THIẾT KẾ TRANG ÂM PHÒNG HOÀ NHẠC

VÒ TRÍ XAÂY DÖÏNG:Phoøng hoøa nhaïc naèm treân khu ñaát nhö hình veõ.Phía Nam caùch truïc ñöôøng chính 32mPhía Taây caùch truïc ñöôøng phuï 35mPhía Baéc giaùp khu giaûi trí vaên hoùa coù nhieàu caây xanh Phía Ñoâng giaùp vôùi moät trung taâm thò xaõ gaàn khu thöông nghieäp

THIẾT KẾ TRANG ÂM PHÒNG HÒA NHẠC

I

VỊ TRÍ XÂY DỰNG:

Phòng hòa nhạc nằm trên khu đất như hình vẽ

Phía Nam cách trục đường chính 32m

Phía Tây cách trục đường phụ 35m

Phía Bắc giáp khu giải trí văn hóa có nhiều cây xanh

Phía Đông giáp với một trung tâm thị xã gần khu thương nghiệp

II

DỰ KIẾN XÂY DỰNG:

1 Xác định kích thước cơ bản:

Với quy mô 800 chỗ ta có thể xác định sơ bộ xác định diện tích, thể tích theo chỉ tiêu 7m3/ người

Vdự kiến = 800 x 7 = 5 600 ( m3 )

Nếu chọn hình dạng phòng theo kích thước hình chữ nhật cơ bản theo tỷ lệ thích hợp cho phòng hòa nhạc là:

H : B : L = 1 : 2,5 : 3,5

= 5 760 ( m3 ) Từ hình dạng này, để:

-Đảm bảo tốt góc nhìn ngang -Tiết kiệm thể tích & diện tích -Đảm bảo trường âm tương đối đồng đều và tăng cường mức âm cho vùng ngồi giữa

Ta triển khai thành hình quạt với tường bên hợp với trục thành góc ϕ= 150

là tốt nhất cho góc nhìn

Vậy ta có hình dạng mặt bằng như hình vẽ với V = 5 760 m3

2 Sơ bộ xác định kích thước sân khấu:

-Sân khấu gồm hố nhạc và phần phục vụ sau bể nhạc phông màn

-Kích thước sân khấu được xác định theo công thức:

B = ( 1,5 2)A và C = 2A Tuy nhiên do quy mô nhỏ, ta chọn chiều rộng màn bên là 3m Chiều cao H từ mặt sân khấu tới trần sân khấu: H = 2h+(2 – 4)m

Ta chọn miệng sân khấu

A = 12m

B = 23m

C = 18m

H = 6,5m

h = 2m Sân khấu có bể nhạc: L = 16m

L1 = 4m Như vậy từ kích thước trên ta có bể nhạc 36m2 và SSK= 89m2

Sân khấu có thể phục vụ cho 30 đến 40 nhạc công biểu diễn theo chỉ tiêu 0,8 đến 1 m2/ người

3 Bố trí mặt bằng:

-Công trình không có ban công -Bố trí ghế ngồi so le với góc nhìn người sau qua vai người trước ta có:

.Bố trí 2 dãy ghế, 3 lối đi, lối giữa rộng 1,4m , 2 lối hai bên rộng 0,8m Khoảng cách giữa 2 dãy ghế là 0,8m , mỗi ghế rộng 0,5m

.Hàng ghế đầu cách sân khấu 3m Hàng ghế cuối cách tường 1,9m

Theo hình vẽ, ta có:

tgα = = 0,3125 ⇒ α = 17035’

tgβ = = 0,625 ⇒ β = 320

4 Xử lý mặt cắt:

Độ dốc:

10 bậc đầu : mỗi bậc cao 12cm , rộng 80cm

10 bậc giữa : mỗi bậc cao 14cm , rộng 80cm ( lối đi 16cm )

4 bậc cuối : mỗi bậc cao 16cm , rộng 80cm ( lối đi 17cm ) Độ dốc công trình :

( 10 x 12 + 2 ) + ( 10 x 14 + 2 ) + ( 4 x 16 + 1 ) = 329 ( cm )

≈ 3,3m Độ cao sân khấu 1,2m , sân khấu gồm 3 bậc, mỗi bậc cao 12cm

III TÍNH THỜI GIAN ÂM VANG – CHỌN VẬT LIỆU TRANG ÂM:

1 Tính thời gian âm vang tối ưu:

Ta tính ở 3 tần số 125Hz – 500Hz – 2 000Hz Đối với tần số 500Hz: Ttư

500 = K lgV = 0,41 x lg 5 760 = 1,54 sec ( phòng biễu diễn K = 0,41 )

Đối với tần số 125Hz: Ttư

125 = R125 Ttư

500 = 1,4 x 1,54 = 2,156 sec (R125 = 1,4 )

Đối với tần số 2000Hz: Ttư

2000 = R2000 Ttư

500 = 1,0 x 1,54 = 1,54 sec

(R2000 = 1,0 )

2 Tính hệ số hút âm trung bình các tần số :

Tổng diện tích bề mặt trong phòng:

Tường bên ( 2 x 30 x 9 ) + ( 2 x 11 x 7 ) = 694 m2

Tường cong sân khấu 2 x 2,5 x 3,8 = 19 m2

Tường sau sân khấu 10 x 3.8 = 38 m2

Tường sau lưng khán giả 32 x 7 = 224 m2

Trần trước sân khấu 10 x 22 = 220 m2

Trần sau sân khấu 9 x 15 = 135 m2

Diện tích phông màn sân khấu = 167 m2

( tường dựng trước khán giả ) Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc = 2 975m2

Đối với tần số 125Hz và 500Hz dùng công thức:

T= ⇒ ln(1-α ) = Thay Ttư

125 = 2,156 vào, ta có: ln(1-α )= ⇒ α125 = 0,15 Thay Ttư

500 = 1,54 vào, ta có: ln(1-α )= ⇒ α500 = 0,19

Đối với tần số 2000Hz dùng công thức:

T= ⇒ ln(1-α ) = Thay Ttư

2000 = 1,54 và m = 0,0025 là hệ số hút âm của không khí ở 200C vào,

ta có: ln(1-α )= + ⇒ α2000 = 0,18

3 Tính lượng hút âm thay đổi:

Đối tượng hút âm 125Hz Hệ số hút âm500Hz 2000Hz Ghế da

Người 0,180,38 0,280,37 0,280,41

Đối với tần số 500Hz xác định Atđ với 4 trường hợp có mặt của khán giả: 0%

; 50% ; 70% ; 100%

Atđ của tần số 500Hz:

Đối tượng hút âm Hệ số hútâm 0% 50%Atđ500 = N α 70% 100%

Ghế tựa da

Khán giả

Atđ của người +

ghế

0,28 0,37 2240 112148 207,267,2 2960

Atđ của 3 tần số 125Hz, 500Hz, 2000Hz khi 70% khán giả có mặt:

Đối tượng hút âm Số lượngđối

tượng

α N α α N α α N α

Ghế tựa da

Khán giả

Atđ của người +

ghế

240 460

0,1 8 0,3 8

43,2 174, 8

0,2 8 0,3 7

67,2 207, 2

0,2 8 0,4 1

67,2 188, 6

4 Tính tổng lượng hút âm trong phòng :

Đối với tần số 125Hz và 500Hz:

A125 = S α125 = 2 975 x 0,15 = 446,25 ( m2 )

A500 = S α500 = 2 975 x 0,19 = 565,25 ( m2 ) Đối với tần số 2000Hz:

A2000 = S α2000 = 2 975 x 0,18 = 535,50 ( m2 )

5 Tính lượng hút âm cố định khi có 70% khán giả có mặt:

Tần số 125Hz : Acđ125 = A125 - Atđ125 = 446,25 – 218 = 227,25 (m2)

Tần số 500Hz : Acđ500 = A500 - Atđ500 = 565,25 – 274,4 = 290,85 (m2)

Tần số 2000Hz: Acđ2000 = A2000 - Atđ2000 = 535,50 – 255,8 = 279,70 (m2)

6 Chọn vật liệu trang âm:

T

Vật liệu &

kết cấu hút âm

Diệ n tích

(m2

)

