ACÚSICA ARQUIEÔNICA
Régio Paniago Paniago Carvalo Car valo
ACÚSICA ARQUIEÔNICA 2a edição Revista e Ampliada
Arch-Tec®
© by Régio Paniago Carvalho - 2006 2a edição - 2010 Ficha Técnica
Revisão: Régio Paniago Carvalho e João Carlos Taveira Arte fnal e Capa: Victor Tagore e Cassia Caroline Ramiro Rocha Ilustrações: Marcelo Borges Faccenda e Jonatan Gonçalves Imagens Fotografcas: Ivan Lopes Franco Diagramação: Cláudia Gomes ISBN 978-85-7062-xxx-0
C331a Carvalho, Régio Paniago Acústica Arquitetônica / Régio Paniago Carvalho. 2. ed. – Brasília : Thesaurus, 2010. p. ; il. 1. Acústica, Brasil 2. Arquiteruta I. Título CDU 534.8:72 CDD 534 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 orma ou por qualquer meio, incluindo otocópia, gravação ou inormação 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: editor@thesaurus. com.br *Página na Internet: www.thesaurus.com.br - Arch-Tec - www.arch-tec.com.br /
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Composto e impresso no Brasil / Printed in Brazil
Agradecimentos A todos que, direta ou indiretamente, de alguma orma contribuiram para o desenvolvimento deste projeto, e em especial à mina amília pela paciência e compreensão e aos meus colegas de trabalo: meus los Bruno (arquiteto) e César (estudante de arquitetura) e arquitetos Adriane Pastore, Jonatan Gonçalves, Marcelo Borges Faccenda e Wiliam Farkatt abosa.
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Perl 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), inormativo eletrônico da Vibrason - SP (www.vibrason.com.br) Basta conversar alguns minutos com o arquiteto Régio Paniago Carvalo para car 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 cientíca com extrema sensibilidade e pereito domínio dos segredos da arquitetura. Formado pela Universidade de Brasília, iniciou sua vida prossional na implantação da então recém constituida Radiobrás na Amazônia Legal na década de 70. Lá, enrentou muitas diculdades de acesso à inormação especializada. Viu-se obrigado, então, a pesquisar a essência do comportamento acústico dos materiais nas suas várias ormas de aplicação, conciliando os recursos naturais próprios de cada região com as necessidades das obras ali executadas... Jornalista Ailton Fernandes Opera Marketing – São Paulo-SP
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Comentários sobre a primeira edição
Gosto do livro de Régio Paniago, um dos livros que utilizo em mina disciplina de Conorto Acústico ministrada na Faculdade de Arquitetura e Urbanismo - UNIEURO (Centro Universitário Euroamericano), porque é bom de se ler, por sua redação clara, bem organizada e ilustrações com qualidade gráca. Prático, antes de tudo, desmitica a acústica por trazer os problemas do dia a dia do arquiteto e do engeneiro, do músico, entre outros, constituindo-se em interessante onte de consulta. Miriam Nardelli, Dra. Arqta. (UnB-DF)
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O livro Acústica Arquitetônica apresenta os conceitos de acústica num texto objetivo, claro e numa sequência de ácil entendimento para o estudante. O arquiteto Régio Paniago Carvalo conseguiu transmitir as bases da acústica sem se valer de órmulas matemáticas complexas, tornando o livro acessível aos iniciantes no mundo da acústica. Além disso, ele apresenta situações arquitetônicas especícas com recomendações para a condução de um projeto acústico adequado. Este livro tem sido uma onte de consulta para realização dos nossos projetos acústicos, além de servir como base para montagem do nosso curso a distância “Acústica - undamentos e conceitos”. Vitor Litwinczik, Dr. Eng. (UFSC-SC) Consultor da SOBRAC - Sociedade Brasileira de Acústica Sócio diretor da Anima Acústica – Tecnologia e Conhecimento, Florianópolis – SC
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É um prazer comentar sobre o livro “Acústica Arquitetônica” do meu particular amigo e companeiro 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 coecientes de absorção acústica de diversos materiais nela citados. Sugiro esta obra não somente para os prossionais, mas também para os estudantes de arquitetura e engenaria. Parabéns por este trabalo de grande valia para todos nós. José Alberto Porto da Cunha Lobo, Eng. (UGF-RJ) Membro Eetivo da SOBRAC - Sociedade Brasileira de Acústica Sócio diretor da Implante de Acústica, Brasília – DF
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Este livro veio para suprir a quase lacuna de tão poucas publicações sobre acústica arquitetônica no Brasil. Na constante busca por um novo estilo de vida, com conorto e bem-estar, esse material se mostra de grande valia para a ACKOUSIK, auxiliando nas soluções dos trabalos desenvolvidos por nossa empresa. O livro trata a questão com propriedade, orientando a evitar problemas uturos e a aumentar a consciência dos cidadãos. Ivon Lopes Franco Sócio diretor da ACKOUSTIK – Acústica e Projetos, Brasília - DF
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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 melor livro de acústica que já li em mina vida, parabéns ao arquiteto...” 10
Nota do autor
