Acústica em Reabilitação de...

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PropagaPropagaçção Sonora no Exterior ão Sonora no Exterior –– RuRuíído de Trdo de Trááfego Rodovifego Rodoviááriorio

Diogo Mateus

AcAcúústica em Reabilitastica em Reabilitaçção de ão de EdifEdifíícios cios -- PPóóss--GraduaGraduaçção em ão em

ReabilitaReabilitaçção 2009ão 2009--20102010

Acústica em Reabilitação de EdifíciosParte 6 - Propagação Sonora no Exterior

(Ruído de Tráfego Rodoviário)

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Diogo Mateus



Propagação sonora no exterior – Origens:• Tráfego Rodoviário (fonte exterior)

• Tráfego Ferroviário (fonte exterior)

• Tráfego aéreo (fonte exterior)

• Actividades comerciais, serviços e indústria

(equipamentos exteriores, aberturas e envolvente com

fraco isolamento)

Exemplos de Fontes de ruído / Níveis sonoros

produzidos (valores meramente indicativos):• Discoteca a 100m com cobertura aligeirada =>

LAeq(interior)≈105 dB(A); LAeq(exterior a 100m)≈45 dB(A);

• Avenida com volume de tráfego elevado (300veic/h) a

100m => LAeq ≈ 60 dB(A);

• Linha férrea a 100m c/ 4 comboios p/ hora =>

LAeq ≈ 55 dB(A), mas com “picos” ≈ 75 dB(A);

• Passagem de avião de longo curso a 10kms => pico ≈ 55

dB(A) (muito dependente das condições atmosféricas)

• Passagem de avião militar a 100m => “pico” ≈ 90 dB(A)

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Diogo Mateus



Atenuação sonora em espaço aberto –Depende de um conjunto de efeitos dos quais se destacam:1. Atenuação por divergência geométrica (por auemento da superfície das frentes de onda);

2. Atenuação devido à absorção atmosférica (atrito com o ar) – depende das condições

climatéricas

3. Atenuação (ou ampliação) devido à acção do vento

4. Atenuação por efeito do solo

5. Atenuação por efeito barreira

6. Atenuação por efeito diversos (topografia, vegetação, etc.)

(NP 4361: 1 e 2 – Acústica: Atenuação do som na sua propagação ao ar livre)

1. Atenuação por divergência geométrica (por aumento da superfície das frentes de onda);

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Diogo Mateus



2. Atenuação devido à absorção atmosférica (atrito com o ar) a) Dissipação de energia sonora devido ao atrito do ar

b) Influência da variação da temperatura

- Variação global

- Com gradiente de variação

c = 331.4 + 0.607 θ

S S

Diminuição da temperatura em altura

Aumento da temperatura em altura

5.01000

3.2500

1100

Atenuação global [dB(A)]

distância [m]

30 dB9.9 dB4.7 dB2.7 dB1.3 dB0.4 dB

4000 Hz2000 Hz1000 Hz500 Hz250 Hz125 HzAtenuação

/ Km

3

55


Diogo Mateus



3. Atenuação (ou ampliação) devido à acção do vento

(importante p/ d>100 m. Para d=200 m pode originar variações de +5 dB(A))

Zona de sombra

Vento

S

4. Atenuação por efeito do solo

Distância à fonte

Altu

ra a

o so

lo

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5. Atenuação por efeito barreira

Fonte linear

C/ barreira de

H=4m

4

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Diogo Mateus



LAeq provocado pelo Ruído de Tráfego Rodoviário - Método simplificado

a) Potências sonoras a considerar

b) Nº de veículos• Tráfego médio horário de cálculo (TMHC) a partir do tráfego médio diário anual (TMDA) –

Com base no documento “Good Practice Guide for Strategic Noise Mapping and the Production of Associated data on Noise Exposure – Final Draf” de 13 Janeiro de 2006, e adaptado aos períodos de referência em Portugal, obtém-se:

• % de veículos pesados (nº de ligeiros equivalentes)

2018161310Via urbana

12111097Via rápida urbana

6655E = 4Auto-estrada

i > 6 %i = 5 %i = 4 %i = 3 %i < 2 %Inclinação

Valor do factor de equivalência E entre pesados e ligeiros em função da inclinação da estrada

