Avaliação do isolamento sonoro aéreo de elementos de vedação na construção civil

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1 Avaliação do iolamento onoro aéreo de elemento de vedação na contrução civil Evaluation of ound inulation from airborne noie of partition element in contruction Danielly Borge Garcia Curo de Arquitetura e Urbanimo Centro Univeritário do Lete de Mina Gerai Av. Preidente Tancredo de Almeida Neve, 30 Bairro Univeritário Coronel Fabriciano - MG - Brail CEP Tel.: (31) daniellybgarcia@gmail.com Marco Antônio de Mendonça Vecci Ecola de Engenharia Univeridade Federal de Mina Gerai Av. Contorno, 8 - Centro Belo Horizonte - MG - Brail CEP Tel.: (31) vecci@dee.ufmg.br Francico Carlo Rodrigue Ecola de Engenharia Univeridade Federal de Mina Gerai francico@dee.ufmg.br Recebido em 0/0/07 Aceito em 1/0/08 Danielly Borge Garcia Marco Antônio de Mendonça Vecci Francico Carlo Rodrigue Reumo N ete trabalho é apreentada uma análie do iolamento onoro do ruído aéreo entre elemento de vedação utilizado na contrução civil, endo ee itema convencionai ou painéi indutrializado. Eta análie é feita a partir de um etudo experimental do iolamento onoro do painéi e por um procedimento analítico, baeado em revião bibliográfica, viando expreõe que atendam à diferente tipologia de painéi de vedação. O reultado é a poibilidade de utilização de alguma expreõe para prever o iolamento onoro de painéi de vedação maciço, duplo com camada de ar interna ou anduíche. Palavra-chave: Pré-fabricação. Iolamento onoro. Indutrialização da contrução. Abtract Thi article preent a comparative analyi of ound inulation from airborne noie provided by conventional partition ytem or indutrialized panel ued in contruction. The analyi wa baed on an experiment on the ound inulation provided by the panel, and on a literature review,, aiming to obtain equation that could be ue for different panel typologie.. Thee equation could be ue to predict the ound inulation of ingle and double leaf panel, either with or without infill. Keyword: Pre-fabrication, Partition. Sound inulation. Contruction indutrialization. Ambiente Contruído, Porto Alegre, v. 8, n. 1, p. 9-63, jan./mar ISSN , Aociação Nacional de Tecnologia do Ambiente Contruído. Todo o direito reervado. 9

2 Introdução Atualmente, vário componente e itema contrutivo indutrializado vêm endo utilizado na contrução civil braileira. Trata-e de um ganho em qualidade e produtividade para a contrução, ma é neceário avaliar o deempenho dee novo itema ante o convencionai. No cao da vedaçõe da edificaçõe, é utilizada a alvenaria de bloco cerâmico, cujo deempenho térmico e acútico, entre outro iten, ão, do ponto de vita do uuário, atifatório. Partindo dee princípio, o deempenho de novo componente de vedação deve er compatível com a alvenaria tradicional, para erem aceito pela população. Entretanto, o painéi de vedação que, na contrução convencional, ão maciço e de maiore epeura, vêm endo ubtituído por painéi de pouca epeura, formado por elemento leve, alterando, entre outra caracterítica, o iolamento acútico do itema de vedação. A previão analítica do iolamento onoro de painéi maciço pode er feita atravé de expreõe matemática conhecida, ma a previão do iolamento de nova tipologia, principalmente o painéi dito anduíche, ainda não é adequada (GARCIA, 00). Outra forma de determinar o iolamento onoro de componente de edificaçõe é mediante tete em câmara reverberante, o que não é imple, já que neceitam de um ambiente de caracterítica epecífica. Dentro dee contexto, objetiva-e avaliar a aplicação de expreõe exitente na literatura para predizer o iolamento onoro de diferente tipologia de painéi e, dea forma, poibilitar o deenvolvimento de novo painéi e a previão matemática do iolamento onoro. Para tal, compararam-e reultado da perda por tranmião de painéi obtido atravé de expreõe analítica e experimentalmente. Ete trabalho é parte da diertação de metrado intitulada Análie do iolamento onoro de itema contrutivo reidenciai etruturado em aço (GARCIA, 00). Deenvolvimento da pequia O modelo de painéi de vedação utilizado nete trabalho foram ecolhido pela crecente utilização na contrução civil. O elemento de vedação avaliado nete trabalho foram bloco de concreto celular autoclavado, painel de PVC + EPS + lã de rocha, painel de concreto com recheio em EPS, painel de EPS e chapa zincada, e painel de geo acartonado. Ee painéi e enquadraram em trê tipologia: painéi maciço, painéi duplo e painéi anduíche. A análie do deempenho de iolamento onoro do painéi foi feita em dua etapa; análie experimental e previõe analítica. Poteriormente, o reultado experimentai e analítico foram comparado a fim de avaliar a poibilidade de utilização da equaçõe etudada. A análie experimental da perda por tranmião do painéi diviório e elemento de fachada foi feita atravé de procedimento previto pela Norma ISO 10-5, e a previão do índice de redução onora ponderada atravé do procedimento da ISO A utilização da Norma ISO 10-5 é devida à diponibilidade de contrução de uma câmara reverberante que e enquadra ao decrito neta norma. A previõe analítica foram baeada em expreõe encontrada na literatura dede o período de 1960 até o dia de hoje. Previão analítica A previão do iolamento onoro atravé de expreõe analítica vem endo amplamente etudada viando reultado que traduzam a tranmião do om pelo painéi que e aproximem do reultado experimentai. Para analiar o painéi maciço utilizou-e a Lei da Maa, apreentada aqui na Equação 1, na freqüência que e localizam entre a freqüência de reonância e a freqüência de coincidência (FAHY, 1998; GERGES, 000; KINSLER, 198). Expreõe epecífica ão utilizada para repreentar o fenômeno da coincidência e da reonância (Equaçõe 3 e ). Além da Lei da Maa, utilizaram-e outra expreõe adaptada por Calliter (1999) à diferente faixa de freqüência (Equaçõe 6 e 8), retirada no trabalho de Cremer (19), Sewell (1970) e Sharp (1978). A comparação entre ea expreõe e reultado experimentai apontou o intervalo de freqüência em que ea propoiçõe e adequaram melhor. Conforme já dito, entre a região de reonância e a freqüência crítica, a perda de tranmião, PT, do itema de vedação maciço atende à Lei da Maa, decrita pela Equação 1, onde o parâmetro utilizado ão a freqüência (f), em Hz, a denidade uperficial (m), em g/m, a denidade do ar (ρ 0 ), em g/m 3, e a velocidade do om no ar (c 0 ), em m/, de acordo com a Equação 1, a eguir. Garcia, D.B.; Vecci, M. A. M.; Rodrigue, F. C.