Meus sinceros agradecimentos pelos comentários dos doutores, colegas e parceiros que, em muito, me incentivaram a promover 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 ouve susto, e está sendo muito graticante: não somente arquitetos e engeneiros adotaram esta obra nas suas empreitadas, mas também advogados undamentando suas teses nos tribunais, médicos orientando seus pacientes, igrejas direcionando suas instalações, músicos construindo seus estúdios particulares, enm um alcance surpreendente que não consegui imaginar de começo. E mais uma surpresa agradável, também não prevista na partida: muitas escolas de arquitetura e engenaria, Brasil aora, passaram a adotar este trabalo na condição de livro didático. Devo admitir que o objetivo não somente oi alcançado, como também superou as expectativas. Mina responsabilidade aumentou, e muito. E conorme disse na introdução, ainda na primeira edição, na medida em que experimentássemos (nós da Arc-ec) novos desaos ao longo do tempo, acréscimos seriam introduzidos e alterações 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 conorto térmico e outros es11
pecícos de acústica ambiental em nível do urbano e até do rural, atenda a um número ainda maior de leitores. Este trabalo, ruto de uma vivência prossional, continua aberto a comentários e sugestões. Aproveito a oportunidade para também agradecer ao expoente português da divulgação da literatura brasileira contemporânea, Sr. Victor Alegria da Tesaurus Editora, que acreditou neste trabalo quando da sua primeira edição, e ao seu lo, Victor agore Alegria, pela paciência e dedicação na sua produção editorial. E mais uma vez, obrigado a todos. Arq. Régio Paniago Carvalo – o autor Responsável écnico pela Arch-Tec® www.arc-tec.com.br / regio@arc-tec.com.br
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Sumário 1. INTRODUÇÃO ................................................................
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2. O SOM 2.1. Conceito ..................................................................... 2.2. Ondas sonoras ............................................................ 2.3. Freqüência e período ................................................. 2.4. Velocidade de propagação do som............................. 2.5. Comprimento de onda ............................................... 2.6. Intensidade do som .................................................... 2.7. Alcance do som.......................................................... 2.8. Mascaramento do som ............................................... 2.9. Difração do som......................................................... 2.10. Refração do som ...................................................... 2.11. Ressonância do som................................................. 2.12.Reexãodosom ...................................................... 2.13. Inteligibilidade ......................................................... 2.14. Reverberação ........................................................... 2.15. Eco ........................................................................... 2.16. Eco palpitante .......................................................... 2.17. Ondas estacionárias ................................................. 2.18. O Decibel ................................................................. 2.19. Percepção auditiva do som ...................................... 2.20. Atenuação do som devido à distância...................... 2.21. Somando decibéis ....................................................
25 25 26 27 28 28 29 29 30 31 31 31 32 32 33 34 34 35 35 37 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.Verifcaçãodeníveisderuído .................................... 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..................................................................... 4.2. Materiais e sistemas isolantes acústicos .................... 4.3. A Lei de Massa .......................................................... 4.4.Isolamentoacústicoxcomprimentodeonda ............ 4.5. O efeito Massa / Mola / Massa .................................. 4.6. Materiais e sistemas absorventes acústicos ...............
55 56 60 61 62 63
5. TRATAMENTO ACÚSTICO 5.1. Conceito..................................................................... 5.2. Isolamento acústico ................................................... 5.3. Absorção acústica ...................................................... 5.4. Condicionamento acústico......................................... 5.5. Tempo de reverberação.............................................. 5.6. Tempo ótimo de reverberação ................................... 5.7. Geometria interna dos recintos ..................................
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6. QUESTÕES DE ACÚSTICA ARQUITETÔNICA 6.1. Esquadrias acústicas .................................................. 6.2. Barreiras acústicas ..................................................... 6.3. Atenuadores de ruído ................................................. 6.4. Ruídos em poços de ventilação de edifícios .............. 6.5. Ruído de impacto em lajes de pisos........................... 6.6. Ruído de impacto em coberturas metálicas ............... 6.7. Divisórias acústicas ................................................... 6.8. Ruído aéreo de motores ............................................. 6.9. Vibrações de máquinas e motores..............................
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7. TIPOLOGIAS ESPECÍFICAS 7.1. Ambientes de escritórios............................................ 7.2. Ambientes de televendas ........................................... 7.3. Salas de reunião ......................................................... 7.4. Escolas de música ...................................................... 7.5. Home Theaters........................................................... 7.6. Auditórios .................................................................. 7.7. Ruído Industrial ......................................................... 7.8. Bares e restaurantes abertos.......................................
