AVALIAÇÃO DE VIBRAÇÕES EM EDIFÍCIOS – INCOMODIDADE

INCOMODIDADE DE VIBRAÇÕES

 

1 INTRODUÇÃO

Quando ocorrem reclamações de incomodidade de ruído é muito frequente ocorrerem simultaneamente reclamações de incomodidade de vibrações. Sendo a avaliação de incomodidade uma tarefa difícil, devido à componente subjetiva desta reação humana, esta dificuldade aumenta devido a que, ao contrário do que ocorre com o ruído, os critérios de incomodidade de vibrações não estarem bem estabelecidos em Portugal. Assim quem efetua a avaliação encontra-se frequentemente, em dificuldade para tirar conclusões. Neste artigo passam-se em revisão os fatores que influenciam a incomodidade devida a vibrações, critérios utilizados na sua avaliação e requisitos da instrumentação de medida.
2 RESPOSTA HUMANA A VIBRAÇÕES EM EDIFÍCIOS
São os seguintes os fatores que influenciam a reação humana de incomodidade a vibrações em edifícios:
• Limiares de perceção
• Resposta em frequência do limiar de perceção do ser humano
• Nível das vibrações
• Tempo de exposição
• Tipo de vibrações
• Tipo de utilização do edifício
• Efeitos paralelos
• Período do dia e atividade das pessoas
• A atitude das pessoas

Limiares de perceção
Os limiares de perceção para vibração variam grandemente de individuo para individuo. De acordo com a NP ISO 2631-1:20071 “Cinquenta por cento das pessoas (atentas e em boa forma física) conseguem detetar uma vibração ponderada com ponderação Wk com uma amplitude de pico igual a 0.015 m/s2. Existe uma variação muito grande, de pessoa para pessoa, na capacidade de perceção de vibrações. Enquanto o limiar de perceção médio é aproximadamente igual a uma amplitude pico de 0.015 m/s2, a gama de respostas pode variar de cerca de 0.01 m/s2 até 0.02 m/s2.”

Resposta em frequência do limiar de perceção do ser humano
A forma como as pessoas sentem as vibrações nos edifícios depende de vários fatores, incluído a frequência da vibração e direção. Quando se procede à avaliação da resposta humana são assim necessárias diferentes ponderações em frequência conforme o eixo do movimento. Na ISO 2631-2;20032 recomenda-se a utilização da ponderação Wd e Wk para as direções horizontais e vertical respetivamente, caso se conheça a postura dos ocupantes, ou a ponderação Wm, caso não seja conhecida. Na BS 6472-1;20083 recomenda-se a utilização da ponderação Wd e Wb para as direções horizontais e vertical respetivamente. A ponderação Wm é utilizada quando não se conhece a direção da excitação, como é muito comum em situações de incomodidade.

Nível de vibrações
De acordo com NP ISO 2631-1_2007 (Anexo 3 – C.3 Reações em termos de conforto a ambientes com vibrações), “A experiência mostra que, em muitos países, é frequente os ocupantes de edifícios residenciais queixarem-se das amplitudes de vibração desde que estas ultrapassem um pouco o limiar de perceção.”

Tempo de exposição às vibrações
De acordo com a NP ISO 2631-1:2007 (8.2.1), “Não existe evidência conclusiva que suporte a dependência universal no tempo dos efeitos da vibração no conforto.”

Tipo de vibrações
As vibrações podem ser classificadas de muitas manerias. Todavia do ponto de vista de reação de incomodidade existem dois tipos diferentes4:
• Vibrações devidas a explosões
• Outras vibrações

As vibrações devidas a explosões podem causar reações de sobressalto e em países com atividade sísmica, como o nosso, podem ser confundidas com sismos.

Os critérios de avaliação para estes dois tipos de vibração têm de ser completamente distintos.

Tipo de utilização do edifício
Nas habitações, é provável ocorrerem comentários adversos sobre vibrações no edifício quando os níveis de vibração, aos quais os ocupantes estão expostos, forem só ligeiramente superiores os limiares de perceção. Nos locais de trabalho, os comentários adversos frequentemente surgem a níveis bastante superiores, embora as pessoas com uma ocupação sedentária reajam mais como ocupantes de residências.
O critério a utilizar para avaliar a resposta humana requer considerações sobre o tipo de ocupação esperada no edifício (habitações, escritórios ou oficinas) e a atividade dos ocupantes.

Efeitos paralelos

As vibrações também podem ser apercebidas devido a efeitos visuais e ruído4.