810 Nocturno P.

315 Entardecer P.

1375 Diurno P.

% de TMDATMHC

% de TMDATMHC

% de TMDATMHC

==>

==>

==>

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Diogo Mateus



c) Propagação sonora em Ruas Fechadas em U

L

H1H2

Rua em U => Hmenor / L > 0,2

Qpl + Qvl ≈ TMHC h – altura do ponto a considerar

Kh = -2 (h-4)/L se h > 4 mKh = 0 se h < 4 m

Kv = 0 se v < 60 Km/hKv = 1 dB(A) por cada 10km/h acima de 60 km/h

Kc - factor de correcção na proximidade de cruzamentos (para distâncias < 200 m)

LAeq provocado pelo Ruído de Tráfego Rodoviário - Método simplificado (CETUR 1980)

Leq(8− 20h) = 55 + 10Log(Qvl + E Qvp) − 10Log(L) + Kh+ Kv + KcP.Ref.

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Propagação sonora em Ruas Fechadas em U / kc (para distâncias < 200 m)

2 m

x (m)via 1

via 2

R

Edifício Edifício

Edifício Edifício

Ruas fechadas

Etapas no cálculo:

Via 1: LAeq(via 1) = 55 + 10.Log(Qvl + E1.Qvp) - 10.Log(L1) + Kh + Kv

Via 2: LAeq(via 2) = 55 + 10.Log(Qvl + E2.Qvp) - 10.Log(l2) + Kv

LAeq(R) = LAeq (via 1) “+” [ LAeq (via 2) - 3 - 0,1 x ]

com L1 “+” L2 = 10 Log (10(L1/10) + 10(L2/10))


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Diogo Mateus



d) Propagação sonora em Ruas Abertas:• Ruas permeáveis (edifícios afastados uns dos

outros)• Ruas em L (edifícios apenas num dos lados da

rua)• Ruas em U aberto (Hmenor / l < 0.2)• Vias rápidas na periferia de aglomerados

R

30m 3m 6m 3m7m 7m

R

120o

10 mVelocidade: v = 60 Km/h se v < 60 Km/h ou

arredondada aos 10 Km/h superiores se v > 60 Km/h)

Em geral as velocidades habituais são:

Auto-estradas - 100 a 120 Km/h

Vias rápidas urbanas - 80 Km/h

Vias urbanas fluidas - 60 a 80 Km/h

d - distância entre a fachada e o tabuleiro da via

Lc – Largura da via

θ - ângulo de abertura entre o receptor e a via

NOTA: Caso a propagação se realize em campo livre (sem obstáculos) ao resultado dado pela fórmula anterior há que retirar aproximadamente 3 dB(A), devido à não existência de reflexões no edifício.


Leq(8−20h) = 20+ 10Log(Qvl + E Qvp) + 20Log(v) − 12Log d +lc3

+10Log

θ180

P.Ref.

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Diogo Mateus



Soluções de minimização de ruído:• Através de soluções / medidas abrangentes (c/ protecção no

interior e no exterior dos edifícios):• Através da localização das zonas de ocupação sensível em

zonas de “sombra acústica”;

• Através da implantação das vias em escavação com protecção

“natural” através dos taludes (se possível arborizados);

• Implantação de barreiras acústicas (eventualmente

combinadas com as soluções anteriores);

• Através de soluções localizadas para protecção apenas do

interior do edifício (como solução de recurso)• Reforço da envolvente exterior dos edifícios => reforço de

envidraçados e de outros elementos de fraco isolamento (se

existirem)

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Diogo Mateus



Solução não eficaz

Zonas de ocupação sensível

protegidas por edifícios não sensíveis

Soluções de minimização de ruído - Localização das zonas de ocupação sensível em zonas de “sombra acústica”;

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Soluções de minimização de ruído – Implantação de Barreiras Acústicas

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Soluções de minimização de ruído – Reforço da envolvente exterior dos edifícios (solução complementar ou de recurso)

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Vidro duplo 6+(12)+4 (Rw=34dB)

Vidro duplo 8+(12)+6 (Rw=37dB)

vidro duplo lam inado 55.1+(12)+44.1 (Rw=41 dB)

Janela dupla (4+(12)+6+(200)+8) (Rw=49dB)

R (dB)

Alguns valores de isolamento sonoro (Rw) conferido por janelas “in situ”

(meramente indicativos):

• Janela convencional ligeiramente aberta → 5 a 10 dB

• Janela convencional de correr fechada → 20 a 25 dB

• Janela convencional de abrir ou de oscilobatente fechada → 28 a 33 dB

• Janela com vidros duplos diferentes de abrir ou de oscilobatente (sem perdas pela caixa

de estores) → 30 a 40 dB

• Janela dupla com pelo menos um caixilho de abrir ou de oscilobatente → 38 a 50 dB

