Contribuição para o Estudo da Atenuação Seletiva do Ruído de Tráfego Rodoviário

Palavras-chave: Tese de Doutoramento

O ruído provocado pelo tráfego rodoviário, pelas suas graves consequências a diferentes níveis e pelas proporções crescentes de populações afetadas, é um problema que vem sendo considerado, em cada vez mais países, como uma das prioridades na definição de políticas de garantia das condições de bem-estar e saúde pública. Historicamente, diferentes abordagens têm sido adotadas para mitigar esse problema. Entre aquelas habitualmente associadas à Engenharia Civil, pode-se dizer que a utilização de barreiras acústicas será aquela que maior divulgação tem tido. Mais recentemente vem-se observando um interesse crescente no uso, em alternativa ou em complemento às barreiras, de pavimentos rodoviários que conduzam a menores níveis de ruído na sua origem, sendo ainda de referir a aplicação de elementos com maiores capacidades de isolamento sonoro em edifícios submetidos a tal ruído, em regra como última opção. Na presente tese, após uma síntese referente a diferentes aspetos do ruído de origem rodoviária e do reconhecimento da importância da sua caracterização, no contexto das soluções de pavimentação rodoviária mais correntes a nível nacional, para poder justificar determinadas opções no sentido da sua mitigação, foi dada especial atenção à análise de barreiras acústicas de um tipo relativamente inovador, concretizadas por estruturas resultantes da utilização, numa organização geométrica periódica, de elementos cilíndricos verticais, conhecidas como ‘cristais sónicos’. Sendo uma área de estudo cujo início remonta ao final da década de 1980, a sua aplicação no contexto de barreiras acústicas rodoviárias começou a ser sugerida já no início deste século, tendo, desde então, vindo a merecer o interesse de diversos investigadores com trabalhos relativos a diferentes aspetos de tal aplicação.  Tal interesse deve-se à particularidade de, em tais estruturas, a propagação de ondas sonoras poder ser afetada, e mesmo impedida, em determinadas bandas de frequência (conhecidas por ‘band gaps’), em função das propriedades físicas e geométricas dos elementos que as consubstanciam e da sua organização periódica.  Na medida em que uma escolha criteriosa daquelas propriedades permitirá ajustar o desempenho acústico de barreiras deste tipo, avaliado pela atenuação sonora proporcionada, às características espectrais específicas de determinado ruído incidente, tais barreiras poderão, assim, configurar uma estratégia de atenuação seletiva do ruído de origem rodoviária.  No âmbito deste trabalho, pretendeu-se estudar tal possibilidade, partindo da resolução da equação de Helmholtz de modo a analisar de que forma a propagação de ondas sonoras pode ser afetada pela presença de tais estruturas.  Para o efeito, foi proposta uma metodologia de cálculo para prever o desempenho acústico de cristais sónicos, de modo a simular os fenómenos de dispersão acústica, ou outros, que determinados atributos concretos dessas estruturas poderão desencadear.  O principal aspeto inovador desta tese prende-se com a utilização de uma técnica de modelação numérica, o Método das Soluções Fundamentais, aplicada à avaliação do desempenho de tais barreiras, julgando-se poder, desta forma, apresentar um contributo importante na modelação eficiente deste tipo de estruturas. A validação da modelação proposta, realizada por comparação de resultados relativos à atenuação sonora proporcionada, quer com outros métodos numéricos quer com recurso a medições experimentais num modelo reduzido, revelou um muito bom ajustamento entre os vários resultados. Tendo-se, ainda, analisado a possibilidade de otimizar o referido desempenho dos cristais sónicos enquanto soluções de barreiras acústicas rodoviárias, alterando alguns dos seus parâmetros definidores através da variação das suas características orgânicas, pôde-se concluir que os resultados obtidos sugerem que tal poderá, de facto, ser levado a cabo utilizando a modelação proposta, o que abre todo o quadro de resolução do problema do ruído rodoviário junto à ocupação humana a uma forma menos perturbadora da envolvente paisagística do que a proporcionada pelas barreiras acústicas tradicionais.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias