AVALIAÇÃO DA QUALIDADE ACÚSTICA PRÉ-OCUPAÇÃO PARA O SISTEMA DE PISO EM AMBIENTE CONSTRUÍDO DE UM APARTAMENTO RESIDENCIAL EM NITERÓI-RJ Área temática: Gestão Ambiental e Sustentabilidade Wlander Belém Martins wbelem@petrobras.com.br Helton Luiz Santana Oliveira heltonluiz@petrobras.com.br Pedro Vieira De Souza Junior heltonluiz@petrobras.com.br Resumo: O presente trabalho trata da avaliação do nível de conforto acústico em ambiente construído do sistema de piso de apartamentos para fins residenciais, na fase pré-ocupação, isto é, anterior à sua ocupação definitiva, antes que elementos de mobiliário que modificam as características acústicas do ambiente sejam introduzidos em seu interior. Atualmente, face ao forte crescimento da ocupação imobiliária de grande parte das cidades brasileiras, este tema tem ganhado cada vez mais importância na vida urbana, o que se evidencia principalmente pelos registros de incômodos de habitantes desses apartamentos residenciais em relação ao ruído proveniente do pavimento superior. Dentre as possíveis razões para este fenômeno tem-se a redução das espessuras de piso e não adoção de soluções construtivas adequadas, seja por mero desconhecimento dos projetistas, seja por não exigência do futuro habitante, ou por simples adoção de estratégias equivocadas de racionalização e redução de custos pelo construtor sem a real consideração dos benefícios de médio e longo prazo de técnicas construtivas e materiais adequados. Este trabalho pretende com o emprego da metodologia do estudo de caso verificar em que medida um imóvel residencial construído segundo padrões clássicos distancia-se dos preceitos estabelecidos na NBR- 15575 (ABNT, 2013), com relação ao desempenho acústico do sistema de piso de seus elementos construtivos em termos de segurança, habitabilidade e sustentabilidade. A pesquisa de campo deu-se num imóvel recentemente edificado em Niterói-RJ. A geração dos sinais sonoros padronizados empregados nos ensaios de campo foi efetuada com o emprego do equipamento Tapping Machine e com um Medidor de Nível de Pressão Sonora. Verificou-se com o trabalho que os valores encontrados para o nível de pressão padronizado estão dentro dos limites estabelecidos pela norma para o desempenho mínimo. Palavras-chaves: Desempenho acústico, Qualidade acústica, Sistema de Piso. 1
1. INTRODUÇÃO As empresas que atuam na construção civil hoje, em função das mudanças ocorridas nesses últimos anos, estão buscando alternativas para se tornarem mais competitivas. Diante desse quadro, elas estão buscando racionalizar os métodos, processos e sistemas construtivos empregado com o objetivo principal de diminuição dos custos. Essa racionalização construtiva leva a uma adequação tecnológica e de mudanças organizacionais dos processos tradicionais de construção (BARROS, 1998). Essas mudanças construtivas podem refletir em redução de espessuras de paredes e pisos resultando numa perda de desempenho e da qualidade acústica das edificações (REZENDE, 2014). Diversas fontes geram ruído nas edificações, tais como as aéreas e as estruturais. Podem-se considerar como aéreas: o som gerado por vozes, buzinas, tráfego urbano e, como estruturais: o impacto em pisos causados por quedas de objetos, móveis sendo arrastados no pavimento superior e os sistemas hidrossanitários, que são transmitidos através do próprio sistema de piso e dos elementos laterais ou paredes NBR 15575-3 (ABNT, 2013). 2.OBJETIVO O objetivo deste artigo é avaliar os índices estabelecidos pela norma de desempenho de edificações no Brasil, a NBR 15575-3 (ABNT, 2013), apresentado um estudo de caso através do ensaio de um sistema de piso de um imóvel residencial construído segundo padrões clássicos, e comparando com os critérios de classificação estabelecidos pela norma brasileira. 3.METODOLOGIA Os ensaios para coleta de dados foram realizados conforme as recomendações das normas ISO 140-7 (ISO,1998), ISO 717-2 (ISO,2013 e ISO 10052 (ISO,2004), cujo detalhamento é apresentado a seguir). 3.1 Medições de acordo com a ISO 140-7 e ISO 10052 As medições dos níveis de pressão sonora foram realizadas utilizando filtros de bandas de oitava e, foi adotado o tempo de um minuto para a leitura dos níveis de pressão sonora. 2
