Thiết kế chống ồn và trang âm khán phòng công trình phục vụ ca vũ kịch có quy mô 1000 chỗ tại thành phố Hồ Chí Minh.Độ ẩm trung bình là 70%, mức ồn cho phép tại cửa sổ ngoài công trình (cao 1.2m) là 55dB.Ba mặt khu đất đều là công trình công cộng, một mặt công trình tiếp giáp với đường giao thông, vì vậy nguồn ồn chỉ xuất phát từ phía đường giao thông, ba phía còn lại có độ ồn tương đối nhỏ.
Trang 1I CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
Thiết kế chống ồn và trang âm khán phòng công trình phục vụ ca vũ kịch có quy mô 1000 chỗ tại thành phố Hồ Chí Minh
Độ ẩm trung bình là 70%, mức ồn cho phép tại cửa sổ ngoài công trình (cao 1,2m) là 55dB_A
Khuôn viên khu đất có diện tích 4080m2 (68mx60m)
Ba mặt khu đất đều là công trình công cộng, một mặt công trình tiếp giáp với đường giao thông , vì vậy nguồn ồn chỉ xuất phát từ phía đường giao thông, ba phía còn lại có độ ồn tương đối nhỏ ( đảm bảo độ ồn bên ngoài công trình là 55dB_A) nên không tính đến
Mặt đường rộng 30m, chỉ giới xây dựng 20m, khoảng lùi công trình là 20m, mật độ xe trên đường là 300 xe/h Mức ồn cho phép tại cửa sổ ngoài công trình (cao 1,2m) là 55 (dB_A)
II THIẾT KẾ CHỐNG ỒN BÊN NGOÀI CÔNG TRÌNH
1 Tính toán mức ồn của đường giao thông :
Xét vị trí điểm A cách tim đường 7,5m và có cao độ 1,2m Ta có bảng hiệu chỉnh như sau :
Trang 2Giờ 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 700 800 800 700 700 900 1500 1200 900 1500
Xe hạng nặng 15% 15% 20% 30% 20% 15% 30% 25% 10% 10% 20% 20%
Xe tải & xe khách 20% 15% 20% 30% 20% 15% 30% 25% 15% 15% 20% 20%
Vận tốc 30 40 50 50 50 40 50 50 40 30 40 40
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 tại điểm A:
TB Atd
L =
12
L td
= 74,22 (dB_A) Hiệu chỉnh độ rộng đường 30 m, chỉ giới xây dựng 20m : + 0 (dB_A)
Hiệu chỉnh độ dốc đường : + 0 ( dB_A)
Vậy độ ồn của đường phố đo tại điểm A sau khi hiệu chỉnh là :
LA = 74,22 (dB_A)
2 Kiểm tra độ ồn và làm giảm ồn tại cửa sổ ngoài công trình :
Các 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 lượng hút âm của không khí không đáng kể
Ta có :
S = 1000 × V N = 1000 × 42300,5 = 141,67 (m) > 20 m Vậy nguồn ồn được xem là nguồn dãy
Mặt khác :
rn = 32,5 m < S/2 = 70,8 m Aùp dụng công thức giảm ồn :
Ln = LA – .(24.lg 2430.lg,2).(2427.lg,5 20,3)
S
r S
n
Trang 3= 74,22 – 1 , 1 (24.lg141,2467.lg30141,2,).(6724.27lg,325 ,5 20,3)
= 58,60 (dB_A)
Ta có: Ln = 58,60 dB_A > 55 dB_A (mức ồn tối đa cho phép của công trình) Do đó, ta cần làm giảm độ ồn ngoài nhà cho công trình Cụ thể là giảm 3,6 dB_A
Sử dụng phương pháp bố trí cây xanh trước công trình để giảm độ ồn
Bố trí trước công trình 2 lớp cây xanh ( Z = 2 ), mỗi lớp có bề dày B = 3m, các lớp cách nhau một khoảng A = 2m Tra bảng 9-2 (trang 263 sách cơ sở âm học kiến trúc) ta có hệ số hút âm của cây xanh lá rậm là = 0,12
Aùp dụng công thức giảm ồn khi có lớp cây xanh hút âm :
Ln = LA – .(24.lg 2430.lg.2).(2427.lg.5 20.3)
S
r S
= 74,22 – 1 , 1 (24.lg141,2467.lg30141,2,).(6724.27lg,325 .5 20,3)
– 1,5 2 – 0,12 6 = 54,88dB_A < 55dB_A (mức ồn cho phép) (đạt)
Tóm lại, để chống ồn bên ngoài cho công trình ca vũ kịch ta dùng phương pháp bố trí 2 lớp cây xanh với các thông số như trên
III THIẾT KẾ TRANG ÂM
1 Xác định thể tích và định tỷ lệ phòng :
- Thể loại: nhà hát ca vũ kịch.
