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1. INTRODUÇÃO

A rede rodoviária portuguesa encontra-se

praticamente construída sendo a gestão sus-

tentável da sua conservação o desafio que se

coloca às administrações rodoviárias. Neste

contexto impõe-se a consideração dos proble-

mas ambientais que resultam da exploração e

das atividades de conservação das rodovias.

Entre esses problemas destaca-se a exposição

das populações ao ruído ambiental, cuja com-

ponente preponderante é o ruído rodoviário.

A Organização Mundial de Saúde (WHO) re-

velou que os efeitos do ruído ambiental na

incomodidade sonora e na saúde das popu-

lações incluem doenças cardiovasculares,

perturbações cognitivas e de sono, stress e

zumbidos [1]. As cartas de ruído elaboradas

na europa no âmbito da diretiva 2002/49/EC,

relativa à avaliação e gestão do ruído ambien-

tal, mostram que 67 milhões de pessoas (i.e.

55%) que vivem em aglomerados urbanos com

mais de 250000 habitantes estão expostas

a níveis de ruído diários que excedem 55 dB

Lden (nível sonoro médio de longa duração,

diurno-entardecer-noturno), sendo que no pe-

ríodo da noite o tráfego rodoviário é o principal

responsável pela exposição de 48 milhões de

pessoas a níveis de ruído superiores a 50 dB Ln

(nível sonoro determinado durante uma série

de períodos noturnos representativos de um

ano). Fora dos aglomerados urbanos, o tráfego

é ainda o principal responsável pela exposição

16_cm

de 34 milhões de pessoas a níveis superiores a

55 dB Lden e de 25 milhões a níveis superiores

a 50 dB Ln [2].

Na União Europeia, os custos sociais da expo-

sição ao ruído rodoviário foram estimados em

cerca de 36 biliões de euros por ano [3].

Embora a incomodidade sonora seja um proble-

ma complexo que envolve fenómenos físicos,

psicológicos e sociológicos, as medidas de

mitigação do ruído rodoviário passam apenas

pela redução ou limitação da emissão e da

propagação do ruído.

A primeira ação tomada com vista à redução

da emissão de ruído rodoviário teve lugar nos

anos 70 com a regulamentação do ruído emi-

tido pelos veículos e mais tarde pelos pneus.

No futuro, com a crescente utilização de veí-

culos elétricos é espectável uma redução do

ruído rodoviário em meio urbano. Entretanto,

a utilização de superfícies rodoviárias de baixo

ruído afigura-se como uma solução eficaz e

económica para a redução do ruído de contacto

pneu-pavimento. Para reduzir a emissão do

ruído é ainda possível adotar medidas relati-

vas à gestão do tráfego, como por exemplo a

limitação da velocidade do tráfego.

As ações possíveis para limitação da propaga-

ção do ruído incluem a construção de barreiras

acústicas, muito restringida em áreas urbanas,

o isolamento das fachadas dos edifícios e ainda

ações a nível de planeamento urbano, como por

exemplo, a orientação adequada das fachadas

dos edifícios relativamente às vias de tráfego.

reabilitação de pavimentosreabilitação das características de superfície para a diminuição do ruído pneu-pavimentoElisabete Freitas

Professora Auxiliar, Dep. Engenharia Civil, Universidade do Minho, efreitas@civil.uminho.pt

Paulo Pereira

Professor Catedrático, Dep. Engenharia Civil, Universidade do Minho, ppereira@civil.uminho.pt

No entanto, até por razões regulamentares, a

diminuição do ruído tem de ser procurada na sua

origem, ao nível da interação pneu-pavimento,

pelo que tem sido dada muita importância ao

desenvolvimento de soluções de camadas

superficiais de pavimentos que originem cada

vez menos ruído. Aliás, o ruído de contacto pneu-

pavimento é já considerado uma característica

de superfície, a par da textura e do atrito, e foi

incluído no conjunto de indicadores de desem-

penho dos pavimentos na Ação COST 354.