Assim a forma como as pessoas num edifício reagem a um determinado nível de vibração, também pode depender de outros efeitos relacionados com as vibrações, que ocorrem em simultâneo. Os efeitos mais comuns são:
• Ruído nascido na estrutura devido a propagação por via sólida;
• Ruído aéreo;
• Ruídos de chocalhar induzidos;
• Movimentos;
• Influências de terceiros.
Período do dia e atividade das pessoas
Um individuo, num edifício, sentir ou não uma vibração de uma determinada amplitude, depende do que a pessoa está a fazer, de onde está no edifício, como a pessoa está acoplada ao edifício e da direção dominante da vibração. Alguém que se desloque é menos sensível às vibrações que uma pessoa que não se mova, e que esteja num dado local. Se a pessoa estiver de pé o acoplamento é mais direto. Se estiver sentada o acoplamento é menos direto, particularmente se o assento for estufado. A construção do assento pode resultar nalgum isolamento de vibrações, ou pelo contrário, uma ressonância pode amplificar as vibrações. O mesmo se pode referir relativamente a camas.

Como atividade das pessoas está associada ao período do dia, estes dois fatores influenciam a resposta humana.
A atitude das pessoas
Quer seja em casa ou no trabalho, a tolerância das pessoas varia num grande intervalo de valores, dependendo os valores específicos de fatores socias e culturais, atitudes psicológicas e o esperado grau de intrusão.

Para além disto a reação humana em situações de conforto é hoje em dia, uma disciplina técnica bem estudada, entre outras coisas porque, por exemplo, os fabricantes de veículos efetuam grandes investimentos para assegurar as melhores condições de conforto e trabalho para os seus ocupantes. Ou seja, está estabelecido cientificamente que o desconforto é subjetivo, e a reação humana em situações de conforto depende de diversos fatores, independentes do agente físico que provoca a reação.

3 CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO
Face à ausência de limites legais, no nosso país, para avaliação da incomodidade de vibrações são utilizadas diversas normas e recomendações, entre as quais as a seguir referidas:
• O designado “critério do LNEC”5
• A norma ISO 2631 Parte 1 e 2
• A norma BS 6472 (2008)
O critério do LNEC
Este critério está definido num artigo1 de 2001, e reflete anos de experiência do Laboratório Nacional de Engenharia Civil. O parâmetro utilizado para avaliação de incomodidade de vibração continuada é a velocidade eficaz, e é apresentado o seguinte quadro:

A ISO 2631 Parte 1 e 2
A ISO 2631 não apresenta nenhum critério de avaliação de incomodidade. Apresenta, no entanto, indicações relevantes sobre esta questão que, de forma indireta, podem ser utilizadas como critério para determinar se os níveis de vibração excedem o limiar de perceção. e se são suscetíveis de gerar incomodidade.
“A experiência mostra que, em muitos países, é frequente os ocupantes de edifícios residenciais queixarem-se das amplitudes de vibração desde que estas ultrapassem um pouco o limiar de perceção.” (Anexo 3 – C.3 Reações em termos de conforto a ambientes com vibrações NP ISO 2631-1_2007)
“Cinquenta por cento das pessoas (atentas e em boa forma física) conseguem detetar uma vibração ponderada com ponderação wk, com uma amplitude de pico igual a 0.015 m/s2. Há uma variação muito grande de pessoa para pessoa na capacidade de perceção de vibrações. Sendo o limiar de perceção médio aproximadamente igual a 0.015 m/s2, a gama de respostas pode variar de cerca de 0.01 m/s2 até 0.02 m/s2 (amplitude de pico).” (Anexo 3 – C.3 Perceção, NP ISO 2631-1_2007)
Tem-se assim que se os níveis forem inferiores a 0.010 m/s2 de amplitude pico, medida com ponderação Wk, é improvável existir incomodidade devido a vibrações, por estes níveis estarem abaixo do limiar de perceção. Acima deste valor, é mais provavel que ocorra incomodidade.
A norma BS 6472 (2008) – Guide to evaluation of human exposure to vibration in buildings. Vibration sources other than blasting
Conforme referido na sua introdução, esta norma surge da necessidade de estabelecer um critério mais claro de avaliação de incomodidade de vibrações, do que o estabelecido na ISO 2631.Está dividida em Parte 1 e 2; a Parte 1 refere-se a vibrações que não as devidas a explosões, e a Parte 2 refere-se às vibrações devidas a explosões. A grandeza medida é a aceleração, com as ponderações Wd e Wb para as direções horizontais e vertical respetivamente.
O parâmetro utilizado para avaliaçã, na Parte 1, é o VDV (Vibration Dose Value).que é definido da seguinte forma:

Onde:
VDV b/d,dia,noite é ao valor de dose de vibração (em m.s-1.75)
a(t) é a aceleração ponderada em frequência (em m.s-1.75), utilizando as ponderações Wb ou Wd conforme apropriado.
T é o período total do dia ou noite (em s) durante o qual a vibração pode ocorrer.
Este parâmetro dá mais peso ao nível de vibrações que ao tempo de exposição. É uma medida cumulativa que aumenta à medida que o tempo de exposição aumenta e não uma média.
Nesta norma é apresentada a seguinte tabela com os critérios de avaliação:

Na tabela a seguir apresentada encontra-se uma comparação entre estes critérios6.

