chống ồn cho nhà phát điện của toà nhà công nghệ cao etown

Khi Độ vang của âm tăng 10 phôn, thì trị số độ vang tính theo sone sẽ tăng gấpđôi Các máy đo độ ồn, đo mức vang của âmtheo đơn vị đềxiben A dBA – là mứccường độ âm chung của tất cả các g

CHƯƠNGI: MỞ ĐẦU1.1 Giới Thiệu Về Đồ Aùn.

Nước ta trong giai đoạn phát triển, tiến tới một nước công nghiệp hóa hiệnđại hóa để hòa nhập với các nước trong khu vực và thế giới Ngành xây dựngcũng như ngành điện năng ngày càng phát triển với các tòa nhà cao tầng vànhững trạm phát điện phục vụ riêng cho nhu cầu chung ở đó Tuy nhiên với sự đổimới và phát triển quá mức đã có sự tác động mạnh mẽ tới môi trường,mà ảnhhưởng rõ nhất từ các trạm phát điện riêng của các tòa nhà cao tầng là sự ô nhiễmvà lan truyền tiếng ồn ra môi trường xung quanh Phần lớn các thiết bị công nghệcủa các trạm phát điện trên chưa có sự đầu tư và hiện đại hóa cao nên gây ra sựảnh hưởng đáng kể, gây ảnh hưởng đến sức khỏe và đời sống cộng đồng

Các tác động chủ yếu từ các trạm phát điện đến môi trường là, ô nhiễmtiếng ồn, khí.Trong đó đáng quan tâm nhất là ô nhiễm tiếng ồn vì đa số các tòanhà cao tầng đều nằm trong các khu vực tập trung dân cư nên vấn đề được đặt ralà làm thế nào để giảm bớt độ ồn tại nguồn phát sinh cũng như ngăn chặn nó lantruyền ra môi trường xung quanh

Từ những vấn đề thực tế trên và để góp phần cải thiện môi trường,ngănngừa sự lan truyền tiếng ồn ra môi trường xung quanh,em đã tiến hành đồ án tốtnhiệp với đề tài “Chống ồn cho trạm phát điện của tòa nhà công nghệ caoE.TOWN

1.2 Mục Tiêu Của Đồ Aùn

Nguyên cứu và đưa ra các giải pháp ngăn ngừa và giảm thiểu các nguồnphát sinh ra tiếng ồn và sự lan truyền của nó ra môi trường xung quanh

Thiết kế hệ thống chống ồn riêng cho trạm phát điện của tòa nhàE.TOWN

1.3 Phạm Vi Của Đồ Aùn

Đồ án tập trung nghiên cứu đưa ra các giải pháp ngăn ngừa và giảm thiểusự lan truyền của nguồn ồn từ trạm phát điện của tòa nhà E.TOWN ra môi trườngxung quanh

1.4 Nội Dung Của Đồ Aùn

- Giới thiệu về đồ án

- Tổng quan về các biện pháp giảm thiểu tiếng ồn và phương thức lantruyền của nó

- Giới thiệu sơ lược về trạm phát điện và máy phát điện của tòa nhàE.TOWN

- Tính toán thiết kế hệ thống chống ồn cho trạm phát điện

- Đưa ra những nhận xét kết luận và những kiến nghị

1.5 Phương Pháp Thực Hiện Đồ Aùn

Đề tài nghiên cứu các giải pháp chống ồn cho trạm phát điện của tòa nhàE.TOWN được thực hiện bởi một số phướng pháp sau

- Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

- Phương pháp phân tích và đưa ra các giải pháp chống ồn và sự lantruyền của chúng

- Phương pháp phân tích các cơ sở lý thuyết và áp dụng thực nghiệm từcác công trình chống ồn khác.Từ đó đưa ra quy trình công nghệ xử lýphù hợp với trạm phát điện của tòa nhà E.TOWN

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Các khái niệm cơ bản vể âm thanh và tiếng ồn.

Aâm thanh là những là những giao động cơ học được lan truyền dưới hìnhthức sóng trong một môi trường đàn hồi và được thính giác của người tiếpthu.Trong không khí,tốc độ âm thanh là 343m/sec,còn ở trong nước la1450m/s

Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh có cường độ và tầng số khác nhau,sắpxếp không có trật tự,gây cảm giác khó chịu cho người nghe,cản trở con người làmviệc và nghỉ ngơi

Như vậy,ta thấy tính tương đối của nó,chẳng hạn một âm thanh nào đó phát

ra không đúng lúc,không đúng chỗ gây cảm giác khó chịu cho người nghe,cản trởsự nghĩ ngơi hoặc làm việc của người ta đều coi là tiếng ồn

2.1.1.Tần số âm thanh:đơn vị đo là Hertz(Hz).

Mỗi âm thanh được đặc trưng bởi một tần số âm.Bình thường tai người cảmthụ được các âm thanh có tần số từ 16 ÷ 20000 (Hz),trong đó các âm thanh có tầnsố dưới 300 héc gọi là âm hạ tần,từ 300 ÷ 1000 Hz gọi là âm trung tần,từ 1000

Hz trở lên gọi là âm cao tần.Những âm có tần số <16 Hz gọi làhạ âm,và tần số

>20000 Hz gọi là siêu âm,tai người không nghe được

Độ cao của âm thanh phụ thuộc tần số âm,âm trầm có tần số thấp,các âmbổng có tần số cao.Tiếng trống thường có tần số độ 200Hz,tiếng muỗi vo ve cótần số 8000Hz,giọng hát nam trầm có tần số 78 ÷ 3200 Hz,giọng nữ cao có tần sốtừ 100 ÷ 6500 Hz.Tiếng nói bình thường của người có tần số 64 ÷ 1300 Hz,quyếtđịnh nhất là các âm có tần số 350 ÷ 4000 Hz

2.1.2 Cường độ âm thanh hoặc năng lượng âm thanh

Mỗi âm thanh đều có một năng lượng nhất định Năng lượng này phụthuộc vào biên độ của sóng âm trên đường truyền âm Đơn vị đo là héc/cm2.shoặc W/cm2;W/m2

Cường độ âm thanh và năng lượng âm truyền qua 1cm2 vuông góc vớiphương truyền sống âm trong 1 giây

P2

S

C

Mật độ của môi trường (G/cm2)

Tốc độ âm thanh trong môi

trường

Trong tính toán kĩ thuật,để thu hẹp phạm vi các trị số đo,người ta dùng thanglogarit thay cho thang thập phân, ta gọi là mức cường độ âm, mức áp xuất âm –Gọi tắt là mức âm Đơn vịđo mức âm là đềxiben(dB)

- Mức cường độ âm:

L = 10 lg

Io

I

(dB)

I – cường độ âm (W/m2);

Io – cường độ âm ở ngưỡng nghe,bằng 10-12 (W/m2)

- Mức áp suất âm:

L =20 lg

Po

P

(dB)P: lá áp suất âm (N/m2);

Po: là áp suất âm ở ngưỡng nghe, bằng 2.10-5 N/m2

Với sóng âm phẳng,trường âm tự do, trong điều kiện khí quyển bình thường,mứccường độ âm và mức áp suất âm có trị số bằng nhau

Mức công suất của nguồn âm xác định tương tự như mức cường độ âm.