3 mfπ PT = 10log, (1) ρ c 0 0 De acordo com Ljunggren (1991), abaixo da freqüência de coincidência, o número de onda incidente,, é menor que o número de onda de flexão no painel, f, exitindo a predominância de onda forçada. O número de onda à flexão f é definido pela Equação. f f m =, () πd À medida que aumenta a freqüência, o número de onda incidente e aproxima do número de onda de flexão do painel. Quando a projeção do comprimento de onda incidente (onda plana) é igual ao comprimento de onda livre à flexão, ao longo da parede, e a velocidade de propagação da onda incidente e iguala à velocidade de propagação da onda de flexão, ocorre o efeito de coincidência. A freqüência em que ocorre ee fenômeno é denominada freqüência crítica, e urge um eficiente mecanimo de tranferência de energia entre o ar, a uperfície ólida e o ar do outro lado da uperfície. Dea forma, o iolamento da parede é reduzido, reultando em uma queda na curva da perda por tranmião. Nea freqüência, a perda por tranmião é determinada pela Equação 3, de acordo com Gerge (000): 10 mfη log 1 ec PT = +, (3) πρc φ onde m é a denidade uperficial do elemento, f, a freqüência de coincidência, e η, o amortecimento do material. Acima da freqüência crítica, Gerge (000) recomenda o uo da Equação, abaixo: D PT = 10 log 1 + f co φenφ, () πcρf onde D é a rigidez da placa à flexão, em g/m, f, o número de onda de flexão livre, adimenional, obtido pela Equação, e φ, o ângulo da coincidência em radiano. O ângulo de coincidência é determinante na perda por tranmião. À medida que o ângulo e aproxima de 90º, a perda por tranmião aumenta. Para obter a rigidez da placa à flexão D, utiliza-e a Equação 5, propota por Gerge (000): 3 Eh D = 1 ν, (5) ( 1 ) onde E repreenta o módulo de elaticidade do material, em g/m, h, a epeura do painel em metro, e ν, o coeficiente de Poion. Utilizando-e a Equaçõe 1 a 5 é poível prever o comportamento do iolamento onoro em toda a freqüência, contemplando o fenômeno da reonância e coincidência. No trabalho de Calliter foram analiada equaçõe utilizada por Cremer, Sharp e Sewell, em que e identificaram o intervalo de freqüência a que cada uma da equaçõe melhor e adaptava. Em freqüência abaixo da metade da freqüência de coincidência, Sewell decreve uma expreão que, egundo Calliter, e aproxima mai do reultado experimentai que a Lei da Maa (Equação 6). Para o modelo de Sewell é coniderada a tranmião forçada, onde f >, ou eja, o número de onda de flexão do painel é maior que o da onda incidente. PT ln 10 log ( A) + 0,16 U ( Λ) + 1 ( πa ) 0 (( mπ ) ρ c )( 1 f fc ) = 0 0, (6) onde A é a área da uperfície da placa em m, e U(Λ) é um fator de correção de forma, utilizado quando a placa não forem quadrada. É intereante obervar que a equação propota por Sewell, Equação 6, conidera a dimenõe e a geometria do painel, o que não é contemplado na outra expreõe aqui apreentada. O termo U(Λ) pode er calculado de acordo com a Equação 7: ( Λ) 5 U = 0, Λ + 0,00091Λ, (7) 3 0,0107Λ + 0,056Λ 0,007Λ 0,053 Entre a metade da freqüência crítica e eta freqüência, Calliter ugere a interpolação linear entre a lei da maa e a equação propota por Cremer para campo difuo, Equação 8, que é o modelo propoto para a faixa acima da freqüência crítica. μπf PT = 0 log + ρ c 0 0 ηf 10 log + 10 logη f c (8) Para determinar a perda por tranmião, é neceário identificar o tipo de campo onoro no painel. De acordo com Fahy (1998), abaixo da freqüência crítica, a expreõe apreentada para a perda por tranmião para a incidência oblíqua Avaliação do iolamento onoro aéreo de elemento de vedação na Contrução Civil 51