4 RECOMENDAÇÕES RELATIVAS A INSTRUMENTAÇÃO DE MEDIÇÃO DE VIBRAÇÕES

Hoje em dia as Normas ISO e BS de medição das vibrações transmitidas ao corpo humano utilizam sempre a Norma ISO 80417 como norma de referência. Nesta Norma estão definidas as ponderações em frequência da resposta humana a vibrações e muitos outros parâmetros.

Para alem do que está referido na ISO 8041 convém que os equipamentos de medida tenham as seguintes características:
• O sensor deve ser triaxial para poder medir as três direções ortogonais em simultâneo;
• O sensor dever ter a capacidade de medir pelo menos níveis de vibrações dez vezes inferiores ao limiar de sensibilidade dos seres humanos. Os sensores utilizados devem ser de alta sensibilidade, para permitir medir a vibração “residual” de forma a permitir evidenciar claramente os eventos vibratórios relevantes;
• O equipamento de medida deve ter a capacidade de registar a história temporal detalhada (Exemplo: uma medida por segundo) que permita compreender os fenómenos físicos que estão na origem das reclamações de incomodidade. A obtenção do registo da história temporal dos valores pico, nas três direções ortogonais, por períodos prolongados, é uma ajuda essencial para perceber os fenómenos em causa e estabelecer com a maior objetividade possível a pertinência da existência da incomodidade devida a vibrações. A utilização exclusiva de valores médios para avaliar da existência de incomodidade é sempre uma forma inadequada de avaliar a incomodidade sendo mais aconselhável a utilização simultânea de valores pico. É sabido que a reação humana se refere ao que se sente, ou se pensa sentir, que está mais relacionado com valores pico, e não com valores médios.
• A ponderação do tempo de exposição é sempre relevante porque apesar da resposta humana ser pouco influenciada por este fator, algo tem de ser permitido de forma a não asfixiar economicamente a sociedade,

 

Acelerometro triaxial de alta sensibilidade (1 V/g) montado em base adequada à medição de vibrações no piso de edifícios.

5 CONCLUSÃO
A partir da experiência existente sabe-se que podem existir queixas de incomodidade de vibrações e os níveis nem sequer atingirem o limiar de perceção, ou pelo contrário, eles serem excedidos e não ocorrer qualquer queixa. Assim sendo a avaliação da incomodidade nunca poderá ser algo cem por cento objetivo, e tal já é refletido na normalização.

Qualquer avaliação de incomodidade tem de, no mínimo, determinar se o limiar de perceção é atingido ou ultrapassado.

A identificação da fonte das vibrações e efeitos paralelos é muito relevante para a compreensão e avaliação das queixas de incomodidade de vibrações, devido á forte influência que têm na reação humana relativamente a vibrações em edifícios.

A instrumentação utilizada para avaliar incomodidade deve cumprir os requisitos da ISO8041, e utilizar acelerómetros triaxias de alta sensibilidade.

Entre os critérios de avaliação comparados, o mais completo é o definido na norma BS 6472 (2008).

REFERÊNCIAS

1 NP ISO 2631-1_2007 Vibrações mecânicas e choque – Avaliação da exposição do corpo humano a vibrações, Parte 1 – Requisitos gerais
2 ISO 2631-2_2003 Mechanical vibration and shock — Evaluation of human exposure to wholebody vibration — Part 2: Vibration in buildings (1 Hz to 80 Hz)
3 BS 6472 (2008) – Guide to evaluation of human exposure to vibration in buildings. Vibration sources other than blasting
4 Predicting the Feeling of Vibration in Buildings, MJ Griffin, Proceedings of the Institute of Acoustics, 2007, Vol.29 Pt.4.
5 Vibrações ambientes. Critérios de danos e de incomodidade. Actualidade e perspectivas futuras. Schiappa de Azevedo, Fernando; Patrício, Jorge, TECNIACUSTICA 2001
6 – Avaliação de Incomodidade devido a Vibrações – Comparação de Critérios Carlos Aroeira, TECNIACUSTICA 2015
7 ISO 8041:2005 Human response to vibration — Measuring instrumentation