Conforme NBR 15575 (ABNT, 2013), a metodologia de medição especificada nas normas ISO 140-7 (ISO,1998) e ISO 10052 (ISO,2004) estão baseadas na emissão de ruído de impacto, através da utilização da Tapping Machine padronizada, instalada no recinto superior (emissor), e a medição do nível de pressão sonora em bandas de frequência sendo feita no recinto subjacente (receptor). Ao nível efetivamente medido se processa uma correção, segundo as condições acústicas do recinto receptor, obtido com o cálculo do tempo de reverberação, que proporcionam o Nível de Pressão Sonora de Impacto Padrão Ponderado (L nt,w ). Para o ensaio do ruído de impacto do piso foi posicionada a Tapping machine em 4 diferentes pontos, distribuídos no piso do pavimento superior (emissor), conforme norma ISO 140-7 (ISO,1998). As medições do nível de ruído de impacto foram efetuadas, para cada posição da máquina, em 4 posições do equipamento de medição do nível de pressão sonora no ambiente inferior ao piso ensaiado (receptor), num total de 72 registros para cada ponto, sendo obtida a média para cada frequência em cada ponto. O equipamento de medição foi instalado em tripé a 1,2 m do piso, a uma distância mínima entre posições de 0,7 m e, entre paredes de 0,5 m. Figura 1. Esquema de medição de ruído de impacto utilizando a Tapping machine A determinação do nível de pressão sonora por impacto padronizado em cada frequência se dá pela fórmula abaixo: L nt = L i 10 Log ( T T 0 ) db (1) Onde: Li é o nível de pressão sonora no piso do ambiente que está sendo excitado pela Tapping Machine [db]; 3
T é tempo de reverberação (RT60) medido no piso do ambiente [s]; T 0 é o tempo de reverberação de referência (0,5s) [s]. Os tempos de reverberação utilizados no cálculo do nível de pressão sonora padronizado foram estimados conforme os materiais das superfícies absorventes do ambiente estudado e calculados segundo as médias de Sabine e Eyring. Foi também levado em consideração no cálculo o coeficiente de absorção sonora do ar, considerando a umidade da cidade de 60% e a temperatura de 25 C. 3.2 Medição de acordo com a ISO 717-2 Após obtidos os L nt para cada frequência, é necessário transformá-los em um único valor de acordo com a ISO 717-2 (ISO,2013). Para isso, a curva de L nt obtida na medição de campo deve ser ajustada à curva de valores de referência para ruído de impacto em bandas de oitava encontrada na ISO 717-2 (ISO,2013). Através do ajuste, os desvios desfavoráveis são utilizados para que se encontre o número único. A soma dos desvios desfavoráveis, segundo a medição em bandas de oitava, é de 10 db. O ajuste que mais se aproximar deste somatório será utilizado para a obtenção do número único, que no caso se refere à frequência de 500Hz (PARMANEN, 1988). 3.3 Objetos de estudo Os ensaios experimentais utilizados neste trabalho referem-se à avaliação do desempenho do piso de um imóvel residencial construído segundo padrões clássicos, cujos sistemas construtivos são compostos por materiais usualmente utilizados na construção civil. Os ensaios foram realizados entre dois pavimentos, sendo ambas as situações, sala sobre sala. No quadro 1, estão descritas as características dos sistemas construtivos do imóvel. Constituição do Espessura Área do Volume de superfície do Pé direito do piso total piso [m 2 ] ambiente receptor [m 3 ] ambiente receptor [m] Cerâmico 16 cm com 88,4 43,2 2,5 contra piso Quadro 1. Características dos sistemas construtivos e cômodo ensaiado 4