Contudo, a informação existente sobre o ruído

resultante do contacto pneu-pavimento ao

nível da rede rodoviária ainda não é suficiente

para apoiar decisões baseadas em critérios

de desempenho acústico que contemplem a

totalidade da vida das camadas e de critérios

subjetivos de incomodidade, mas é suficiente

para apoiar a seleção de técnicas de reabi-

litação em função dos níveis de ruído que

proporcionam nos primeiros após construção.

Todavia, em Portugal, há ainda um longo ca-

minho a percorrer, que terá que passar pela

integração nos planos de controlo de quali-

dade a monitorização do ruído de contacto

pneu-pavimento. A informação resultante da

implementação destes planos apoiará, para

além da definição do desempenho acústico

característico de cada tipo de camada superfi-

cial dos pavimentos ao longo do tempo, outras

atividades fundamentais, nomeadamente:

a classificação das camadas em diferentes

categoriais (por exemplo, ruidosas ou de baixo

cm_17

> 1

ruído); a definição do âmbito da sua utilização

(estradas urbanas ou rurais submetidas a tráfe-

go predominantemente ligeiro ou pesado); o es-

tabelecimento de limites de intervenção tendo

por base critérios subjetivos de incomodidade

sonora; o estabelecimento de limites mínimos

de geração de ruído, que permitam a deteção

dos veículos que circulam a velocidades redu-

zidas em meio urbano; e o desenvolvimento de

novos produtos que garantam um desempenho

acústico adequado e desta forma permitam

aumentar a competitividade das empresas.

MECANISMOS DE GERAÇÃO DE RUÍDO

O sistema automóvel é composto por várias

fontes sonoras, nomeadamente o motor, a

interação pneu-pavimento, as vibrações e

choques das diversas partes do veículo e o

ruído aerodinâmico. Na gama de velocidades

usualmente praticadas, a fonte sonora pre-

ponderante é a interação pneu-pavimento,

isto é, a velocidades acima dos 35 km/h ou

50 km/h, para veículos ligeiros ou pesados

respetivamente [4]. A velocidades inferiores

a estes limites predomina a componente do

ruído do motor.

Os mecanismos de geração de ruído associa-

dos à interação pneu-pavimento referem-se:

(i) às vibrações, que resultam do contacto

dos pneus na superfície e da aderência, e (ii)

ao efeito de bombeamento de ar que ocorre

no momento em que o pneu interage com a

superfície [5]. Estes são, por um lado, amplifi-

cados devido ao efeito de pavilhão. Por outro

lado, podem ser amplificados ou atenuados em

função da relação entre a impedância acústi-

ca (absorção) e mecânica da superfície e da

frequência de ressonância do sistema roda/

pneu [6] (Figura 1).

Além disso, os mecanismos referidos são

influenciados pelo comportamento dos con-

dutores (através do controlo da velocidade e

da pressão dos pneus), pelas características

dos pneus (estrutura, dimensão, rigidez da

borracha, relevo, desgaste e idade), pelas

características da superfície do pavimento

(micro, macro e megatextura, irregularidade,

porosidade, rigidez, idade, desgaste) e pelo cli-

ma (presença de água, temperatura e vento).

O ruído resultante destes mecanismos pode

ser medido por diversos métodos, sendo

os mais utilizados o Método Estatístico da

Passagem (Statistical Pass-by Method – SPB)

e o Método da Proximidade Imediata (Close

Proximity Method – CPX), preconizados nas

normas ISO 11819-1 e ISO 11819-2.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS

SUPERFÍCIES DE BAIXO RUÍDO

O trabalho realizado nas últimas décadas, quer

pela indústria quer pelas instituições de inves-

tigação, proporcionou um conjunto de técnicas

de pavimentação que permitem reduzir o ruído

de contacto pneu-pavimento.

Com efeito, observou-se que o betão betumi-

noso denso, o SMA (Stone Mastique Asphalt),

habitualmente tomado como referência, os

revestimentos superficiais e as misturas em

betão de cimento originam mais ruído do que

o betão betuminoso drenante, as misturas

delgadas, e as camadas poro-elásticas [7-9].

