THIẾT KẾ TRANG ÂM CHO KHÁN PHÒNG KỊCH NÓI 300 CHỖ

Thiết kế chống ồn và trang âm cho hội trường 500 chỗ tại thành phố Hồ Chí Minh. Mặt đường rộng 30m, chỉ giới xây dựng 25m. khoảng lùi công trình tối thiểu 15m Công trình được xây dựng trong khu đất xung quanh là nhà ở, một mặt công trình tiếp giáp với đường giao thông, vì vậy nguồn ồn chỉ xuất phát từ phía đường giao thông, ba mặt còn lại có độ ồn tương đối nhỏ nên không tính đến. Mức ồn cho phép tại cửa sổ ngoài công trình (cao 1,2m) là 55 (dB A). Độ ẩm trung bình là 70%.

THIẾT KẾ TRANG ÂM CHO

KHÁN PHÒNG KỊCH NÓI 300 CHỖ

A THIẾT KẾ CHỐNG ỒN NGOÀI CÔNG TRÌNH :

1 Các thông số qui định cho công trình can thiết kế:

Thiết kế chống ồn bên ngoài cho rạp kịch nói 300 chỗ có mặt bằng :

- Công trình xây dựng trên khu đất có hai mặt giáp đường còn hai mặt còn lại giáp nhà ở

do đó nguồn ồn xuất phát từ hai phía đó là từ đường hướng Tây và hướng Nam vào, hai

mặt còn lại được xem như có độ ồn bằng 0

- Mặt đường hướng Nam có chiều rộng 15m, khoảng lùi công trình 14,5m, mật độ xe trên đường 800 xe/h.

- Mặt đường hướng Tây có chiều rộng 10m, khoảng lùi công trình 22m, mật độ xe trên đường 500 xe/h.

- Mức ồn cho phép tại sảnh công trình là 60 – 65 dB, cửa sổ ngoài cùng của hành lang hướng Tây công trình (cửa sổ cao 1,2m) là 50 dB Độ ẩm trung bình ta lấy 70%

2 Kiểm tra mức ồn và làm giảm mức ồn cho công trình:

- Xét với nguồn ồn do đường phố gây ra , ta xem nguồn ồn là nguồn dãy

A Mặt đường hướng Nam:

Với các số liệu:

- Mật độ xe ở trên đường là N = 800 xe/h

- Mật độ xe tải và xe khách chiếm 40%  D 1 = -2 dB

- Vận tốc trung bình của các xe trên đường là V TB = 40 km/h  D 2 = 0 dB

- Không có tàu điện  D 4 = 0 dB

 Hệ số hiệu chỉnh ∑ D = D 1 + D 2 + D 3 + D 4 = -2 + 0 + 1 + 0 = -1

- Mức ồn do dòng xe vận tải di chuyển gây ra:

L A = L 1 = 46 + 11,8 Nlg + ∑D = 46 + 11,8 800lg + (-1) = 79,26 (dB – A)

LA :

- Khoảng cách từ trục đường đến sảnh chính của công trình là r n = 25 m

- Nền phía trước công trình là nền đất trần có hệ số K n = 1,0

Giả thiết không khí hút âm không đáng kể (bỏ qua không tính toán)

N

V

= 1000 ×

800

40

= 50 (m)

Nhận thấy : rn = 25m = S/2 = 25m nên ta áp dụng công thức giảm ồn (cho nguồn dãy)

Ln = LA – (20.lgS −2025.lg,2).(S −2022.lg,9r n −16,9) = 79,26 – (20.lg5020−25.lg,250).(20−22.lg,925−16,9)

Ln ≈ 70,50 (dB – A) > mức ồn cho phép tại sảnh là 65 (dB – A)

 Sử dụng phương pháp làm giảm độ ồn ngoài nhà cho công trình (từ chỉ giới xây doing đến mép công trình )

- Ta dùng cây xanh hút âm để tiếp tục giảm ồn cho công trình

-Ta trồng ở mặt nền trước công trình 3 lớp cây xanh ( Z = 3 ), mỗi lớp có bề dày B = 3m, các lớp cách nhau một khoảng A = 3m Hệ số hút âm của cây xanh là β = 0.17 (loại

rừng lá rậm )

- Aùp dụng công thức giảm ồn khi có lớp cây xanh hút âm là :

Ln = LA –

5 27 lg 24

) 3 20 lg

24 ).(

2 30 lg 24 (

−

−

−

S

r S

Ln = 74,27 – 1,1.(24.lg21224.5.lg30212,2).(.524.27lg,325 .5 20,3)

