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ACÚSTICAARQUITETÔNICA
Régio Paniago Carvalho
ACÚSTICAARQUITETÔNICA2a ediçãoRevista e Ampliada
Arch-Tec®
© by Régio Paniago Carvalho - 20062a edição - 2010
Ficha Técnica
Revisão:Régio Paniago Carvalho e João Carlos Taveira
Arte final e Capa:Victor Tagore e Cassia Caroline Ramiro Rocha
Ilustrações:Marcelo Borges Faccenda e Jonatan Gonçalves
Imagens Fotograficas:Ivan Lopes Franco
Diagramação:Cláudia Gomes
ISBN 978-85-7062-xxx-0
Todos os direitos em língua portuguesa, no Brasil, reservados de acordo com a lei. Nenhuma parte deste livro pode ser reproduzida ou transmitida de qualquer forma ou por qualquer meio, incluindo fotocópia, gravação ou informação computadorizada, sem permissão por escrito do Autor. THESAURUS EDITORA DE BRASÍLIA LTDA. SIG Quadra 8, lote 2356 - CEP 70610-480 - Brasília, DF. Fone: (61) 3344-3738 - Fax: (61) 3344-2353 * End. Eletrônico: [email protected] *Página na Internet: www.thesaurus.com.br - Arch-Tec® - www.arch-tec.com.br / [email protected]
Composto e impresso no Brasil / Printed in Brazil
C331a Carvalho, Régio PaniagoAcústica Arquitetônica / Régio Paniago
Carvalho. 2. ed. – Brasília : Thesaurus, 2010.
p. ; il.
1. Acústica, Brasil 2. Arquiteruta I. Título
CDU 534.8:72 CDD 534
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Agradecimentos
A todos que, direta ou indiretamente, de alguma forma contribuiram para o desenvolvimento deste projeto, e em especial à minha família pela paci-ência e compreensão e aos meus colegas de traba-lho: meus filhos Bruno (arquiteto) e César (estu-dante de arquitetura) e arquitetos Adriane Pastore, Jonatan Gonçalves, Marcelo Borges Faccenda e Wiliam Farkatt Tabosa.
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Perfil do autor
Paixão pela acústica: texto parcial de impressões sobre o autor, em en-trevista publicada na edição nº 12 de 28/06/2009 do portal Vibranews (www.vibranews.com.br), informativo eletrônico da Vibrason - SP (www.vibrason.com.br)
Basta conversar alguns minutos com o arquiteto Régio Paniago Carvalho para ficar convencido de seu talento e paixão pela acústica. Este sentimento, com certeza, mobiliza esse goiano (55 anos) a tocar seus pro-jetos, nos quais combina base científica com extrema sensibilidade e per-feito domínio dos segredos da arquitetura. Formado pela Universidade de Brasília, iniciou sua vida profissional na implantação da então recém constituida Radiobrás na Amazônia Legal na década de 70. Lá, enfrentou muitas dificuldades de acesso à informação especializada. Viu-se obriga-do, então, a pesquisar a essência do comportamento acústico dos mate-riais nas suas várias formas de aplicação, conciliando os recursos naturais próprios de cada região com as necessidades das obras ali executadas...
Jornalista Ailton FernandesOpera Marketing – São Paulo-SP
www.operamarketing.com.br / [email protected]
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Comentários sobre a primeira edição
Gosto do livro de Régio Paniago, um dos livros que utilizo em mi-nha disciplina de Conforto Acústico ministrada na Faculdade de Arqui-tetura e Urbanismo - UNIEURO (Centro Universitário Euroamericano), porque é bom de se ler, por sua redação clara, bem organizada e ilustra-ções com qualidade gráfica. Prático, antes de tudo, desmitifica a acústica por trazer os problemas do dia a dia do arquiteto e do engenheiro, do músico, entre outros, constituindo-se em interessante fonte de consulta.