Isolamento sonoro de vidros (sem perdas em caixilhos e caixas de estores)

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1515


Diogo Mateus



Atenuação sonora proporcionada por barreiras acústicas - Método simplificado (CETUR 1980)

Fonte (F)

Receptor (R)

A

Barreira infinitamente longa

δ=função(FA + AR - FR)Atenuação em difracção pura - δ

L=15 a 30 m L'=400/L

D

A

B

C

H

Cálculo da barreira acústica considerando-a infinitamente longa

C

B

AD

d (m)

∆L (dB)

1 2 3 4 5 6 87 9 10

2

4

6

8

10

12

14

Ate

nuaç

ão p

revi

sta

em d

ifrac

ção

pura

Altura da Barreira

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Diogo Mateus



Cálculo da barreira considerando-a finita

Difracção pura em 180º - (θ1 + θ2)Transmissão directa em θ1 + θ2

Proporção do ângulo em difracção pura = θ /180 x 100%θ1θ2 R

60% 70% 80% 90% 100%3

5

7

9

11

13

15∆L (dB)

Ate

nuaç

ão p

revi

sta

em d

ifrac

ção

pura

θ / 180 x 100%

Eficácia real da barreira

2 dB

3 dB

4 dB5 dB

6 dB7 dB

8 dB9 dB10 dB12 dB

Atenuação sonora proporcionada por barreiras acústicas - Método simplificado (CETUR 1980)

9

1717


Diogo Mateus



Software – Mapas de ruído (no exterior)

2D

3D

3D Fachadas

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Diogo Mateus



Exemplos de aplicação dos métodos simplificados

preconizados pelo CETUR 1980

Considere um ponto (R), localizado a 8 m de altura na vizinhança de um cruzamento rodoviário (figura seguinte). A via 1 tem 10 m de largura, uma inclinação longitudinal menor que 2% e com um tráfego de 500 veículos por hora (em período diurno). A percentagem de veículos pesados é de 10% e a velocidade de circulação é de 60 Km/h. A via 2 tem 20 m de largura, uma inclinação longitudinal próxima dos 3%, e um tráfego de 1000 veículos por hora (em período diurno) a 80 Km/h, com 10% de veículos pesados. Ambas as vias (1 e 2) têm tráfego nos dois sentidos, e os edifícios existentes permitem caracteriza-las como fechadas.

2 m

50 mvia 1

via 2

R

Edifício Edifício

Edifício Edifício

Ruas fechadas

i=2% 500 v./hora 10% pesados v=60 Km/h

i=3% (2 sentidos) 1000 v./hora 10% pesados v=80 Km/h

10

1919


Diogo Mateus



Resolução:

LAeq(7-20h) = 55 + 10Log(Qvl + E Qvp) - 10Log(l) + Kh + Kv + Kc

i) Nível sonoro na via 1, sem contar com o efeito do cruzamento:LAeq(1) = 55 + 10Log(450 + 10.50) - 10Log(10) + KhKh = - 2(h - 4)/l = - 0.8 dB(A)Leq(1) = 74 dB(A)

ii) Nível sonoro na via 2, sem contar com o efeito do cruzamento:- na faixa descendente- - na faixa ascendente -

LAeq(2) = {55 + 10xLog(450 + 10x50)} (+) {55 + 10xLog(450 + 13x50)} - 10xLog(20) + Kv(o Kh é zero porque já é considerado no ponto i) onde (+) representa a soma de níveis sonoros.

Kv = 2 dB(A) , porque v = 80 Km/hLAeq(2) = (84.8 (+) 85.4) - 10xLog(20) + 2

= 88.1 - 10xLog(20) + 2= 77.1 dB(A)

iii) Nível sonoro global no ponto R:LAeq(R) = LAeq(1) (+) {LAeq(2) - (3+0.1x)}

= 74 (+) {77 - 8} = 74 (+) 69= 75,2 dB(A)

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Diogo Mateus



Exemplos de aplicação dos métodos simplificados

preconizados pelo CETUR 1980

Considere um edifício situado a 30 m de uma rua conforme figura seguinte. O solo entre a rua e o edifício é pouco absorvente. A rua em causa é uma via rápida urbana (v≈80 Km/h) de 2x2 vias com 23 m de largura total, com um tráfego total de 1300 veículos por hora (em período diurno). A percentagem de veículos pesados é de 20 %. A rua é constituída por uma rampa com 4 % de inclinação. O ângulo de abertura deste edifício é de 120º.

a) Nestas condições, determine o valor de LAeq previsto no ponto R.b) Pré-dimensione uma barreira acústica, de forma a que o valor de LAeq, nas proximidades do ponto R, possa ser reduzido para valores não superiores a 65 dB(A).