No primeiro grupo, a dimensão do agregado, a

qual geralmente é grande, a baixa porosidade

e a textura positiva (Figura 2) são fatores que

contribuem para elevados níveis de ruído. No

segundo grupo, os níveis de ruído mais redu-

zidos devem-se à menor vibração do pneu,

causada sobretudo pelo pequeno tamanho do

agregado, e à natureza aberta das misturas,

que confere boa drenagem do ar, contribuindo

para a redução do ruído de bombeamento de ar

e de outros mecanismos semelhantes.

O betão betuminoso drenante foi desenvolvido

para drenar a água da superfície dos pavimen-

a) b)

c) d)

> Figura 1: Ilustração de mecanismos de geração de ruído pneu-pavimento: a) vibração dos blocos do pneu; b) vibração dos flancos; c) bombeamento de ar; d) efeito de pavilhão [5].

> Figura 2: Exemplo de textura positiva (esquerda) e de textura negativa (direita).

> 2

reabilitação de pavimentos

18_cm

> 5

tos, tendo-se verificado que o seu elevado

volume de vazios (20-25%) conduzia a uma

redução de ruído típica de 2 a 3 dB(A). Por apre-

sentar alguns problemas, como a colmatação

dos poros, e a geração de vibrações adicionais

devido ao tamanho elevado dos agregados, que

acabavam por reduzir o efeito desejável da ab-

sorção do som, este tipo de camada superficial

evoluiu para uma camada dupla. O betão betu-

minoso de dupla camada (Figura 3) é composto

por duas camadas porosas constituídas por

agregados de dimensão diferente. Encontra-se

no topo uma camada com cerca de 25 mm de

espessura e agregados de dimensão reduzida

(2/4, 2/6 ou 4/8 mm) e na base outra camada

com 45 mm de espessura e agregados com 14

cm ou 16 mm. Estas camadas proporcionam

uma redução típica inicial do ruído de cerca de

5 dB(A), contudo o problema da colmatação de

poros subsiste [10].

Devido à necessidade de conservação e re-

abilitação dos pavimentos, a construção de

camadas superficiais de espessura reduzida

(delgadas) tornou-se apelativa. De facto, este

tipo de camadas são utilizadas há muitos anos

em alguns países do norte da Europa, como por

exemplo, a Holanda e a França, por reduzirem

o uso de materiais, e consequentemente os

custos, por proporcionarem atrito e drenagem

superficial da água das chuvas adequados e

pela sua intervenção positiva na redução do

ruído de contacto pneu-pavimento. No mer-

cado foram identificados cerca de 40 tipos de

camadas delgadas, com características muito

diversificadas. A Figura 4 mostra o aspeto de

algumas superfícies com marca registada.

As camadas designadas por poro-elásticas são

compostas por elevadas percentagens de grâ-

nulos de borracha, até 90% em peso, e por um

elevado volume de vazios (Figura 5). Esta téc-

nica foi utilizada pela primeira vez na Suécia no

fim dos anos 70, mas só agora se encontra em

curso um projeto de investigação (PERSUADE)

que pretende resolver os problemas de dura-

bilidade que este tipo de camadas apresentou

na sua fase inicial de desenvolvimento [12].

Esta técnica merece destaque por proporcionar

reduções de ruído até 12 dB(A).

As técnicas de reabilitação que contemplam

várias das características abaixo enuncia-

das são uma garantia de que a superfície

selecionada proporcionará um nível de ruído

significativamente inferior ao das superfícies

tradicionalmente utilizadas.

– A superfície deve ter uma estrutura homo-

génea, ser compactada com cilindro e estar

isenta de irregularidades na gama da mega-

textura, para evitar fenómenos de vibração

nos pneus.

– A superfície não deve ser lisa, mas ter uma

macrotextura adequada (aberta e negativa)

conferida de preferência por agregados

angulares com dimensão inferior a 8 mm. A

dimensão ideal compreende-se entre os 3 e

os 5 mm. Desta forma reduz-se o efeito de

bombeamento de ar.