3.4 Equipamentos Os equipamentos utilizados na realização das medições foram: Medidor de Nível de Pressão Sonora do fabricante Larson Davis, modelo 831; Calibrador de Nível de Pressão Sonora tipo 1 do fabricante Larson Davis; Tapping Machine do fabricante Look Line, modelo EM50; Foi feito uma medição de ruído de fundo no ambiente receptor em duas posições, para que, caso necessário, fossem efetuadas as correções necessárias nos níveis de ruído medidos no pavimento receptor. 4. ANÁLISE DE RESULTADOS 4.1 Cálculo do Tempo de Reverberação do Ambiente Receptor No cálculo das estimativas de tempo de reverberação levam-se em consideração as propriedades sono absorventes dos diferentes materiais construtivos empregados no ambiente receptor, que são apresentados na tabela 1, bem como seus parâmetros dimensionais característicos, mais especificamente: áreas das superfícies de absorção e o volume total do ambiente, que são apresentados na tabela 2. Segundo Beranek (2006) existem vários métodos que podem ser empregados para tais estimativas e, neste trabalho adotou-se uma média entre as estimativas pelo método de Sabine (equação 1) e o método de Eyring (equação 2), apresentadas respectivamente, a seguir: RT 60 = 0,161 V n i=1(s i α i )+(4 m V) [s] (2) RT 60 = 0,161 Onde: V n i=1[ S i ln(1 α i )]+(4 m V) [s] (3) V: Volume geométrico interno total do ambiente em estudo [m 3 ]; S i : Área plana da superfície de absorção sonora [m 2 ]; m: Coeficiente de absorção sonora pelo ar atmosférico interno do ambiente [m -1 ]; 5
α i : Coeficiente de absorção sonora do material de construção da superfície por banda de oitava [1]; RT 60 : Tempo de reverberação do ambiente em estudo [s] Tabela 1 - Coeficientes de Absorção Sonora dos materiais em Banda de Oitava - α [1]: Materiais de construção considerados Frequências em Bandas de Oitavas [Hz] 125 250 500 1.000 2.000 4.000 Cerâmica (piso) 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 Madeira envernizada (porta) 0,05 0,05 0,03 0,03 0,03 0,03 Esquadria convencional de vidro 0,35 0,25 0,18 0,12 0,07 0,04 Bloco de concreto pintado (paredes) 0,10 0,05 0,06 0,07 0,09 0,08 Gesso em placas (teto) 0,02 0,02 0,03 0,03 0,05 0,05 Fonte: Carvalho, 2010. Tabela 2 - Absorção sonora das superfícies por bandas de Oitavas: Si.αi [m2] Componente de Superfície Frequências em Bandas de Oitavas [Hz] 125 250 500 1.000 2.000 4.000 Área física de piso plano [m 2 ] 17,27 0,17 0,17 0,17 0,35 0,35 0,35 Área física de portas de madeira: 3x(2,1 x 0,7)+1x(2,10 x 0,8) [m 2 ] 6,09 0,30 0,30 0,18 0,18 0,18 0,18 Área física de porta de correr envidraçada: 1x(1,5 x 2,5) [m 2 ] 3,75 1,31 0,94 0,68 0,45 0,26 0,15 Área física de Paredes (descontadas as cavidades de portas e janelas) [m 2 ] 44,04 4,40 2,20 2,64 3,08 3,96 3,52 Área física de teto plano [m 2 ] 17,27 0,35 0,35 0,52 0,52 0,86 0,86 Área total de absorção sonora [m 2 ] 88,41 Volume geométrico interno total [m 3 ] 43,17 Absorção sonora pelas superfícies [m 2.Sabine] 6,54 3,96 4,19 4,58 5,62 5,06 Na tabela 3, são apresentados os coeficientes de absorção sonora do ar segundo Harris (1966), assim como são apresentados os valores da absorção pelo ar e a absorção total, que inclui as parcelas devidas às superfícies do ambiente construído e mais o ar que ocupa internamente este espaço. 6