−

−

−

– 1,5 3 – 0,17 9

Ln = 52,33 < mức ồn cho phép là 55 (dB_A) (đạt)

- Vậy ta dùng cây xanh chống ồn cho công trình theo các thông số như trên

B Thiết Kế Trang Âm

1 Tỉ lệ và thể tích phòng :

- Thể loại công trình : khán phòng ca vũ kịch

- Quy mô : 900 chỗ

- Chỉ tiêu thể tích mỗi người N = 6,5 m3

- Thể tích khán phòng V = 900 6.5 = 5850 (m3)

- Từ thể tích trên ta chia ra ba chiều của khán phòng theo tỉ lệ 1 : 1,62 : 2,62 ( tỉ lệ vàng)được các chiều của phòng lần lượt là 11m , 18m , và 29m

2 Hình dáng phòng :

- Với quy mô 900 chỗ ta chia khán đài ra làm 2 phần :

+ Phần dưới trệt : 750 chỗ : 600 6,5 = 4875 (m3) + Phần trên ban công : 150 chỗ : 300 6.5 = 975 (m3)

3 Mặt cắt phòng (tầm nhìn):

- Thiết kế độ dốc khán phòng :

- Khán phòng trên hình vẽ mặt cắt gồm 4 nhóm ghế 1,2,3,4 với 4 độ dốc khác nhau nhằm đảm bảo khán giả có thể nhìn thấy điểm nhìn bất lợi trên sân khấu ( trên sân khấu cách mép 1m )

Hai hàng ghế chẵn và lẻ so le nhau như hình vẽ

Mặt phẳng sân khấu chứa có chiều cao cách mắt khán giả ở hàng ghế đầu tiên của khu 1 một khoảng b = 0,08m

- Khoảng cách giữa hai hàng ghế : 0,8m

- Chiều cao người ngồi trên ghế : 1,2m

- Chiều cao từ tia nhìn đến mắt người ngồi trước : 0,13m

Khoảng cách từ hàng ghế đầu khu 1 đến điểm nhìn bất lợi là a = 4,6m

Đối với nhóm ghế 1 ta có : Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,13m

Chiều dài hàng ghế là x1 = 4,8m

⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y1 = 4,80×,80,13 = 0,78m

1

1

x

y

= 04,78,8 = 16,25 % Đối với nhóm ghế 2 ta có : Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,16m

Chiều dài hàng ghế là x2 = 5,6m

⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y2 = 5.60×,80,16 = 1,12m

2

2

x

y

= 15,12,6 = 20 %

Đối với khu ghế 3 ta có : Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,2m

Chiều dài hàng ghế là x3 = 4,8m

⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là yC = 4,80×,80,2 = 1, 2m

⇒ Độ dốc của khu ghế là : i3 =

3

3

x y

= 14,,28 ≈ 25 %

Đối với nhóm ghế 4 ta có : Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,28m

Chiều dài hàng ghế là x4 = 4,8m

⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y2 = 4.80×,80,28 = 1,68m

4

4

x y

= 14,68,8 = 35 %

4 Mặt cắt và mặt bằng phòng ( cảm thụ và phản xạ âm ):

Các mặt phản xạ âm và hấp thu âm trên trần và tường được bố trí như hình vẽ Đảm bảo các khoảng ∆L < 17m để không xảy ra hiện tượng âm dội

5 Đánh giá và điều chỉnh thiết kế thông qua các chỉ tiêu âm học :

- Thời gian âm vang tối ưu của các tần số :

Với f = 500 Hz , Ta áp dụng công thức tính thời gian âm vang tối ưu :

TƯ

T500 = K × lgV (s)

Công trình nhà biểu diễn kịch nói có hệ số mục đích sử dụng của phòng: K = 0,41 Thể tích phòng : V = 5850 m3

⇒ T500TƯ = 0,41 × lg 5850 ≈ 1,545 (s)

Với các tần số f khác, thời gian âm vang xác định theo công thức : T = R × f TƯ T500TƯ

Tra bảng 5-1 về hệ số ta có :

⇒ T125TƯ = 1,4 × 1,545 = 2,163 (s)

⇒ T2000TƯ = 1 × 1,545 = 1,545 (s)

- Tính hệ số hấp thu âm trung bình của các tần số :

Phòng có diện tích các bề mặt như sau :

