Sistemas de laje flutuante eleváveis, uma solução acústica viável?

• 24 novembro 2021, quarta-feira
• AcústicaMateriais e Equipamentos

Hoje em dia, os sistemas de pavimentos flutuantes fazem parte da mais moderna tecnologia de construção. São uma opção rentável e eficiente na melhoria do desempenho acústico dos nossos edifícios e fazem parte integrante dos sistemas box-in-box instalados em espaços de elevado desempenho acústico.

Um sistema de pavimento flutuante pode ter três funções, ou uma combinação delas, dependendo do objetivo final na conceção do edifício:

Isolamento de ruído aéreo –  Exemplo: pavimentos de salas de AVAC, espaços musicais/de ensaio, estúdios de gravação, pistas de bowling, etc.

Isolamento de vibração – Exemplo: pavimentos de salas com geradores, unidades de tratamento de ar, transformadores, bombas, etc.

Isolamento do ruído de impacto – Exemplo: pavimentos de salas com geradores, rooftop bares ou restaurantes, salas de baile, salas de aula, corredores, hospitais, apartamentos, etc.

O que é um sistema de laje flutuante elevável (jack-up)?

Como o nome sugere, os sistemas de laje flutuante eleváveis são sistemas de isolamento que utilizam caixas embebidas na laje de betão que, uma vez curada, é levantada para criar uma caixa de ar e desacoplar toda a laje flutuante da laje estrutural do pavimento. Neste processo, a laje flutuante fica suportada unicamente pelos elementos resilientes contidos nas caixas, sendo estes apoios de molas ou elastómeros. Estes sistemas são recomendados quando há necessidade de reduzir a transmissão de ruído, vibração ou impacto.

Embora muitas vezes considerados mais caros e difíceis de instalar, os sistemas de pavimento flutuante jack-up apresentam uma série de benefícios em relação às soluções equivalentes não eleváveis.

Originalmente concebidos e utilizados para isolar equipamento industrial, os sistemas jack-up são vulgarmente utilizados para isolar em toda a área salas técnicas, como também espaços de elevada qualidade acústica e áreas desportivas.

Porquê usar sistemas de laje flutuante elevável (jack-up)?

1. Garantir que a laje flutuante está completamente desacoplada da laje estrutura

Os sistemas de pavimento flutuante jack-up são uma forma infalível de criar uma caixa de ar entre a laje de betão flutuante e o pavimento estrutural. Estes sistemas reduzem significativamente o risco de pontes acústicas entre as duas lajes, uma vez que qualquer ligação é quebrada quando a laje flutuante é levantada e não há possibilidade que quaisquer detritos sejam deixados no interior da caixa de ar.

Alguns destes sistemas têm uma capacidade de carga extremamente elevada, permitindo grandes vãos entre suportes e menos pontos de apoio, tornando o sistema mais competitivo do que muitas vezes se pensa.

2. Uma solução única para isolamento passivo e ativo

Um pavimento flutuante acústico utilizando caixas jack-up pode ser utilizado para isolar salas ruidosas, tais como salas de equipamento mecânico, dos espaços adjacentes, ou pode ser utilizado para isolar um espaço sensível do ruído e vibrações proveniente de fontes externas. Estes tipos de isolamento ativo e passivo tornam os pavimentos flutuantes jack-up uma solução de valor acrescentado para qualquer design acústico.

3. A altura total do sistema não depende da espessura do elemento resiliente de suporte, permitindo sistemas de pavimento flutuante de espessura reduzida

Num sistema jack-up, a mola ou o elastómero estão localizado no interior da caixa metálica, pelo que a espessura do elemento resiliente tem pouca influência na altura total do sistema. Combinado com o facto de ser um sistema sem cofragem, esta solução permite a instalação de um pavimento flutuante acústico de espessura reduzida.

Os sistemas de pavimento flutuante jack-up permitem alterar a altura total da solução sem ter de alterar a espessura do elemento resiliente de suporte, evitando o risco de aumentar a frequência natural do sistema.

4. Acessível, inspecionável e substituível

Existem sistemas de laje flutuante elevável que fazem uso de elementos de caixas acessíveis que podem ser abertas após a instalação. Este tipo de sistemas permite ao cliente inspecionar, ajustar e substituir os apoios de mola ou elastómeros quando necessário (por exemplo, alteração das condições de carga).

