ISOLAMENTO A SONS AÉREOS ISOLAMENTO AOS SONS SONS AÉREOS. Proveniência dos Sons Aéreos. Sons Aéreos. Isolamento. Sons de Percussão

Transcrição

1 ISOLAMENTO A SONS AÉREOS ISOLAMENTO AOS SONS Isolamento Sons Aéreos Sons de Percussão A distinção entre sons aéreos e sons de percussão é importante porque o isolamento sonoro dos elementos de construção e a forma de o descrever dependem da natureza e do processo de transmissão em causa. O som produzido num determinado recinto pode propagar-se através da irradiação de energia no ar variações de pressão. A transmissão para outro recinto depende da incidência das ondas aéreas nos elementos de separação ou pode depender da percussão nesses elementos de separação. Transmissão sólida Transmissão aérea SONS AÉREOS Excitação directa do ar por uma fonte sonora. Tráfego rodoviário, Ferroviário, aéreo... Proveniência dos Sons Aéreos Conversação e actividades quotidianas. Equipamentos Exterior: Circulação rodoviária, ferroviária, aérea; Instalações industriais e de diversão públicas Interior: Utilização do próprio edifício solicitações associadas á utilização do edifício pelos ocupante e pelos equipamentos existentes 3

2 ISOLAMENTO AOS SONS AÉREOS No processo de transmissão sonora entre dois locais há que distinguir: - Transmissão Directa ocorre directamente através do elemento de separação; - Transmissão Marginal verifica-se por contornamento através de elementos interligados ao elemento de separação em estudo. Transmissão Directa pode ocorrer através: de juntas, fendas ou descontinuidades do elemento de construção por vibração do elemento de construção 4 Pode afirmar-se que a transmissão de sons aéreos ocorre essencialmente devido às deformações provocadas pelas ondas de pressão que o elemento de separação vai experimentar. 5 O elemento de separação funciona como um sistema oscilante. Nestas condições, é possível demonstrar a LEI DA MASSA que se traduz na seguinte expressão: I i R f = 0 log k + 0log m. f Em que I () f R (f) Índice de redução sonora I i Intensidade sonora incidente I t Intensidade sonora transmitida k Constante função da massa volúmica do ar e da velocidade de propagação do ar (k -43) m massa por unidade de área do elemento em causa (kg/m ) f frequência considerada 6

3 A expressão anterior é válida sempre que o ângulo de incidência é normal; quando o ângulo de incidência é θ, a expressão é reescrita da seguinte forma: I i R( f ) = 0log k + 0log m. f.cosθ () I f A análise da expressão () é possível afirmar que o isolamento sonoro Aumenta com acréscimos de 6 db por cada duplicação da massa por unidade de superfície do elemento; Aumenta com acréscimos de 6dB por cada duplicação da frequência do som. Estas conclusões são válidas se admitirmos que o elemento: - Não tem rigidez; - Não está sujeito a fenómenos de amortecimento 7 As quebras de isolamento acústico são devidas a: Movimento transversal do painel em flexão pura; Movimento longitudinal de ondas de flexão planas do painel. MOVIMENTO TRANSVERSAL EM FLEXÃO PURA Quando uma onda incidente num elemento de separação provoca a sua vibração e esta coincide com um dos modos próprios de vibração O ISOLAMENTO PODE SER NULO. Determinação das frequências próprias de vibração f π n m D = mn + a b ρ. h D rigidez da placa (N.m) 8 MOVIMENTO LONGITUDUNAL DE ONDAS PLANAS DE FLEXÃO NO PAINEL A velocidade de propagação de ondas longitudinais de flexão é dada por c ρ.h ω = sinφ D A frequência crítica (f c ) é denominada como sendo aquela que corresponde a uma velocidade de som rasante (φ=90º) c ρ. h f c =. π D ou c =,838. h ( ) ρ υ E f c c velocidade de propagação do som (m/s); φ ângulo de incidência; ρ densidade do material (kg/m 3 ); h espessura do elemento (m); D Rigidez da placa; E módulo de Young (N/m ) 9 3

4 EFEITO DE COINCIDÊNCIA O efeito de coincidência ocorre quando o comprimento de onda sonora incidente, projectada na direcção da parede é igual ao comprimento das ondas de flexão dessa parede O ISOLAMENTO SOFRE QUEBRAS NESSAS FREQUÊNCIAS. Frequências críticas 0 CURVA DE ISOLAMENTO NUM ELEMENTO SIMPLES Efeito de vibração transversal por flexão do elemento: Efeito de coincidência Rigidez; Amortecimento; Ligação a outros elementos; Dimensões. Para a maioria dos elementos, as variações ocorrem em frequências muito baixas (não sensíveis ao ouvido humano). Ocorre quando a relação entre as dimensões do elemento e o comprimento de onda crítico é elevado. O efeito de coincidência diminui com a redução da dimensão da área do painel e com o aumento da sua espessura LEI DA MASSA TEÓRICA Acréscimo de isolamento sonoro do elemento de separação de 6dB por cada duplicação da massa ou por duplicação da frequência do som Quebras localizadas de isolamento sonoro Nas frequências próximas das primeiras frequências de vibração Na zona de coincidência ANÁLISE EXPERIMENTAL O acréscimo médio de isolamento por duplicação da massa é inferior a 6dB. Modelo Misto 4