Lw=10lgWo

W

(dB)

W: công suất của nguồn âm (W)

Wo: : công suất của nguồn âm ở ngưỡng nghe bằng 10-12 W

2.1.3 Độ vang âm thanh

Những âm thanh có tần số khác nhau, tuy mức năng lượng âm bằøng nhaunhưng cảm giác nghe rõ của tai người lại khác nhau,tức là âm có độ vang khácnhau

Ơû ần số 1000 Hz mỗi dB tương ứng một phân (đơn vị đo độ vang của âm).Aâmthanh ở tần số 1000Hz là âm thanh chuẩn vế độ vang của âm,ta phải quy các âmtheo chuẩn 1000Hz

Ví dụ:Aâm có cường độ 50 dB ở tần số 100Hz có độ vang chỉ bằng âm có cườngđộ 30 dB ở tấn số 1000Hz

Cả 2 tổ hợp trên đều có độ vang là 30 phone

Đơn vị đo dộ vang là phôn, goài ra còn có đơn vị sone – cho biết âm thanh này togấp bao nhiêu lần âm thanh khác

Độ vang của âm 40 phôn là 1 sone

Độ vang của âm 50 phôn là 2 sone

Độ vang của âm 60 phôn là 4 sone

Khi Độ vang của âm tăng 10 phôn, thì trị số độ vang tính theo sone sẽ tăng gấpđôi

Các máy đo độ ồn, đo mức vang của âmtheo đơn vị đềxiben A (dBA) – là mứccường độ âm chung của tất cả các giải ốcta tần số đã được quy chế tần số 1000Hz(nhờ bộ phận của máy đo).Ta gọi âm thanh đo bằng dBA là mê thanh đươnglượng.Khi dùng dBA để chỉ âm không cần nói âm thanh đó có tần số bao

nhiêu.Trị số dBA giúp ta đánh giá sơ bộ về mặt vệ sinh, xem tiếng ồn có vượtquá mức cho phép hay không.

2.1.4 Giải tần số âm thanh

Cơ quan thính giác của người không phản ứng theo độ tăng tuyệt đối củatần số âm, mà phản ứng theo mức tăng tương đối của các tần số âm.Khi tần sốtăng gấp đôi thì độ cao của âm tăng lên một tông ta gọi là một ốcta tần số

Như vậy là giải của nhiều tần số âm, mà giới hạn trên cao gấp đôi giới hạndưới.Toàn bộ giải tấn số âm thanh mà người ta nghe được chia thành 11 octa cócác trị số trung bình số học:16;32;63;125;250;500;1000;2000;4000;8000;16000;

Ví dụ trong ốcta từ 40 ÷ 80Hz trị số trung bình là 63Hz

Tiêu chuẩn vệ sinh về mức cho phép của tiếng ồn thường được quy định ở 8ốcta;63;125;250;500;1000;2000;4000;8000Hz

2.2 Tai người và đặc điểm cảm thụ âm thanh

Theo cơ chế thu nhận âm thanh, tai có thể chia làm 3 bộ phận :tai ngoài taigiữa và tai trong

HÌNH 2.1 C ấu tạo của tai người

Tai ngoài gồm vành tai và ống tai có nhiệm vụ thu nhận và hướng sóng âm đếnmàng nhỉ

Tai giữa là 1 hốc không khí thông với khoang mũi – hầu qua rồiEustachi,bắt đầu từ màng nhỉ và kết thúc ở màng che tai trong.Ở đây có 3 xươngthính giác nhỏ(xương búa,xương đế và xươngg bàn đạp)tạo thành 1 chiếc đòn bẩyđể chuyển đổi sóng âm từ màng nhỉ đến chất dịch lỏng chứa ở tai trong qua 1 cửacó màn che hình ôvan.Các xương thích giac biến đổi các dao động âm có biên độlớn và áp suất nhỏ thành các dao động có biên độ nhỏ nhưng áp suất lớn,rất cầnthiết để truyền cho chấât dịch lỏng

Vòi Eustachi bình thường đóng, chỉ mở khi ta nuốt để tạo sự cân bằng ápsuất không khí ở 2 bên màng nhỉ

Tai trong có cấu tạo rất phức tạp vì nó có nhiệm vụ hết sức quan trọng làbiến đổi các dao động cơ hocï của âm thanh các tín hiệu điện đêû gởi về nãobộ.Bộ phận chính của tai trong là ốc tai(có hình xoắn ốc, 2, 5 vòng) tiết diện rỗngvà nhỏ dần, bên trong chứa đầy 1 chất dịch lỏng

Hình 2.2 Sơ đồ minh hoạ cấu tạo tai người

1 – Tai trong 6 – Màng nhỉ

5 – Các xương thính giác

Vách ngăn(8) chạy dọc ốc tai chia chất dịch lỏng thành 2 kênh trên và dướithông với nhau qua lỗ hở (9) ở tận cùng của vách (8) nhằm giữ cho áp suất 2 kênhđược cân bằng.Vách ngăn làm 2 nữa:

+ Nữa gắn với thành trong là một bản xương mỏng

+ Nữa ngoài là một màng đáy,bên trên có 1 bộ phận rất quan trọng là cơquan coocti,chiều dài của cơ quan coocti là 32 mm

Trong cơ quan coocti có khoảng 25000 tế bào cảm giác xếp thành nhiều hàngchạy dọc ốc tai, nhờ chúng có thể phân biệt được 35000 tông âm có cao độ khácnhau Các dây thần kinh thính giác từ các tế bào cảm giác xuyên qua vach ngănvà thành ôc tai rồi nối với vùng thần kinh thính giác não bộ

Aùp suất âm được truyền vào kênh dịch lỏng trên qua cửa ô van và lan truyền dọctheo nó Đồng thời sóng âm cũng truyền qua màng Reixner vào chất dịch lỏngnằm giữa nó và màng đáy cơ quan coocti, nhờ tính đàn hồi của màng đáy, sóng

âm lan truyền xuống kênh dịch lỏng dưới Như vậy đường đi của sóng âm bắt đầutừ cửa ôvan(4) và kết thúc ở cửa tròn(7) phía dưới.

Hình 2.3 Mặt cắt ngang ốc tai

6-Dây thần kinh thính giác

Do đâu ta có cảm giác về độ to, độ cao và âm sắc của âm thanh ?Câu hỏi này chođến nay còn chưa có câu trả lời thật rỏ ràng Người ta chỉ giả thuyết rằng: khisóng âm lan truyền dọc ống tai,phụ thuộc tần số âm,sẽû có một vị trí biên hộ dao

động cực đại.Các tế bào cảm giác của cơ quan Coocti ở đó sẽ thông báo về nãoBiên độ cho biết cường độ, còn vị trí cho biết tần số và âm sắc âm thanh.

Tai trong còn được nối với vòng bán khuyên, ở đó cơ quan tiền đình giữ thăngbằng cho cơ thể

2.2.2 Các đặc điểm cảm thụ âm thanh của tai người

Phạm vi nghe được

Pham vi âm nghe được không chỉ giới hạn ở những tần số xác định mà còntrong những trị số áp suất hoặc cường độ âm nhất định

Hình 2.4 biểu diễn các trị số giới hạn của áp suất âm bằng đường cong

Đường dưới tương ứng với ngữơng nghe.Trị số áp suất âm ở ngưỡng ngheđối với các tần số khác nhau thì khác nhau.Trị số trung bình của áp suất ngưỡngtrong phạm vi tần số cao 1000-1500 HzVà đối với người tai thính là khoảng 2.10-5

N/m2=2.10-4dyn/cm2 Caøng sa phám vi naøy,theo thanh taăn soâ veă phía döôùi vaø phíatređn,ñoô nháy cạm caøng giạm.