5. Sem necessidade de cofragem

Este sistema de pavimento flutuante é o único sistema de apoios discretos que não necessita de cofragem perdida. Como o betão é simplesmente vertido à volta das caixas metálicas e sobre uma película de polietileno instalada sobre o pavimento estrutural, não há necessidade de cofragem. Não utilizando cofragem, o espaçamento entre os apoios não depende da resistência à flexão dos painéis de cofragem e, portanto, a distância entre os mesmos é determinada pela espessura da laje flutuante e seu reforço, bem como pela capacidade de carga dos próprios apoios e das respetivas caixas metálicas. Cargas adicionais pontuais/lineares na laje flutuante podem ser facilmente suportadas através da adição de caixas extras.

6. Disponíveis com apoios de molas ou elastómeros

Existem sistemas de laje flutuante elevável disponíveis com apoios de mola ou elastómeros com frequências naturais de 2.5Hz e 6Hz, respetivamente. A seleção do tipo de elemento resiliente de suporte depende unicamente dos requisitos do projeto.

7. Fácil de instalar e com baixo custo

Os sistemas de laje flutuante elevável são bastante fáceis de instalar, uma vez que não há necessidade de ajustá-los em zonas de contornos invulgares. Depois de ter as caixas dispostas respeitando o layout definido em projeto, trata-se simplesmente de instalar a malha de reforço e verter o betão. O betão flui à volta das caixas e em todas as zonas com contornos invulgares, poupando tempo considerável de instalação.

Este tipo de sistema de pavimento flutuante tem poucos componentes, reduzindo o tempo necessário para a sua instalação e limitando o risco de erros de instalação e custos relacionados com eventuais reparações posteriores. Menos componentes e menores volumes a transportar significam também um menor custo de transporte, permitindo também reduzir a pegada ecológica.

8. Caixa de ar ajustável

Sistemas de laje flutuante elevável geralmente utilizam caixas de aço reforçado ou caixas de ferro fundido que são embebidas no betão e levantadas posteriormente com o betão curado, para criar a caixa de ar necessária. Este método de elevação não só reduz o risco de pontes acústicas, como também dá ao cliente máxima flexibilidade.

Stravifloor Jackup-R da CDM Stravitec

Stravifloor é a marca que representa a linha de sistemas acústicos de pavimentos da CDM Stravitec e Stravifloor Jackup-R é o sistema de laje flutuante elevável com caixas de aço reforçado embebidas na laje flutuante de betão.

Figura 1: Stravifloor Jackup-R

As caixas Stravifloor Jackup-R permitem um fácil ajuste da altura final do pavimento, bem como a substituição dos apoios resilientes, caso a utilização da sala ou as condições de carga mudem no futuro. Os apoios permanecem acessíveis e substituíveis mesmo após a betonagem, permitindo o acesso e inspeções futuras. No entanto, os sistemas de pavimento acústico substituíveis e inspecionáveis são vistos pelo mercado como sistemas com isolamento acústico mais baixo (ruído aéreo), do que os tradicionais sistemas de pavimento flutuante ou sistemas de revestimento não substituíveis.

Para medir o desempenho acústico (redução do ruído aéreo e isolamento acústico ao ruido de impacto), dos sistemas Stravifloor Jackup-R, definir e confirmar fatores que podem influenciar o seu desempenho, a CDM Stravitec decidiu investir numa campanha de testes (realizados no Belgian Building Research Institute, instituição reconhecida pela aplicação do decreto-lei de 30 de janeiro de 1947).

Nesse estudo, as medições foram feitas considerando as seguintes variáveis:

1. Espessura da laje flutuante de betão: 100 mm (4'') e 150 mm (6'')
2. Apoios resiliente: molas e elastómeros
3. Diferentes espessuras da caixa de ar
4. Tampa de aço de 50 mm instalada na parte superior de cada caixa
5. Com e sem lã mineral na caixa de ar

Resultados da campanha de testes

Gráfico 1: Isolamento a ruído de impacto dos vários setups testados e L_n,min possível de medir nas câmaras.

Gráfico 2: Isolamento a ruído aéreo dos vários setups testados e R_máx possível de medir nas câmaras.