1

2

3

4

5

6

7

Tường

sau sân

khấu hút

âm 10 x

3,8

Tường

cong sau

sân khấu

Tường 2

bên phía

sau

11x7x 2

Tường 2

bên

2x30x2,

1

Tường 2

bên phía

trên

2x30x6,

9

Tường

sau lưng

khán giả

3 lớp gỗ dán dày 1cm đóng trên sườn gỗ cách tường 5cm hút âm

Tường quét sơn phản xạ âm

Gỗ dán đục lỗ d=5mm, D=40mm, L=10cm hút âm

Trát vữa quét sơn phản xạ âm, cao 2,1m

Tấm sợi gỗ dày gắn sát tường dày 2,6cm

Gỗ dán đục lỗ

d = 5mm, D

= 4mm,

L = 10cm Phía sau bọc vải nhét bông 8kg/m2 dày 50mm ép chặt

38

19

154

126

414

126

72

0,36 7

0,01

0,03 7

0,01

0,06

0,67 3

13,9 4

0,19

5,7

1,26

24,8 4

84,8

0,27 9

0,02

0,29 3

0,02

0,37

0,50 7

10,6

0,38

45,2

0,108

153,1 8

63,9

0,09 3

0,02

0,10 8

0,02

0,60

0,19 1

3,53

0,38

16,6

2,52

248,4

24,06

1,44

9

10

11

Tường 2

bên sân

khấu

Trần

Sàn lối

đi

Cửa đi

Phông

màn sân

khấu

vào gỗ

Tường trát vữa quét sơn phản xạ âm

Vữa vôi trên lưới phản xạ âm

Sàn bt trải thảm dày 9mm hút âm

Bọc nệm da dày hút âm

Rèm vải to có lông dày 0,65kg/m2

704

373

14, 04

46, 8

0,01

0,04

0,09

0,32

0,14

0,72

28,1 6

33,5

4,68

6,55

0,02

0,06

0,21

0,32

0,55

1,44

42,24

78,3

4,68

25,7

0,02

0,04

0,27

0,32

0,7

28,16

100,7 1

1,68

32,7

7 Kiểm tra sai số:

Acđ125 ⇒ x 100 ≈ -10%  ±10%

Acđ500 ⇒ x 100 ≈ - 5,46% < ±10%

Acđ2000⇒ x 100 ≈ - 5,91% < ±10%

Vậy kết quả chấp nhận được do sai số nằm trong phạm vi cho phép

IV QUY HOẠCH CHỐNG ỒN:

Phía Nam công trình giáp đường phố chính, nguồn ồn do xe

Cụ thể : 1000xe/h; 60% xe tải ; v = 40km/h ; mức ồn 78dB Mức ồn cho phép của phòng hòa nhạc là 35dB

Phía Tây công trình là đường phụ, lượng xe là 1000xe/h

Mức ồn là 73dB Mức ồn cho phép là 50dB

Phía Đông giáp khu thương nghiệp ⇒ mức ồn là 70dB

Phía Bắc giáp khu văn hóa giải trí ⇒ mức ồn là 50dB

Ta phải chống ồn 3 phía như sau:

1 Đối với mặt cắt qua sảnh 1.1:

Tra bảng theo hiệu chỉnh mức âm ta lấy 78dB Mặt cắt này ta phải giải quyết chống ồn ở sảnh là 70dB

Ta có 2 lớp kết cấu có khối lượng là P1 và P2:

P1 = h11 = 0,2 x 850 = 170 ( kg/m2)

P2 = h22 = 0,1 x 600 = 60 ( kg/m2)

Vậy: P1 + P2 = 230 kg/m2 > 200kg/m2 , Ta sử dụng công thức :

Rtrung bình = 23 lg P – 9 + ∆R ( dB ) Tra bảng, ta có ∆R = 4cm (  = 5cm ) Vậy: Rtrung bình = 23 lg230 + 4 – 9 = 49 ( dB ) Tường trước sảnh có 2 cửa đi 2 cánh 2x2mx2,4m

⇒ Sc = 2 x 2 x 2,4 = 9,6 ( m2 )

Diện tích tường và cửa là 20 x 6 = 120 ( m2 ) với kết cấu P = 10 kg/m2 < 200 kg/m2 nên:

Rc = 13 lgP + 13 = 13 lg10 + 13 = 26 ( dB )

Lượng cách âm tổng hợp của kết cấu:

R = Rtường – 10 lg [ 1 + ( 100,1( Rt - Rc ) –1 )]

= 49 – 10 lg [ 1 + ( 10 0,1 ( 49 – 26 ) –1 ] ≈ 36,73 (dB) Vậy mức ồn cho phép mép ngoài xãy ra khi ta có kết cấu trên:

L = 35 + 36,73 = 71,73 (dB) Mà sảnh có nguồn ồn 70 dB ⇒ so với kết cấu trên thỏa mãn

Xem nguồn ồn ở đường như nguồn ồn điểm với khoảng cách :

S = 1000 = 1000 = 40 (m) Tra bảng ⇒ K = 0,9 R1 = 7m

Dùng công thức đối với nguồn điểm :

lgRn = Với L1 = 78 dB Ln = 70 dB Kn = 1,1 : mặt đất phủ cỏ xanh và cây thấp

Thay vào công thức ta được :

lgRn = = 1,24

⇒ Rn = 17,5 m

2 Đối với mặt cắt 2-2:

Cần chống ồn 2 phía Diện tích cửa sổ thông gió là 14 x 0,5 = 7 ( m2 ) Vậy mức giảm áp suất âm qua cửa là ∆R = 10 lg

với A = 430m2 ⇒ ∆R = 10 lg =17,88 (dB) Vậy mức âm cho phép ở mép ngoài tường bên là:

Ln = 35 + 17,88 = 52,58 (dB)

so với mức âm cho phép 50dB là hợp lý

Ta chọn giải pháp đảm bảo cách âm cho tường ngoài là 50 dB Đối với tường giáp đường chọn giải pháp cách âm là tường chắn dọc theo chiều dài và dãi cây xanh cách ly

Chiều cao công trình là 11m

Theo yêu cầu công trình và theo sơ đồ trên, chiều cao cần thiết h2 của tường chắn là: = ⇒ h2 = 2,6m

⇒ Chiều cao tường H = 2,6 + 0,5 = 3,1 ( m ) Độ giảm mức âm qua tường chắn:

W = ( H + - K ) với α =arctg = 20055’ ⇒ cosα = 0,936

Tính với dãy octave có tần số trung bình 500Hz ; λ = 0,68m

a = 7m ; b = 21m ; K = 11m ; H = 3,1m ; h1 = 0,5m

W = ( 3,1 + - 11 ) ≈ 0

⇒ ∆L = 6 dB ( ∆L = f ( W ) : tra biểu đồ suy ra kết quả )

Quy hoạch cây xanh cách ly :

Ta có : S = 1000 = 1000 = 40

rn = 28m > = = 20

⇒ sử dụng công thức tính:

Ln = L1 – Kn ( 15 lgSrn – 33,3 ) – 1,5Z – β Σ Bm

Ln = 73 – 1 [ 15 lg(40 x 28 ) + 33,3 – 1,5 x 2 – 0,2 x 10 = 55,56 (dB)

Vậy mức ồn mức ồn tại C sau khi làm tường chắn kết hợp cây xanh cách ly là :

LC = 55,56 – 6 = 49,56 (dB) < 50 dB

⇒ phương pháp đạt yêu cầu

3 Đối với khu thương nghiệp :

Có mức ồn là 70 dB Dùng tường chắn và cây xanh cách ly, chọn r1 = 7m , h : chiều cao nguồn ồn từ chân đến miền 1,4m

Chiều cao h2 = = 2,24 ( m ) Chiều cao tường H = 1,4 + 2,24 = 3,64 ( m )

W = ( H + - K ) = 0

⇒ ∆L = 6 dB

Xem khu thương nghiệp là nguồn điểm, ta chọn

r1 = 7m ; rn = 30m ; K = 1,1 ; Hệ số kể đến tác dụng hút âm của cỏ là:

Ln = L1 – 1,1 x 10 lg - 1,5 x 2 – 0,3 x 1,4

Ln = 55,88 dB Vậy mức ồn còn lại qua cây xanh và tường chắn

LC = 55,88 – 6 = 49,88 ( dB ) ⇒ đạt yêu cầu

4 Đối với khu giải trí :

Vì mức ồn thấp lại có phòng đệm sau sân khấu nên ta không cần phải tính toán

V KIỂM TRA :

