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i i t UNIVERSIDADE DO PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Gabinete de Construções Civis ACÚSTICA DE EDIFÍCIOS. RECOMENDAÇÕES TÉCNICO-PRÁTICAS PARA A CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ESCOLARES E DE HABITAÇÃO António Jorge de Almeida Leão Licenciado em engenharia civil Dissertação para obtenção do grau de mestre em construção de cdifícios MARÇO DE 1994 UNIVERSIDADE DO PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Gabinete de Construções Civis ACÚSTICA DE EDIFÍCIOS. RECOMENDAÇÕES TÉCNICO-PRÁTICAS PARA A CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ESCOLARES E DE HABITAÇÃO GELoUa) (LER / Hoy. UA) eceiba ni py prt Fecudsas as E BIBLIGT nº HI0%4 Coy António Jorge de Almeida Leão Licenciado em engenharia civil nt cat meBs JO SE | MARÇO DE 1994 ABSTRACT Lately it is possible to verify the gradual increase of noise level in the common environment due to the development of urban concentration and to the widespread mecanization of all the equipments. The acoustic comfort has been conected with health, thus it is known that its absence can cause psychological stress or damage. So, due to these both factores, it's important a more special and generalized treatment of acoustics in buildings what hasn't been done till now. The lack of knowledge and the excessive theoretical component of the books that deal with the issue are, in my point of view, the main factores to maintain this situation. In the present dissertation a theoretic allusion is done, brief on purpose, where the indispensable concepts to the "general regulation about noise" and, the functional exigences are descrited, on the point of view of the acoustic comfort for buildings like schools and residences, making a comparison with the European exigences towards the same kind of buildings. On a chronological way the necessary interventions of the engineers are presented in the different phases of the project and its execution and also the technical conditions of execution of work that are usually found in the project of these kind of buildings. The necessary care with maintenance and prevention of pathologies finish my work. Dedico à minha esposa Maria Alexandra e a meus filhos, Inês, João Pedro e Miguel, pela sua ajuda e tempo sacnficado. ÍNDICE GERAL 1. INTRODUÇÃO. 2. ACÚSTICA DE EDIFÍCIOS. 2.1 GENERALIDADES. 2.2. FONTES DE RUÍDO 2.24. Fontes de ruído exteriores aos edifícios. 2.2.2. Fontes de ruído no interior dos edifícios de habitação. 2.2.3. Fontes de ruído no interior dos edifícios escolares 2.3. CONDICIONAMENTO ACÚSTICO DE RECINTOS. 2.3.1. Campos sonoros em recintos fechados. 2.3.2. Processos de absorção sonora. 2.3.3. Materiais e sistemas absorventes sonoros. 2.4. ISOLAMENTO SONORO. 2.4.1 Isolamento sonoro aos sons por condução aérea. 2.4.1.1. Isolamento sonoro de uma parede simples. Lei da massa. 2.4.1.2. Isolamento sonoro de paredes de múltiplas camadas. 2.4.1.3. Determinação do isolamento sonoro de divisórias compostas por vários tipos de elementos. 2.4.1.4. Índice de isolamento sonoro aos sons aéreos. 2.4.2. Isolamento sonoro aos sons de percussão e vibrações. 2.4.2.1. Índice de isolamento sonoro aos sons de percussão. 3. EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS DE CONFORTO ACÚSTICO PARA EDIFÍCIOS. 3.1. GENERALIDADES. 3.2. REGULAMENTO GERAL SOBRE O RUÍDO. 3.2.1. Edifícios de habitação. 3.2.2. Edifícios escolares. 3.3. OS REGULAMENTOS ACÚSTICOS NA EUROPA. 3.3.1. Índices utilizados. 3.3,1.1. Índices por bandas de frequências. 3.3.1.2. Índices de avaliação. 3.3.1.3. Índices utilizados na europa. página 33 35 37 39 40 40 4 42 as 45 46 se 47 47 3.3.2. Isolamento aos sons por condução aérea e de percussão. 3.3.2.1. Isolamento aos sons por condução aérea. 3.3.2.2. Isolamento aos sons de percussão. 3.3.3. Ruídos de equipamentos. 3.3.4. Isolamento face aos ruídos exteriores. 3.4. CONSIDERAÇÕES SOBRE A SITUAÇÃO NACIONAL. 4. À ACÚSTICA NO PROCESSO CONSTRUTIVO DOS EDIFÍCIOS. 4.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS. 4.1.1. Elementos do edifício sujeitos a estudo do comportamento acústico. 4.1.2. Fases da intervenção e relacionamento com as outras especialidades. 4.1.3. Principais patologias acústicas em edifícios de construção tradicional 4.2. A ACÚSTICA NA FASE DE ANTEPROJECTO. 4.2.1. Considerações gerais. 