Tabela 3 - Absorção sonora pelo ar e total em bandas de Oitavas. Frequências em Bandas de Oitavas [Hz] 125 250 500 1.000 2.000 4.000 Coeficiente de absorção sonora pelo ar [m -1 ] 0,0000 0,0000 0,0000 0,0010 0,0022 0,0055 @ UR=60% e T=25ºC Absorção sonora pelo ar [m 2.Sabine] 0,00 0,00 0,00 0,17 0,38 0,95 Absorção sonora total [m 2.Sabine] 6,54 3,96 4,19 4,41 5,24 4,11 Tabela 4 - Estimativas dos tempos de reverberação (RT60) por diferentes métodos e coeficiente de absorção médio (αmédio) por bandas de oitava. Frequências em Bandas de Oitavas [Hz] 125 250 500 1.000 2.000 4.000 RT60_Calculado por Sabine [s] 1,06 1,75 1,66 1,58 1,33 1,69 Coeficiente de absorção sonora médio: α médio 0,07 0,05 0,05 0,05 0,06 0,06 RT60_Calculado por Eyring [s] 1,03 1,72 1,62 1,43 1,13 1,13 RT60_Médio (Sabine e Eyring) [s] 1,04 1,74 1,64 1,50 1,23 1,41 Logo, foram adotados para estimar os tempos de reverberação por bandas de oitavas do ambiente estudado valor médio apresentado na última linha da tabela 4, que são obtidos pelo cálculo das médias entre a estimativa segundo o método de Sabine e a estimativa segundo o método de Eyring. Tabela 5 - Posição 1 da Tapping machine no ambiente emissor f [Hz] TR [s] Curva Std L' nt [db] Delta Parcelas Std Deslocada Delta Parcelas Patamar 125 1,04 86 55,7-30,3 0 75,09-19,37 0 73,09 250 1,74 86 61,8-24,2 0 75,09-13,31 0 73,09 500 1,64 84 64,4-19,6 0 73,09-8,65 0 73,09 1000 1,5 81 63,4-17,6 0 70,09-6,74 0 2000 1,23 68 67,1-0,9 0 57,09 10,00 10,0 Deslocar -10,9 0,0 10,0 Ok 7
100 1000 Nível de Pressão Sonora, NPS [db] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Bandas de Oitava, f [Hz] Figura 2. Gráfico para obtenção do valor único em 500 Hz Valor único= 73,9 db CLASSIFICAÇÃO ISO 717-2 CLASSIFICAÇÃO NBR 15575 L nt,w = 73,9 Nível de Desempenho Mínimo Quadro 2. Classificação do nível de desempenho na posição 1 Tabela 3. Posição 2 da Tapping machine no ambiente emissor f [Hz] TR [s] Curva Std L' nt [db] Delta Parcelas Std Deslocada Delta Parcelas Patamar 125 1,04 86 55,0-31,0 0 77,22-22,25 0 75,22 250 1,74 86 60,8-25,2 0 77,22-16,46 0 75,22 500 1,64 84 65,4-18,6 0 75,22-9,85 0 75,22 1000 1,5 81 64,8-16,2 0 72,22-7,44 0 2000 1,23 68 69,2 1,2 1,2 59,22 10,00 10,0 Deslocar -8,8 1,2 10,0 Ok 8
100 1000 Nível de Pressão Sonora, NPS [db] 100 1000 Nível de Pressão Sonora, NPS [db] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Bandas de Oitava, f [Hz] Figura 3. Gráfico para obtenção do valor único em 500Hz Valor único= 75,2 db CLASSIFICAÇÃO ISO 717-2 CLASSIFICAÇÃO NBR 15575 L nt,w = 75,2 Nível de Desempenho Mínimo Quadro 3. Classificação do nível de desempenho na posição 2 Tabela 4. Posição 3 da Tapping machine no ambiente emissor f [Hz] TR [s] Curva Std L' nt [db] Delta Parcelas Std Deslocada Delta Parcelas Patamar 125 1,04 86 55,2-30,8 0 71,92-16,67 0 69,92 250 1,74 86 60,5-25,5 0 71,92-11,46 0 69,92 500 1,64 84 62,6-21,4 0 69,92-7,35 0 69,92 1000 1,5 81 62,0-19,0 0 66,92-4,91 0 2000 1,23 68 63,9-4,1 0,00 53,92 10,00 10,0 Deslocar -14,0 0,0 10,0 Ok 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Bandas de Oitava, f [Hz] 9
100 1000 Nível de Pressão Sonora, NPS [db] Figura 4. Gráfico para obtenção do valor único em 500Hz Valor único= 69,9 db CLASSIFICAÇÃO ISO 717-2 CLASSIFICAÇÃO NBR 15575 L nt,w = 69,9 Nível de Desempenho Mínimo Quadro 4. Classificação do nível de desempenho na posição 3 Tabela 5. Posição 4 da Tapping machine no ambiente emissor f [Hz] TR [s] Curva Std L' nt [db] Delta Parcelas Std Deslocada Delta Parcelas Patamar 125 1,04 86 50,9-35,1 0 72,72-21,80 0 70,72 250 1,74 86 59,9-26,1 0 72,72-12,81 0 70,72 500 1,64 84 60,7-23,3 0 70,72-10,05 0 70,72 1000 1,5 81 62,9-18,1 0 67,72-4,79 0 2000 1,23 68 64,7-3,3 0,0 54,72 10,00 10,0 Deslocar 0,0 10,0-10,9 Ok 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Bandas de Oitava, f [Hz] Figura 5. Gráfico para obtenção do valor único em 500Hz Valor único= 70,7 db CLASSIFICAÇÃO ISO 717-2 CLASSIFICAÇÃO NBR 15575 L nt,w = 70,7 Nível de Desempenho Mínimo Quadro 5. Classificação do nível de desempenho na posição 4 5. CONCLUSÕES Através dos resultados obtidos nos ensaios experimentais, foi possível avaliar os critérios estabelecidos pela norma brasileira ABNT NBR 15575 (ABNT, 2013). 10