4 devem er ajutada conforme a Equação 9, a eguir. PT = PT 0log(co ), (9) + φ ( φ ) onde φ é o ângulo de incidência, que deve er diferente de 90. A partir da relação da Equação 9 oberva-e que a equaçõe apreentada por Gerge, Sewell e Cremer, Equaçõe 1, 3,, 6 e 7, foram deenvolvida coniderando-e a incidência normal, 0. Quando o campo onoro é formado pela reflexão da onda onora advinda de vária uperfície, o campo e aproxima do difuo, e a onda e propagam em toda a direçõe em probabilidade iguai (FAHY, 1998). Para ee cao, a perda por tranmião é decrita pela Equação 10. PT d = PT 10log(0,3PT ), (10) Entretanto, a partir de reultado comparativo já realizado e apreentado na literatura (CALLISTER, 1999), definiu-e o tipo de incidência como de campo, cuja perda de tranmião é decrita de acordo com a Equação 11: PT d = PT 5, (11) Para a comparação do reultado é utilizada a Equação 11, que identifica a incidência de campo. No cao de painéi duplo, a forma contrutiva ou a montagem do painéi contantemente deixa flanco que diminuem ua capacidade iolante. Além dio, a trama etruturai devem er coniderada no iolamento, já que ão meio diferenciado de tranmião do om, conforme ilutrado na Figura 1. Na previão analítica devem exitir forma de exprear ea ligaçõe. Crai (000) realizou um etudo obre a perda por tranmião em painéi duplo compoto de materiai leve, em que aponta a importância de e obervarem a ligaçõe exitente entre a placa contituinte e a variação da perda por tranmião. Na baixa freqüência o painel pode er modelado como um ubitema imple, enquanto na alta freqüência deve e ubdividir em vário ubitema interconectado. A camada interna de ar entre dua placa fina gera uma reonância maa/ar/maa que enfraquece o iolamento, endo ete menor que o correpondente à oma do iolamento de cada placa. Ea freqüência pode er conhecida pela Equação 1. f mam c ρ m + m 1 = π d m m 1, (1) A equaçõe utilizada para painéi duplo ão apreentada por Gerge (000), diferenciada por faixa de freqüência. Para f > c/πd, Gerge utiliza a Equação 13: PT = PT + PT 6,0, (13) + 1 Para f mam < f < c/πd, Gerge utiliza a Equação 1: PT = PT + PT 0log d, (1) + 1 onde d é a ditância entre o painéi, e, o número de onda. Para ρc/π(m 1 +m )<< f < f mam, Gerge utiliza a Equação 15. PT = 0log( m + m ) f 7,, (15) 1 Outra variação quanto à compoição do painéi recentemente utilizado na contrução civil ão o painéi anduíche. De acordo com Moore (1991), para o etudo de painéi anduíche devem er obervada a epeura da camada externa do painel e a ortotropia ou iotropia do materiai componente. A propagação da onda nee painéi pode ocorrer na forma imétrica e antiimétrica. Se a placa da face forem idêntica e o material do miolo for iotrópico, então o modo imétrico e antiimétrico de propagação ão deacoplado, conforme etá ilutrado na Figura. 5 Garcia, D.B.; Vecci, M. A. M.; Rodrigue, F. C.

5 onda tranmitida caminho caminho 1 onda incidente caminho 1 - placa de geo/ ar/ placa de geo caminho - placa de geo/ madeira/ placa de geo caminho caminho 1 placa de geo madeira Figura 1 Meio de propagação do om em painéi duplo (a) x (b) x y Fonte: Garcia (00), adaptado de Moore (1991) Figura (a) Propagação antiimétrica; (b) propagação imétrica Ea forma de propagação provocam urgimento de tenõe de flexão, tenõe normai de deformação do plano na placa da face e tenõe de cialhamento, devido à interface da camada externa e ao miolo do painel. No núcleo do painel ocorrerá dilatação, compreão e cialhamento. Devido a ea condiçõe, a velocidade da onda mecânica dilatacionai e de cialhamento no material podem er exprea pela Equaçõe 16 e 17 repectivamente (MOORE, 1991): ( λ + μ) ω c = =, (16) d ρ d ω μ c = =, (17) ρ onde c d e c ão velocidade de propagação dilatacional e de cialhamento, repectivamente, em m/; λ e μ ão a contante de Lamé; ρ, a denidade da camada interna em g/m 3 ; e d e ão o número de onda dilatacional e de cialhamento. A tenõe exitente na camada interna do painel anduíche etão relacionada ao delocamento por uma de matriz de impedância x, cujo valore também determinam o coeficiente de tranmião do painel anduíche. O coeficiente de tranmiividade do painéi é expreo pela Equação 18 (MOORE, 1991): τ = Z ρ c 0 0 coθ ρ c θ θ + Z coθ ( Z Z ) a a, (18) ρ c coθ onde Z é a impedância do modo de propagação imétrico do painel, e Z a, a impedância do modo de propagação antiimétrico. Em um cao particular de orientação da onda incidente no plano do painel e de igualdade entre a velocidade de propagação da onda incidente e a velocidade de propagação da onda no painel, a impedância do modo de propagação antiimétrico (Z a ) pode er nula, endo a equação da tranmiividade apreentada pela Equação 19 (MOORE, 1991): Avaliação do iolamento onoro aéreo de elemento de vedação na Contrução Civil 53