4.2.2. Concepção do projecto. 4.3. À ACÚSTICA NA FASE DE PROJECTO DE EXECUÇÃO 4.3.1. Generalidades. 4.3.2. Isolamento aos ruídos aéreos. 4.3.2.1. Protecção contra os ruídos exteriores ao edifício. 4.3.2.2. Protecção contra os ruídos provenientes de espaços comerciais, de serviços ou industriais. 4.3.2.3. Protecção contra os ruídos provenientes de circulações comuns interiores. 4.3.2.4. Protecção contra os ruídos provenientes dos outros fogos do edifício. 4.3.2.5. Protecção contra os ruídos provenientes dos outros espaços do fogo. 4.3.3, Isolamento aos ruídos de impacto. 4.3.3.1. Revestimentos de pavimentos elásticos. 4.3.3.2. Pavimentos flutuantes. 4.3.4. Isolamento aos ruídos produzidos por equipamentos. 4.3.4.1. Protecção contra os ruídos da rede de águas e esgotos e dos sanitários. 4.3.4.2. Protecção contra os ruídos do aquecimento, 4.3.4.3. Protecção contra os ruídos da ventilação mecânica forçada. 4.3.4.4. Protecção contra os ruídos do equipamento elécirico. 49 49 5 52 53 54 56 56 56 58 63 87 87 88 2 72 72 73 78 80 83 86 87 as 89 91 M s6 se 97 é ÍNDICE DE FIGURAS | página E 2.1 Caracterização do ruído proveniente do exterior dos edifícios 7 g 2.2 Espectro do ruído de veículos ligeiros e veículos pesados 9 f 2.3 Espectro de ruído de comboios à distância de 30 metros 10 É 2.4 Caracterização dos tipos de audição em recintos 15 2.5 Ondas directas e reflectidas dentro de um recinto reverberante 15 4 2.6 Diagrama de chegada das ondas sonoras ao receptor 16 : 2.7 Descrição do campo sonoro que rodeia a fonte 17 ; 2.8 Diagrama da propagação da energia sonora através de um material 18 | 2.9 Tipos de materiais absorventes sonoros 23 2.10 Penetração de ruídos em recintos 26 E 2.11 Propagação de ruídos em edifícios de habitação 28 2.12 Isolamento sonoro médio segundo vários autores 30 2.13 Evolução do isolamento sonoro com a frequência 31 4.1 Decomposição do edifício em elementos objecto de tratamento acústico 57 | 4.2 Relações entre a acústica e as outras especialidades 58 | 4.3 Fases do projecto e ligações entre especialidades 82 j t 4.4 Alinhamentos, directos e em diagonal, possíveis e a evitar 89 | 4.5 Alinhamentos desejáveis entre recintos 70 | 4.6 Plantas esquemáticas de edificios com andares duplex 70 |: 4.7 Coretes esquemáticos de edifícios com andares duplex TÁ! R 4.8 Influência das varandas no isolamento das fachadas 73 É : 4.9 Esquema de um protótipo de caixa de estore 75 | 4.10 Entrada de ar em fachada 78 4.11 Duplicação de divisória em gesso cartonado 79 4.12 Índice de isolamento sonoro de portas 82 4.13 Previsão de isolamento sonoro de divisórias 84 4.14 Influência da área da parede divisória na transmissão do ruído 85 4.15 Transmissão directa e indirecta dos ruidos por condução aérea 86 4.16 Influência do volume do recinto receptor no nível sonoro nesse espaço 86 4.17 Pormenores relativos à execução de pavimentos flutuantes so 4.18 Nível de potência sonora emitido pela canalização e parede divisória, função da massa da divisória 4.19 Pormenores de execução das canalizações 4.20 Pormenores de ligações das peças sanitárias 4.21 Colocação da aparelhagem eléctrica embebida 4.22 Protecção dos elevadores 92 94 95 98 99 4.1 Principais patologias em edifícios de construção tradicional! 4.2 Acréscimo previsível de isolamento de fachadas devido à existência de varandas 4.3 Isolamento de um protótipo de caixa de estore 4.4 Índice de isolamento de janelas 4.5 Influência de uma superfície de fraco isolamento no conjunto 4.6 Perda de isolamento de uma porta de patim 4.7 Coeficientes de eficácia de revestimentos de pavimento 4.8 Coeficientes de eficácia de lajes flutuantes (o) 74 75 76 81 81 89 91 1. Introdução A protecção máxima contra o ruído, em favor dos espaços habitáveis, deverá ser um dos principais empenhos dos projectistas dos nossos dias. Com efeito, o aumento do número de equipamentos necessários ao funcionamento dos edifícios, complementado com a evolução das exigências funcionais, provoca a necessidade da existência de um projecto de condicionamento acústico. O condicionamento acústico deve ser pensado desde as fases iniciais do projecto, sendo de procurar a optimização de soluções conjuntas com os estudos das outras especialidades. A retativa facilidade como se obtêm alguns parâmetros caracterizadores de quaiquer recinto, independentemente destes se tratarem do isolamento da envolvente ou do seu comportamento