Miriam Nardelli, Dra. Arqta. (UnB-DF)[email protected]
O livro Acústica Arquitetônica apresenta os conceitos de acústica num texto objetivo, claro e numa sequência de fácil entendimento para o estudante. O arquiteto Régio Paniago Carvalho conseguiu transmitir as ba-ses da acústica sem se valer de fórmulas matemáticas complexas, tornando o livro acessível aos iniciantes no mundo da acústica. Além disso, ele apresenta situações arquitetônicas específicas com recomendações para a condução de um projeto acústico adequado. Este livro tem sido uma fonte de consulta para realização dos nossos projetos acústicos, além de servir como base para montagem do nosso curso a distância “Acústica - fundamentos e conceitos”.
Vitor Litwinczik, Dr. Eng. (UFSC-SC) Consultor da SOBRAC - Sociedade Brasileira de Acústica
Sócio diretor da Anima Acústica – Tecnologia e Conhecimento, Florianópolis – SCwww.animacustica.com.br / [email protected]
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É um prazer comentar sobre o livro “Acústica Arquitetônica” do meu particular amigo e companheiro de 30 anos de jornada, arquiteto Régio Paniago, obra da mais alta qualidade tanto no que diz respeito aos preceitos teóricos como à gama de coeficientes de absorção acústica de diversos materiais nela citados. Sugiro esta obra não somente para os profissionais, mas também para os estudantes de arquitetura e engenha-ria. Parabéns por este trabalho de grande valia para todos nós.
José Alberto Porto da Cunha Lobo, Eng. (UGF-RJ)Membro Efetivo da SOBRAC - Sociedade Brasileira de Acústica
Sócio diretor da Implante de Acústica, Brasília – DFwww.implanteacustica.com.br / [email protected]
Este livro veio para suprir a quase lacuna de tão poucas publica-ções sobre acústica arquitetônica no Brasil. Na constante busca por um novo estilo de vida, com conforto e bem-estar, esse material se mostra de grande valia para a ACKOUSTIK, auxiliando nas soluções dos trabalhos desenvolvidos por nossa empresa. O livro trata a questão com proprie-dade, orientando a evitar problemas futuros e a aumentar a consciência dos cidadãos.
Ivon Lopes Franco Sócio diretor da ACKOUSTIK – Acústica e Projetos, Brasília - DF
www.ackk.com.br / [email protected]
Acústica Arquitetônica - comentário sobre a primeira edi-ção do livro, publicado no site da internet www.nosrevista.com.br em 14/02/2008: “Esse é o melhor livro de acústica que já li em minha vida, parabéns ao arquiteto...”
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Nota do autor
Meus sinceros agradecimentos pelos comentários dos dou-tores, colegas e parceiros que, em muito, me incentivaram a pro-mover esta segunda edição do “Acústica Arquitetônica”.
Ao escrever um livro técnico o autor se expõe, e eu não sabia que a coisa é tão intensa. Mas não houve susto, e está sendo muito gratificante: não somente arquitetos e engenheiros adotaram esta obra nas suas empreitadas, mas também advogados fundamen-tando suas teses nos tribunais, médicos orientando seus pacientes, igrejas direcionando suas instalações, músicos construindo seus estúdios particulares, enfim um alcance surpreendente que não consegui imaginar de começo. E mais uma surpresa agradável, também não prevista na partida: muitas escolas de arquitetura e engenharia, Brasil afora, passaram a adotar este trabalho na con-dição de livro didático.
Devo admitir que o objetivo não somente foi alcançado, como também superou as expectativas. Minha responsabilidade aumentou, e muito.
E conforme disse na introdução, ainda na primeira edição, na medida em que experimentássemos (nós da Arch-Tec) novos desafios ao longo do tempo, acréscimos seriam introduzidos e al-terações necessárias seriam procedidas, cumprindo a promessa de uma coisa não estanque, mas um instrumento vivo e dinâmico.
Espero sinceramente que esta segunda edição, revisada e ampliada, extrapolando inclusive em alguns exemplos de casos que contém inseridas questões de conforto térmico e outros es-
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pecíficos de acústica ambiental em nível do urbano e até do rural, atenda a um número ainda maior de leitores.
Este trabalho, fruto de uma vivência profissional, continua aberto a comentários e sugestões.