Sân khấu : 2 Smặt bên + Ssàn + Strần + Smặt sau = 2 × 42 + 63 + 21 + 67 = 235 m2 Tường 2 bên mặt trước miệng sân khấu : S = 69 m2

Tường 2 bên : 2 Stường bên = 2 × 261 = 522 m2

Tường sau lưng khán giả : S = 58 m3

Sàn : S = 817 m2

Trần : S = 921 m2

Tổng diện tích các bề mặt giới hạn phòng là : ∑S = 2622 m2

Hệ số hấp thu âm trung bình :

Với f = 500 Hz : từ phương trình Ering

TƯ

T500 =

) ln(

,

500 1

16 0

α

−

×

−

×

S

V

⇒ α500 = 1 – S T TƯ

V

e 500

16 0

×

×

− , = 1 – 2622 1 545

5850 16 0 ,

,

×

×

−

Với f = 125 Hz : từ phương trình Ering

TƯ

T125 =

) ln(

,

125 1

16 0

α

−

×

−

×

S

V

⇒ α125 = 1 – S T TƯ

V

e 125

16 0

×

×

− , = 1 – 2622 2 163

5850 16 0 ,

,

×

×

−

Với f = 2000 Hz : từ phương trình Ering

TƯ

T2000 =

mV S

V

4 1

16 0

2000 +

−

×

−

×

) ln(

,

Trong đó : m = 0,0065 là hệ số hút âm của không khí ở điều kiện nhiệt độ 200C và độ ẩm 70%

⇒ ln (1 - α2000) = S T TƯ

V S

mV

2000

16 0 4

×

×

545 1 2622

5850 16

0 2622

5850 0065

0 4

,

, ,

×

×

−

×

×

= - 0,173

⇒ α2000 = 1 – e-0,173 = 0,159

- Tính tổng lượng hút âm yêu cầu của các tần số :

A125yc = S × α125 = 2622 × 0,152 = 398,544 m2

A500yc = S × α500 = 2622 × 0,206 = 504,132 m2

A2000yc = S × α2000 = 2622 × 0,159 = 416,898 m2

- Xác định lượng hút âm thay đổi :

Trong phòng biểu diễn kịch nói, sử dụng ghế dựa bằng gỗ dán Tra phụ lục ta tìm được các giá trị αf

Ghế dựa đệm da mềm (α1

)

Người ngồi trên đệm da (

2

0,18 0,24

0,28 0,32

0,28 0,43

Khi có 70% lượng khán giả yêu cầu có mặt:

125

thayđổi

tđ

A = 70%Nα2+ 30%Nα1= 70%900.0,24 + 30%900.0.18 = 199,8

500

thayđổi

tđ

A = 70%Nα2+ 30%Nα1= 70%900.0,32 + 30%900.0.28 = 277,2

2000

thayđổi

tđ

Xác định lượng hút âm cố định A cđ f

f

cđ

A = yc

f

A - f

tđ

A

LƯỢNG HÚT ÂM \ TẦN

SỐ

yc

f

f

tđ

f

cđ

6 Chọn và bố trí vật liệu hút âm :

Cân cứ vào các giá trị A , ta chọn và bố trí vật liệu hút âm Cho phép sai số cđ ± 10% Kết quả lựa chọn vật liệu hút âm được lập thành bảng sau :

Các bề

mặt hút

Vật liệu và kết cấu hút âm

Diện tích

Sàn sân

khấu

Sàn Pakê 63 0.15 9.45 0.1 6.3 0.06 3.78

Trần sân

khấu

Trát da cóc thô quét sơn 21 0.04 0.84 0.07 1.47 0.09 1.89

Tường 2

bên sân

khấu

Tường gạch trát vữa 84 0.02 1.68 0.02 1.68 0.03 2.52

Tường sau

sân khấu

Bê tông nhẵn 67 0.01 0.67 0.01 0.67 0.02 1.34

Trần phản

xạ âm

Bê tông quét sơn 471 0.02 9.42 0.02 9.42 0.02 9.42

Trần hấp

thu âm

Tấm rơm ép đóng trên sườn gỗ cách tường 5cm

Mặt trước

bancon

Đệm da dày 15 0.32 4.8 0.32 4.8 0.32 4.8

Tường

bên bảo

vệ

Tường gạch trát vữa 522 0.02 10.44 0.02 10.44 0.03 15.66

Lỗ đèn Lỗ đèn trần và

tường 1 0.1 0.25 0.1 0.25 0.1 0.25

Tường

phía sau

khán giả

Tường gạch trát nhám 58 0.04 2.32 0.05 2.9 0.07 4.06

Sàn lối đi Cao su dày 5

phủ mặt bê tông

Cửa đi Cửa đi mặt bọc

da 21 0.1 2.1 0.11 2.31 0.09 1.89

A cđ tổng hợp

5 Kiểm tra sai số :

- Kiểm tra lượng hút âm cố định :