relativamente às solicitações interiores a este, provoca situações de condicionamento "à posteriori". Embora seja de admitir a existência de casos em que tal fosse necessário, mesmo com o estudo inicial bem elaborado, o projecto de condicionamento acústico não pode ser encarado como relativo a medidas correctivas, as quais em muitos casos não são as soluções técnicas mais correctas. É de salientar que a acústica aplicada a edifícios teve O seu inicio no princípio do século por William Sabine, sendo deste modo evidente que se trata de um tema com poucos anos de desenvolvimento. Nos curriculos dos cursos de engenharia, tendo como base para comparação outros temas, este é abordado com carácter secundário incluído no programa de alguma disciplina da fisica das construções. Acresce a complexidade do seu estudo teórico, comparativamente a outros temas. Como resultado a maioria dos livros que tratam acústica são demasiado pesados e teóricos, para grande percentagem dos técnicos ligados ao processo construtivo, deixando insatisfeito o leitor confrontado com a resolução concreta dos problemas em edifícios. O aparecimento do Decreto-Lei nº 251/87, de 24 de Junho, introduz um referencial exigêncial com suporte legal. Embora traduzindo resoluções administrativas, estabelece critérios exigênciais apoiados em técnicas fiáveis e normalizadas para a sua quantificação. Deveria, no entanto, ser complementado com a publicação de elementos e a realização de acções de esclarecimento que habilitassem os técnicos responsáveis pela concepção de edificios. É objectivo do presente trabalho elaborar uma síntese devidamente estruturada das ferramentas existentes por forma a se poder elaborar um estudo de isolamento sonoro e condicionamento acústico de recintos pertencentes a edifícios escolares e Na fase de anteprojecto são indicadas quais as condicionantes a considerar e as consequências para determinado tipo de soluções. São apresentados alguns esquemas de implantação dos recintos no interior do edifício e seu relacionamento com o exterior. É evidenciada a importância da análise nesta fase, visto condicionar as soluções a estudar posteriormente e a ser possível minimizar os custos do tratamento acústico do edifício através de uma organização conveniente dos espaços. Para o projecto de execução a análise é subdividida mediante se trata de isolamento aos ruídos aéreos, isolamento aos ruídos de percussão e isolamento de equipamentos. Para os isolamento aos ruídos aéreos o estudo é subdividido mediante o relacionamento entre o recinto que se pretende isolar e o recinto emissor de ruído. O isolamento aos ruídos é abordado sob o ponto de vista das soluções padrão, indicando as principais recomendações na sua concepção e os erros mais frequentes na execução com as correspondentes perdas de isolamento. Em relação aos ruídos produzidos por equipamentos, para o estudo foram subdivididos mediante as especialidades correntes na construção de edifícios: redes de águas e esgotos e sanitários, ventilação mecânica forçada; aquecimento central; equipamento eléctrico; ascensores; recolha de lixos. Por último são apresentadas algumas indicações para obtenção de possíveis soluções para reforço do isolamento sonoro no caso de reabilitação de edifícios. Em acústica a correcta execução dos trabalhos é fundamental para se atingirem os objectivos propostos. Em meu entender esta situação só é possível se existirem documentos escritos e peças desenhadas que explicitem os procedimentos a assegurar na execução desses trabalhos. Verifica-se que raramente o pessoal qualificado está sensibilizado sobre os procedimentos que deve adoptar em execução tendo em vista o correcto desempenho dos elementos sob o ponto de vista da acústica. Desta forma são apresentadas as condições técnicas de execução dos trabalhos mais frequentes na construção de edifícios. A descrição não pretende ser exaustiva, mas sim uma base de trabalho para a sua elaboração no caso particular da concepção de um edifício. Como complemento das condições técnicas de execução, são descritos os procedimentos para o controlo da execução dos trabalhos, com base nos documentos de execução e contratuais. Como já foi referido os parâmetros caracterizadores do comportamento acústico são facilmente mensuráveis, devendo deste modo na recepção dos trabalhos ter esse factor em consideração. Para tal