfis e contramarco em alumínio preenchidos com PU e fechamento em vidro monolítico claro de 4 mm. Dimensão de 1,40x1,30 m Esquadria porta-janela, perfis e contramarco em alumínio preenchidos com PU e fechamento em vidro monolítico claro de 4 mm. Dimensão de 1,80x2,17 m. Porta com caixilho e marco em alumínio, com fechamento dupla face de vidros incolores 4 mm temperados e dispositivo inferior de vedação (veda porta). Dimensão de 0,9x2,10m. Porta com caixilho e marco em alumínio, com fechamento dupla face de vidros incolores 4 mm temperados preenchidos com lã de rocha de espessura de 51 mm e densidade de 32 kg/m³ e dispositivo inferior de vedação (veda porta). Dimensão de 0,9x2,10m