Quanto ao desempenho acústico para isolamento de impacto do sistema de pisos deste imóvel residencial em Niterói, RJ, e levando-se em consideração que na construção do prédio não foram levadas em conta os requisitos da Norma 15575 (ABNT, 2013), pode-se observar que para o sistema construtivo, os valores encontrados para o L nt,w estão dentro dos limites estabelecidos pela norma brasileira para o Desempenho Mínimo que é no intervalo de até 80 db. Segundo a ABNT (2013), o requisito Mínimo para isolamento de ruído de impacto entre unidades é reconhecidamente insuficiente para prover o desejável conforto aos usuários. Portanto, recomenda-se, sempre que possível, o desempenho Intermediário ou Superior, seja pela aplicação de contrapisos flutuantes ou por sistemas de lajes mais robustos. Espera-se que a publicação da Norma de Desempenho ABNT NBR 15575 ocorrida em julho de 2013 promova uma mudança de atitude pelas empresas de construção civil, pois a partir de agora os consumidores de imóveis poderão exigir das construtoras os requisitos mínimos de desempenho ao logo da vida da unidade habitacional. Caso não sejam atendidos, poderão exigir, amparados na norma técnica, o cumprimento dos requisitos de desempenho acústico. Uma mudança de paradigma é esperada a partir da publicação da norma, pois será necessária uma nova metodologia de projeto que exigirá um nível de conhecimento maior por parte dos construtores que o atual, principalmente quanto aos requisitos relacionadas ao desempenho acústico. 11
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT), 2013. NBR 15575-3: Edificações habitacionais Desempenho. BARROS, M. M. S. B. Racionalização dos métodos, processos e sistemas construtivos. Comissão de Pesquisa do Departamento de Construção Civil. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, 1998. BERANEK, L. L. Analysis of Sabine and Eyring equations and their application to concert hall audience and chair absorption. The Journal of the Acoustical Society of America, v. 120, n. 3, p. 1399-1410, 2006. BISTAFA, S. R. Acústica aplicada ao controle do ruído. São Paulo: Edgard Blucher, 2009. CARVALHO, R.P. Acústica Arquitetônica. 2. Ed. Brasília: Thesaurus, 2010. FERRAZ, R., 2008. Atenuação de Ruído de Impacto em Pisos de Edificações de Pavimentos Múltiplos. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) Programa de Pós- Graduação em Engenharia de Estruturas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. HARRIS, C. M. Absorption of sound in air versus humidity and temperature. The Journal of the Acoustical Society of America, v. 40, n. 1, p. 148-159, 1966. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO), 1998. ISO 140-7: Acoustics: Measurement in of sound in buildings and of building elements. Part 7: Field measurements of impact sound insulation of floors. Genève, Switzerland.. 1996. ISO 717-2: Acoustics: Rating of sound insulation in buildings and of building elements. Genève, Switzerland.. 2004. ISO 10052: Acoustics: Field measurements of airborne and impact sound insulation and of service equipament sound Survey method. Genève, Switzerland. PERMANEN J. Principles of Constructing a short test method for impact sound insulation measurements 181-194. Technical Research Centre of Finland, Laboratory of Heating and Ventilation, SF-02150 Espoo, Finland, 1988. REZENDE, J.B. de, RODRIGUES, F. C., VECCI, M. A. M. Uma análise de critérios de desempenho acústico para sistemas de piso em edificações. Juiz de Fora, MG, maio 2014. p. 28-30. 12