Universidade de São Paulo Faculdade de Arquitetura e Urbanismo Departamento de Tecnologia da Arquitetura
AUT 0278 - Desempenho Acústico, Arquitetura e Urbanismo
História da Acústica Arquitetônica Arquitetônica
Ranny L. X. N. Michalski Ranny Michalski e-mail: rannyxavier@gm
[email protected] ail.com
História da Acústica • Conhecimentos acústicos
arte música • Desenvolveu-se ligada à música e à arte exercida desde 4.000 a.C. pelos hindus, egípcios, egípcios, japoneses japoneses e chineses. chineses. • Homem
Pinturas da Tumba de Nakht da necrópole necrópole de Tebas Tebas – Egito – Bailarinas Bailarinas e Músicas – 1420 a.C.
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Grécia Antiga • Civilização grega • A arte teve maior estima • Música e poesia eram uma coisa só
→ também estimadas
• A música dominava dominava a vida religiosa, reli giosa, estética, moral e científica. • “homem musical” → homem educado • Criação do TEATRO: construção para fins religiosos, onde eram encenadas peças referentes à mitologia grega.
Aristóteles (384 a.C. a.C. - 322 a.C) e Euclides Euclides (360 (360 a.C. - 295 a.C.) • Aristóteles
• Estudaram o som entre 384 a.C. e 295 a.C. • Matemáticos: fusão mística entre aritmética e música. • “Po “Por que que quan quanddo se este estennde palh palhaa sobr obre a orques uestra tra de um teat teatrro, Aristó tóte tele less em ‘Problemata ’. o cor coro par parece ece meno menoss sono sonorro?” o?” - Aris Arquimedess (287 a.C. - 212 a.C.) • Arquimede
• Estudou geometria e ótica • Fenômenos óticos - ligados aos Fundamentos Fundamentos da Acústica Geométrica • Princípio do chamado “inverso “ inverso do quadrado da distância para intensidade acústica e lumínica” lumínica”
• Influenciou a Idade Média.
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• Heron (Hero) (10 d.C. - 70 d.C.) • Contemporâneo de Jesus Cristo e dos primeiros apóstolos. • Ótica - reflexão da luz por espelhos • Demonstra a igualdade dos ângulos de incidência e reflexão num espelho. • Acústica - “O ângulo de incidência do som ao chocar um sólido é igual ao ângulo de reflexão do som”.
• Vitruvius (80 -70 a.C. - depois de 20 d.C.) • Arquiteto romano. • Introduz, pela primeira vez, o termo akoustiké – o sentido do ouvido. • Estudos sobre transmissão, difração, reverberação do som, recepção da palavra e inteligibilidade nos teatros gregos e romanos. • Tratado sobre arquitetura, “ De Architectura”, chamado hoje de “Os Dez Livros em Arquitetura”.
Teatros Gregos • Ao ar livre datados dos Séculos 5 a 7 a.C. • Audição e visibilidade: conceitos inseparáveis (“theatron” – deriva de “theaomai” = contemplar). • Muito utilizados para cenários religiosos, em que os cultos eram acompanhados por corais, danças e rituais (culto em honra do Deus da alegria).
• Atores usavam grandes máscaras: para definir as expressões faciais dos personagens, melhorar a visibilidade de longe e amplificar as vozes como um megafone, de maneira a projetar as vozes dos atores para a audiência.
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Teatros Gregos • Técnicas de construção gregas: - muito arcaicas, primitivas.
• Situados em locais calmos e de ventos favoráveis. • Aproveitavam a topografia do terreno: palco situado em depressões do terreno, aproveitando a inclinação natural das colinas, onde eram escavadas as fileiras da audiência. • Locais com uma bela vista, dando ao teatro grego um plano de fundo natural, atrás do palco.
Teatros Gregos • Platéia disposta de forma semicircular, próxima ao palco, em degraus. • Maior aproximação do público e platéia: → maior captação sonora pelo espectador. • Mostra que eles possuíam certos conhecimentos acústicos.
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Teatro Grego
• Local de representações com 3 partes bem definidas: • Cávea – espaço semi-circular destinado à plateia (arquibancada). • Orquestra – local das danças e tragédias (circular) – onde o coro cantava e dançava. • Palco – entre a orquestra e a edificação posterior (entrada de ação e apoio dos atores) – onde os atores atuavam.