R

30m 3m 6m 3m7m 7m

R

120o

10 m

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Resolução:

a)TMHC ≈ 1300 Veículos / hora nas 4 faixasVeículos pesados = 0.2x1 300 = 260 v/hVeículos ligeiros = 0.8x1 300 = 1 040 v7hFórmula geral:LAeq (7h-20h) = 20 + 10xLog(Qvl + E.Qvp) + 20xLog(v) – 12xLog(d + lc/3) + 10xLog(θ/180º)

(vias a subir) (vias a descer)LAeq (7h-20h) = {20 + 10xLog(520 + 10x130)} (+) {20 + 10xLog(520 + 7x130)}

+ 20xLog(80) – 12xLog(30 + 23/3) + 10xLog(120/180)= {52.6 (+) 51.6} + 17.4= 55.1 + 17.4= 72.5 dB(A)

b) LAeq nas proximidades do ponto R:LAeq = 72.5 dB(A)Valor de LAeq pretendido nas proximidades do ponto R:LAeq < 65 dB(A)Atenuação mínima que deverá ser garantida:∆L ≈ 8 dB(A)

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Diogo Mateus



Resolução:b)De acordo com o ábaco seguinte, a direcção onde se encontra o ponto R, em princípio, situa-se entre a direcção "A" e "B" (nunca na direcção "C" porque esta só permite uma atenuação abaixo dos 4 dB(A)). Deste modo, a barreira terá entre 3.5 e 6 m de altura, se tiver comprimento infinito.

L=15 a 30 m L'=400/L

D

A

B

C

H C

B

AD

d (m)

∆L (dB)

1 2 3 4 5 6 87 9 10

2

4

6

8

10

12

14

Ate

nuaç

ão p

revi

sta

em d

ifrac

ção

pura

Altura da Barreira

Para se considerar a direcção A a barreira teria que ter a mesma altura do ponto R, ou seja, 10 m. Mas ainda do ábaco é possível verificar que para direcções entre A e B é possível utilizar uma barreira de menor altura.Se considerarmos H = 6 m a direcção B passa a cerca de 14 m de altura na zona do ponto R, ou seja 4 m acima de R. Nestas condições, o ângulo entre a direcção A e a B é próximo de 15º, e o ponto R situa-se a um ângulo de 7.5º em relação à direcção "A", ou seja a direcção a considerar neste caso será próxima da zona média entre A e B. Deste modo a atenuação, considerando a barreira de comprimento infinito, é próxima de 9 dB(A).

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2323


Diogo Mateus



Tendo em conta a disposição do edifício vizinho, bastará prolongar a barreira para o lado desse edifício cerca de 17 m para que esta possa ser considerada infinita.Do ábaco tem-se que para uma eficácia de 8 dB(A) de atenuação, a partir de 9 dB(A) de atenuação em difracção pura, a proporção do ângulo de mascaramento será próximo de 96%, ou seja,

θ/180 = 0.96 => θ = 173ºsendo possível através de um pequeno comprimento considerar de um dos lados a barreira de comprimento infinito, o ângulo de abertura a considerar do outro lado será 180 - θ(como mostra a figura seguinte).

Proporção do ângulo em difracção pura = θ /180 x 100%θ1θ2 R

60% 70% 80% 90% 100%3

5

7

9

11

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15∆L (dB)

Ate

nuaç

ão p

revi

sta

em d

ifrac

ção

pura

θ / 180 x 100%

Eficácia real da barreira

2 dB

3 dB

4 dB5 dB

6 dB7 dB

8 dB9 dB10 dB12 dB

R7

o

L

180 - θ= 7º , ou seja a barreira deverá estender-se por:L = 17 + 30xTan(90-7) = 261 m

Neste caso, só se justificaria esta extensão caso existissem outros edifícios, na continuidade deste, que necessitassem também de protecção acústica. Caso contrário era preferível aumentar a altura da barreira, ou estudar a possibilidade de utilizar uma solução mista com barreira acústica e protecção local na fachada do edifício.

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