Panorama de pesquisas e normativas de vibrações causadas por tráfego viário e seus impactos em edificações históricas

Gevú, N. V. PROARQ/FAU, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, nayaragevu@gmail.com

Niemeyer, M. L. A. PROARQ/FAU, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, lygianiemeyer@gmail.com

Varela, W. D. PROARQ/FAU, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, wendell@fau.ufrj.br

Resumo

O tráfego de veículos é considerado uma das fontes de vibração que mais geram impactos em edificações em meios urbanos. Esses impactos são transmitidos às edificações através do solo e podem gerar tanto danos estruturais nas edificações, como incomodidade aos seus usuários. Edificações consideradas patrimônio possuem grande valor histórico, artístico e cultural e testemunham a evolução urbana e arquitetônica das cidades. No Brasil, ainda não existe uma normativa que reja tal atividade e seus efeitos em edificações históricas e há carência de estudos científicos a respeito do tema. Em âmbito nacional são utilizados valores de referência de PVP (Pico de Velocidade de Partícula) recomendados em normas internacionais. O PVP (mm/s) é considerado a melhor resposta para avaliar a ocorrência de danos induzidos por vibração. O presente artigo apresenta uma revisão do estado da arte de pesquisas sobre o tema realizadas a partir da primeira metade do século XX e um panorama normativo internacional nos últimos 50 anos. De acordo com as normas apresentadas podemos constatar que as variações dos limites de pico de velocidade de partícula para edificações históricas são enormes, ficando entre 0,15 e 50,0 mm/s. Avaliações de faixas de frequência, tipo de excitação e tipo de edificação serão apresentadas para a categorização dos limites normativos.

Palavras-chaves:

normativas

vibrações

tráfego viário

edificações históricas.

Abstract

The road traffic is considered one of the sources of vibration that most impacts buildings in urban space. These impacts are transmitted to buildings through the ground and can generate both structural buildings damage and human discomfort. Heritage buildings have great historical, artistic and cultural value and evidences the urban and architectural evolution of the cities. In Brazil, there is still no regulation that governs such activity and these impacts on historic buildings, and there are few studies focused on this theme. Nationwide reference values of PVP (Peak Particle Velocity) are used, recommended in international standards. The PVP (mm/s) is considered the best answer to evaluate the occurrence of vibration-induced damage. The current paper presentes the state of art on the topic carried out from the first half of the 20th century and an internacional normative panorama in the last 50 years. According to the rules presented we can see that are huge the PVP variation limits for historic buildings, between 0,15 and 50,0 mm/s. For the categorization of normative limits will be presented evaluations of frequency bands, type of excitation and building.

Keywords:

standards

vibrations

road traffic

historical buildings.

Referências

[1] BRITO, Luiz Antonio; SOARES, Álvaro Monoel de Souza; NAZARI, Bianca. Vibração: fonte de incômodo à populaçao e de danos às edificações no meio urbano. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 13, n. 1, p. 129 141, 2013. doi: 10.1590/s1678-86212013000100009.

[2] HYDE, J. H.; LINTERN, H. R. The vibrations of roads and structures. In: Minutes of the Proceedings of the ICE. [s.l.]: ICE, 1929. p. 187–199.

[3] AL-HUNAIDI, M. O.; TREMBLAY, Martin. Traffic induced building vibrations in Montréal. Canadian Journal of Civil Engineering, [S. l.], v. 24, p. 736–753, 1997. doi: 10.1039/B910216G.

[4] BATA, Miloslav. Effects on buildings of vibrations caused by traffic. Building Science, [S. l.], v. 6, n. 4, p. 221–246, 1971.

[5] NELSON, John D.; VIRANUVUT, Suvit. Traffic induced vibrations at Wat Po, Bangkok. Geotechnical Engineering, [S. l.], v. 4, p. 15–30, 1973.

[6] THOLÉN, Olle. Markvibrationer orsakade av vägtrafik. Stockholm.

[7] RUDDER, F. F. Engineering guidelines for the analysis of traffic-induced vibrations. [s.l: s.n.].

[8] TANIGUCHI, Eiichi; OKADA, Susumu. Reduction of Ground Vibrations by Improving Soft Ground. Soil and Foundations, [S. l.], v. 21, n. 2, p. 99–113, 1981.

[9] HOLMBERG, R. et al. Vibrations generated by traffic and building construction activities. Stockholm.

[10] WATTS, G. R. Traffic induced vibrations in buildingsTransport and Road Research Laboratory. Crowthorne. doi: 10.1017/CBO9781107415324.004.