– A superfície deve também ter uma porosi-

dade adequada para assegurar uma boa

capacidade de absorção do som, sendo

condição fundamental que os vazios se-

jam comunicantes, reduzindo também o

bombeamento de ar e limitando o efeito de

propagação do ruído.

– As superfícies com propriedades viscoelásti-

cas amortecem as vibrações dos pneus e des-

ta forma absorvem o ruído mecanicamente.

CARACTERIZAÇÃO DO RUÍDO

PNEU-PAVIMENTO DAS SUPERFÍCIES

RODOVIÁRIAS PORTUGUESAS

A avaliação do ruído de contato pneu-pavimento

das superfícies utilizadas tradicionalmente em

Portugal e ainda de algumas superfícies cons-

truídas a título experimental foi feita no âmbito

de dois projetos de investigação, realizados

pela Universidade do Minho [14] e pelo Labo-

ratório Nacional de Engenharia Civil [15]. Na

Figura 6 encontram-se reunidos os resultados

de ambos os projetos. Nestes projetos a medi-

ção do ruído foi feita pelo método SPB e por uma

variante deste método – Método de passagem

controlada (Controlled pass-by method (CPB)

– em que os veículos são previamente selecio-

> 3 > 4

> Figura 3: Betão betuminoso drenante de dupla camada: corte esquemático da camada à esquerda [11]; aspeto da camada [10] à direita.

> Figura 4: Exemplo de camadas delgada, Microflex® à esquerda e Novachip ® à direita [10].

> Figura 5: Aspeto de superfície poro-elástica [13].

cm_19

nados. Os valores de cada nível de velocidade

(50 km/h, 70km/h e 90 km/h) foram estimados

através da reta de regressão determinada para

o nível de ruído medido versus logaritmo deci-

mal da velocidade medida dos veículos. A idade

de todas as superfícies observadas era inferior

a 5 anos e não aparentavam ter qualquer tipo

de degradação.

Estes resultados mostram claramente que as

técnicas de pavimentação de camadas super-

ficiais disponíveis em Portugal contemplam

soluções que conduzem a reduções do nível de

ruído significativas nos primeiros anos de vida.

Por conseguinte, é possível um aumento signi-

ficativo de qualidade de vida das populações

vizinhas de uma estrada e dos seus transeun-

tes, sem acréscimos de custos, fazendo uma

seleção criteriosa da camada superficial. Para

efeitos comparativos, mostra-se na Figura 7 o

aspeto de algumas superfícies observadas nos

estudos referidos.

> 6

> Figura 6: Nível de ruído máximo (Lmax) medido pelos métodos SPB e CPB.

DURABILIDADE ACÚSTICA

Como qualquer parâmetro de estado do pavi-

mento, como por exemplo o atrito e a capaci-

dade de suporte, o nível de ruído resultante

do contacto pneu-pavimento evolui ao longo

do tempo. Apesar de em grande parte dos

países europeus já se medir o ruído de con-

tacto pneu-pavimento por diversos métodos,

não existe ainda um procedimento aplicado

de forma sistemática e inserido nos planos

de controlo da qualidade dos pavimentos

que permita apoiar o estabelecimento de

tendências de evolução do nível de ruído ou

modelos de desempenho, para os diversos

tipos de camadas. Existem alguns estudos

que indicam que as superfícies que alteram

menos as suas características superficiais,

particularmente a macro e mega textura e a

porosidade, têm um comportamento a longo-

prazo mais favorável. Para garantir a durabi-

lidade acústica por um período mais longo é

aconselhável utilizar materiais com caracte-

rísticas melhoradas como, por exemplo, filer

especial para prevenir o aparecimento de de-

formações plásticas e betumes modificados

para evitar o arrancamento dos agregados e

assim assegurar uma regularidade adequada

por um período de tempo mais longo.