125

cđ

A  100

198,744

198,744 214.28−

= 7,817% < 10% ( thỏa mãn )

500

cđ

A  100

226,932

226,932 213.48−

= -5,927% < -10% ( thỏa mãn )

2000

cđ

70,398

70,398 67.73−

= -3,789% < -10% ( thỏa mãn ) Sai số trong phạm vi cho phép Vậy vật liệu và kết cấu hút âm bố trí như bảng trên thì đạt yêu cầu về tổng lượng hút âm cần có trong phòng

hệ số hút âm trung bình với tần số 70 % khán giả :

s

A

A tk td

cd

% 70 125

+

=

2622

199,8 214.28+

= 0,1579

s

A

A tk td

500

+

=

2622

277,2 213.48+

= 0,1871

s

A

A tk td

cd

% 70 2000

+

=

2622

346,5 67.73+

= 0,1579 Thời gian âm vang theo phương trình Ering:

tk

T125 = ln(, )

125 1

16 0

α

−

×

−

×

S

V

=−26220,x16ln(x58501−0,1579)= 2,07 (s)

tk

T500 = 0ln(,161 )

500

α

−

×

−

×

S

V

=−26220,x16ln(x58501−0,1871)= 1,69 (s)

tk

T2000 = 0ln(,161 )

2000

α

−

×

−

×

S

V

=−26220,x16ln(x15850−0,1579)= 1,63 (s)

Sai số về thời gian âm vang :

1,545

2,163 -2,07

= -4,3 % < -10% ( thỏa mãn )

- 100

2,163

1,545 -1,69

= 9,2 % < 10% ( thỏa mãn )

1,545

1,545 -1,63

= 5.5% < 10% ( thỏa mãn )

- Kiểm tra độ đồng đều của trường âm trong phòng : Mức âm yêu cầu cho phòng khán giả : 60_ 80 dB Độ ồn cho phép : 40 dB

Chọn mức âm yêu cầu tại điểm C giữa phòng là 70 dB

Kiểm tra độ đồng đều của trường âm tại các điểm tiêu biểu 1, 2, 3, 4, 5 như trên hình vẽ

Ta có :

r1 = 6.12 +0.132 = 6,101 m

r2 = 19.42 +2.52 = 19,561 m

r3 = 30.22 +4.82 = 30,579 m

r4 = 30.22 +4,82 = 30,579 m

r5 = 29,12 +8,42 = 30,288 m









R r

Q 4

Với Q = 1 do nguồn là nguồn điểm bức xạ sóng cầu , R =

500

500

α

−

S

= 26221−0×,18710,1871 = 603,489

Xét tại điểm 2 có 2

P

⇒ 10.lgW + 10.lg  +603,489

4 561

, 19 4

1 2

⇒ lg W = - 2,834

⇒ W = 10-3,049 = 1465 10-6 (watt)

Với nguồn có công suất W như trên, ta tìm mức áp suất âm tại các điểm A, B, D, E :

1

P

L = 10.lg1465 10-6 + 10.lg  +603,489

4 101

, 6 4

1 2

3

P

L = 10.lg1465 10-6 + 10.lg  +603,489

4 579

, 30 4

1 2

4

P

L = 10.lg1465 10-6 + 10.lg  +603,489

4 579

, 30 4

1 2

5

P

L = 10.lg1465 10-6 + 10.lg  +603,489

4 288

, 30 4

1 2

Ta thấy mức áp suất âm tại các điểm chênh lệch nhau rất bé nên lượng âm trong phòng đều nhau

- Kiểm tra độ rõ :

Độ rõ âm tiết : PA = 96.Ks Kl Kr Kn (%)

Tra bảng Ta có các hệ số K : Ks = 1 là hệ số giảm độ rõ do hình dáng phòng

Kl = 1 là hệ số giảm độ rõ do mức âm trong phòng.

Kr = 0,96 là hệ số giảm độ rõ do thời gian âm vang

Kn = 0,85 là hệ số giảm độ rõ do mức ồn trong phòng

⇒ PA = 96.1 1 0,96 0,85 = 78,34 (%)  Đạt yêu cầu về độ rõ