Aproveito a oportunidade para também agradecer ao expo-ente português da divulgação da literatura brasileira contemporâ-nea, Sr. Victor Alegria da Thesaurus Editora, que acreditou neste trabalho quando da sua primeira edição, e ao seu filho, Victor Tago-re Alegria, pela paciência e dedicação na sua produção editorial.
E mais uma vez, obrigado a todos.
Arq. Régio Paniago Carvalho – o autor Responsável Técnico pela Arch-Tec®
www.arch-tec.com.br / [email protected]
Sumário
1. INTRODUÇÃO ................................................................ 19
2. O SOM 2.1. Conceito ..................................................................... 25 2.2. Ondas sonoras ............................................................ 25 2.3. Freqüência e período ................................................. 26 2.4. Velocidade de propagação do som ............................. 27 2.5. Comprimento de onda ............................................... 28 2.6. Intensidade do som .................................................... 28 2.7. Alcance do som .......................................................... 29 2.8. Mascaramento do som ............................................... 29 2.9. Difração do som ......................................................... 30 2.10. Refração do som ...................................................... 31 2.11. Ressonância do som ................................................. 31 2.12.Reflexãodosom ...................................................... 31 2.13. Inteligibilidade ......................................................... 32 2.14. Reverberação ........................................................... 32 2.15. Eco ........................................................................... 33 2.16. Eco palpitante .......................................................... 34 2.17. Ondas estacionárias ................................................. 34 2.18. O Decibel ................................................................. 35 2.19. Percepção auditiva do som ...................................... 35 2.20. Atenuação do som devido à distância ...................... 37 2.21. Somando decibéis .................................................... 38
3. RUÍDO 3.1. Conceito ..................................................................... 41 3.2. Efeitos do ruído sobre o homem ................................ 42 3.3. Ruído aéreo ................................................................ 43
3.4. Ruído de impacto ....................................................... 44 3.5.Verificaçãodeníveisderuído .................................... 44 3.6. O Decibel A: dB(A) ................................................... 46 3.7. Níveis de ruído aceitáveis .......................................... 47 3.8. Dose de ruído ............................................................. 49
4. COMPORTAMENTO ACÚSTICO DOS MATERIAIS 4.1. Conceito ..................................................................... 55 4.2. Materiais e sistemas isolantes acústicos .................... 56 4.3. A Lei de Massa .......................................................... 60 4.4.Isolamentoacústicoxcomprimentodeonda ............ 61 4.5. O efeito Massa / Mola / Massa .................................. 62 4.6. Materiais e sistemas absorventes acústicos ............... 63
5. TRATAMENTO ACÚSTICO 5.1. Conceito ..................................................................... 87 5.2. Isolamento acústico ................................................... 88 5.3. Absorção acústica ...................................................... 90 5.4. Condicionamento acústico ......................................... 92 5.5. Tempo de reverberação .............................................. 93 5.6. Tempo ótimo de reverberação ................................... 94 5.7. Geometria interna dos recintos .................................. 96
6. QUESTÕES DE ACÚSTICA ARQUITETÔNICA 6.1. Esquadrias acústicas .................................................. 103 6.2. Barreiras acústicas ..................................................... 106 6.3. Atenuadores de ruído ................................................. 107 6.4. Ruídos em poços de ventilação de edifícios .............. 109 6.5. Ruído de impacto em lajes de pisos ........................... 112 6.6. Ruído de impacto em coberturas metálicas ............... 119 6.7. Divisórias acústicas ................................................... 120 6.8. Ruído aéreo de motores ............................................. 122 6.9. Vibrações de máquinas e motores.............................. 124