5 LEI EXPERIMENTAL DA MASSA (f=500hz), db Para m<00 kg/m R500 = 3,3log( m) + 3,4 Para m 00 kg/m R500 = 4,3log( m) +, 3 DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOLAMENTO ACÚSTICO MÉTODO DE MEISSER (para elementos simples). Determinação do índice de isolamento acústico resultante da lei experimental da massa;. Traçado experimental da frequência; 3. Determinação das primeiras frequências próprias de vibração transversal por flexão pura e localização das mesmas no traçado com as correspondentes quebras de isolamento; Obs.: As quebras de isolamento são desprezadas quando se situam abaixo dos 00 Hz 4. Determinação da frequência crítica e localização da mesma no traçado com a correspondente; 5. Traçado da curva correspondente à lei da frequência teórica nas zonas entre as primeiras frequências próprias de vibração transversal por flexão e a frequência crítica; 6. Ajustamento final do traçado da curva do índice de isolamento acústico para um elemento de separação simples. 4 MODELOS DE PREVISÃO DO ISOLAMENTO EM ELEMENTOS DUPLOS Índice de redução sonoro de um elemento de separação simples Massa Rigidez Perdas internas LEI EXPERIMENTAL DA MASSA (f=500hz) R = 3,3log( m) + 3, 4 + dif 500 dif diferença de isolamento entre elementos simples e duplos com a mesma massa. O valor a atribuir a dif depende da caixa de ar e do tipo de painéis utilizados Caixa de ar ( -4 cm) Painéis pesados (alvenaria de tijolo) Dif 4dB 5 5

6 DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOALMENTO ACÚSTICO MÉTODO DE MEISSER (para elementos duplos). Determinação do índice de isolamento acústico resultante da lei experimental da massa;. Traçado da curva experimental da frequência; 3. Determinação das primeiras frequências próprias de vibração transversal por flexão das placas e localização das mesmas no traçado com as correspondentes quebras localizadas de isolamento; 4. Determinação da frequência de ressonância do conjunto das massas e da caixa de ar f res = Localização no traçado + d m m 4. Quebra de isolamento localizada 6 DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOLAMENTO ACÚSTICO MÉTODO DE MEISSER (para elementos duplos) 5. Determinação das frequências críticas; 6. Determinação das frequências de ressonância no interior da caixa de ar; 7. Traçado da curva correspondente à lei da frequência teórica de 8dB/oitava; para frequências de ressonância do conjunto massas - caixa de ar e fora das zonas onde existem quebras de isolamento ; 8. Ajustamento final do traçado da curva do índice de redução sonora para elementos duplos. Modelo Misto para elementos duplos 7 Comparação das curvas do Índice de Redução Sonora para uma parede simples e outra com a mesma massa. 8 6

7 ISOLAMENTO ACÚSTICO EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO DESCONTÍNUOS Os elementos descontínuos apresentam diferentes características de isolamento sonoro ao longo do seu desenvolvimento em superfície; EXEMPLO: Paredes exteriores na presença de elementos de menor isolamento portas e janelas; Considerando uma parede de área S, composta por uma superfície de área S com coeficiente de transmissão τ e por uma superfície de área S com superfície de transmissão τ, a potência sonora transmitida por cada elemento pode ser calculado por: S S W W S W S i i t = Sτ Wt = Sτ W i Potência sonora incidente 9 ISOLAMENTO ACÚSTICO EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO DESCONTÍNUOS A potência sonora total transmitida é dada por: W = W + W t t Sτ + S = τ Wi S W i Potência sonora incidente O isolamento sonoro (R) para uma determinada frequência ou banda de frequências pode ser calculado por: S R = 0log = 0log τ τ S + τ S 0 ISOLAMENTO ACÚSTICO EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO DESCONTÍNUOS Se a parede for constituída por n elementos de áreas S, S,..., S n e coeficientes de transmissão t, t,...,t n, a equação anterior transforma-se em: n Si ( ) l R = 0log = 0log n τ Siτ i l ou R = 0log n l n l Si S i Ri 0 0 Em que R i representa o isolamento sonoro do elemento i, para uma frequência ou banda de frequências. 7

