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%.
Trang 1THIẾT KẾ TRANG ÂM CHO PHÒNG BIỂU DIỄN KỊCH
NÓI 600 CHỖ
A THIẾT KẾ CHỐNG ỒN NGOÀI NHÀ
1 Các số liệu thiết kế chống ồn :
Thiết kế chống ồn cho công trình phòng biểu diễn kịch nói, có mặt bằng tổng thể như hình vẽ :
- Công trình được xây dựng trong khu đất 50 × 50 m2 Xung quanh là nhà ở, công trình giáp một mặt đường, do đó nguồn ồn chỉ xuất phát từ phía đường phố vào, ba mặt còn lại có độ ồn bằng không
- Mặt đường rộng 30m, chỉ giới xây dựng 20m, khoảng lùi công trình là 20m, mật độ xe trên đường là 300 xe/giờ
- Mức ồn cho phép tại cửa sổ ngoài công trình (cao 1,2m) là 55 (dB_A) Độ ẩm trung bình là 70%
Trang 22 Tính toán mức ồn của đường giao thông :
- Xét điểm A cách tim đường 7,5m , cao 1,2m ta có bảng khảo sát và tính toán như sau :
- Mức ồn trung bình : TB
Atd
L =
12
∑L td
= 74,27 (dB_A)
- Hiệu chỉnh độ dốc đường : Không có
- Hiệu chỉnh độ rộng đường : Không có
Vậy độ ồn của đường phố đo tại điểm A là : LA = 74,27 (dB_A)
3 Kiểm tra độ ồn và làm giảm ồn tại cửa sổ ngoài công trình :
- Với đường phố, ta xem nguồn ồn là nguồn dãy (do S > 20m)
- Với số liệu : mật độ xe trên đường là N = 300xe/h ,
Vận tốc trung bình của các xe trên đường là VTB = 42,5 km/h Khoảng cách từ điểm A đến cửa sổ ngoài công trình là rn = 32,5 m Mặt nền phía trước công trình được trải cỏ xanh có hệ số Kn = 1,1 Giả thiết không khí hút âm không đáng kể
Ta có : S = 1000 ×
N
V
= 1000 ×
300
5 , 42 = 141,67 (m)
Ta thấy : rn = 32,5 m < S/2 = 70,83 m nên áp dụng công thức giảm ồn :
Ln = LA –
5 , 27 lg 24
) 3 , 20 lg
24 ).(
2 , 30 lg 24 (
−
−
−
S
r S
n = 74,27 – 1,1.(24.lg141,2467.lg30141,2,).(6724.27lg,325 ,5 20,3)
−
−
−
Ln ≈ 58,65 (dB_A) > mức ồn cho phép là 55 (dB_A) Vậy phải có phương pháp làm giảm độ ồn ngoài nhà cho công trình
Trang 3Bố trí ở mặt nền trước công trình 2 lớp cây xanh ( Z = 2 ), mỗi lớp có bề dày B = 3m, các lớp cách nhau một khoảng A = 5m Hệ số hút âm của cây xanh là β = 0.17
- 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.lg141,2467.lg30141,2,).(6724.27lg,325 ,5 20,3)
−
−
−
– 1,5 2 – 0,17 6
Ln = 54,634 < mức ồn cho phép là 55 (dB_A) (đạt)
- Vậy ta dùng cây xanh chống ồn cho công trình với các thông số như trên
B THIẾT KẾ TRANG ÂM
1 Xác định thể tích và định tỷ lệ phòng:
- Phòng biểu diễn kịch nói có chỉ tiêu thể tích phòng trên đầu người : v = 4 m3/người
- Sức chứa phòng biểu diễn là N = 600 người
Vậy sơ bộ xác định thể tích phòng là : V = v.N = 4 600 = 2400 m3
- Ta chọn các kính thước phòng gần đúng theo tỷ lệ vàng : 1 × 1,62 × 2,62
Ta có kích thước phòng là: cao × rộng × dài = 8m × 14m × 23m V = 2576 m3
2 Thiết kế hình dáng phòng:
- Thiết kế mặt bằng khán phòng :
Căn cứ trên 5 chỉ tiêu cần phải thỏa mãn khi thiết kế khán phòng ta chọn mặt bằng khán phòng có hình dạng như hình vẽ :
Trang 4
MẶT BẰNG TRỆT MẶT BẰNG LỮNG
Với sức chứa 600 người, ta bố trí ở tầng trệt 500 người và ở bancon 100 người
- Thiết kế mặt cắt khán phòng :
Thiết kế độ dốc khán phòng :
Thiết kế khán phòng nhìn trên mặt cắt gồm 3 khu ghế A, B, C với 3 độ dốc khác nhau nhằm đảm bảo khán giả có thể nhìn thấy điểm nhìn bất lợi trên sân khấu ( hình vẽ )
Điểm nhìn bất lợi cách mép sân khấu 1m
Bố trí hai hàng ghế gần nhau so le nhau
Mặt phẳng sân khấu chứa điểm nhìn bất lợi có chiều cao cách mắt khán giả ở hàng ghế đầu tiên của khu A một khoảng b = 0,08m