Teatro Grego
Teatro de Dionísio em Atenas: capacidade de até 17000 espectadores. Século 5 a.C.
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Teatro Grego
Teatro de Epidauro - construído em
350 a.C., o mais bem conservado e famoso pela acústica perfeita: capacidade para 12000 espectadores.
Teatro de Epidauro (vídeo)
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Teatros Romanos • Seguem basicamente o modelo grego. • Mas não seguem a topografia do terreno. Não eram construídos nos morros, mas sim dentro das cidades, em terrenos planos. • Diferentes dos teatros gregos, os romanos eram utilizados para diversão do público, e não de caráter religioso.
Teatros Romanos
• Orquestra – passou de forma circular a semi-circular . • Presença de proscênio – galeria localizada à frente do palco, mais alta e larga que a do teatro grego e mais próxima da plateia. • Fachada alta que se nivela com o último lance de degraus da cávea (arquibancada). Cenário artificial e ornamentado - passa a ser um elemento importante.
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Teatro Romano • Possibilidade de haver: • Reforço acústico – através de superfícies refletoras verticais da edificação, construídas atrás do palco. • Reflexões laterais (desempenho similar ao das conchas acústicas).
Idade Média • Com a implantação e expansão do cristianismo. • Espírito científico e artístico em hibernação. • Não há avanço em relação ao conhecimento em acústica e nem dos teatros. • Romanos – construíram edifícios públicos monumentais e com espaços internos amplos (desenvolvimento do arco permitiu a diminuição do número de colunas). • Esses edifícios – foram sendo usados como espaços religiosos. • Basílicas – passam das atividades da corte e comércio para espaço de manifestações litúrgicas.
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• Igrejas medievais • Ambientes com grandes volumes. • Construídos com materiais refletores acusticamente – pedra e alvenaria – GRANDE SOBREPOSIÇÃO SONORA. • As igrejas representam a função acústica do espaço: canto gregoriano. • Locais que influenciaram no desenvolvimento da música – para obter melhor desempenho acústico dos espaços internos, o som devia ser emitido pausadamente, tornando-o mais compreensível.
• Igrejas medievais • Locais sob influência bizantina – presença de cúpulas (exemplo de superfícies que causam focalização sonora). • Mais tarde no gótico – cúpula com arco ogival – libera o peso da cobertura nas
paredes (mas torna possível edifícios mais altos, o que aumenta o caminho percorrido pelo som e provoca fenômenos, como o eco).
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Renascimento • Ressurgimento da Ciência • Valorização da literatura e da arte – revitalização dos teatros • Presença de elementos clássicos • Reintrodução de formas rigorosamente proporcionais
• Galileo Galilei (1564 - 1642) • Novas investigações em acústica • Origem da “Acústica Experimental”
• Guichard Joseph Duverney (1648 - 1730) • “Tratado do Órgão da Audição” (1683) – um dos primeiros trabalhos completos sobre otologia.
Teatros Renascentistas • Resgatam algumas características da antiguidade, mas... • Ambientes fechados: • Teatros antigos (ao ar livre): - Som direto (som ouvido se restringe ao som emitido pela fonte) • Teatros fechados: - Som direto e refletido pelas superfícies (grande número de superfícies propicia reflexões sonoras, que reforçam o som direto). - Ambiente bastante reverberante na ausência do público. • Grande capacidade de público (a reflexão sonora, devida às superfícies refletoras, é compensada pela absorção sonora, devida ao grande público).
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Teatros Renascentistas • Primeiro teatro coberto da Europa: Teatro Olímpico de Vicenza (1585, 400 pessoas, arquiteto Andrea Palladio).
Teatros Renascentistas • Teatro Olímpico de Vicenza • Importante momento para a Acústica Arquitetônica: novo marco para os projetos de teatros e auditórios. • Palco – dois espaços distintos acusticamente são interligados por uma abertura (BOCA DE CENA), criando um desafio acústico devido às diferentes condições de permanência do som e reflexões. • União do proscênio e fundo do cenário • (Proscênio – a frente do palco, um avanço, normalmente em curva, que se projeta para a plateia. Algumas vezes é móvel, definindo o fosso de orquestra quando abaixado.)