6 ( Z ) τ = co, (19) ρ Z + θc θ θ No cao em que a impedância do modo de propagação imétrico for bem maior que a parcela relativa à impedância caracterítica e ao coeno do ângulo de incidência ( ρ 0c / coφ ), o 0 coeficiente de tranmião onora e aproxima da unidade. Entende-e, portanto, que nea freqüência houve uma tranmião total, e o painel atingiu a coincidência. O valore da impedância do modo de propagação antiimétrico e imétrico ão decrito em função do termo da matriz de impedância, Z 11, Z 1, Z 13, Z 1, Z 33 e Z 3, e do termo R a e R, que repreentam taxa de delocamento da direçõe x e z, para o modo imétrico e antiimétrico repectivamente. Ea relaçõe ão decrita na Equaçõe 0 e 1: Z = D iρω + Z iω it ( Z Z ) + R ( Z Z ) Z = D iρω + Z a iω it a Z ( Z + Z ) + R ( Z + Z ) Z 1 1 1, (0), (1) onde D é a rigidez da placa da face à flexão,, o número de onda de incidência, e t, a epeura da camada externa do painel. O termo da matriz de impedância e a relação entre o delocamento verticai e horizontai imétrico e antiimétrico ão decrito em função do número de onda tranveral, obtido atravé da relação entre o número de onda dilatacional e de cialhamento e o número de onda de incidência livre, conforme a Equaçõe e 3 (MOORE, 1991). = + () d + = (3) O termo da matriz de impedância e a expreão correpondente a Δ, utilizada para o cálculo do termo da impedância, podem er obtido atravé da Equaçõe a 30: Z i = ρω Δ, () 11 + en [( co( L) en( L) ] ( L) co( K L) [( co( L )] + en( L) i Z = ρω ), (5) 1 Δ i Z = ρω [( co( L) en( L) ] 33 Δ, (6) + en L co K L Z Z Z ( ) ( ) [( en( L) ) + en( )] i = ρω, (7) Δ 3 L 13 ( (μ ρω ) (1 co( L) co( L) ) + =, (8) ωδ + en( L) en( L) (μ( + ) ρω = ρω [ co( L) co( )], (9) Δ L 1 Δ = + ( + [ 1 co( L) co( L) ] ) en( L) en( L), (30) onde L é a epeura do material do núcleo do painel, e, o número de onda tranverai obtido na Equaçõe e 3. Ainda para o cálculo da impedância, é neceário conhecer a relaçõe do delocamento vertical e horizontal u/w no modo imétrico e antiimétrico de propagação, decrita na Equaçõe 31 e 3: u w it ( Z = R = f E t iρω + Z 11 iω Z ( Z Z ) Z 3, (31) it ( Z + Z ( Z + Z ) u a = R =, (3) a w f a E t iρω + Z + Z iω onde E f 11 é o módulo de elaticidade aparente da placa da face correpondente a E /(1 ν ). A aplicação da expreõe analítica apreentada nete tópico ao painéi etudado conidera alguma implificaçõe, já que o objetivo principal dete trabalho não é aprofundar-e na expreõe para o diferente tipo de painéi diviório. Aim, não foram coniderado o elemento etruturante do painéi, como trama de madeira e o poívei flanco exitente na montagem do itema, o que acarretaria uma análie mai aprofundada, eguindo outra formulaçõe e etudo, como a Análie Etatítica de Energia (PRICE; CROCKER, 1970). 5 Garcia, D.B.; Vecci, M. A. M.; Rodrigue, F. C.

7 Análie Experimental Para a determinação da perda por tranmião de algun painéi diviório foram realizado enaio de campo em câmara iolada acuticamente em toda a uperfície, com exceção da área do componente ob enaio. A mediçõe foram feita de acordo com procedimento previto na norma ISO 10/V. Dea forma, definiu-e o R 5, que é o índice de redução onora a 5º, endo ete o ângulo de incidência da fonte onora com a normal mediatriz do painel a er enaiado. Cada enaio foi realizado em câmara contruída pelo fabricante do painéi enaiado. O bloco de concreto celular autoclavado foi enaiado na câmara 1, com volume de 5,95 m 3, de,75 m x 3,70 m, e pé direito médio de, m (Figura 3 e Figura ). O painel de chapa zincada com miolo em EPS, bem como o painel de concreto com miolo em EPS foram enaiado na câmara, de dimenõe de 3,70 m x 3,06 m x, m (Figura 5, 6 e 7). Figura 3 Câmara de enaio I REBOCO BLOCOS ESP.1,5 I I 137,5 370 I I 1 I ,5 185 BLOCO REBOCADOS ,5 137,5 1 BLOCO SOMONTAR 8,85 E 1 E E 3 399,56 FONTE SONORA PLANTA 8,85 (a) Figura (a) Planta e (b) corte da câmara de enaio (unidade em centímetro) (b) Avaliação do iolamento onoro aéreo de elemento de vedação na Contrução Civil 55