7. TIPOLOGIAS ESPECÍFICAS 7.1. Ambientes de escritórios ............................................ 129 7.2. Ambientes de televendas ........................................... 133 7.3. Salas de reunião ......................................................... 136 7.4. Escolas de música ...................................................... 138 7.5. Home Theaters ........................................................... 141 7.6. Auditórios .................................................................. 143 7.7. Ruído Industrial ......................................................... 146 7.8. Bares e restaurantes abertos ....................................... 147
8. SOBRE ESTÚDIOS 8.1. Estúdios de rádio (locuções) ...................................... 153 8.2. Estúdios de televisão ................................................. 156 8.3. Estúdios de gravação e/ou ensaios conjuntos ............ 161
9. ESTUDO DE CASO 1 – SALA DE AULA...................... 167
10. ESTUDO DE CASO 2 – LOCUÇÃO DE RÁDIO ........ 183
11. EXEMPLO DE CASO 1 – ESTÚDIO DE GRAVAÇÃO .. 189
12. EXEMPLO DE CASO 2 – PEQUENO AUDITÓRIO ....... 199
13. EXEMPLO DE CASO 3 – TEMPLO RELIGIOSO ....... 207
14. EXEMPLO DE CASO 4 – QUESTÃO DE RUÍDO URBANO ........................................................................ 219
15. EXEMPLO DE CASO 5 – QUESTÃO RUÍDO EM ÁREA RURAL ................................................................. 229
16. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................ 237
1. INTRODUÇÃO1. INTRODUÇÃO
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O crescimento desordenado dos núcleos urbanos, o adven-to das novas tecnologias da construção civil, questões de
ordem cultural, etc., têm provocado um aumento acentuado de questões relacionadas ao conforto acústico.
Como matéria relativamente nova que se apresenta no Bra-sil, não é necessário um estudo mais profundo para comprovar o pouco conhecimento do assunto pela grande maioria dos colegas de arquitetura e engenharia. Sabe-se muito pouco, ou quase nada, sobre os conceitos que norteiam um bom projeto de acústica ar-quitetônica. A bibliografia disponível, em português, resume-se a poucos livros e tratados, que às vezes se perdem em demasiada teoria ou nem sempre são encontrados com facilidade nas livra-rias e bibliotecas.
A maioria dos arquitetos, construtores e engenheiros, ao se depararem com situações que exigem maior atenção sobre o assunto, limitam-se a reutilizar especificações e fórmulas aplica-das em situações particulares, levando os projetos a apresentarem equívocos de conforto acústico.
Proliferam-se, por conseguinte, os auditórios com gran-des áreas revestidas com carpete, sem consistência técnica e com atenção excessiva aos aspectos plásticos. Arquitetos com expe-riência nessa área e conhecimento do comportamento acústico dos materiais, podem projetá-los satisfatoriamente, com as mais variadas plantas e volumes e revestir com gama interminável de materiais.
1. INTRODUÇÃO
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Por outro lado é crescente o número de reclamações quanto às questões de ruído urbano, especificamente no tocante ao nú-mero excessivo de veículos trafegando pelas ruas, casas noturnas e até mesmo igrejas ou templos. Algumas vezes ouvimos depoi-mentos de pessoas que dizem ter se “acostumado” com tais ruídos próximos às suas residências e/ou locais de trabalho, quando na realidade estão sofrendo a perda de sua sensibilidade auditiva.
Também as construtoras e incorporadoras, em sua busca pela qualidade sempre crescente dos seus produtos, começam a se preocupar com o ruído de impacto de sapatos nas lajes de en-trepisos de um edifício, bem como com a transmissão de ruídos através dos poços de ventilação de banheiros, do fluxo de líquidos em tubulações hidráulicas e outras tantas situações.
A acústica arquitetônica transcendeu, então, os teatros, igrejas, cinemas, estúdios, entre outros, passando a incorporar-se em nosso dia-a-dia: salas de aula, escritórios, grupos geradores de energia e até o impacto da chuva no telhado
O projeto de acústica arquitetônica deixou de ser um tema acadêmico, enclausurado entre quatro paredes, para tornar-se real. Passa a ser necessário, simultaneamente com o projeto de arquitetura de edifícios, estruturas portantes, instalações prediais, tratamento térmico, etc.