Ñöôøng cong tređn laø ngöôõng ñau tai.Nhöõng ađm thanh vöôït caùc trò soâ cụangöõng naøy coù theơ laøm toơn thöông hoát phaù hoûng cô quan thính giaùc

Nhö váy tai ngöôøi coù tính nháy cạm khaùc nhau ñoâi vôùi caùc ađm thanh coù taănsoâ vaø möùc aùp suaât ađm khaùc nhau.Söï ñaùnh giaù chụ quan cạm giaùc ađm thanh theơhieôn qua möùc nghe to, söï giạm thính giaùc coù theơ thaẫy roõ tređn bieơu ñoă

Hinh 2.5 söï ạnh höôûng cụa tuoơi taùc ñeân thính giaùc

Tuoơi caøng cao ñoô nháy cạm ađm thanh ñoâi vôùi caùc taăng soâ cao ngaøy caøng giạm

2.2.3 Ño ađm thanh

Caùc maùy ño vaø phađn tích ađm thanh hieôn ñái nhaât ngaøy nay coù theơ thöïc hieônñöôïc nhieău pheùp ño vaø ñaùnh giaù ađm thanh nhöng chöa coù moôt maùy ño naøo coù theơ baĩt chöôùc ñöôïc caùch cạm nhaôn ađm thah cụa thính giaùc con nhöôøi Vì theâ, caùc maùy

ño chư coù theơ xaùc ñònh caùc möùc ađm, nghóa laø chư soâ vaôt lyù coù tính khaùch quan.Caùc pheùp ño chình laø:

Ño phađn tích möùc ađm theo taăn soâ

Đo mức âm tổng cộng về năng lượng theo các thang hiệu chỉnh gần đúng về cảm giác âm thanhcủa cơ quan cảm giác người.

Đo tích luỹ theo từng khoảng thời gian để xác định trị ố trung bình năng lượng âm thanh, hay còn gọi là mức âm tương đương

Ghi lại mức áp xuất âm trên băng giấy hoặc ghi lại âm thanh trên băng, đĩatừ và hiển thị âm thanh

Đo thời gian âm vang của phòng và chất lượng cách âm của kết cấu

Đác tính năng âm học của vật liệu

Các phép đo âm thanh sử dụng máy đo mức âm có sơ đồ như hình sau:

Hình 2.6 sơ đồ các máy đo

Các máy đo mức âm được chia làm 3 loại theo hướng dẫn của IEC ( International Electrotechnical Comission) như sau:

Loại rất chính xác dùng khi lập các báo cáo pháp qui, khi xây dựng các văn bản và luật

Loại tương đối chính xác dùng cho phép đo không phải là báo cáo pháp quiLoại ít chíng xác ( sai số > 1 dB ) dùng để đánh giá gần đúng

Các máy đo mức âm có thể thực hiện phép đo theo hai đặc tính động:

Loại nhanh: tương ứng với thời gian đáp ứng tương tự tai người áp dụng khi

đo độ âm thanh có mức độ thay đổi lớn ( không ổn định )

Loại châm: cho phép xác định mức âm tích phân trong một khoảng thời gian dài hơn một giây sử dụng khi đo âm thanh ít thay đổi ( ổn định )

2.2.3.1.Mức âm hiệu chỉnh

Hiện nay, các máy đo âm thanh đều làm việc theo nguyên tắc tác động củaáp xuất âm thanh, tương tự tai người Tuy nhiên sự khác nhau cơ bản giữa máy đo và tai người là ở chỗ 1 microphone lý tưởng có độ nhạy đồng đều với mọi tầng số âm thanh Ngược lại tai người thu nhận áp suất âm và chuyển đổi thành tác động thần kinh với mức độ mạnh hay yếu phụ thuộc vào tần số của âm thanh tác động

Để đơn giản người ta chia các đường đồng mức to thành ba vùng và xác định một đường trung bình cho mỗi vùng

Vùng A: các đường đồng mức to từ 0 đến 40 dB ở tầng số 1000MHZ.Vùng B: các đường đồng mức to từ 40 đến 70 dB ở tầng số 1000MHZ.Vùng C: các đường đồng mức to trên 170 dB ở tầng số 1000MHZ

Như vậy ta có các mạch hiệu chỉnh A, B, C tương ứng kết quả đó, mức âm biểu diễn theo d BA, d BB và d B C

Hình 2.7 sơ đồ các đường cong hiệu chỉnh

Sau này được bổ sung thêm mạch hiệu chỉnh D để xét đến tác đôbg5 gây nhiễu của

tiếng ồn có tầng số cao Khi đó ta có mức âm theo dB D

2.2.3.2 Dải tần số âm.

Trong các bài toán thực tế nếu chỉ đánh giá âm thanh theo một mức âm tổng cộng là chưa đủ, cần phân tích chúng theo các tần số Tuy nhiên việc phân tích âm thanh trên mỗi tần số trong phạm vi 20 – 20.000 Hz là không thực hiện được và không cần thiết

Vì lý do trên và để thống nhất trên phạm vi toàn thế giới, ISO đề nghị sử dụng các giải tần tiêu chuẩn khi nguyên cứu âm thanh và chế tạo hiết bị đo

Mỗi giải tầng số được xác định bởi giải tầng số giới hạn dưới f1 và tầng số giới hạn trên f2

Khi đó bề rộng của giải tầng số là:

∆f = f2 – f1

khi chọn 1 giải tần số để nguyên cứu, bộ lọc tầng số chỉ cho năng lượng âm thanhcủa các tầng số nằm trong pham vi hai tầng số giới hạn đi qua mà thôi

Có 3 giải tầng số âm thanh chính:

Dải1 Octave khi f2/f1 = 2

Dải1/2 Octave khi f2/f1 = 21/2

Dải1/3 Octave khi f2/f1 = 21/3

Tên của mỗi giải được gọi theo tần số trung bình của giải xác định theo công thức:

TẦNGSỐTRUNGBÌNH

Dảitầngsố 1ôcta

Dảitầngsố1/2ôcta

Dảitầngsố1/3ôcta

TẦN

G SỐTRUNGBÌNH

Dảitầngsố1/3ôcta

Dảitầngsố1/3ôcta

Dảitầngsố1/3ôcta

Bảng 2.1 tầng số chuẩn theo ISO – R266 giới thiệu các tầng số chuẩn trung

bình của các dải tầng

2.3 Tác hại củatiếng ồn

2.3.1 Lặp đi lặp lại sự quấy rối giấc ngủ

Nghiên cứu điều tra xã hội những người sống ở vùng lân cận sânbay cho thấy:khoảng 22% dân nói rằng họ thường cảm thấy rất khó ngủ vìtiếng ồn ào ở sân bay,ở khu vực mà tiếng ồn có mức cao, 50% số dân phànnàn về tiếng ồn.Tỷ lệ phần trăm số người phàn nàn vì bị đánh thức bởicường độ âm thanh cao hoặc giấc ngủ không sâu còn cao hơn.Sau khingười ta đã ngủ thiếp đi một số giờ lại bị tiếng ồn kích thích đánh thức dậythì gây ra tâm lý rất khó chịu.Vì vậy điều kiện ồn ào gần khu ở vào banđêm có thể đưa đến hiện tượng người ta phải trốn đi nơi khác Thiếu điềukiện ngủ sẽ tác dụng đến tâm sinh lý rất nặng nề đối với cuộc sống củacon người