Os pavimentos flutuantes jack-up, em geral, e o sistema Stravifloor Jackup-R, em particular, provam ter excelente desempenho acústico. Ao longo da campanha de testes, tornou-se claro que os sistemas de laje flutuante eleváveis são ideais tanto para a redução do ruído aéreo como para o isolamento do ruído de impacto, ao contrário da crença comum do mercado.

Sistemas Jack-up substituíveis

As furações criadas na laje flutuante de betão pelos sistemas eleváveis que permitem a inspeção e substituição dos elementos resilientes, não afetam significativamente o desempenho geral da solução de isolamento. A adição de uma tampa de aço de 50 mm no topo de cada caixa não resultou numa diferença significativa em termos de isolamento acústico. Com ou sem a tampa de aço, o sistema Stravifloor Jackup-R isola eficientemente o ruído de impacto e reduz a transmissão ao ruido aéreo. A vantagem adicional de ser capaz de inspecionar e substituir os apoios a qualquer momento, justifica a diferença marginal no desempenho acústico.

Com e sem cargas variáveis

O apoio resiliente deve ser concebido de acordo com a carga expectável. Os apoios utilizados no sistema de pavimento flutuante jack-up não podem ser demasiado rígidos ou demasiado “macios”, pois isso criaria um sistema acústico de baixo desempenho. A seleção do tipo de apoio resiliente deve também ter em consideração o peso próprio do pavimento flutuante para se obter a frequência natural desejada. A rigidez e tipo de apoio   utilizado, elastómeros ou molas, permite obter um tema feito à medida com um desempenho acústico otimizado.

Para replicar as cargas variáveis, foram colocados sacos de areia nas áreas entre as caixas. Além disso, ao passar de uma laje de 100 mm de espessura para uma laje de 150 mm, o tipo de apoio resiliente foi adaptado às condições de carga. Os elastómeros de borracha natural de alta rigidez foram substituídos por apoios de extrema rigidez e, no caso da utilização de molas, o tipo e o número de molas foi ajustado entre as caixas instaladas nos cantos ou no centro da laje flutuante. As caixas instaladas nos cantos têm menor área de influência do que as instaladas no centro e, por este motivo, suportam menor carga. Isto leva-nos a concluir que quando o apoio é concebido de acordo com as cargas esperadas, é possível melhorar o isolamento ao ruído de impacto r a baixas frequências, podendo  ser explicado pela menor frequência de ressonância dos apoios resilientes suportes.

Transmissões marginais de ruido

Tendo em conta os limites das câmaras de ensaio utilizadas durante estes testes, podemos também concluir que o isolamento sonoro aéreo medido a frequências elevadas é limitado pelas transmissões marginais de ruído. Os resultados mostram que, ao utilizar apoios em elastómero em lajes flutuantes de betão de 100 mm e 150 mm, é alcançado um nível de ruido de impacto mais elevado (+2dB) para a laje de 150 mm. Esta pequena diferença é uma consequência do tipo de elastómero utilizado em ambas as configurações e a sua frequência natural. A laje de 150 mm de espessura foi testada com apoios de frequência natural mais elevada do que os utilizados durante o teste na laje flutuante de betão de 100 mm.

Comparando ambas as configurações, e em particular as respetivas propriedades ao isolamento de ruído aéreo, nota-se uma diferença notável de 4dB a favor da laje flutuante mais espessa, graças à sua maior massa.

Caixa de ar e lã mineral

Durante a campanha de ensaio foi testado o mesmo sistema de pavimento com diferentes espessuras da caixa de ar, o que nos permite concluir que a altura da caixa de ar tem efeito principalmente no isolamento ao ruido aéreo. Após a introdução da lã mineral, como material de absorção, os resultados melhoram significativamente ao minimizar a existência de ondas estacionárias na caixa de ar.

Elastomeros ou molas

Stravifloor Jackup-R está disponível com suportes elastoméricos ou mola. As comparações entre sistemas com molas e com elastómeros indicam que a seleção do tipo de suporte está diretamente relacionada com a frequência natural alvo do sistema. A frequência natural requerida pode ser um dos requisitos do projeto dependendo da frequência natural dos elementos estruturais ou da frequência de excitação. Tanto com uma laje flutuante de betão com elastómeros como com molas, podem ser atingidos níveis semelhantes de isolamento acústico de impacto (IIC/Ln) e isolamento acústico aéreo (STC/Rw).

CDM Stravitec