8 FONTE SONORA BLOCO DE CONCRETO PREENCHIDO COM AREIA E1 1,5 1, I E I6 155 I7 I 185 PAINEL DE ENSAIO A 60 I I3 A I PORTAS DE AÇO COM LÃ DE VIDRO E3 1,5 10 1,5 PLANTA CÂMARA Figura 5 Planta da câmara de enaio II (unidade em centímetro) AREIA CONCRETO MACIÇO 10cm DE ESPESSURA LAJE CONCRETOMOLDADA "in loco" 5 5 PAINEL ENSAIADO FONTE SONORA PAREDE DE CONCRETO MACIÇO 10cm DE ESPESSURA ,5 10 CORTE AA - CÂMARA Figura 6 Corte AA da câmara de enaio II (unidade em centímetro) 56 Garcia, D.B.; Vecci, M. A. M.; Rodrigue, F. C.

9 Figura 7 Câmara de enaio II O equipamento utilizado para a mediçõe foram: Analiador de Freqüência em Tempo Real, marca Hewlett Pacard, modelo HP3569A, microfone de preão marca ACO Pacific, modelo ACOJ701XX, e pré-amplificador marca ACO PACIFIC, modelo ACOP 01XX. Ee equipamento ão claificado como do tipo 0, conforme padrõe etabelecido pela norma ANSI S , com erro máximo de leitura de 0,7 db na faixa de 1/3 de oitava centrada entre Hz e.000 Hz. Também foi utilizado um calibrador de nível de preão onora marca CIRRUS, modelo CRL 511E, tipo 1L, em conformidade com a claificação IEC9/1988. O bloco de concreto celular autoclavado utilizado no enaio poui dimenõe de 8 cm x 8 cm x 1,5 cm. O aentamento é feito em argamaa pelo itema de encaixe do tipo macho/fêmea, em todo o perímetro do bloco. A área enaiada poui dimenõe de,75 m x,55 m, revetida em ambo o lado. A face voltada para a incidência do om foi revetida com argamaa, e a face interna, revetida com geo, amba com epeura de 3 mm. Ea vedação foi enaiada na câmara 1. A fonte onora emitiu o ruído roa, poicionada a m do centro geométrico da vedação, com direção de incidência a 5º do eixo normal ao plano do painel, paando pela mediatriz do memo. A diferença entre a excitação onora da câmara e o ruído de fundo foi uperior a 10 db, não neceitando de qualquer correção. O microfone foi poicionado externamente a 1,5 m do painel, conforme repreentado na Figura 3 por E1, E e E3. A medição do ruído de fundo foi realizada no trê ponto externo, e a medição de nível onoro equivalente contínuo, Leq, efetuada no memo trê ponto, com trê leitura por ponto. Internamente, foram definido cinco ponto com uma ditância mínima da parede de 0, m e de 0,87 m entre o ponto. Cada ponto foi medido em trê altura ditinta: 1,0 m, 1, m e 1, m de altura. O tempo de integração da medição foi de 30 egundo, e foram regitrada trê mediçõe por ponto, um para cada altura do microfone. A aborção onora foi medida no cinco ponto interno, com trê mediçõe em cada ponto. Utilizou-e como excitação onora o ruído roa com interrupção automática, emitido pelo próprio Analiador de Freqüência HP 3569A e integração invera. Na Figura 3 etão indicada a poiçõe do microfone utilizada na medição da aborção interna da câmara reverberante. O painel de concreto enaiado poui 6 cm de epeura, endo dua face de concreto maciço de cm cada e o miolo em EPS, com cm. O painel anduíche formado por dua chapa de aço zincado, epeura de 0,5 mm, e preenchido internamente por polietireno expandido, foi enaiado na câmara. O doi painéi foram enaiado na câmara. A mediçõe interna do nível de preão onora foram efetuada em ete ponto, com tempo de integração de 30, e o procedimento foi repetido trê veze por ponto. A cada repetição da medição a altura do microfone foi alterada. A mediçõe foram realizada com o microfone a 1,00 m, 1,0 m e 1,0 m de altura Avaliação do iolamento onoro aéreo de elemento de vedação na Contrução Civil 57