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• Barroco • Teatro – prolongamento do convívio social.
• Desenvolvimento da ópera • Incentivou o aumento da área para alocação dos músicos. • Conferiu ao teatro a existência de ambientes específicos para orquestra. • Agravamento dos problemas acústicos em teatros fechados: - Área excessivamente refletora que contrasta com a decoração absorvente do palco – necessidade de equilíbrio acústico entre os dois ambientes.
• Lições a partir de observações de teatros: • Uso excessivo de cortinas excessiva absorção pelas cortinas • Grande área de palco e alocação da orquestra aumento da distância entre palco e público proporciona dificuldade de captação sonora • Necessidade de melhorias acústicas. →
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Século XIX • Surgem discussões e teorias sobre a organização espacial; • Trazem diversas modificações e formas de abordagem para o teatro; • Teatro tem função de comunicação – seu programa e mobiliário respeitam esta função; • Evidências indicam a importância de se alcançar o conforto acústico para que a função “ouvir” seja contemplada.
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Século XIX • Teatro Wagneriano (Teatro Bayreuth, Alemanha), por exemplo: • Papel da orquestra é conduzir o drama, ocupando local de destaque no palco. • Audiência distribuída em leque, rodeada por nichos e pilares promovem difusão do som refletido. →
Século XX • Comprovado o valor da acústica; • A acústica e os problemas acústicos passam a ser trabalhados cientificamente.
• Lord Rayleigh (1842 - 1919) • Estuda a teoria do som na segunda metade do século XIX.
• Alexander Graham Bell (1847 - 1922) • Professor de surdo-mudos. • Pesquisa em transmissão elétrica de ondas. • Criador do telefone.
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• Wallace Clement SABINE (1868 - 1919) • Final do Século XIX / Início do Século XX • Desenvolveu a Acústica Arquitetônica. Pai da Acústica Moderna. • Estuda como melhorar a audibilidade de auditórios • Seus estudos correlacionam volume, materiais e o tempo de reverberação dos ambientes. • Desenvolve uma relação empírica entre volume, materiais e tempo de reverberação.
• Antes de Sabine, conseguiam-se resultados satisfatórios, mas eram meras casualidades. A partir daí, os estudos acústicos se desenvolvem rapidamente.
Século XX • Surgimento da forma retangular de auditórios e teatros: • Teatros até então – a hierarquia social permitia a existência de lugares mais prejudicados acusticamente que os locais mais nobres. • Fim do século XIX e início do século XX – a plateia passou a apresentar homogeneidade na recepção sonora.
• O paralelismo das paredes pode ser prejudicial acusticamente, ao gerar defeitos acústicos. • Para melhorar a acústica destes ambientes: • predições matemáticas do tempo de reverberação (utilização das fórmulas matemáticas de TR).
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Século XX • 1929 – Fundação da “Acoustical Society of America” (ASA) • 1984 – “Sociedade Brasileira de Acústica” (SOBRAC) http://www.acustica.org.br/ • 1996 – INAD (Dia Internacional da Conscientização sobre o Ruído): consiste em 60 segundos de silêncio, para promover conscientização mundial, a fim de demonstrar o impacto do ruído na vida cotidiana.
• A Acústica como ciência é muito recente!
Atualmente: • Novas formas arquitetônicas: • Espaços de múltiplo uso; • Variedade de materiais de construção. • Reverberação pode ser um problema: • Simplificação dos elementos decorativos • Paredes lisas
• Uso de novos materiais, mais leves, pode ser um problema: • Baixo isolamento acústico.
• Necessidade de aproveitamento das reflexões sonoras promovidas pelas superfícies; • Necessidade da correta distribuição sonora dentro dos ambientes.
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Atualmente: • A preocupação acústica não é apenas uma questão de condicionamento acústico dentro dos ambientes, mas também de… • Controle de ruído • Preservação da qualidade ambiental • Questões urbanas – grande importância • Tendência de crescimento das cidades • Acústica Urbana
Atualmente: • Importância crescente da acústica: • Acústica Urbana: - Grande quantidade e diversidade de fontes produtoras de ruído; - Intensificação do ruído urbano pela reflexão sobre a superfície da cidade.