Khoảng cách giữa các hàng ghế là d = 0,8m
Chiều cao người ngồi trên ghế là 1,2m
Khoảng cách từ hàng ghế đầu khu A đến điểm nhìn bất lợi là a = 4,2m
Đối với khu ghế A ta có : Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,15m
Chiều dài hàng ghế là xA = 8,8m
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là yA = 8,80×,80,15 = 1,65m
Trang 5⇒ Độ dốc của khu ghế là : iA =
A
A x
y
= 18,65,8 ≈ 19 % Đối với khu ghế B ta có : Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,18m
Chiều dài hàng ghế là xB = 8,8m
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là yB = 8,80×,80,18 = 1,98m
⇒ Độ dốc của khu ghế là : iB =
B
B x
y
= 18,98,8 ≈ 23 %
Đối với khu ghế C ta có : Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,3m
Chiều dài hàng ghế là xC = 4,1m
MẶT CẮT KHÁN PHÒNG
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là yC = 4,10×,80,3 = 1, 53m
⇒ Độ dốc của khu ghế là : iC =
C
C x y
= 14,53,1 ≈ 37 %
Trang 6- Thiết kế Các bề mặt phản xạ và hấp thụ âm :
Trang 7Các mặt phản xạ âm và hấp thu âm trên trần được bố trí suốt bề rộng và bề dài trần như hình vẽ Các mặt phản xạ âm và hấp thu âm trên tường được bố trí suốt chiều cao tường bên như hình vẽ Đảm bảo các khoảng ∆L < 17m để không xảy ra hiện tượng tiếng dội
3 Đánh giá và điều chỉnh thiết kế thông qua các chỉ tiêu âm học :
- Tính 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 = 0,36
Thể tích phòng : V = 2576 m3
⇒ T500TƯ = 0,36 × lg 2576 ≈ 1,228 (s)
Với các tần số f khác, thời gian âm vang xác định theo công thức : T = R × f TƯ T500TƯ
Trong đó R là hệ số hiệu chỉnh Tra bảng 5-2 về hệ số R cho phòng kịch nói ta chọn :
R = 1,1 cho tần số f = 125 Hz và R = 0,9 cho tần số f = 2000 Hz
⇒ T125TƯ = 1,1 × 1,228 = 1,35 (s)
⇒ T2000TƯ = 0,9 × 1,228 = 1,105 (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 × 35 + 42,5 + 13 + 59,5 = 185 m2
Tường 2 bên mặt trước miệng sân khấu : S = 78 m2
Tường 2 bên : 2 Stường bên = 2 × 241 = 482 m2
Tường sau lưng khán giả : S = 76 m3
Sàn : S = 454 m2
Trần : S = 460 m2
Tổng diện tích các bề mặt giới hạn phòng là : ∑S = 1735 m2
Hệ số hấp thu âm trung bình :
Với f = 500 Hz : từ phương trình Ering
TƯ
T500 =
) ln(
, 1
16 0
α
−
×
−
×
S
V
⇒ α500 = 1 – S T TƯ
V
e 500
16 0
×
×
− , = 1 – 1735 1 228
2576 16 0 ,
,
×
×
−
Trang 8Với 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 – 1735 1 35
2576 16 0 ,
,
×
×
−
Với f = 2000 Hz : từ phương trình Ering
TƯ
T2000 =
mV S
V
4 1
16 0
2000 +
−
×
−
×
) ln(
,
Trong đó : m = 0,0025 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
×
×
− , =
105 1 1735
2576 16
0 1735
2576 0025 0 4
,
, ,
×
×
−
×
×
= - 0,2
⇒ α2000 = 1 – e-0,2 = 0,181
- Tính tổng lượng hút âm yêu cầu của các tần số :
A125yc = S × α125 = 1735 × 0,161 = 279,34 m2
A500yc = S × α500 = 1735 × 0,176 = 305,36 m2
A2000yc = S × α2000 = 1735 × 0,181 = 314,03 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
Người ngồi trên ghế
Ghế dựa bằng gỗ dán
0,2 0,07
0,31 0,081
0,41 0,082
Đối với tần số f = 500 Hz, ta xác định Atđ đối với 4 trường hợp có mặt của khán giả : 0%, 50%, 70%, 100% tương ứng bằng 0, 300, 420, 600 người
0% người 50% người 70% người 100% người Người ngồi trên ghế
Ghế dựa bằng gỗ dán
0,31 0,081
0 48,6
155 24,3
130,2 14,58
186 0
Trang 9tđ