2.3.2 Tác dụng đối với thính giác

Tác dụng này chỉ thành thực tế quan trọng nếu âm thanh quá to.Tiếp tục tăng mức âm lên tới khoảng 10 dB trong khoảng thời gian ngắn đãgây tác dụng xấu đối với thính giác Rất nhiều công nhân chịu trực tiếptiếng ồn của máy bay phản lực hay ơ các phân xưởng ồn ào trong một thờigian vừa phải đã nhanh chóng mắc bệnh giảm thính giác Tiếng ồn mạnhcó thể gây chói tai,đau tai, thậm chí đứt màn nhĩ

2.3.3 Tác dụng đối với thông tin

Aâm thanh dùng để trao đổi nói chuyện và dùng để đàm thoại.Nócũng quan trọng đối với người thích nbghe radio và vô tuyến truyềnhình.Aâm thanh trao đổi có ý nghĩa quan trọng ở phòng làm việc, trường họcvà các chỗ công cộng khác Mức âm lớn nhất của tiếng ồn không gây táchại đến trao đổi thông tin là dưới 55 dB Tiếng ồn có mức 70 dB đã là điềukiện rất ồn, có tác dụng xấu đối với trao đổi thông tin công cộng.

2.3.4 Tác dụng đối với thể lực, đối với tâm thần và hiệu quả làm việc của con người

Rất nhiều người phát biểu rằng tiếng ồn đã làm cho họ bị yếu về thể lựcvà ốm về thần kinh và làm giảm hiệu quả làm việc của họ.Thí nghiệm đã chứngminh rõ điều đó.Tiếng ồn thực chất không những gây bịnh tâm thần mà còn gâytai họa đối với phần tai trong, nếu tiếng ồn đạt tới 100dB

Đã có nhiều người phàn nàn là rất khó chịu khi làm việc mà phải nghe tiếng tíchtắc đồng hồ chạy, hay là có người nói chuyện thì thầm bên cạnh.Trong trườnghợp như vậy các thiếu sót xảy ra trong công tác sẽ tăng lên, hơn thế nữa là nó cóthể tác dụng đến thể lực Tiếng ồn gián đoạn có thể dẫn đến đảng trí và từ đó tácđộng đến hiệu qủ làm việc, đặc biệt là đối với người hay thường xuyên làmnhiêm vụ đơn điệu Hiệu quả làm việc bị ảnh hưởng từ tiếng ồn có mức âmkhoảng 9 dB Một số thí nghệmm còn cho thấy hiếu sót làm việc còn xảy ra ởmức ồn thấp hơn

2.3.5 Tác dụng tổng hợp của tiếng ồn đối với cuộc sống của con ngườiTiếng ồn tác động lên con người ở ba mức:

- Quấy rầy về mặt cơ học,như che lắp âm thanh cần nghe

- Quấy rầy vế mặt sinh học của cơ thế,chủ yếu là đối với bộ phận thính giácvà hệ thần kinh

- Quấy rầy về sự hoặc động xã hội của con người.

Tất cả các quấy rầy đó cuối cùng dẫn đến biểu hiện xấu về tâm lý,sinhlý,bệnh lý,hiệu quả lao động của con ngươì, tức là ảnh hưởng đến cuộc sốngcủa con người

Ơû hình 2.7 giới thiệu tác hại của tiếng ồn co mức âm trung bình ở tần số1000Hz là 50dB (đường cong c),70 dB (đường cong b) và 90 dB (đường conga) đối với cuộc sống của con người

Độc hại của tiếng ồn trước hết là nguyên nhân của bệnh thần kinh, đau đầu, tăng huyết áp và giảm trí nhớ

2.4 Phân loại tiếng ồn

2.4.1 Theo tính chất vật lí chia tiếng ồn 2 loại:

Tiếng ồn ổn định và tiếng ồn không ổn định

Tiếng ồn ổn định có mức thay đổi cường độ âm không quá 5 dB trong cả thờigian có tiếng ồn

Tiếng ồn không ổn định có mức cường độ âm vượt quá 5 dB trong thời gian cótiếng ồn

Chia tiếng ồn không ổn định ra 3 dạng:

• Tiếng ồn giao động: mức âm thanh thay đổikhông ngừng theo thời gian

• Tiếng ồn ngắt quãng:âm thanh ngắt quãng,không liên tục

• Tiếng ồn xung : âm thanh va đập kế tiếp nhau

2.4.2 Theo phân bố năng lượng ở các giải ốcta tần số :

Chia tiếng ồn ra thành tiếng ồn giải rộng và tiếng ồn giải hẹp

Tiếng ồn giải rộng :năng lượng âm phân bố đồng điều ở các giải tần số.Tiếng ồn giải hẹp (còn gọi là tiếng ồn âm sắc) một tần số âm trong âm phổcó cường độ âm cao hơn các tần số còn lại trong ốcta từ 6 dB trở lên

Tiếng ồn hẹp có tác dụng kích thích mạnh hơn tiếng ồn giải rộng

2.4.3 Theo đặt tính của nguồn ồn ta chia ra 4 loại:

Tiếng ồn cơ học ở các máy

Tiếng ồn va chạm ở các quá trình sản xuất: rèn,dập,tán vv…

Tiếng ồn khí động ở máy bay,quạt gió,vv…

Tiếng nổ hoặc xung kích

2.5 Nguồn ồn trong đời sống và trong sản xuất

2.5.1 Tiếng ồn giao thông

Cần phải phân biệt tiếng ồn giao thông do một xe gây ra và tiếng ồn do mộtluồng xe gây ra

2.5.1.1 Tiếng ồn của từng xe

Tiếng ồn của mỗi xe có thể tổng hợp từ các tíêng ồn như sau:

• Tiếng ồn từ động cơ và do sự rung động của các bộ phận của xe: Tiếng ồnnày phụ thuộc trình độ thiết kế và công nghệ sản xuất xe Động cơ càngchính xác,bộ giảm sốc của xe càng tốt thì tiếng ồn truyền đến vỏ xe, vàtruyền ồn ra ngoài càng nhỏ Trình độ thiết kế và công nghệ sản xuất hiệnnay đã đảm bảo có loại xe phát ra tiếng ồn rất bé

• Tiếng ồn của ống xã khói: giảm tiếng ồn từ ống xã khối phát ra là một vấnđề âm học đơn giản, nó đã được giải quyết một cách hoàn thiện.Tất nhiênhệ thống tiêu âm càng tốt thì giá thành càng cao, và đòi hỏi chi phí nănglượng nhiều hơn.Vì vậy trong thực tế, đáng tiếc rằng có một số người đãlắp ống xã khói không có tiêu âm để tiết kiệm xăng dầu và đỡ hại máynên gây ra tiếng ồn rất lớn trên thành phố

Trường hợp đặc biệt là loại xe thể thao người ta vẫn để tiếng ồn qua ống xãkhói tương đối to trong điều kiện có thể được,bởi vì giảm tiếng ồn phụt khóiđòi hỏi tiêu hao năng lượng xe chạy nhiều hơn

Tuỳ theo mỗi nước mà người ta quy định mức ồn ống xã khói bao nhiêu dB thìphải phạt quy cảnh,thậm chí không cho chạy trên đường phố

• Tiếng ồn do đóng cửa xe: Tiếng ồn do đóng cửa xe gây ra cảm giác rấtkhó chịu,đặt biệt là vào giờ đêm khuya, bởi vì nó là tiếng ồn giánđoạn,nó làm giật khi đang ngủ.Có một số hãng xe đã giải quyết mộtcách có hiệu quả làm giảm tiếng ồn đóng cửa, nhưng rất nhiều nhà máysản xuất ôtô vẫn sản xuất ra các loại xe có tiếng ồn đóng cửa rất to.Vấnđề này chỉ giải quyết được từ giai đoạn thiết kế và bằng cách chỉ chophép các nhà máy được đăng ký sản xuất các loại xe không gây ồn khiđóng cửa xe.