10 repectivamente. A mediçõe externa foram feita a 1, m em trê ponto (E1, E, E3) eqüiditante e dipoto paralelamente ao painel. A mediçõe externa também tiveram a recorrência de trê veze por ponto, toda com o microfone a 1,0 m de altura. A fonte onora, aim como a câmara onde foi enaiado o bloco de concreto celular autoclavado, foi alimentada com ruído roa, nete cao localizada a 5,80 m do eixo do painel poicionado, como na câmara 1, a uma direção de 5º formado com a normal mediatriz do painel. A primeira mediçõe foram do ruído de fundo, endo feita dua veze em cada um do ponto E1, E, e E3. A Figura 5 e 6 repreentam o ponto de medição, a dimenõe da câmara e a localização da fonte onora em planta e em corte. O equipamento utilizado na medição foram o memo utilizado na medição do bloco de concreto celular autoclavado, já decrito anteriormente. Utilizou-e a Equação 3, extraída da norma ISO 10/V para tratamento do dado coletado em campo, onde é calculado o índice de redução onora a 5º. T R = D D +10 log db, (3) 5 1 T 0 onde D1 é a média aritmética do nívei de preão onora medido no ponto externo em db, D, a média do nívei de preão onora do ponto interno em db, e o termo em logaritmo é relativo à aborção do ambiente receptor, com T endo a média do tempo de reverberação em egundo e T 0, um valor de referência igual a 0,5. O reultado dee procedimento é um epectro da perda por tranmião por terça de oitava, apreentado na Tabela 1 a 3. Terça de banda de oitava R w Tabela 1 Epectro da perda por tranmião do bloco de concreto autoclavado Terça de banda de oitava R w Tabela Epectro da perda por tranmião do painel de concreto com miolo em EPS Terça de banda de oitava R w Tabela 3 Epectro da perda por tranmião do painel de chapa zincada+eps 58 Garcia, D.B.; Vecci, M. A. M.; Rodrigue, F. C.

11 Comparação entre reultado experimentai e modelo analítico Do painéi etudado, o cálculo do iolamento onoro do bloco de concreto celular autoclavado foi feito atravé da equaçõe de painéi maciço propota por Gerge (Equaçõe 1, 3 e ) e Sewell e Cremer (Equaçõe 6 e 8). O painel de concreto com miolo de EPS, painel de PVC, lã de rocha e EPS, e o painel de chapa zincada e EPS foram modelado como painéi anduíche, eguindo o modelo de Moore (Equação. 19). Por último, o painel de geo acartonado egue o modelo de painéi duplo, combinando a equaçõe para painéi maciço de Gerge (Equaçõe. 13, 1 e 15) e de Sewell e Cremer (Equaçõe 6 e 8) com a de parede dupla de Gerge (Equaçõe 13, 1 e 15). A caracterítica utilizada para o procedimento numérico foram módulo de elaticidade, coeficiente de Poion, amortecimento mecânico, denidade uperficial e a geometria do painéi. A partir dela, outra propriedade foram calculada, como a freqüência fundamentai, a freqüência crítica e a rigidez à flexão. No cálculo da perda por tranmião da vedação compota de bloco de concreto celular autoclavado, com 1,5 cm de epeura, denidade uperficial de 56,5 g/m, E=1,7x10 10 N/m, η=0,015, a freqüência crítica reultou em 8 Hz, tanto pela equação de Sewell e Cremer (Equaçõe 6 e 8) quanto pela equação de Kinler (Equação 1). Foi utilizada a taxa de amortecimento (η) de 0,015. Oberva-e no gráfico apreentado na Figura 8 uma aproximação entre a expreõe propota por Sewell e Cremer (Equaçõe 6 e 8) e o procedimento experimental na freqüência acima de 0 Hz. Abaixo dea freqüência, a equaçõe propota por Gerge (Equaçõe 13, 1 e 15) e Sewell e Cremer (Equaçõe 6 e 8) apreentam reultado compatívei entre i, ma que não e aproximam do experimental, etando abaixo dete. O fato de ea componente enaiada apreentar freqüência crítica baixa (8 Hz) faz com que a equaçõe utilizada ejam a Equação 8, propota no trabalho por Cremer, e a Equação, propota por Gerge, para a faixa de freqüência acima da coincidência. Nea região, a rigidez à flexão e o ângulo de coincidência pouem maior influência que a denidade uperficial. A curva medida da perda de tranmião não apreenta nenhuma freqüência com queda acentuada, já que exitem vária freqüência com valore mai baixo, tai como em 160, 00 e 630 Hz. Apó 630 Hz há um crecimento da curva, ugerindo que eta eja a freqüência crítica, o que não é confirmado no cálculo teórico. Conforme já mencionado, a perda por tranmião do painel compoto de PVC+EPS+lã de rocha foi calculada a partir da equação de Moore (Equação 19). Para tal, utilizou-e o módulo de elaticidade do EPS, de,8x10 9 g/m, a denidade de 1.0 g/m 3, o coeficiente de Poion de 0,33, além da epeura da camada de EPS de 0,05 m. Na face interna, contituída de lã de rocha, foram utilizado o memo parâmetro para o cálculo, que tinham o eguinte valore: módulo de elaticidade 1,x10 9 N/m, denidade de 6 g/m 3, o coeficiente de Poion de 0,19 e a epeura da camada de 0,0 m. Para ee procedimento foi deconiderada a trama de madeira que etrutura o painel e a lâmina de PVC que revete o memo. Pode-e obervar, a partir do gráfico da Figura 9, uma aproximação entre o modelo experimental e o analítico na freqüência até 0 Hz. A partir dea freqüência o reultado do procedimento analítico aponta uma diferença muito grande com o experimental. A perda por tranmião reultante do procedimento analítico é uperior ao reultado experimental na alta freqüência. A implificaçõe feita para o cálculo a partir da equação de Moore (Equação 19) podem er um do motivo da dicrepância exitente entre o reultado da perda por tranmião. Outro painel anduíche aqui apreentado é o painel de concreto com miolo de EPS. Ee elemento diviório apreenta a trê camada componente de epeura iguai. A expreõe analítica para painéi anduíche partem do preupoto de que a placa da face externa ão meno epea e comparada com o núcleo. Tendo em vita a dificuldade de e encontrarem expreõe analítica para ee tipo de painel, foi utilizado o memo modelo de Moore (Equação 19) e analiado o comportamento da mema placa cao foe compota apena de uma camada de 6 cm de concreto, a partir da equaçõe utilizada para parede imple. Avaliação do iolamento onoro aéreo de elemento de vedação na Contrução Civil 59