PERCEÇÃO DE RUÍDO E DETEÇÃO DE TRÁFEGO

Particularmente em meio urbano, questões

relacionadas com a perceção e a deteção

do ruído rodoviário são relevantes. O ouvido

humano transforma flutuações de pressão

que se tornam em representações mentais

do som. Contudo, o ruído percebido integra

uma componente subjetiva relacionada

com fenómenos psicológicos e sociológicos.

Neste contexto, já foram realizados para

LEGENDA

Betão betuminoso BB

Betão betuminoso (Dmax 12 mm) BB12

Betão betuminoso drenante BBd

Betão betuminoso rugoso BBr

Cubos de granito CG

Microaglomerado a frio duplo mAF

Mistura betuminosa aberta com betume modificado com borracha – alta percentagem de borracha (Dmax 10 mm)

MBA BBA10

Mistura betuminosa aberta com betume modificado com borracha – alta percentagem de borracha (Dmax 12 mm)

MBA BBA12

Mistura betuminosa aberta com betume modificado com borracha – média percentagem de borracha

MBA BBM

Microbetão betuminoso rugoso mBBr

Microbetão betuminoso rugoso (Dmax 7 mm)

mBBr7

Mistura betuminosa rugosa com betume modificado com borracha – alta percentagem de borracha

MBR BBA

Mistura betuminosa rugosa com betume modificado com borracha – via seca

MBR BBS

Mistura delgada aberta MDa

Mistura delgada fechada MDf

reabilitação de pavimentos

20_cm

as condições por tuguesas dois estudos

[16-17] cujos resultados relevam a impor-

tância da integração de indicadores de ruído

subjetivos nos sistemas de gestão da con-

servação, para apoiar a seleção de técnicas e

de estratégias de conservação adequadas a

custos mínimos.

Devido à redução generalizada do ruído dos

veículos e em particular da sua componente

de contato pneu-pavimento, a segurança dos

utentes vulneráveis das estradas, os peões,

em ambiente urbano, pode ficar comprome-

tida, sendo que não está ainda comprovado

o aumento da sinistralidade por este motivo

[18]. Todavia, para o mesmo nível de ruído

ambiente, os veículos que produzem menos

ruído, seja com origem no motor seja do con-

tato pneu-pavimento, são menos detetados

por crianças e jovens e particularmente por

idosos [19].

> Figura 7: Aspeto de camadas superficiais de pavimentos rodoviários: a) microaglomerado betuminoso a frio duplo, b) betão betuminoso drenante; c) betão betuminoso; d) mistura betuminosa

aberta com betume modificado com borracha.

REFERÊNCIAS

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[2] EC, Report from the Commission to the European Parliament and the Council on the implementation of the Environmental Noise Directive in accordance with Article 11 of Directive 2002/49/EC, European Commission, June 2011 (available at http://ec.europa.eu/environment/noise/home.htm).

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[4] Bendtens H., Review of existing low noise surfaces, Thecnical conference, Madrid,2006. [5] Sandberg U. and Ejsmont J., Tyre-Road Noise Reference Book, Informex SE – 59040, Kisa, Sweden (www.informex.info), 2002.[6] SILVIA, Guidance manual for the implementation of low noise road surfaces, FEHRL report, Forum of European National Highway Research Laboratories, 2006.[7] Andersen B., Bendtsen H. and Larsen L., Acoustic performance of low-noise road pavements, Silvia Project Report, Denmark, 2006.[8] Descornet G. and Goubert L., Noise classification of road pavements, Task 1: Technical background information 1, Draft Report 05, Directorate-General Environment,

European Commission, 2006.[9] Bartolomaeus W., The potential of different road surface designs in road traffic noise reduction – European experience on pavement influence on noise (Experiences in

Germany), Jornadas Técnicas, Madrid, 2006.[10] Goubert L., Tire-road noise: a state of affairs, Management of speed and traffic noise, Gestão da velocidade e do ruído rodoviário, Universidade do Minho, 29 e 30 de

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2012 (http://dx.doi.org/10.1016/j.aap.2012.10.018).

> 7

a) b)

c) d)