BÀI TẬP LỚN ÂM HỌC KIẾN TRÚC HỘI TRƯỜNG 500 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%.

 Giáo Viên : TS KTS Diêu Hoài Dũng

 Sinh viên : Trần Nguyễn Quang Bình

Bài t p l n ập lớn ớn

TRÚC

H i trội trường 500 chỗ ường 500 chỗ ng 500 ch ỗ STT 6 – KC70206

21 THÁNG 11

A-CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

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 cơng trình tối thiểu 15m

- Cơng trình được xây dựng trong khu đất xung quanh là nhà ở, một mặt cơng trình tiếp

giáp với đường giao thơng, vì vậy nguồn ồn chỉ xuất phát từ phía đường giao thơng, ba mặt cịn

lại cĩ độ ồn tương đối nhỏ nên khơng tính đến.

- Mức ồn cho phép tại cửa sổ ngồi cơng trình (cao 1,2m) là 55 (dB - A).

- Độ ẩm trung bình là 70%.

B-THIẾT KẾ CHỐNG ỒN NGỒI NHÀ

1 Tính tốn mức ồn của đường giao thơng:

- Xét điểm A cách tim đường 7.5m, cao 1,2m.ta cĩ bảng khảo sát và tính tốn như sau :

Giờ đo 8_9 9_10 10_11 11_12 12_13 13_14 14_15 15_16 16_17 17_18 18_19 19_20 Cường độ xe (N) 1800 1500 100 800 800 700 700 900 1500 1200 900 1500

HC -0,38 -0,38 0 0,77 0 -0,4 0,77 0,38 -0,8 -0,77 0 0

Mức ồn 73,49 73,6 74,43 75,45 74,68 71,6 76,20 75,81 73,2 71,20 73,5 75

Mức ồn trung bình : L TB Atd = ∑L td

12 = 73.85 (dB - A)

Hiệu chỉnh độ rộng đường 30 m, chỉ giới xây dựng 25 m : 0 (dB – A)

Hiệu chỉnh độ dốc đường (i = 0%) : 0 (dB - A)

 Từ 8h đến 18h:

L tb1 =

= 73.77 (dB - A) Vậy độ ồn của đường phố đo tại A (8h – 18h) sau khi hiệu chỉnh là :

L A1 = 73.77 + 0 = 73.77 (dB - A)

 Từ 18h đến 20h:

Ltb2 = = 74.25 (dB - A)

Vậy độ ồn của đường phố đo tại A (18h – 20h) sau khi hiệu chỉnh là :

Ltb2 = 74.25 + 0 = 74.25 (dB - A)

2 Kiểm tra độ ồn và giải pháp chống ồn tại cửa sổ ngoài công trình :

+ Khoảng lùi công trình là 20 m.

+ Khoảng cách từ tim đường đến điểm ngoài cùng công trình là: r n = 40 m.

+ Khoảng sân phía trước công trình trải cỏ xanh: K n = 1.1m.

 Thời gian từ 8 – 18 giờ (mức ồn cho phép 60 dB-A)

+ Cường độ xe trên đường là:

N1= 1800+1500+100+800+800+700+700+1500+1200

+ Vận tốc trung bình của các xe trên đường là:

V1 = 30+40+50+ 50+50+40+50+50+40+30

10 = 43 (km/h) + Khi không có bất kì biện pháp chống ồn nào,độ giảm ồn do năng lượng âm khuếch tán vào không khí là:

Ta có : S 1 = 1000 × = 1000 × = 43 (m)

 Vậy nguồn được xem là nguồn dãy vì (S 1 =43m > 20m)

Mặt khác: r n = 40 > = = 21.5 nên áp dụng công thức giảm ồn :

∆L n1 = 15.lg Sr n – 33.39 (dB - A)

= 15.lg (43x40) – 33.39 (dB-A) = 15,14 (dB-A)

L n1 = L A1 - ∆L n1 = 74.25 – 1.1 x 15,14 = 58.68(dB - A) < mức ồn cho phép là 60 (dB_A) (không cần biện pháp chống ồn).