8 ISOLAMENTO ACÚSTICO EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO DESCONTÍNUOS n R = 0 log Si l n Si l 0 0 Ri Esta expressão permite concluir que: Em elementos heterogéneos com zonas menos isolantes que as restantes, o isolamento global depende quase exclusivamente desse menor isolamento e da área que este ocupa; Por exemplo, a utilização de panos de vidro de elevado isolamento sonoro só se traduz num elevado isolamento global do vão envidraçado se a vedação das frinchas for convenientemente realizada e se os elementos envolventes ao vidro caixilho e caixa de estores assegurarem um elevado isolamento sonoro. ISOLAMENTO ACÚSTICO EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO DESCONTÍNUOS Exemplo Quebra de isolamento médio resultante da inclusão de uma porta numa divisória. Influência da largura das frinchas no isolamento acústico de uma porta. 3 ISOLAMENTO ACÚSTICO EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO DESCONTÍNUOS Índice de isolamento sonoro para vários tipos de envidraçado. 4 8

9 INFLUÊNCIA DA POROSIDADE EM ELEMENTOS DE SEPARAÇÃO Parede de alvenaria de tijolo sem reboco Parede de alvenaria de tijolo com reboco em ambas as faces Isolamento muito reduzido. Aumento considerável do isolamento sonoro. As ondas sonoras ao incidirem numa parede porosa agitam o ar que se encontra retido nos poros e nos canais de ligação existentes Facilitando a propagação da energia sonora 5 Determinação do índice de isolamento aos sons aéreos, D n,w Para determinar o índice de isolamento, recorre-se à comparação do traçado do índice de redução sonora com um traçado convencional de referência: Curva convencional de referência EN ISO Determinação do índice de isolamento aos sons aéreos, Dn,w A comparação das curvas é realizada com o ajuste da curva de referência à curva relativa ao índice de redução sonora, de forma a satisfazer as duas condições: ) O valor médio do desvio em sentido desfavorável, calculado pela divisão da soma dos desvios nesse sentido pelo número total das frequências centrais das bandas consideradas na medição deve estar compreendido entre e db; ) O valor médio do desvio em sentido desfavorável deve ser inferior a db e o seu valor máximo não deve exceder 8 db. 7 9

10 Transmissões Marginais Transmissão secundária via tecto parede Utilização de material flexível entre as paredes e tectos e/ou pavimentos 8 Transmissões Marginais Transmissões secundárias através da ligação rígida tecto parede. Transmissão sonora através de caixa de ar existente no tecto falso. Execução de ligação flexível entre o tecto e o pavimento 9 Transmissões Marginais Salas contíguas rigidamente ligadas Salas contíguas rigidamente desligadas 30 0

11 Ligações Rígidas Parede dupla com ligações rígidas entre panos 3 Ligações Rígidas Parede dupla constituída por painéis leves rigidamente ligados. Parede dupla constituída por painéis leves rigidamente desligados 3 Referências Bibliográficas -Domingues, Odete; A Acústica nos edifícios coeficientes de absorção sonora ; LNEC, Lisboa, Patrício, Jorge; Acústica nos edifícios ; Verlag Dashöfer, 4º edição, Silva, P. Martins; Projecto de condicionamento acústico de edifícios ; LNEC, Lisboa 006. Tadeu, António J. B.; Mateus, Diogo; Apontamentos de Acústica capítulo 5, 004/005, FCTUC. 33

12 34 Modelo Misto Representação esquemática do Modelo Misto 35 Lei experimental da Massa LEI EXPERIMENTAL DA MASSA (f=500hz) Para m<00 kg/m R500 = 3,3log( m) + 3,4 Para m 00 kg/m R500 = 4,3log( m) +, 36

13 Traçado experimental da frequência Traçado experimental da frequência 37 Determinação da frequência crítica e localização da mesma Frequências críticas e quebras associadas, para vários materiais: Localização da frequência critica no traçado 38 Traçado da curva correspondente Traçado da àcurva lei correspondente da à lei da frequência teórica: 39 3

14 Ajustamento final do traçado da curva do índice de isolamento Ajustamento final do traçado: 40 Caixilho e caixa de estores 4 Ajuste da Curva Determinação do índice de isolamento aos sons aéreos, Dn,w Ajuste da curva de isolamento à curva convencional de referência Satisfazer as condições: Li ) < ( bandas oitava) < 6 ) L imáx < 8dB 4 4

15 Frequências Ressonância DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOALMENTO ACÚSTICO MÉTODO DE MEISSER (para elementos duplos) Observações: ) Para a generalidade das situações as frequências situam-se abaixo de 00Hz a sua contribuição pode considerar-se desprezável; ) Para envidraçados correntes (duplos) devido às baixas massas dos painéis e devido às pequenas caixas de ar a frequência de ressonância situa-se acima de 00Hz e a sua contribuição no isolamento sonoro não pode ser desprezada 6 8 db 43 Determ. Freq. ressonância DETERMINAÇÃO DA CURVA DE ISOLAMENTO ACÚSTICO MÉTODO DE MEISSER (para elementos duplos) Observações: Frequências de ressonância no interior da caixa de ar c f = d c f = d c f3 = 3,..., fk d = k c d 44 5