• Tiếng rít phanh: Tiếng rít phanh hãm phanh cũng rất khó chịu.Ngà nayngười ta rất chú ý giải quyết vấn đề này bằng các dĩa hãm hiện đại,baogồm cả việc làm giam tiếng phanh gõ đập Các chi tiết tinh vi này đãđược triễn lãm ở nhiều nước

2.5.1.2 Tiếng ồn của một số loại xe

Không phải tất cả các loại xe điều gây ra tiếng ồn như nhau.Điềutra thực tế cho kết quả sau đây:

-Xe hòm thanh lịch : 77dB-Xe hành khách nhỏ : 79dB-Xe hành khách mini : 84dB

-Xe môtô 2 xilanh 4 kỳ: 94dB-Xe môtô 1 xilanh 2 kỳ: 80dBĐộ chênh lệch giữa mức ồn của xe ca chở khách nhỏ và xe thể thaolàkhông ít hơn 12dB,nó có nghĩa là xe thể thao có tiếng ồn lớn hơn xe ôtô conkhoảng 12 lần

Môtô 2 xilanh 4 kỳ sản sinh ra tiến ồn lớn hơn xe ôtô con khoảng 30 lần,xemôtô 1 xilanh 2 kỳ sản sinh ra tiếng ồn tương tự xe ôtô con

2.5.1.3 Tiếng ồn từ dòng xe liên tục

Để giảm nhỏ tiếng ồn giao thông moat cách tổng thể, trước hết là giảmtiếng ồn do từng xe gây ra, đồng thời quy hoạch đường cũng có thể hỗ trợ co việcgiảm tiếng ồn giao thông.Đã phát hiện ra rằng xe sẽ phát sinh ra tiếng ồn lớnnhất khi chay ở số thấp, như vậy phải giảm bớt số lần xe dừng chạy và khởi độngthì sẽ giảm tiếng ồn giao thông Các đường vành đai, các đường xuyên và cácđường cao tốc trong thành phố đều phải có biện pháp giảm tiếng ồn Đối với cácloại đường này thường xây tường che chắn hoặc làm các đê đập nhân tạo và trồngcác dãy cây xanh dày đặc ở hai bean đường để giảm tiếng ồn.

2.5.1.4 Tiếng ồn máy bay

Loại nguồn ô nhiễm tiếng ồn này trong mấy năm gần đây tăng lên nhanh,đặc biệt là tiếng ồn gần các sân bay quốc tế Tiếng ồn do máy bay phản lực gây

ra vượt xa loại máy bay cánh quạt, đặc biệt là nó có đỉnh cực đại rất cao.Tiếng ồnmáy bay phản lực gây ra là do sự xáo trộn rất mãnh liệt giữa hơi phụt phản lực vàkhông khí xung quyanh Nó phát ra lớn nhất khi máy bay cất cánh, tiếng ồn trêncả đoạn đường dài trong quá trình hạ cánh thường gây ra sự khó chịu cho conngười hơn là tiếng ồn mạnh sinh ra thời gian cất cánh

Máy bay quân sự thường gây ra sự than phiền kêu ca của nhân dân trongkhu vực bay, bởi vì chúng thường bay ở độ cao thấp theo yêu cầu luyện tập quânsự.Rất khó giải quyết vấn đề này, bởi vì vấn đề bảo vệ tổ quốc, thậm chí là trongthời bình, vẫn là vấn đề yêu tiên hàng đầu của đất nước

-Phương pháp giảm nhỏ tiếng ồn máy bay: người ta có thể dùng bộ phậntiêu âm để giảm tiếng ồn của máy bay phản lực trong lúc cất cánh,nhưng nó lạilàm giảm sức đẩy cất cánh và càng tăng chi phí nhiên liệu Sự gia tăng chi phí sửdụng do ứng dụng thiết bị tiêu âm đối với mỗi máy bay như loại Boeing 707 mấtkhoảng 16500 bảng Anh mỗi năm.Động cơ của máy bay phản lực mới nhất

thường áp dụng thiết bị tiêu âm nên có ưu điểm giảm được 12 dB so với động cơcũ.Có thể áp dụng kĩ thuật hiện đại để giảm tiếng ồn máy bay cất cánh.Vấn đềnày là đề tài khoa học đang đươc tiến hành nghiên cứu ở một số nước Một cáchtránh tác dụng xấu của tiếng ồn của sân bay là làm các lá chắn âm thanh đối vớinhà ở, bệnh viện, trường học ở xung quanh sân bay Tốt nhất là chuyển sân bayđến chỗ xa dân cư.

-Bom âm thanh: Máy bay phản lực bay với tốc độ vượt quá tốc độ âmthanh của nó rất to mà người ta thường gọi là “bom âm thanh”và có thể nghe thấy

ở độ xa 80km tính từ điểm phát sinh

Máy bay siêu âm chở khách bay ở độ cao 12000m có thể gây ra áp suấtcực đại ở mặt đất tới 100 N/m2 (127 dB), nó có thể gây ra nguy hại đối với nhàcửa, và có thể gây ra khó chịu đối với rất nhiều người Máy bay siêu âm phản lựccòn gây các tác hại khác,như phá hoại tầng ozon trong khí quyển.Tuy máy baysiêu âm chở khách hiện nay là một vấn đề quan trọng đối với kinh tế của nhiềunước, nhưng từ quan điểm về bảo vệ môi trường thì loại máy bay phản lực nàygây tác hại xấu

2.5.2 Tiếng ồn từ thi công xây dựng

Tiếng ồn từ các nơi thi công xây dựng nói chung là xấu hơn rất nhiều sovới tiếng ồn từ các nhà máy Thứ nhất là vì người ta xây dựng nhà cửa, cầu cống,đường sá ở khắp nơi, không thể điều khiển, quản lý được.Hai là vì thiết bị dùngtrong thi công xây dựng thường gây tiếng ồn lớn hơn, như là:

Thiết bị Mức tiếng ồn ở điểm cách máy 15m

Máy nén điêzen có vòng quay rộng 80dB

Máy đóng búa 1,5 tấn 75 dB

Máy trộn betong chạy bằng diêzen 75dB

Tăng hoặc giảm khoảng cách giữa người nghe và máy gấp đôi thì sẽ tănghoặc giảm tiếng ồn là 6 dB Ví dụ mức ồn ở 7,5 m cách máy ủi, máy kéo là 99dB,còn mức ồn ở cách 30m cũng đối với các máy đó là 87dB

Đóng cọc là một loại gây tiếng ồn lớn trong thi công xây dựng Riêngphần búa đập đã gây mức ồn ở khoảng cách 15m là 70dB