 Thời gian từ 18 – 20 giờ (mức ồn cho phép 55 dB-A)

+ Mật độ xe trên đường là: N 2 = = 1200 (xe/h)

+ Vận tốc trung bình của các xe trên đường là: V 2 = = 40 (km/h)

+ Khi không có bất kì biện pháp chống ồn nào,độ giảm ồn do năng lượng âm khuyết tán vào không khí là:

Ta có: S 2 = 1000 × = 1000 ×

40

1200 = 33.3(m)

 Vậy nguồn được xem là nguồn dãy vì (S 2 = 33.3m > 20m)

Ta thấy: r n = 40m > = 16.65 nên áp dụng công thức giảm ồn :

∆L n2 = 15.lg Sr n – 33.39 ( dB-A)

= 15.lg (33.3x40) – 33.39 (dB-A)

= 13,47 (dB-A)

L n2 = L A2 - ∆L n2 = 75.25 – 1.1 x 13,47 = 60,422 (dB_A) > mức ồn cho phép là 55 (dB_A)

Vậy phải có phương pháp làm giảm độ ồn ngoài nhà cho công trình.

Thiết kế chống ồn bằng phương pháp bố trí cây xây trước công trình:

Yêu cầu chống ồn còn lại: ∆L= 60,433 - 55 =5,433 (dB_A)

- Ta dùng cây xanh hút âm để giảm ồn cho công trình L4 =1.5Z + .Bm =5,433 (dB_A)

- Bố trí ở mặt nền trước công trình 2 lớp cây xanh ( Z = 2) Hệ số hút âm của cây xanh là

 = 0.35(cây trồng dày đặc tán lá rậm) Mỗi lớp cây xanh 3,5 m

=> 1,5 x 2 + 0,35x 7 = 5,45 > 4,43 (Thỏa)

 Chọn phương án theo hình vẽ

H1 Mặt cắt bố trí cây xanh chống ồn cho công trình

B.THIẾT KẾ TRANG ÂM

C THIẾT KẾ TRANG ÂM

1 Xác định t hể tích và tỷ lệ phòng :

- Thể loại: hội trường

- Phòng nói chuyện có chỉ tiêu thể tích phòng trên đầu người : v = 3,5  4,4

m3/người

- Sức chứa phòng biểu diễn là N = 500 người

 Vậy sơ bộ xác định thể tích phòng là : V = v.N = 4,4 500 = 2200 m3

Ta có : V = N Sn H => H = N × S V

n= 2200

500× 0,8 = 5,5 m

- Ta chọn các kính thước phòng gần đúng theo tỷ lệ vàng : 1 : 2 : 3

Ta có kích thước phòng là: cao × rộng × dài = 7m x 14m x 22m  V = 2156 m3

2 Thiết kế hình dáng phòng:

2.1 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 rẽ quạt để thuận lợi cho người nhìn

+ Khoảng cách từ loa tới vị trí xa nhất là 29 m

+ Với quy mô 500 chỗ, ta chia khán đài làm 2 phần:

 Khoảng cách giữa 2 hàng ghế: 0,8m

 Chiều cao của người ngồi trên ghế: 1,2m

 Chiều cao từ tia nhìn đến mắt người ngồi trước: 0,165 m

 Điểm nhìn bất lợi cách mép sân khấu 1,5m

 Sân khấu chứa điểm nhìn bất lợi cách mắt khán giả ở hàng ghế đầu tiên của khu

A một khoảng b = 0,08m

 Khoảng cách từ hàng ghế đầu đến điểm nhìn bất lợi là 4,5 m

+ Thiết kế khán phòng nhìn trên mặt cắt gồm 2 khu ghế A, B

Chia thành 2 nhóm ngồi:

+ Nhóm A: 200 ghế

+ Nhóm B: 300 ghế

Mặt bằng bố trí ghế

MẶT CẮT HỘI TRƯỜNG

2.2 Thiết kế mặt cắt khán phòng:

- Thiết kế khán phòng nhìn từ trên mặt cắt gồm 2 khu ghế A,B với 2 độ dốc khác nhau, nhằm đảm bảo khán giả có thể nhìn thấy điểm nhìn bất lợi trên sân khấu

- Bố trí 2 hàng ghế gần nhau so le nhau

A Thiết kế độ dốc khu A

Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0.165m

Chiều dài hàng ghế là X A= 10m

y A

10 =  = 10× 0,1650,8 = 2,06 (m) Vậy chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối của khu A là:

= 2.06m

Độ dốc của khu ghế là: i = =

2,06

10 = 20%

B Thiết kế độ dốc khu B

Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0.185m

Chiều dài hàng ghế là X C=10m

Y B

10 =  = 10× 0,1850,8 = 2,31 (m)

Vậy chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối của khu B là:

= 2.31m

Độ dốc của khu ghế là: : i = =

2,31

10 = 0,23 = 23%

3 Thiết kế các bề mặt phản xạ và hấp thụ âm :

- Các mặt phản xạ âm và hấp thụ âm trên trần được bố trí như hình vẽ

- Các mặt phản xạ âm và hấp thụ âm trên tường được bố trí như hình vẽ

- Đảm bảo các khoảng ∆L < 17m để không xảy ra hiện tượng tiếng dội

4 Đánh giá và điều chỉnh thiết kê thông qua các chỉ tiêu âm học:

4.1 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:

T500TÖ = K lg V (s)

- Công trình Hội trường có hệ số mục đích sử dụng là K=0,29

- Thể tích phòng là V = 2200 m3

T500TÖ = k lg V = 0.29 x lg2200 0,97(s)

- Với các tần số f khác, thời gian âm vang xác định theo công thức:

= R T500TÖ Trong đó R là hệ số hiệu chỉnh:

Ta có: Tần số f = 125 Hz , R = 1,4

f = 2000 Hz , R = 1

T125TÖ =1,4 x 0,97 = 1,358(s)

TTÖ2000 = 1 x 0,97 = 0,97 (s)

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

Tổng diện tích các bề mặt phản xạ và hút âm trong hội trường :

+ Diện tích hai tường bên : 308m2

+ Diện tích tương sau lưng khán giả : 98 m2

+ Diện tích sàn : 308 m2

+ Diện tích trần : 308m2

Diện tích cửa đi: 46m2

Tổng diện tích các bề mặt giới hạn phòng:1068m2

Thay vào phương trình ERING : TTÖ f =

0 ,16×V

−S×ln(1−α f)

Với f = 125 Hz : từ phương trình Ering

T125TƯ= 0,16× V

−S × ln(1−α125)

⇒ α´125=1−e

−0,16 × V

S ×T125

TƯ

=1−e

−0,16 ×2200

1068×1,358 = 0.215 (s)

Với f = 500 Hz : từ phương trình Ering

T500TƯ= 0,16× V

−S × ln(1−α500) ⇒ α´

−0,16 × V

S ×T500

TƯ

=1−e

−0,16 ×2200

1068× 0,97 = 0,29 s

Với f = 2000 Hz : từ phương trình Ering

T TÖ2000 =

0 ,16×V

−S×ln(1−α2000)+4mV

Trong đó : m = 0,0025 là hệ số hút âm của không khí ở điều kiện nhiệt độ 200C và độ

ẩm 70%

= 4 × 0,0025× 2200

1068 - 0,16 ×2200 1068× 0,9 = -0,35

 α2000 = 1 – e-0,35 = 0,29

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

A125yc = S × α125 = 1068 × 0,215 = 229,62 m2

A500

yc

= S × α500 = 1068 × 0,29 = 309,72 m2

A2000yc = S × α2000 = 1068 × 0,29 = 309,72 m2

4.4 Xác định lượng hút âm thay đổi: z

Trong phòng hội trường, sử dụng ghế đệm da mềm Tra phụ lục ta tìm được các giá trị f

Người ngồi trên ghế

Ghế dựa đệm da

mềm

0,24

0,18

0,32

0,28

0,43

0,28

Ta xác định Atđ của các tần số 125HZ, 500Hz,200Hz đối với trường hợp có 70% (350) lượng khán giả có mặt và 30% (150) lượng khán giả không có mặt

Đối tượng hút âm N

Số lượng đối tượng N

Người + ghế (70%)

Ghế tự do (30%)

350 150

0,24 0,18

84 27

0,32 0,28

112 42

0,43 0,28

150,5 42

4 5 Xác định lượng hút âm cố định khi có 70% khán giả:

Đối với tần số 125 Hz : A cñ125 = A125yc – A tñ125 = 229,62 – 111 = 118,62 m2

Đối với tần số 500 Hz : A cñ500 = A500yc – A tñ500 = 309,72 – 154 = 155,4 m2

Đối với tần số 2000 Hz : A cñ2000 = A2000yc – A tñ2000 = 309,72 – 192,5 = 117,22

m2

5

Chọn và bố trí vật liệu hút âm :

- Căn cứ vào các giá trị Acñ , ta chọn và bố trí vật liệu hút âm Cho phép sai số 

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 125 500 2000

(m 2 )  S.  S.  S.