[11] AL-HUNAIDI, M. O.; RAINER, J. H. Remedial Measures for Traffic-Induced Vibrations at a Residencial Site. Part 1: Field Tests. Canadian Acoustics, Canadian, v. 19, n. 1, p. 3–13, 1991. a.

[12] AL-HUNAIDI, M. O.; RAINER, J. H. Remedial Measures for Traffic-Induced Vibrations at a Residencial Site. Part 2: FEM Simulations. Canadian Acoustics, Canadian, v. 19, n. 2, p. 11–20, 1991. b.

[13] HAZANATO, T.; UGAI, K.; MORI, M.; SAGAGUCHI, R. Three-dimensional analysis of traffic induced ground vibrations. Journal of Geotechnical Engineering, [S. l.], v. 117, n. 8, p. 1133–1151, 1991.

[14] KARANTONI, Fillitsa V.; BOUCKOVALAS, George. Description and Analysis of Building Damage, Due to Pyrgos, Greece Earthquake. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, [S. l.], v. 16, n. 2, p. 141–150, 1997.

[15] CLEMENTE, Paolo; RINALDIS, Dario. Protection of a monumental building against traffic-induced vibrations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, [S. l.], v. 17, n. 5, p. 289–296, 1998.

[16] AL-HUNAIDI, M. O. Traffic vibrations in buildings. Construction Technology Update, [S. l.], v. 39, 2000.

[17] KIM, Dong-Soo; LEE, Jin-Sun. Propagation and attenuation characteristics of various ground vibrations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, [S. l.], v. 19, p. 115–126, 2000. doi: 10.1016/S0267-7261(00)00002-6.

[18] HAO, H.; ANG, TC; SHEN, J. Building vibration to traffic induced ground motion. Building and Environment, [S. l.], v. 36, n. 3, p. 321–336, 2001.

[19] LOMBAERT, G.; DEGRANDE, G. Experimental validation of a numerical prediction model for free field traffic induced vibrations by in situ experiments. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, [S. l.], v. 21, n. 6, p. 485–497, 2001.

[20] XU, Y. L.; YANG, Z. C.; CHEN, J.; LIU, H. J.; CHEN, J. Microvibration control platform for high technology facilities subject to traffic-induced ground motion. Engineering Structures, [S. l.], v. 25, n. 8, p. 1069–1082, 2003. doi: 10.1016/S0141-0296(03)00049 X.

[21] ADAM, M.; VON ESTORFF, O. Reduction of train induced building vibrations by using open and filled trenches. Computers and Structures, [S. l.], v. 83, n. 1, p. 11–24, 2005. doi: 10.1016/j.compstruc.2004.08.010.

[22] SANTOS, Luís Conde; VALÉRIO, Paulo. Monitorização de Vibrações em Edifícios e Monumentos. In: 2a Conferência Nacional de Avaliação de Impactes 2006, Oeiras.

[23] HAJEK, Jerry J.; BLANEY, Chris T.; HEIN, David K. Mitigation of highway traffic-induced vibration. In: Proceedings of Annual Conference of the Transportation Association of Canada 2006, Charlottetown. p. 1–13.

[24] MOUTINHO, Carlos Manuel Ramos. Controlo de vibrações em estruturas de engenharia civil. 2007. Universidade do Porto, [S. l.], 2007.

[25] JU, Shen-Haw. Finite element investigation of traffic induced vibrations. Journal of Sound and Vibration, [S. l.], v. 321, n. 3–5, p. 837–853, 2009.

[26] MOUTINHO, C.; CUNHA, A.; CAETANO, E. Novas metodologias para análise de vibrações em paviments de edifícios. In: 8o Congresso Nacional de Mecânica Experimental 2010, Guimarães.

[27] SILVA, Tiago Macedo de Oliveira. Avaliação da transmissão de vibração num edifício existente. 2010. Universidade Técnica de Lisboa, [S. l.], 2010.

[28] BATTISTA, Ronaldo C.; PFEIL, Michèle S.; CARVALHO, Eliane M. L. Vehicle-structure interaction effect on the fatigue life of steel orthotropic decks. In: Proceedings of the 8th International Conference on Structural Dynamics 2011, Leuven. p. 1–8.

[29] RESENDE, Luiz Mauro De. Análise do risco de danos por vibração mecânica nos monumentos setecentistas do Caminho Tronco de Ouro Preto. 2011. Universidade Federal de Ouro Preto, [S. l.], 2011.