Tiếng ồn của từng thiết bị gây ra ở trong khu xây dựng còn đươc tăng lên

so với khu trống trãi, vì nó bổ sung âm phản xạ của các công trình lân cận Cóthể giảm mức ồn thiết bị xây dựng bằng cách dùng bọc giảm âm ,nó có thể giảmbớt tiếng ồn tới 12dB Dùng điệm cao su hay là bộ điệm giảm âm có thể giảmtiếng ồn khoảng 4 – 6 dB Một biện pháp làm giảm tiếng ồn thiết bị xây dựng làquay tường xung quanh cũng có thể giảm được 4 – 10 dB

2.5.3 Tiếng ồn công nghiệp

Tiếng ồn công nghiệp được sinh ra từ quá trình va chạm,chấn động hoặc chuyển động qua lại do sự ma sát của các thiết bị và hiện tượng chảy rối của cácdòng không khí và hơi

Có thể giảm đáng kể tiếng ồn va chạm và chấn động bằng cách đặt thiết bị trênđệm đàn hồi Thêm vào đó,có thể giảm tiếng ồn giao động bằng cách tăng trọnglượng móng va máy, hoặc thiết kế các bộ phận máy cẩn thận để tránh được sựcộng hưởng Khi cần thiết thì có thể dùng vật liệu hút âm bao bọc che phủ thiết

bị Tiếng ồn do dòng khí gây ra có thể loại trừ bằng cách sử dụng đường ống hợplý, thiết kế và lắp đặt chính xác các miêng hút khí và miệng thổi khí Ví dụ: dùngvật liệu giảm âm bao bộc mặt trong buồng đặt máy và các đường ống thông gióđể giảm tiếng ồn tại nguồn ồn công nghiệp Để giảm tiếng ồn của nhà máy đốivới vùng dân cư xung quanh phải chú ý ngay từ khâu thiết kế xây dựng nhà máy.Thiết bị gây ồn nhất của nhà máy cần để ở xa khu dân cư và xa chỗ công nhân

làm việc cần yên tĩnh, vì cường độ âm thanh giảm đi theo tỷ lệ bình phươngkhoảng cách giữa nguồn âm đến người nghe.các màn chắn – theo các danïg côngtrình xây dựng tường cao và cây cối, nằm giữa nhà máy và khu dân cư có giá trịlàm giảm tiếng ồn công nghiệp.

2.5.4 Tiếng ồn trong nhà

Có 2 dạng tiếng ồn trong nhà: tiếng ồn không khí và tiếng ồn va chạm.Tiếng ồn va chạm(như là tiếng giày,guốc đi trên sàn nhà) được phát sinh và lantruyền trong vật rắn và chỉ có một cách làm giảm nó là tạo ra các “cầu” mềmxốp giữa nơi phát sinh tiếng ồn và nơi cần cách tiếng ồn Ví dụ điển hình cho vấnđề này là sự truyền âm trong các căn hộ khi mà người ở tầng trên đóng đinh trêntường hay gõ trên sàn ,kéo bàn ghế hoặc nhảy múa trên sàn Tiếng ồn va chạmnày có thể truyền qua lớp sàn betong cốt thép rồi truyền qua tường đến các phòngkhác trong các căn hộ bên cạnh.Tiếng ồn va chạm thuộc danïg này phần lớn cóthể được loại trừ, nếu sử dụng kết cấu “sàn nổi”,tức là mặt sàn không có liên kếtcứng với kết cấu chịu lực, như là dùng lớp điệm cao su, điệm chất dẻo hay các sợiđá ngăn cách giữa mặtc sàn hoàn toàn “ nổi” thậm chí chỉ một chiếc đinh xuyênqua nó xuống kết cấu chịu lực đã vô hiệu cách âm tốt của nó

Nguyên tắc cơ bản cách âm không khí(âm phát sinh trong không khí) làdùng trọng lượng.Biện pháp này có ý nghĩa thực tế trong xây dựng Như là thườngngăn giữa các căn hộ được làm đặt chắn để đảm bảo giảm nhỏ âm truyền qua.Tiếng ồn khôngg khí từ bên ngoài truyền vào nhà hủ yếu là truyền qua các lỗtrống ở tường rất ít, điều này hết sức chú ý

Cửa đơn một lớp kính có khả năng cách âm khoảng 15 -18 dB.Nếu tănglean 2 lần kính thì cách âm được 18 -21 dB.Cửa kép bằng 2 lớp kính nặng,xungquanh cánh cửa có bọc vật liệu hút âm thì có khả năng cách âm cửa lên tới 40 dB

Các phòng làm việc hiện đại được trang trí nội thất phù hợp, có trải thảmxung quanh tường và làm rèm cửa,đặt cây cảnh trong phòng,vv… không những

gây cảm giác dễ chịu khi làm việc, mà còn có tác dụng giảm tiếng ồn,tạo nênyên tĩnh trong phòng.

2.6 Sự lan truyền âm trong nhà và phương thức lan truyền tiếng ồn

2.6.1 Phương thức lan truyền tiếng ồn

Với phương thức lan truyền tiếng ồn khác nhau ta sẽ có phương pháp chống ồnkhác nhau Trong kĩ thuật chống ồn, thường gặp 2 phương thức lan truyền tiếngồn:

• Không khí lan truyền tiếng ồn gọi tắt là tiếng ồn khí động, có 2 trường hợpxảy ra:

-Sóng âm trực tiếp lan truyền trong môi trường không khí( hay gọi là lantruyền âm trực tiếp) thí dụ như sóng âm lan truyền ở ngoài trời quang hoặclan truyền từ phòng này sang phòng kia qua khe hở của kết cấu baoche:tường,trần…

-Dao động lan truyền tiếng ồn(gọi là dao động truyền âm) sóng âm lantruyền trong không khí, khi tới kết cấu ngăn cách gây ra trên bờ mặt kếtcấu 1 áp lực cưỡng bức kết cấu dao động theo tần số của sóng âm và bứcxạ dao động này ở phía bên kia của kết cấu, kết quả là sống âm xuyên quakết cấu và tiếp tục lan truyền

• Va chạm lan truyền tiếng ồn(tiếng ồn va chạm) là tiếng ốn do vật rắn trựctiếp va chạm với nhau hoặc máy móc rung động trên cấu kiện của nhà gâyra:tiếng rung động trong 1 phòng qua nền(sàn) truyền sang phòng kế cận

2.6.2 Sự lan truyền âm trong nhà

2.6.2.1.Tiếng ồn không khí:

Hình.2.8 sơ đồ lan truyền tiếng ồn khí động.

Nghiên cứu sự lan truyền tiếng ồn không khí từ phòng 1(phòng có nguôn ồn) sangphòng 2(phòng cần cách âm).Tiếng ồn xâm nhập vào phòng 2 có thể theo cáccon đường sau:

• Sóng âm truyền trực tiếp qua các khe hở, các mối nối không kín,các cửasổ,cửa đi mở thông giữa 2 phòng Trong kiểu trúc thoáng hở, tiếng ồn co1thể từ phòng 1 qua các cửa mở thấm nhập vảo phòng 2 trong cùng 1 tầnghoặc khác tầng.Năng lượng của các đường truyền âm trực tiếp theo dạngsóng 1 rất lớn làm cho mức ồn ở phòng 2 tăng cao đáng kể

• Sóng âm 2 từ nguồn âm đập vào kết cấu phân cách 2 phòng.Dưới tác dụngcủa áp suất âm, kết cấu này sẽ bị dao động cưỡng bức và trở thành nguốn

âm mới bức xạ tiếng ồn vào phòng cách âm.Đường truyền âm này cũng làđường truyền âm trực tiếp

• Các sóng âm 3,4 truyền theo danïg sóng dọc và sóng ngang theo các kếtcấu nhà,1 phần bức xạ vào phòng 2,1 phần tiếp tục lan truyền xa hơn vàocác phòng khác trong nhà Đường truyền âm này là đường truyền gián tiếpvà năng lượng tiếng ồn của chúng không lớn Tiếng ồn lan truyền theodạng này thường gọi là tiếng ồn kết cấu và được xử lý bằng giải pháp cấutạo kiến trúc

2.6.2.2.Tiếng ồn va chạm.

