Palavras-chave: Lajes, simulação de transientes, elementos finitos. Resumo



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SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE RUÍDOS DE IMPACTO EM LAJES RESIDENCIAIS VIA ELEMENTOS FINITOS
M. A. A. Nunes, M. A. V. Duarte
Faculdade de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Uberlândia

Av. João Naves de Ávila 2160, Bloco 1M, Campus Santa Mônica, Uberlândia, MG,CEP:38400-902


Palavras-chave: Lajes, simulação de transientes, elementos finitos.
RESUMO

De acordo com Souza (2000), um dos grandes problemas da sociedade moderna diz respeito ao efeito maléfico do ruído sobre o sono. O ruído aumenta a duração dos estágios superficiais do sono, quase inúteis, enquanto o tempo total e os estágios necessários se reduzem drasticamente. O despertar costuma ocorrer mais devido a picos de ruído, de 8 a 19 dB(A) sobre o nível de fundo, ou seja: em um edifício moderno com apartamentos com lajes relativamente finas e com grande área, um simples caminhar num apartamento durante a noite pode virar uma tragédia para o descanso do vizinho de baixo. Um dos maiores índices de reclamações devido a transmissão de ruído através de lajes advêm do ruído do tipo impulsivo, resultante do caminhar, ou queda de objetos, sobre as lajes, principalmente no período noturno. O conceito de “lajes zero” na construção civil implica em lajes finas e com propriedades acústicas sofríveis (Kiss,1999) vindo na contramão do grau de exigência de conforto acústico que prevê um CTSA (Classe de Transmissão de Som Aéreo e Classe de Transmissão de Som de Impacto) de pelo menos 50 para pisos entre unidades superpostas (Baring,2000). O nível de ruído impulsivo transmitido entre apartamentos depende sobremaneira das configurações das lajes, tipo e espessura da regularização e do tipo de piso utilizado (Gerges,2000). Em função das diversas possibilidades de plantas existentes seria interessante para o arquiteto e o calculista preverem os níveis de ruído impulsivos transmitidos entre lajes para fins de estudo das melhores soluções acústicas. Os avanços na área da eletrônica digital, verificados na última década, permitiram a utilização de métodos numéricos para a solução de problemas extremamente complexos, os quais podem ser utilizados como ferramenta auxiliar para estes estudos.



Na modelagem de lajes e vigas estruturais, utiliza–se normalmente elemento do tipo concreto, o qual é um elemento altamente não linear uma vez que não é considerada a rigidez do concreto à tração. As não linearidades em conjunto com as dimensões usuais das lajes inviabilizam as simulações dinâmicas das vibrações transientes responsáveis pela transmissão do ruído impulsivo. Para contornar este problema, estuda-se neste trabalho a possibilidade de utilizar elementos do tipo casca para as simulações das vibrações transientes. Dada uma geometria de laje, calculou-se, através de uma análise estática, os parâmetros do elemento casca que resultavam numa deformação equivalente da obtida utilizando o elemento concreto. A seguir foram realizados uma série de simulações com os dois tipos de elementos, variando-se a intensidade e duração do impulso, a fim de analisar a faixa de utilização do elemento casca para simulação de vibrações transientes em lajes. Finalmente, os resultados das simulações são comparados com medições experimentais para fins de validação dos estudos.

As simulações foram realizadas no software ANSYS 6.1.Aplicou – se nos modelos (Shell e Concret65) uma pressão frontal de 3000N/m2 (A laje em estudo está na situação bi-apoiada). Foram utilizadas as propriedades dos materiais correspondentes ao concreto e aço. Após obtenção dos resultados, utilizou – se a Equação 1 para cálculo do modelo equivalente.

Eshell=Eantigo.(∆shell/antigo) Eq.(1)


As novas propriedades do material para este modelo será:


Módulo de Elasticidade

89.17x109 Pa

Coeficiente de Poisson

0.17

Densidade

2500 Kg/m3

Tabela 1-Propriedades do modelo equivalente

Assim, obtivemos para o elemento casca uma deformação equivalente à 0.318 vezes a deformação do elemento concreto.

Figura 1-Elemento Shell utilizando módulo de elasticidade encontrado após a calibração, aplicando pressão de 3000Pa e análise estática .

Assim, podemos modelar toda a laje da planta adquirida utilizando este elemento (Shell), aplicando uma força transiente de intensidade igual à experimental para tal validação. A linearização via Elemento Shell dentro das cargas limites para lajes comerciais mostrou-se eficientes, principalmente nas grandes frequências.Melhores resultados foram obtidos ajustando os coeficientes de amortecimento do Elemento Shell quando comparado com o Elemento Concret65. O custo computacional de simulações transientes com modelos não lineares inviabiliza a utilização do mesmo em análise de lajes de grande áreas.
Agradecimentos: À CIMA Engenharia e Empreendimentos Ltda, CNPq e FAPEMIG.
REFERÊNCIAS:
Baring, J. G. A., 2000, “A Qualidade Acústica dos Edifícios e a Contribuição das Paredes de gesso Acartonado”, Revista de Tecnologia de Construção téchne, Nº 47, jul/ago, pg. 69 – 73.

Gerges, S. N. Y.,1992, “Ruído: Fundamentos e Controle”, ISBN 85-900046-01-X.



Kiss, P., 1999, “Muito Barulho por Tudo”, revista de Tecnologia de Construção téchne, nº 43, nov/dez, pg. 30 – 33.

Souza, F. P., 2000, “Efeito do Ruído no Homem Dormindo e Acordado”, Acústica e Vibrações, Nº 25, julho 2000, pg. 2-17.


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