Đối với tần số f = 125 Hz và f = 2000 Hz ta xác định Atđ đối với trường hợp có 70% khán giả tương ứng bằng 420 người
Đối tượng hút âm N Số lượng
đối tượng N
α N.α α N.α α N.α
Người ngồi trên ghế
Ghế dựa bằng gỗ dán
420 180
0,2 0,07
84 12,6
0,31 0,081
130,2 14,58
0,41 0,082
172,2 14,76
tđ
- Xác định lượng hút âm cố định khi có 70% khán giả:
Đối với tần số 125 Hz : 125
cđ
A = A125yc – 125
tđ
A = 279,34 – 96,6 = 182,74 m2 Đối với tần số 500 Hz : 500
cđ
A = A500yc – 500
tđ
A = 305,36 – 144,78 = 160,58 m2 Đối với tần số 2000 Hz : 2000
cđ
A = A2000yc – 2000
tđ
A = 314,03 – 186,96 = 127,07 m2
4 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
âm
Vật liệu và kết cấu hút âm Diện tích
(m 2 )
α S.α α S.α α S.α
Tường 2 bên sân
khấu
Gỗ dán 1cm đóng trên sườn gỗ cách tường 4 cm
Tường sau sân
khấu
Tường mặt trước
miệng sân khấu
Tường gạch trát vữa quét
sơn
Trang 10Tường bên phản
xạ âm
Trát vữa quét sơn phản xạ
âm
Tường bên hút
âm
Tấm ép đệm bông khoáng
50
4
0,52 75,9
2
Tường phía sau
khán giả
4
0,07 4,76
5 Kiểm tra sai số :
- Kiểm tra lượng hút âm cố định :
125
cđ
74 182
74 182 12
,
,
= - 0,9% < 10%
500
cđ
58 160
58 160 31
,
,
= -2% < 10%
2000
cđ
07 127
07 127 03
,
,
= -0,8% < 10%
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
- Kiểm tra thời gian âm vang :
* Tổng lượng hút âm thực tế ứng với trường hợp có 70% khán giả :
.Với tần số f = 125 Hz : A125 = 125
cđ
A + 125
tđ
A = 181,12 + 96,6 = 277,72 m2 Với tần số f = 500 Hz : A500 = 500
cđ
A + 500
tđ
A = 157,31 + 144,78 = 302,09 m2 Với tần số f = 2000 Hz : A2000 = 2000
cđ
A + 2000
tđ
A = 126,03 + 186,96 = 312,99 m2
* Hệ số hút âm trung bình của các tần số :
125
α =
S
A125
=
1735
72 277,
= 0,16 ; α500 =
S
A500
= 1735
09 302,
= 0,174 ; α2000=
S
A2000
= 1735
99 312,
= 0,18
* Thời gian âm vang theo phương trình Ering :
TƯ
T125 =
) ln(
,
125 1
16 0
α
−
×
−
×
S
V
= −17350,16××ln(25761−0,16) = 1,362 (s)
Trang 11T500 =
) ln(
,
500 1
16 0
α
−
×
−
×
S
V
= −17350,16×ln(×25761−0,174) = 1,242 (s)
TƯ
T2000 =
mV S
V
4 1
16 0
2000 +
−
×
−
×
) ln(
,
2576 16
0
×
× +
−
×
−
×
, )
, ln(
,
= 1,113 (s)
* Sai số đối với thời gian âm vang tối ưu của cả ba tần số đều nằm trong khoảng ± 10% Do đó thiết kế thời gian âm vang đạt yêu cầu
- 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 A, B, C, D, E như trên hình vẽ
Ta có :
rA = 6,32 +1,62 = 6,5 m
rB = 14,72 +0 = 14,7 m
rC = 16,42 +0,42 = 16,4 m
rD = 23,72 +2,22 = 23,8 m
rE = 23,12 +5,72 = 23,79 m
Ta áp dụng công thức : LP = 10.lgW + 10.lg
+
R r
4π 2 + 120 dB
Trang 12Với Q = 1 do nguồn là nguồn điểm bức xạ sóng cầu , R =
500
500
α
−
S
= 17351−0×,1740,174 = 365,48 Xét tại điểm C có C
P
L = 70 dB
48 365
4 4
16 4
1
,
⇒ lg W = - 3,049
⇒ W = 10-3,049 = 893 10-6 (watt)
Với nguồn có công suất W như trên, ta tìm mức áp suất âm tại các điểm A, B, D, E :
A
P
L = 10.lg893 10-6 + 10.lg
48 365
4 5
6 4
1
,
B
P
L = 10.lg893 10-6 + 10.lg
48 365
4 7
14 4
1
,
D
P
L = 10.lg893 10-6 + 10.lg
48 365
4 8
23 4
1
,
E
P
L = 10.lg893 10-6 + 10.lg
48 365
4 79
23 4
1
,
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 = 0,93 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 0,93 0,85 = 75,89 (%) Đạt yêu cầu về độ rõ
• Kết luận :
Sau quá trình tính toán, bố trí vật liệu và kiểm tra sai số, ta thấy thiết kế chống ồn và trang âm như trên đạt yêu cầu cho phòng biểu diễn kịch nói 600 chổ