Hình 2.9 sự lan truyền va cham trong nhà

Khác với tiếng ồn khí động, tiếng ồn va chạm là sự va đập của các vật thềvà kết cấu Tại vị trí va chạm có 1 lượng động năng rất lớn truyền vào kếtcấu

Năng lượng này không phân bố trên toàn bộ kết cấu mà tập trung trên 1diện tích nhỏ,có trị số lớn hơn rất nhiều so với tiếng ồn không khí, lan truyềnmạnh,xa theo kết cấu nhà nếu chúng liên kết cứng với sàn

Hính b mô tả minh hoạ tiếng ồn va chạm trên sàn betông cốt thép của 1căn hộ, lan truyền đến các căn hộ khác trong cùng ngôi nhà

Việc đánh giá cách âm va chạm không thể tiến hành như đối với cách âmkhông khí thông qua chênh lệch mức ồn hoặc khả năng cách âm mà phải trựctiếp đo mức ồn va chạm dưới sàn khi trên sàn xảy ra va chạm

2.7 Những yêu cầu về cách âm

Những yêu cầu của vật cách âm cần phải đạt được là giảm được tiếng ồntại nơi làm việc tới mức cho phép theo tất cả các dãi ốcta mà người ta thường lấytrị số trung bình của mỗi ôctave là 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000Hez

Yêu cầu này dẫn đến trị số cách âm Rti được tính toán riêng biệt cho từng bộ phậncủa cấu trúc cách âm như:tường,trần, các cửa đi, cửa sổ.

Khi tiếng ồn lan truyền với nguồn ồn để hở trong phòng:

R ti = L p – L c -10 lg(B m /B o ) + 10.lg(S i / S o ) – 15.lg(r i /r o ) + 10.lg.m-5

Với :

• R ti là độ cách âm yêu cầu cho dạng thứ I của cấu trúc cách âm tương ứng

với dải 1 octave(dB)

• S i là diện tích thứ I của cấu trúc cách âm(m2)

• L c là mức độ cho phép của áp âm tương ứng với dải octave taị điểm cần

tính toán(dB)

• L p mức áp âm của nguồn ồn(dB)

• B m là hằng số cách âm của nhà hoặc kết cấu(m2)

• B o hằng số cách âm diện tích thứ I

• S o diện tích toàn bộ cấu trúc xây dựng (m2)

• r o khoảng cách từ nguồn ồn đến kết cấu xây dựng

• r i khoảng cách từ nguồn ồn thứ I đến kết cấu xây dựng

• m số lớp vật liệu cách âm.

Các cấu trúc nhà cửa rất đa dạng nhưng về mặt âm học có thể chia chúng làm 2dạng cơ bản:

• Kết cấu 1 lớp (bao gồm cả kết cấu nhiều lớp nhưng có liên kết cứng vớinhau trên suốt bờ mặt của chúng), khi chịu tác động của sóng âm,kếtcấu phản ứng như 1 khối đồng nhất

• Kết cấu nhiều lớp,giữa chúng là khe không khí hoặc 1 vài lớp vật liệukhúc âm

Khi chịu tác động của sống âm,mỗi lớp có phản ứng khác nhau

Sóng âm là sóng áp suất, khi đập vào kết cấu sẽ tiếp tục lan truyền trong chúng dưới dạng sóng dọc và sóng ngang Đối với các”tấm mỏng” như:

tường, sàn, vách,… , thì sóng uốn mới là đường truyền âm chủ yếu giữa 2 phòng

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cách âm của kết cấu là:

• Các kích thước hình học( chiều rộng, chiều dày, chiều dài)

• Liên kết của kết cấu với xung quanh

• Khối lượng(kg/m2) và độ cứng kết cấu

• Nội mất mát của vật liệu gây ra bởi độ nhớt và nội ma sát cácnguyên tử của vật liệu khi biến dạng.Được đặt trưng bằng hệ số mấtmát η và nó chỉ phụ thuộc vào bản chất của vật liệu

2.7.1 Kết cấu một lớp đồng chất.

Đây là trường hợp đơn giản nhất mà cũng là phổ biến nhất trong kết cấunhà cửa

Các tường, vách,s àn nhà có thể khảo sát như 1 tấm mỏng có kích thước hữu hạnvà liên kết chu vi, chịu tác động của sóng âm và bị dao động uốn cưỡng bức đểtrở thành 1 nguồn âm thứ cấp, bức xạ âm sang phòng bên cạnh

Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm truyền âm qua kết cấu cho thấy có thểchia toàn bộ tần số khảo sát cách âm thành 3 phạm vi chịu ảnh hưởng khác nhaucủa các yếu tố đã nêu

Hình 2.10 Ba phạm vi làm việc cách âm của kết cấu

Ơû phạm vi tần số thứ I, khả năng cách âm của kết cấu phụ thuộc độ cứngcủa nó và thường xảy ra hiện tượng cộng hưởng.Tuy nhiên với các kết cấu códiên tích lớn hơn 10m2, các tần số cộng hưởng này thường ở vùng có tần số thấp(< 50Hz)

Ơû phạm vi tần số thứ II, khả năng cách âm của kết cấu phụ thuộc khối lượng củanó và kết cấu có thể khảo sát như nhiều khối lượng riêng lẻ dao động độc lập Ởphạm vi này,khả năng cách âm của kết cấu tuân theo quy luật gọi là định luậtkhối lượng trong cách âm

Trong phạm vi thứ III, ở các tần số cao, định luật khối lượng không còn hiệu lựcvà khả năng cách âm chịu ảnh hưởng của 1 hiện tượng cộng hưởng độc đáo gọilà hiện tượng trùng sóng,giảm đáng kể khả năng cách âm của nó

Sau phạm vi này khả năng cách âm lại tăng dần phụ thuộc vào khối lượng và nộimất mát của vật liệu.