apresentam-se recomendações para a sua avaliação. Após a recepção dos trabalhos e o edifício entrar em funcionamento, devem existir procedimentos para uma correcta manutenção, conservação e detecção de patologias. Por tal são apresentadas recomendações por forma a evitar determinados procedimentos que põem em causa os resultados conseguidos no processo de construção. Apresenta-se uma base para a elaboração de um manual de manutenção dos componentes cuja degradação compromete o comportamento acústico. Tem-se a consciência do facto do presente trabalho ser um pouco generalista sobre o tema acústica em edifícios. O objectivo é precisamente o de organizar em um documento informação dispersa, ordenando-a seguindo uma sequência idêntica à do processo construtivo por forma que possibilite aos técnicos projectar edifícios com características tais que permitam a satisfação da regulamentação e ainda qual o caminho a seguir para se poderem atingir resultados com melhores valores que os exigidos regulamentarmente. 2.2. Fontes de ruído. A envolvente sonora do local escolhido para uma operação imobiliária pode apresentar situações diversas. Os estímulos sonoros podem ser considerados nefastos, neutros ou agradáveis, dependendo da utilização que se prevê para a construção a edificar e das pessoas que a vão ocupar. É evidente que os edifícios a projectar vão modificar a envolvente sonora próxima. Se o nível de pressão sonora exterior é importante ou está em risco de passar a ser, em função por exemplo do aumento de tráfego, deverá prever-se um aumento de isolamento de fachadas. Se pelo contrário o nível de pressão sonora exterior é extremamente fraco, como por exemplo o de um imóvel isolado, será necessário tomar precauções complementares com o isolamento interior. Com efeito, nós somos mais sensíveis ao ruído dos nossos vizinhos que a um ruído ambiente com um nível sonoro fraco. Dever-se-á para qualquer situação, avaliar os níveis de pressão sonora existentes, afim de determinar um mapa de cargas acústicas. A caracterização das fontes de ruído é muito importante para a definição do programa de isolamento sonoro dos edifícios. Em primeiro lugar deve-se efectuar uma subdivisão relativamente à posição da fonte face ao edifício. Desta subdivisão resultam dois grandes grupos: fontes exteriores e no interior do edifício. O estudo das fontes exteriores é indiferente quer se trate da concepção de um edifício escolar ou de habitação. Com efeito os locais de implantação dos dois tipos de edifícios genericamente podem-se considerar semelhantes. Em relação às fontes de ruido no interior dos edifícios já não se pode agrupar a sua caracterização. Apesar de haver situações de fontes de ruídos semelhantes, o funcionamento dos edifícios e o tipo de recintos é diferente, o que coloca situações com tratamento diverso. 2.2.1. Fontes de ruído exteriores aos edifícios. A escolha de um terreno para implantação de um edifício de habitação, ou no caso mais vasto para a definição de uma zona residêncial, deve ter como condicionante a natureza da envolvente sonora. A classificação, ainda que subjectiva, dos estímulos sonoros é muito importante, visto que o tratamento deve ser diferente para os diversos tipos. ível de Intensidade Espectro Sobreposição face ao ambiente Factores ligados ao M aspecto nefasto dos estimutos sonoros mbiente desejado uração e repetitividade Local e momento em que se produz! Significado atribuido Estado psico-fisiológico do ouvinte Estimulos Sonoros Tráfego rodoviário, ferro. e aéreo lementos naturais Tipos de ruídos mais correntes nimais existentes no exterior — anifestações humanas Artificiais Figura 2.1- Caracterização do ruído proveniente do exterior dos edificios. É necessário situar as fontes no espaço e no tempo. À localização das fontes no espaço é essencial para a definição da metodologia a adoptar com vista a minimizar os seus efeitos, sendo o tratamento de uma fonte pontual diverso de uma linear ou móvel. Em relação ao tempo é importante o conhecimento dos períodos do dia em que ocorrem, a sua repetitividade e duração no tempo. Na figura 2.1 estão esquematizados os principais tipos de estímulos sonoros e os factores ligados ao aspecto nefasto destes. Dos tipos de ruídos apresentados na figura o ruído de tráfego é o que permite estudo com vista a uma previsão do nível sonoro do ruído ambiente. No estudo devemos 