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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. INTRODUÇÃO
1. INRODUÇÃO
O
crescimento desordenado dos núcleos urbanos, o advento das novas tecnologias da construção civil, questões de ordem cultural, etc., têm provocado um aumento acentuado de questões relacionadas ao conorto acústico. Como matéria relativamente nova que se apresenta no Brasil, não é necessário um estudo mais proundo para comprovar o pouco conecimento do assunto pela grande maioria dos colegas de arquitetura e engenaria. Sabe-se muito pouco, ou quase nada, sobre os conceitos que norteiam um bom projeto de acústica arquitetônica. A bibliograa disponível, em português, resume-se a poucos livros e tratados, que às vezes se perdem em demasiada teoria ou nem sempre são encontrados com acilidade nas livrarias e bibliotecas. A maioria dos arquitetos, construtores e engeneiros, ao se depararem com situações que exigem maior atenção sobre o assunto, limitam-se a reutilizar especicações e órmulas aplicadas em situações particulares, levando os projetos a apresentarem equívocos de conorto acústico. Prolieram-se, por conseguinte, os auditórios com grandes áreas revestidas com carpete, sem consistência técnica e com atenção excessiva aos aspectos plásticos. Arquitetos com experiência nessa área e conecimento do comportamento acústico dos materiais, podem projetá-los satisatoriamente, com as mais variadas plantas e volumes e revestir com gama interminável de materiais. 19
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Por outro lado é crescente o número de reclamações quanto às questões de ruído urbano, especicamente no tocante ao número excessivo de veículos traegando pelas ruas, casas noturnas e até mesmo igrejas ou templos. Algumas vezes ouvimos depoimentos de pessoas que dizem ter se “acostumado” com tais ruídos próximos às suas residências e/ou locais de trabalo, quando na realidade estão sorendo a perda de sua sensibilidade auditiva. ambém 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 entrepisos de um ediício, bem como com a transmissão de ruídos através dos poços de ventilação de baneiros, do fuxo de líquidos em tubulações idráulicas 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 cuva no telado 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 ediícios, estruturas portantes, instalações prediais, tratamento térmico, etc. Dessa orma, elaboramos este trabalo, 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 suciente 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 inadequados à sua meta. 20
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E, na medida em que experimentarmos novos desaos, este texto poderá receber acréscimos e/ou alterações, não se constituindo então em uma coisa estanque, mas em um instrumento vivo e dinâmico. Na necessidade de aproundamento dos temas aqui apresentados deveremos consultar nossa biblioteca atualmente disponível, bem como nosso banco de dados.
Brasília-DF, janeiro de 2004. Arq. Régio Paniago Carvalo Responsável écnico pela Arch-Tec®
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2.. O SOM
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 umano. A partir da onte, o som se propaga em todas as direções, segundo uma esera. Entretanto, dependendo da onte sonora, pode aver 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 orma, 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 propagação, em torno de suas posições de equilíbrio. A título exclusivo
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de ácil compreensão do enômeno, a água supercial de uma lagoa (meio elástico) quando excitada, gera ondas: espaços de pressão e depressão (energia cinética) passando por uma região de reerência (energia potencial).
2.3. Freqüência () e período () Exercida uma pressão em um meio elástico ocorrem ocilações cíclicas de pressão/depressão, em intervalos de tempo (período) maiores ou menores. A reqüência é então o número de oscilações (ou ciclos) por unidade de tempo (período).
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ACÚSICA ARQUIEÔNICA
O deseno anterior evidencia que a reqüência (expressa em ciclos por segundo ou hertz) é inversamente proporcional ao período (expresso em segundos): =1/. Classifcação das ondas sonoras quanto à reqüência
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 propagação) = 343 m/seg. A velocidade de propagação do som: é diretamente proporcional à temperatura; é diretamente proporcional à umidade; não sore infuência da pressão atmosérica; não varia com a reqüência. •
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Outras velocidades de propagação do som
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R É G I O P A N I A G O C A R VA L h O
2.5. Comprimento de onda ( λ = C/) É a distância percorrida pela onda sonora segundo um ciclo completo de pressão/depressão: λ
λ
Nestes termos, no ar, o comprimento de uma onda de reqüência 100hz será: λ = 343 / 100 = 3,43m
2.6. Intensidade do som É a energia com que o som cega ao receptor, energia essa que não altera a reqüência do som.
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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 Leman na França, para analisar as boas propriedades refetoras da água, cegou à seguinte conclusão: ao se posicionar adequadamente uma onte em rente a um espelo d’água de grande extensão, um som pode alcançar 1.500 metros de distância e, dependendo das circunstâncias, cegar 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 “embaralam”, dicultando sua identicação. Nesses casos, o som de maior intensidade sobrepõe-se ao de menor intensidade
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