2.7.2 Định luật khối lượng trong cách âm

Khi sóng âm tới kết cấu khuyếch tán, khả năng cách âm của nó có thể xácđịnh theo công thức:

R = 10lg 1 ( )2

ορ

m: khối lượng kết cấu( kg/m2)

∫: tần số âm( Hz)

Cο: vận tốc âm trong không khí(m/s)

R: khả nămg cách âm(dB)

Khi lấy ρCο =410kg/m2.s và bỏ qua giá trị 1,ta có:

R= 20.lg m.f -47,5 (dB) (*)

Xét trường hợp thực tế kết cấu có kích thước hữu hạn và liên kết theo chu vi,khảnăng cách âm bị giảm nhiều hơn công thức(*) do các đường truyền âm giantiếp.Khi đó khả năng cách âm được xác định theo công thức:

2.7.3 Hiện tượng trùng sóng

Hiện tượng trùng sóng làm giảm đáng kể khả năng cách âm của kết cấu cóthề giải thích như sau:

Hình 2.11 Hiện tượng trùng sóng

• Khi sóng âm (bước sóng λk) tới kết cấu với gốc tới 0, dưới tác dụng củaáp suất âm, bị dao động uốn cưỡng bức với bước sóng T:

T = λk /sin0 (m)

• Nếu gọi λuo là bước sóng uốn riêng của kết cấu thì hiện tượng trùng sóngxảy ra khi T = λuo(*).Như vậy, sẽ có nhiều tần số xảy ra trùng sóng vì mỗisống am có thể tím thấy 1 góc 0 thích hợp để điều kiện (*) thoả mãn

Tuy nhiên hiện tượng trùng sóng chỉ xảy ra khi λk =λuo vì sin0 ≤1.Do đótồn tại 1 tần số nhỏ nhất mà bắt đầu từ đó sẽ xảy ra hiện tượng trùngsóng.Tần số này được gọi là tần số giới hạn, kí hiệu fgh tương ứng với điềukiện 0 = 90o(khi đó λk =λuo)

Tần số tới hạn có thể xác định theo công thức:

f gh =C o 2 / 1,8 C 1 d = C o 2 / 1,8 C 1 d.(p/e) 1/2

Với:

Co : vận tốc âm trong không khí( m/s)

C1 : vận tốc sóng dọc trong kết cấu (m/s)

d: chiều dày kết cấu(m)

p: khối lượng riêng của vật liệu(kg/m3)

e: hệ số đàn hồi(modun young)

Vậy tần số giới hạn phụ thuộc vào độ cứng của kết cấu,hệ số mấtmát và tỉ lệ nghịch với chiều dày kết cấu

Trong bảng đo tần số giới hạn của kết cấu bằng các vật liệu khác nhau khichiều dày bằng 1cm.Muốn xác định tần số giới hạn của kết cấu đồng chấtcó chiều dày x(cm), cần phải chia trị số trong bảng cho x

8500018000140001000130080001200

2500 -500018004000

6000 -18000

Bảng 2.2 Bảng tần số giới hạn của kết cấu(f gh ) khi chiều dày 1cm

Do hiện tượng trùng sóng, trong phạm vi tần số giới hạn, khả năng cách âm củakết cấu sẽ giảm một cách đáng kể.

Độ giảm lớn nhất xảy ra tại tần số giới hạn, kí hiệu ∆R (dB)

Theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm của Meisser,độ giảm khả năng cách âm tạitần số giới hạn có thể lấy:

• Các vật liệu có hệ số mất mát lớn nhất như cao su, lin,chì,độ giảm cách âm

R

∆ ≈6dB so với đường thực nghiệm

• Các vật liệu có hệ số mất mát trung bình như polixtrien nở,betông,thạchcao và gỗ,độ giảm cách âm ∆ ≈R 8dB

• Các vật liệu có hệ số mất mát nhỏ như thép, nhôm,kính,gạch đặc vàbêtông dự ứng lực, độ giảm cách âm…∆ ≈R 10dB

Sau tần số giới hạn,khả năng cách âm của kết cấu trớ lại tăng nhanh và ở tần sốf>2 fgh có thể xác định theo công thức của Cremen L:

Phương pháp gần đúng dựng đường đặc tính tần số cách âm của kết cấutrên cơ sở lý thuyết đã trình bày được tiến hành theo trình tự sau đây

• Xác định khả năng cách âm của kết cấu ở tần số 500 Hz theo định luậtkhối lượng.

• Dựng đường thẳng nghiêng 4dB /Octave theo quy luật tần số thực nghiệmtrong cách âm

• Xác định tần số giới hạn teho bản tần số giới hạn kết cấu (fgh)khi chiều dày1cm

• Xác định giảm cách âm ∆Rở tần số giới hạn phụ thuộc hệ số mất mátcủavật liệu

• Dựng đường đặc tính tần số cách âm R

2.7.5 Vật liệu và kết cấu hút âm

Giải thích sự hút âm và phân loại vật liệu :

Hút âm và phản xạ là hai tính chất quan trọng của các vật liệu và kết cấuxây dựng , có ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành trường âm trong cácphòng thính giả, có liên quan đến sự phân bố mức âm trong phòng ,đến thờigian âm vang,độ khuếch tán của trường âm, nền ồn trong phòng và do đó ảnhhưởng đến chất lượng thu nhận âm thanh

Năng lượng âm bị hút, theo định nghĩa là phần năng lượng âm không phảnxạ trở lại vào phòng sau khi âm thanh lan truyền tới đập vào bề mặt kếtcấu.Năng lượng âm bị hút gồm năng lượng bị mất mát trong vật liệu, nănglượng lan truyền theo kết cấu và năng lượng âm truyền qua kết cấu Như vậyhút âm và phản xạ là hai khái niệm trái ngược nhau

Sự mất mát năng lượng âm trong vật liệu và kết cấu xảy ra do 4 nguyênnhân chính:

• Do ma sát năng lượng âm biến thành năng lượng nhiệt.Trong vậtliệu và kết cấu hút âm có rất nhiều lô rỗng,sóng âm-sóng áp suất –tới bề mặtvật liệu,kích thích không khí trông các lô rỗng dao động, do đó tạo ra ma sát

giữa không khí và thành lỗ, vì vậy năng lượng âm bị tổn thất do biến thànhnăng luợng nhiệt.

• Do không khí bị nén: Năng lượng âm biến thành năng lượngnhiệt.Không khí trong lổ rỗng đồng thời bị sóng âm nén lại theo từng chukỳ,làm cho nóng lên.Nhiệt lượng mới xuất hiện này sẽ truyền qua các thànhlỗ và giãm dần cùng với áp suất cho đến chu kỳ tiếp theo Như vậy dạng mấtmát năng lượng âm thứ hai củng dướng dạng năng lượng nhiệt

• Các thành lỗ bị biến dạng nóng lên:năng lượng âm biến thành nănglượng nhiệt Do sự khác nhau trong cấu trúc của vật liệu, nên khi bị sóng âmtác động trong chu kỳ nén các thành mỏng hơn bị biến dạng và nung nóngnhiều hơn.Năng lượng nhiệt này được truyền qua sung quanh vàkịp cân bằngmột phần,làm giảm áp suất trước chu kỳ dản tiếp theo, do đó gây ra mất mátnăng lượng, cũng dưới dạng nhiệt

• Do biến dạng dư:Năng lượng âm mất mát dưới dạng cơ năng.Sóngâm gây ra biến dạng trong vật liệu, nhưng sư biến dạng này sảy ra khôngthuân nghịch, mà khi áp suất giảm sẻ có biến dạng dư.Năng lượng âm bị mấtcó thể coi là số hiệu số giữa năng lượng chi phí cho biến dạng đàng hồi vànăng lượng vật liệu nhận được để phục hồi không hoàn toàn dạng ban đầu.Sựmất mát thứ tư có thể quy về dạnh năng lượng cơ học

Theo đặc điểm cơ lý của vật liệu và theo sự mất mát năng lượngâm,người ta chia vật liệu và kết cấu hút âm thành các loại :

• Vật liệu hút âm xốp gồm 2 loại :

o Loại có các thành lổâ cứng, không đàn hồi,hút âm do masát của không khí với thành cứng do sự truyền nhiệt của vật liệu.Thuộc loại này có bêtông ,bọt gạch xốp v v