[30] MHANNA, Mohannad; SADEK, Marwan; SHAHROUR, Isam. Numerical modeling of traffic induced ground vibration. Computers and Geotechnics, [S. l.], v. 39, p. 116–123, 2012. doi: 10.1016/j.compgeo.2011.07.005.

[31] BRITO, Luiz Antonio; SOARES, Álvaro Monoel de Souza; NAZARI, Bianca. Vibração: fonte de incômodo à populaçao e de danos às edificações no meio urbano.Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 13, n. 1, p. 129 141, 2013. doi: 10.1590/s1678-86212013000100009.

[32] MARGARIDO, Diogo dos Remédios. Metodologias para a Avaliação do Níveis de Vibração em Estruturas do Ponto de Vista do Conforto Humano. 2013. Universidade do Porto, [S. l.], 2013.

[33] MONTI, Giorgio; FUMAGALLI, Fabio; MARANO, Giuseppe Carlo; QUARANTA, Giuseppe; REA, Rossella; NAZZARO, Barbara. Effects of ambient vibrations on heritage buildings: overview and wireless dynamic monitoring application. In: The 3rd International Workshop, Dynamic Interaction between Soil, Monuments and Build Environment, 12-13 December 2013, Roma.

[34] CANO, Nelson Adrés Ortiz. Avaliação de sistemas de isolamento para o controle de vibrações de edifícios submetidos a excitações de base. 2013. Universidade Federal do Rio de Janeiro, [S. l.], 2013. doi: 10.1017/CBO9781107415324.004.

[35] BRITO, Luiz Antonio. Avaliação das principais fontes de vibração no meio urbano. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 4, p. 233–249, 2014. doi: 10.1590/s1678-86212014000400016.

[36] BRITO, Luiz Antonio Perrone Ferreira De; KAMIMURA, Quésia; SANTOS, Ademir Pereira Dos. Influência da vibração gerada pelo tráfego ferroviário no meio urbano. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, v. 5, p. 31–39, 2015. doi: 10.20396/parc.v5i2.8634536.

[37] SOUZA, Luis Eduardo De; DORNELES, Felipe Tavares; EDUARDO, Luís; ZAGO, Oliveira; ARNT, Luciana. Avaliação de impacto relacionado com ruído e vibração em perímetro urbano. Revista Monografias Ambientais, Santa Maria, v. 14, p. 33–43, 2015.

[38] VARELA, Wendell D.; BATTISTA, Ronaldo C.; CARVALHO, Eliane M. L. Attenuation of ambient vibrations induced in urban buildings. Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Structures and Buildings, [S. l.], 2015. doi: 10.1680/stbu.14.00078.

[39] MIRANDA, Keilla; ROCHA, Isabel; NIEMEYER, Maria Lygia Alves De. Impacto da Vibração gerada pelo Tráfego Rodoviário sobre Sítios Históricos: Subsídios para a Portaria 12/86 do IPHAN, Vassouras/RJ. In: 4o Colóquio Ibero-Americano Paisagem Cultural, Patrimônio e Projeto 2016, Belo Horizonte.

[40] CARREIRA, Ana Sofia da Silva. Transmissão de vibração e ruído de baixa frequência em edifícios de betão armado. 2016. Universidade de Lisboa, [S. l.], 2016.

[41] ANTUNES, Sónia; PATRÍCIO, Jorge; AZEVEDO, Fernando Schiappa De; VALÉRIO, Paulo. Vibrações em edifícios: aspetos a ter em consideração na avaliação do ruido induzido por vibrações. In: Euroregio 2016, Porto.

[42] ALMEIDA, Renata Hermanny De; DORNELAS, Angélica Maria Fonseca. O impacto do tráfego viário em sítios históricos urbanos: Avaliação em Santa Leopoldina - ES. In: SBE16 Brazil & Portugal 2016, [s.l: s.n.] p. 1231–1240.

[43] DORNELAS, Angélica Maria Fonseca. Degradação por vibração em alvenaria de tijolo mecânico: o impacto do tráfego viário no Sítio Histórico de Santa Leopoldina, ES. 2017. Universidade Federal do Espírito Santo, [S. l.], 2017. doi: 10.1037/0022-3514.51.6.1173.

[44] GEVÚ, Nayara Vasconcelos. Projeto de intervenção para o Pavilhão Arthur Neiva/Fiocruz: estudo da vibração e do ruído rodoviário como fator de dano em bem moderno tombado. 2017. Universidade Federal do Rio de Janeiro, [S. l.], 2017.