12 R5 (db) Experimental Gerge Calliter Perda por tranmião - Bloco de concreto celular autoclavado Freqüência [ Terça de oitava ] (Hz) Figura 8 Reultado da perda por tranmião da vedação contituída de bloco de concreto celular autoclavado R5 (db) Perda por tranmião - Painel PVC+EPS+Lã de rocha Experimental Moore Freqüência [ Terça de oitava ] (Hz) Figura 9 Reultado comparativo da perda por tranmião do painel contituído de PVC+EPS+lã de rocha 60 Garcia, D.B.; Vecci, M. A. M.; Rodrigue, F. C.

13 R5 (db) Perda por tranmião - Painel de Concreto Experimental Moore Gerge Calliter Freqüência [ Terça de oitava ] (Hz) Figura 10 Reultado comparativo da perda por tranmião do painel concreto+eps O reultado apreentado no gráfico da Figura 10 indicam que exite uma dicrepância entre a olução analítica de Moore (painel anduíche) e o reultado experimental. Mai uma vez a perda de tranmião reultante da equação de Moore (Equação 19) e do reultado experimental apena e aproximou na baixa freqüência. Nee cao, ea aproximação ocorreu na freqüência de e 15 Hz, e acima dea freqüência houve uma diferença muito maior entre o reultado da perda por tranmião. Avaliando o reultado da expreõe analítica para painéi maciço, ugerindo um painel de concreto, era de e eperar que o reultado numérico foe uperior ao experimental. Entretanto, pode-e obervar que a variação da perda por tranmião com o aumento da freqüência correpondeu ao reultado experimental. A queda na perda por tranmião, que na equaçõe de Sewell e Cremer (Equaçõe 6 e 8) e Gerge (Equaçõe 1, 3 e ) ficou próxima de 00 Hz, no reultado experimental foi próxima de 630 Hz. Pode-e dizer que, para ee modelo de painel diviório, a comparação do reultado não foi atifatória. Por fim, o painel compoto de EPS revetido de chapa zincada foi avaliado por meio da equação para painéi anduíche e da equaçõe para painéi imple. Nete cao, o núcleo do painel, contituído de EPS, correponde à maior parcela da epeura do itema, e a chapa de aço zincado pouem 0, mm de epeura. Sendo aim, coniderou-e que o painel não e comporta como um anduíche, ma como um painel maciço, com uma lâmina de revetimento. Pode-e obervar, a partir do gráfico da Figura 9, uma aproximação entre o modelo experimental e o analítico na freqüência até 0 Hz. A partir dea freqüência o reultado do procedimento analítico aponta uma diferença muito grande com o experimental. A perda por tranmião reultante do procedimento analítico é uperior ao reultado experimental na alta freqüência. A implificaçõe feita para o cálculo a partir da equação de Moore (Equação 19) podem er um do motivo da dicrepância exitente entre o reultado da perda por tranmião. Outro painel anduíche aqui apreentado é o painel de concreto com miolo de EPS. Ee elemento diviório apreenta a trê camada componente de epeura iguai. A expreõe analítica para painéi anduíche partem do preupoto de que a placa da face externa ão meno epea e comparada com o núcleo. Tendo em vita a dificuldade de e encontrarem expreõe analítica para ee tipo de painel, foi utilizado o memo modelo de Moore (Equação 19) e analiado o comportamento da mema placa cao foe compota apena de uma camada de 6 cm de concreto, a partir da equaçõe utilizada para parede imple. Avaliação do iolamento onoro aéreo de elemento de vedação na Contrução Civil 61