Trần phản

Trần hút âm Trát vữasơn xù

Tường bảo

vệ 2 bên

phòng(2.1m)

Trát vữa

xù xì

Tường bên

trên tường

bảo vệ

Gỗ dán

3 lớp trên sườn gỗ cách khoang 50cm nhét bông 8kg/cm2

249 0,367 91,383 0,293 72,957 0,108 26,892

Tường sau

lưng khan

giả

Bông thủy tinh

Cửa đi mặt bọcCửa

Cửa thông

gió

Lỗ thông gió có

Lối đi cao suThảm 96 0,04 3,84 0,08 7,68 0,03 2,88

A tổng hợp 122,145 152,121 114,45

6

Kiểm tra sai số :

6.1 Kiểm tra lượng hút âm cố định:

A cđ125→122,145−118,62

118,62 100=2,97 %

A cđ500→152,121−155,47

155,47 100=−2,15 %

A cđ500→114,45−117,22

117,22 100=−2,3 % 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

6.2 Kiểm tra thời gian âm vang :

* Thời gian âm vang thực tế trang âm:

.Với tần số f = 125 Hz : A125 = A tk

125

+ A tñ

125 = 122,14+ 118,62 = 240,76m2

.Với tần số f = 500 Hz : A500 = A tk

500

+ A tñ

500 = 152,121 + 155,47 = 307,59m2

.Với tần số f = 2000 Hz : A2000 = A tk2000 + A tñ2000 = 114,45 + 117,22 = 231,67

m2

* Hệ số hút âm trung bình của các tần số : với S=1068 m2

α125 =

A125

S = 240,761068 = 0,22

α500 =

A500

S = 1068 = 0,28307

α2000 =

A2000

S =231,671068 = 0,21

* Thời gian âm vang theo phương trình Ering :

T125tk =

0,16×V

−S×ln(1−α125) =

0,16 × 2200

−1068× ln(1−0,215) =1,3 (s)

T500tk =

0,16×V

−S×ln(1−α500) =

0,16 × 2200

−1068× ln(1−0,29) = 0,96 (s)

T2000tk =

0, 16×V

−S×ln(1−α2000) =

0,16 × 2200

−1068× ln(1−0,29) = 0,96 (s)

* Sai số thời gian âm vang tối ưu:

T125cñ = 2.22−2.19

2.19 .100 = 1,3−1,3581,357 = -4,27%

T500cñ = 0,96−0,97

0,97 = -1,03%

T cñ2000 = 0,96−0,97

0,97 = -1,03%

6.3 Kiểm tra độ rõ:

Tra bảng: = 1 : hệ số giảm độ rõ do hình dạng phòng (hình quạt)

= 1 : hệ số giảm độ rõ do mức âm trong phòng

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

= 0,9 : hệ số giảm độ rõ do mức ổn trong phòng

 = 96.1.1.0,69.0,9 = 82,944 (độ rõ đạt)

6.4 Sự phân bố áp suất trong phòng (Độ đồng đều của trường âm)

- 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,như trên hình vẽ

Ta có :

rA = √222

+5,82 = 22,75 m

rB = 22 m

rC = 8,5 m

Ta áp dụng công thức : LP = 10.lgW + 10.lg (4 π r Q 2+

4

R) + 120 dB

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

S α500

1−α500 =

1068× 0,29

1−0,29 = 436,23

Xét tại điểm C có L P C = 70 dB

 10.lgW + 10.lg(4 π 8,51 2+

4 436,23) + 120 = 70 dB

 lg W = - 3,011

 W = 973,63.10-6 (watt)

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

L P A = 10.lg973.10-6 + 10.lg (4 π 22,751 2+

4 436,23) + 120 = 70,9 dB

L P B = 10.lg973.10-6 + 10.lg (4 π 221 2+ 4

436,23) + 120 = 69,58 dB

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

D KẾT LUẬN

Từ những tính toán và bố trí vật liệu cũng như kiểm tra lại thiết kế, công trình phục vụ cho công trình hội trường có quy mô 550 chỗ đáp ứng được những yêu cầu thiết kế chống

ồn và trang âm