Dessa forma, elaboramos este trabalho, que a partir de agora passa a nortear nossas consultas teóricas e procedimentos práticos no tratamento destas questões, endereçado também àqueles que buscam respostas rápidas e consistentes para tais procedimentos. Seu embasamento teórico nos parece suficiente para as questões abordadas. A intenção é nos atermos quase que exclusivamente à experiência prática, eliminando considerações demasiadamente teóricas que possam tornar estes escritos desinteressantes ou ina-dequados à sua meta.
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A C Ú S T I C A A R Q U I T E T Ô N I C A
E, na medida em que experimentarmos novos desafios, este texto poderá receber acréscimos e/ou alterações, não se consti-tuindo então em uma coisa estanque, mas em um instrumento vivo e dinâmico.
Na necessidade de aprofundamento dos temas aqui apre-sentados deveremos consultar nossa biblioteca atualmente dispo-nível, bem como nosso banco de dados.
Brasília-DF, janeiro de 2004.
Arq. Régio Paniago CarvalhoResponsável Técnico pela Arch-Tec®
2. O SOM2. O SOM
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2. O SOM
2.1. Conceito
O som é toda vibração ou onda mecânica gerada por um corpo vibrante, passível de ser detectada pelo ouvido humano.
A partir da fonte, o som se propaga em todas as direções, se-gundo uma esfera. Entretanto, dependendo da fonte sonora, pode haver uma maior concentração de energia em um determinado sentido evidenciando-se assim seu direcionamento.
O som requer um meio qualquer para se propagar (sólido, líquido ou gasoso). Dessa forma, pode-se concluir que o som não se propaga no vácuo.
2.2. Ondas sonoras
São os resultados das oscilações de moléculas do meio de pro-pagação, em torno de suas posições de equilíbrio. A título exclusivo
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de fácil compreensão do fenômeno, a água superficial de uma lagoa (meio elástico) quando excitada, gera ondas: espaços de pressão e depressão (energia cinética) passando por uma região de referência (energia potencial).
2.3. Freqüência (f) e período (T)
Exercida uma pressão em um meio elástico ocorrem ocila-ções cíclicas de pressão/depressão, em intervalos de tempo (pe-ríodo) maiores ou menores. A freqüência é então o número de oscilações (ou ciclos) por unidade de tempo (período).
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O desenho anterior evidencia que a freqüência (expressa em ciclos por segundo ou hertz) é inversamente proporcional ao pe-ríodo (expresso em segundos): f=1/T.
Classificação das ondas sonoras quanto à freqüência
2.4. Velocidade de propagação do som (C)
O som se propaga em velocidade diretamente proporcional à densidade do meio.
No ar, a 20ºC e ao nível do mar, C (velocidade de propaga-ção) = 343 m/seg.
A velocidade de propagação do som:• é diretamente proporcional à temperatura;• é diretamente proporcional à umidade;• não sofre influência da pressão atmosférica;• não varia com a freqüência.
Outras velocidades de propagação do som
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2.5. Comprimento de onda (λ= C/f)
É a distância percorrida pela onda sonora segundo um ciclo completo de pressão/depressão:
Nestes termos, no ar, o comprimento de uma onda de fre-qüência 100hz será:
λ = 343 / 100 = 3,43m
2.6. Intensidade do som
É a energia com que o som chega ao receptor, energia essa que não altera a freqüência do som.
λ
λ
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2.7. Alcance do som
Experiência realizada em Lyon, junto às margens do rio Sena e sobre os lagos Annecy e Lehman na França, para analisar as boas propriedades refletoras da água, chegou à seguinte conclusão: ao se posicionar adequadamente uma fonte em frente a um espelho d’água de grande extensão, um som pode alcançar 1.500 metros de distância e, dependendo das circunstâncias, chegar até a 2.500 metros.
2.8. Mascaramento do som
Consiste na sobreposição de sons, ou seja, dois ou mais sons percutem ao mesmo tempo no mesmo ambiente e se “em-baralham”, dificultando sua identificação. Nesses casos, o som de maior intensidade sobrepõe-se ao de menor intensidade
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2.9. Difração do som
Consiste na propriedade que uma onda sonora possui de transpor obstáculos posicionados entre a fonte sonora e a recep-ção, mudando sua direção e reduzindo sua intensidade.