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Atualmente: • Importância crescente da acústica na atualidade: • Acústica Urbana: - Traçado urbano com expansões, cuja configuração espacial pode representar elemento agravante de problemas acústicos. - Compatibilização e contradições com o clima.
Atualmente: • Importância crescente da acústica na atualidade: • A consequência da poluição sonora ao homem é cada vez mais prejudicial. - Problemas auditivos - Problemas psíquicos - Problemas fisiológicos - Efeitos negativos no desempenho (concentração, trabalho, aprendizagem).
• Aumento das exigências de conforto / saúde / saúde no trabalho • Aumento da qualidade de vida / saúde
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Atualmente: • Em 22 de julho de 2016, o prefeito de São Paulo, Fernando Haddad, sancionou a Lei 16499/2016, que estabelece o Mapa de Ruído em São Paulo: - Em um prazo de sete anos a Prefeitura de São Paulo (o Poder Executivo Municipal) terá que desenvolver e implantar o Mapa de Ruído Urbano da cidade. • O mapa será uma ferramenta de apoio às decisões de planejamento e ordenamento urbano com relação à gestão de ruído na cidade.
Acústica Arquitetônica: • Antigamente limitava-se apenas a alguns tipos de construções – teatros e igrejas. • Últimos anos – todos os ambientes construídos.
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Intervenção Acústica em Escola (vídeo)
Acústica • Estudo do som, abrangendo sua geração, propagação e recepção. • Pode ser estudada sob vários aspectos: • Acústica Arquitetônica e de Edificações • Acústica Urbana • Acústica Física • Acústica Musical • Psicoacústica • Eletroacústica • Controle de Ruído • Vibração • Acústica Subaquática • Comunicação • Fisiológica
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Soluções de projetos • Projeto Acústico • Cada ambiente é um caso específico. • Basear-se nas leis da física (som segundo seus aspectos físicos e propagação). • Estudar e pesquisar cada ambiente. • Estudar e pesquisar cada material a ser utilizado. • Transição entre o projeto e execução.
• O projeto acústico depende de vários fatores: • Orientação do ambiente • Forma e volume do ambiente • Função do ambiente • Materiais construtivos e de revestimento utilizados
Variáveis num projeto acústico Clima: - Ventos (velocidade, direção, frequência) - Hora do dia - Vegetação - Pluviosidade - Acidentes geográficos Entorno: - Fontes de ruído externas (tipo, potência, intensidade, frequência, distância até a edificação) - Elementos de proteção externos: obstrução ou barreiras acústicas (material, tamanho, posição) quebra-sois (material, tamanho, posição) vegetação (tipo, dimensão, tamanho) Edificação: - tipo de edificação e arquitetura - materiais e componentes, externos e internos (e suas propriedades acústicas) - tempo de reverberação e nível de pressão sonora - elemento de proteção interna (tipo e material) - mobiliário (quantidade, área, acabamentos internos) - aberturas (dimensão, localização, material, tipo de vidro e de caixilho, manutenção) - usuário, edifício e equipamentos
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• Função do Arquiteto • Criar e projetar de forma clara. • Selecionar, dispor, dimensionar, detalhar criteriosamente cada material do projeto.
• O arquiteto deve promover os meios para que todos os executantes tenham os “seus instrumentos perfeitamente afinados e a realização resulte harmoniosa”, como se o arquiteto fosse o regente de uma orquestra.
• Projetos acústicos não estão isentos de incertezas: • Dúvida quanto a qualidade efetiva dos materiais. • Simplificação nos estudos teóricos dos problemas. • Há diferença entre projeto e obra acabada. • Ensaios e medidas acústicas no local antes de concluir a obra → → correções necessárias.
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• Tratamento Acústico: Compreende 3 etapas distintas e indispensáveis para um bom resultado: • Isolamento acústico dos espaços, • Estudo geométrico dos recintos, • Tempo de reverberação. Isolamento sonoro: entre ambientes,
Absorção sonora: em um ambiente.
de fora para dentro, de impacto, etc. Condições de sossego e de trabalho - níveis de ruído externos - NBR 10152: níveis de ruído interno máximo aceitáveis L [dB(A)]
Condições de audibilidade (inteligibilidade) para música ou fala - reverberação e reflexão sonora - materiais, forma e dimensão do local.
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