1 Thời gian âm vang :

Hệ số hút âm trung bình khi có 70% khán giả là α =

-Với tần số 125Hz ta có: α125 = = 0.15

Theo công thức Erin, ta có

Ttư

125= = = 2,01 ( sec )

-Tần số 500 Hz : α500 = = 0,19

Ttư

500= = = 1,55 ( sec )

-Tần số 2000 Hz: α2000= = 0,18

Ttư

2000= = = 1,64 ( sec )

Xét tần số 500 Hz với sự có mặt của 0%, 50%, 70%, 100% khán giả Tính tương tự, ta có:

α0%= 0.14

Ttư 0%=2.16

α50%= 0.18

Ttư 50%= 0.64 sec

α70%=0.19

Ttư 70%= 1.55 sec

α100%= 0.23

Ttư 100%= 1.42 sec

2.Kiểm tra áp suất âm trong phòng ( tại 4 vị trí ):

A: Hàng ghế đầu tại diểm9 giữa : r=6.5 m B: Hàng ghế giữa phòng tại giữa : r=15m

C: Hàng ghế cuối tại điểm giữa : r=24m D: Hàng ghế cuối trùng điểm góc : r=25m

*Đối với điểm A: r =6.5m , áp dụng công thức

lgP = 10lgW + 10lg[ + ] + 120

lgP = 10lgW + 10lg[ + ] + 120

Trong đó R= = = 841

Thay vào, ta được:

lgP=10lgW+10lg0.008 + 120 = -18,63 + 10lg0.008 + 120 ≈ 80 (dB)

( lgW lấy theo B )

*Đối với điểm B: r = 15m

Mức âm yêu cầu 80 dB nên công suất cần thiết:

lgP = 10lgW + 10lg[ + ] + 120

80 = 10lgW + 10lg[ + ] + 120

⇒ lgW = -1,863

⇒ W = 0,0137 = 137 x 10 –4 ( Watt )

*Đối với điểm C: r =24m , áp dụng công thức

lgP = 10lgW + 10lg[ + ] + 120

lgP = -18,63 + 10lg[ + ] + 120

≈ 79,86 dB

*Đối với điểm D: r =25m , áp dụng công thức

lgP = 10lgW + 10lg[ + ] + 120

lgP = -18,63 + 10lg[ + ] + 120

≈ 79,87 dB

Vậy mức áp suất tương đối đồng đều

3 Kiểm tra xem có cần thiết phải lắp thêm hệ thống điện thanh hay không :

Công suất nguồn : 137 x 10 –4 Watt = 13700µW Công suất 1 nhạc cụ là 600µW = 2 diễn viên

30 nhạc công ⇒ công suất cần thiết : 600 x 30 = 18000µW > 13700µW

Vậy ta không cần hệ thống điện thanh

4 Kiểm tra độ rõ âm tiết :

PA = 96 KS KL Kr Kn % Với KS : hệ số giảm độ rõ âm tiết KS = 1

KL : hệ số giảm độ rõ do mức âm trong phòng gây ra lấy theo biểu đồ H.Flectcher với mức áp suất âm LP = 80 dB ⇒ KL = 1

Kr : hệ số giảm độ rõ do thời gian âm vang trong phòng gây ra lấy theo biểu đồ V.O.Knudren, ta có T = 2 sec ⇒ Kr = 0,8

Kn : hệ số giảm độ rõ do mức ồn trong phòng gây ra

Ta có mức ồn = = = 0,375 Tra theo biểu đồ ta có Kn = 0,85 Vậy PA = 96 x 1 x 1 x 0,8 x 0,85 = 65,28 %

⇒ Độ rõ âm tiết đạt

VI KẾT LUẬN:

Phòng với hình dạng đã chọn và bố trí vật liệu âm trong phòng tương đối tốt, qua kiểm tra ta thấy:

- Trường âm trong phòng tương đối đồng đều

- Mức áp suất âm trong phòng khá đều chênh lệch không quá 0,15 dB

- Độ rõ âm tiết đạt ( 65,28 % )

- Qua xử lý chống ồn, công trình đặt sâu vào trong khu đất trên 18m để bảo đảm tốt âm trong phòng