[45] BRANDÃO, F.; MESQUITA, E.; DIÓGENES, A.; ANTUNES, P.; VARUM, H. Caracterização dinâmica de uma edificação histórica do século XIX. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, [S. l.], v. 11, n. 7, p. 52–75, 2018. doi: 10.1590/s198341952018000100004.

[46] LUZZI, Leandro Alves Caldeira; SILVA, Jozemar Moreira; TARABAY, Murilo Almeida Kamond. Predisposição de danos em edificações causados por tráfego ferroviário. e-Xacta, [S. l.], 2018.

[47] RIBEIRO, Priscilla Isabel dos Santos; GOMES, André Vasconcelos Soares; FERREIRA, Walnório Graça; CALENZANI, Adenilcia Fernanda Grobério. Uma revisão sobre vibrações em sistemas de piso em aço induzidas por carregamentos oriundos de atividades humanas. Revista Sul-americana de Engenharia Estrutural, [S. l.], v. 15, n. 1, p. 21–38, 2018. doi: 10.5335/rsaee.v15i1.7123.

[48] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 9653 - Guia para avaliação dos efeitos provocados pelo uso de explosivos nas minerações em áreas urbanas. Brasil, 2018.

[49] CETESB. D7.013 - Avaliação e monitoramento das operações de desmonte de rocha com uso de explosivo na mineração: Procedimento. Brasil, 2015.

[50] CETESB. DD 215. Brasil, 2007.

[51] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 4866 - Mechanical vibration and shock - Vibration of fixed structures - Guidelines for the measurement of vibrations and evaluation of their effects on structures. Switzerland, 2010.

[52] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 2631-1 - Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 1: General requirements. 1997.

[53] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 2631-2 - Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 2: Vibration in buildings (1 Hz to 80 Hz). Switzerland, 2003.

[54] DEUTSCHE NORM. DIN 4150-3 - Structural Vibration. Part 3: Effects of vibration on structures. Germany, 1999.

[55] BACCI, Denise de La Corte; LANDIM, Paulo Milton Barbosa; ESTON, Sérgio Médici De; IRAMINA, Wilson Siguemasa. Principais normas e recomendações existentes para o controle de vibrações provocadas pelo uso de explosivos em áreas urbanas - Parte I. Rem: Revista Escola de Minas, [S. l.], v. 56, n. 1, p. 51–57, 2003. b.

[56] BRITISH STANDARD. BS 6472-1 - Guide to evaluation of human exposure to vibration in buildings - Part 1: Vibration sources other than blasting. England, 2008.

[57] BRITISH STANDARD. BS 5228-2 - Code of practice for noise and vibration control on construction and open sites - Part 2: Vibration. England, 2009.

[58] BRITISH STANDARD. BS 5228-4 - Code of practice for noise and vibration control applicable to piling operations. England, 1993b.

[59] BRITISH STANDARD. BS 7385-1 - Evaluation and measurement for vibration in buildings - Part 1: Guide for measurement of vibrations and evaluation oh their effects on buildings. England, 1990.

[60] BRITISH STANDARD. BS 7385-2:1993 - Evaluation and measurement for vibration in buildings — Part 2: Guide to damage levels from groundborne vibration. England, 1993a. p. 13.

[61] SVENSK STANDARD. SS 4604866 – Vibration och stot – Riktvarden for sprangningsinducerade vibrationer i byggnader. Sverige, 1991.

[62] SWISS STANDARD. SN 640312a - Vibrations - Vibration effects in buildings. Schweiz, 1992.

[63] NAZIONALE ITALIANO DI UNIFICAZIONE. UNI 9916 - Criteri di misura e valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici. Italia, 2004.

[64] ASSOCIATION FRAÇAISE DES TRAVAUX EM SOUTERRAIN. AFTES. France, 1974.

[65] MINISTÈRE DE L’ENVIRONNEMENT. Circular. France, 1993.

[66] CT 28. NP 2074 - Avaliação da influência de vibrações impulsivas em estruturas. Portugal, 2015.

[67] USBM. RI 8507 - Structure Response and Damage Produced By Ground Vibration From Surface Mine Blasting. United States Bureau of Mines, [S. l.], 1980.

[68] CENTRAL MINING RESEARCH INSTITUTE. Report of investigations 8507 – Structure Response and Damage Produced by Ground Vibration From Surface Mine Blasting. Pittsburg, 1991.

[69] COUNCIL OF STANDARDS AUSTRALIA. AS 2187-2 - Explosives — Storage and use - Part 2: Use of explosives. Australia, 2006.

[70] CHINA BUILDING INDUSTRY. GB/T - 50452 - Technical specifications for protection of historic buildings against man-made vibration. China, 2008.