14 R5 (db) Perda por tranmião - Painel de Chapa Zincada Experimental Moore Gerge Calliter Freqüência [ Terça de oitava ] (Hz) Figura 11 Reultado comparativo da perda por tranmião do painel de EPS revetido de chapa zincada O reultado apreentado no gráfico da Figura 11 não identifica nenhuma da curva como a mai adequada a ee modelo de elemento diviório. Porém, pode-e perceber que exite uma aproximação entre a freqüência dita crítica, exprea na equaçõe de Sewell e Cremer (Equaçõe 6 e 8) e Gerge (Equaçõe 1, 3 e ), e uma queda exitente na perda por tranmião medida. Abaixo da freqüência crítica, o modelo de painel anduíche e aproxima mai do experimental, ma exite ainda uma diferença na perda por tranmião. Acima da freqüência crítica, o modelo de parede imple e aproximam do experimental. Dicuõe e conideraçõe finai Para painéi maciço e duplo epaçado com uma camada de ar interna, foi poível obervar uma boa concordância entre a expreõe analítica propota por Sewell e Cremer (Equaçõe 6 e 8) e Gerge (Equaçõe 1, 3 e ) e o reultado experimentai. Entretanto, para painéi anduíche, o reultado experimentai não e aproximam atifatoriamente da expreõe analítica diponívei na literatura. O etudo de painéi anduíche não apreenta o grau de deenvolvimento do painéi duplo e imple. No cao do painéi anduíche, o mecanimo de tranmião do om é mai complexo e, tendo em vita que o eu uo como itema de vedação é mai recente, exitem pouco trabalho que apreentem reultado experimentai comparado ao analítico. A aproximaçõe entre reultado experimentai e analítico motram que a expreõe não podem er utilizada como único indicativo da perda por tranmião dee elemento, tornando-e neceário o procedimento in itu para determinar o iolamento onoro do itema contrutivo. Memo o reultado experimentai devem er quetionado, já que a contrução do elemento na edificação pode mudar a condição de iolamento onoro dee elemento. Para e obter o iolamento onoro do elemento contrutivo, é realmente neceário enaiar a condiçõe contrutiva de montagem e interaçõe entre o elemento em quetão e outro adjacente, como janela, porta e etrutura, por exemplo. Atravé dete trabalho é poível contatar que a determinação da perda por tranmião do elemento contrutivo não é uma tarefa imple. No método experimental é exigido o uo de equipamento e câmara de enaio epecífica, levando um tempo coniderável para a montagem e a realização do enaio. No procedimento analítico é neceária a determinação apropriada do modelo numérico a er eguido. Tendo em vita o cuidado que devem er tomado para a realização de enaio, a determinação da perda por 6 Garcia, D.B.; Vecci, M. A. M.; Rodrigue, F. C.

15 tranmião de elemento diviório atravé de equaçõe pode reultar em uma diferença groeira entre o iolamento real e o previto. A diferença entre o reultado do procedimento analítico e experimentai demontram a dificuldade em predizer o iolamento de um componente contrutivo atravé de equaçõe. Em nenhuma da equaçõe etão contemplado o poívei flanco, que reduzem o iolamento do elemento analiado. Entretanto, alguma aproximaçõe poitiva como a comparação de reultado experimentai e analítico do bloco de concreto celular autoclavado, por exemplo, demontram que ea expreõe podem er um indicativo do comportamento do iolamento onoro de algun elemento, como o painéi maciço. A complexidade do elemento diviório, tornando o painéi leve e de pouca epeura, e geralmente compoto de mai de um material ou de elemento etruturante, torna o proceo analítico da perda por tranmião também uma tarefa complexa. O reultado comparativo para painéi anduíche demontram que a equaçõe pequiada para ee tipo de material não podem er utilizada para prever o iolamento nem para indicar o comportamento de iolamento onoro dee painéi. Para io, é neceário que deenvolver equaçõe que contemplem a complexidade compoitiva do elemento diviório, como o que ocorre no cálculo da perda por tranmião baeada em imulaçõe numérica fundamentada em Análie Etatítica de Energia. Referência ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de Norma CB 0: Deempenho de edifício habitacionai de até 5 pavimento Parte 1: Requiito gerai. Rio de Janeiro, 00. CALLISTER, J. R.; GEORGE, A. R.; FREEMAN, G. E. An empirical cheme to predict the ound tranmiion of ingle thicne panel. Journal of Sound and Vibration, v., n. 1, p , CRAIK, R. J. M.; SMITH, R. S. Sound tranmiion through double leaf lightweight partition. Part I: airborne ound. Applied Acoutic, n. 61, p. 3-5, 000. PRICE, A. J.; CROCKER, M. J. Sound tranmiion through double panel uing tatitical energy analyi. Journal of Acoutical Society of America, v. 7, n. 3 (parte 1), p , CREMER, L. Theorie de Shalldämmung dünner Wände bei chrägem Einfall. Aut, Z , 19. FAHY, Fran; WALKER, John. Fundamental of noie and vibration. Londre: E&FN Spon, p. GARCIA, Danielly Borge. Análie do iolamento onoro de itema contrutivo reidenciai etruturado em aço f. Diertação (Metrado em Engenharia) Ecola de Engenharia, Univeridade Federal de Mina Gerai, Belo Horizonte, 00. GERGES, Samir N. Y. Ruído: fundamento e controle. Florianópoli: NR, p. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Acoutic Meaurement of Sound Inulation in Building and of Building Element Part V: Field Meaurement of Airborne Sound Inulation of facade element and facade. ISO-10/5, INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Acoutic Meaurement of Sound Aborption in a Reverberation Room. ISO-35, KINSLER, Lawrence E.; FREY, Autin R.; COPPENS, Allan B.; SANDERS, Jame V. Fundamental of acoutic. Nova Yor: John Wiley & Son, p. LJUNGGREN, Sten. Airborne ound inulation in thin wall. Journal of Acoutical Society of America, v. 89, n. 5, p , MOORE, J. A.; LYON, R. H. Sound tranmiion lo characteritic of andwich panel contruction. Journal of Acoutic Society of America, v. 89, n., p , SEWELL, E. C. Tranmiion of ound tranmiion through a ingle-leaf partition urrounded by an infinite rigid baffle. Journal of Sound and Vibration, n. 1, p. 1-3, SHARP, B. H. Prediction method for the ound tranmiion of building element. Noie Control Engineering, n. 11, p , Avaliação do iolamento onoro aéreo de elemento de vedação na Contrução Civil 63