- Chỉ tiêu thể tích phòng trên đầu người : M = 6 m3/người
- Quy mô: N= 1000 người
Sơ bộ xác định thể tích phòng là :
V = N.M = 1000 × 6 = 6000 m3 Chọn các kính thước phòng theo tỷ lệ :1 × 2 × 3 (bảng 6-2 trang 63, cơ sở âm học kiến trúc)
Kích thước phòng là: cao × rộng × dài = 10m × 20 m× 30 m V = 6000 m3
2 Thiết kế hình dáng phòng
2.1 Thiết kế mặt bằng khán phòng
Ta chọn mặt bằng khán phòng có hình rẽ quạt như hình vẽ
Với quy mô 1000 chỗ, ta chia khán đài làm 2 phần:
+ Phần dưới trệt: 810 chỗ 810 × 6 = 4860 m3
+ Phần trên bancol : 190 chỗ 190 × 6 = 1140 m3
Các dữ liệu tính toán :
Trang 4· Khoảng cách giữa 2 hàng ghế : 0,8 m.
· Chiều cao của người ngồi trên ghế : 1,2 m
· Chiều cao từ tia nhìn đến mắt người ngồi trước : 0,165 m
· Điểm nhìn bất lợi cách mép sân khấu 1,5m
· Sàn 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 khu A đến điểm nhìn bất lợi là: 4,5m
2.2 Thiết kế mặt cắt 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 )
Bố trí hai hàng ghế gần nhau so le nhau
a Thiết kế độ dốc khu A tầng trệt :
Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,165m
Chiều dài hàng ghế là 10,4m
145 , 2 8
, 0
165 , 0 4 , 10 8
, 0
165 , 0 4 ,
x y
y
A
Vậy chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là yA = 2,145m
Độ dốc của khu ghế là : iA =
A
A
x
y
= 210,145,4 20,6 %
b Thiết kế độ dốc khu B tầng trệt :
Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,185m
Chiều dài hàng ghế là xB = 11,2m
59 , 2 8
, 0
185 , 0 2 , 11 8
, 0
185 , 0 2 ,
x y
y
B
Vậy chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là yB = 2,59m
Độ dốc của khu ghế là : iB =
B
B
x
y
59 ,
2
23 %
c.Thiết kế độ dốc bancol :
Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,285m
Chiều dài hàng ghế là xC = 5,6m
995 , 1 8
, 0
285 , 0 6 , 5 8
, 0
285 , 0 6 ,
x y
y
C
Vậy chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là yC = 1,995m
Độ dốc của khu ghế là : iC =
C
C
x y
= 1,5995,6 35,6%
Trang 53 Thiết kế Các bề mặt phản xạ và hấp thụ âm :
Các mặt phản xạ âm và hấp thu âm trên trần được bố trí như hình vẽ
Các mặt phản xạ âm và hấp thu 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 kế 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 :
TƯ
T500 = K × lgV (s) Công trình khán phòng ca vũ kịch có hệ số mục đích sử dụng của phòng: K = 0,41 Thể tích phòng: V = 6000 m3
TƯ
T500 = 0,41 × lg 6000 1,56 (s) Với các tần số f khác, thời gian âm vang xác định theo công thức :
TƯ f
T = R ×T500TƯ
Trong đó R là hệ số hiệu chỉnh
Tra bảng 5-1 (trang 121, sách cơ sở âm học kiến trúc) về quan hệ giữa f và R:
Tần số f = 125 Hz : R = 1,4 Tần số f = 2000 Hz: R = 1,0
TƯ
T125 = 2,17 (s)
TƯ
T2000 = 1,55 (s) 4.2 Tính hệ số hấp thu âm trung bình của các tần số :
Phòng có diện tích các bề mặt như sau :
Sân khấu :
· Diện tích mặt bên : 44m2
· Diện tích sàn : 68m2
· Diện tích trần : 24m2
· Diện tích mặt sau : 68m2
2 Smặt bên + Ssàn + Strần + Smặt sau = 2 × 44 + 68 + 24 + 68 = 248 m2
Diện tích tường 2 bên mặt trước miệng sân khấu : S = 71 m2
Diện tích 2 tường bên : 2 Stường bên = 2 × 265,5 = 531 m2
Diện tích tường sau lưng khán giả : S = 62 m3
Diện tích sàn : S = 770 m2
Diện tích trần: S = 680 m2
Tổng diện tích các bề mặt giới hạn phòng là : S = 2362 m2
Hệ số hấp thu âm trung bình :
Trang 6Với f = 500 Hz :
Theo phương trình Ering
TƯ
T500 = ln(, )
500
1
16 0
S
V
500 = 1 – TƯ
T S V
e 500
16 , 0
= 1 – 2362 1 , 55
6000 16 , 0
0,22
Với f = 125 Hz :
Theo phương trình Ering
TƯ
T125 = ln(, )
125
1
16 0
S
V
125 = 1 – S T TƯ
V
16 0
,
= 1 – 2362 2 , 17
6000 16 , 0
0,17
Với f = 2000 Hz :
Theo phương trình Ering
TƯ
T2000 = S 1016 V 4mV
2000
) ln(
,
Theo hình 4-10 (trang 106 sách cơ sở âm học kiến trúc), ta có hệ số hút âm của không khí
ở điều kiện nhiệt độ 200C và độ ẩm 70%: m = 0,0025
Ta có: ln (1 - 2000) = S T TƯ
V S
mV
2000
16 0 4
,
=
55 1 2362
6000 16
, 0 2362
6000 0025
, 0 4
= - 0,24
2000 = 1 – e-0,255 = 0,23 4.3 Tính tổng lượng hút âm yêu cầu của các tần so á :
yc
A125 = S × 125 = 2362 × 0,17 = 401,54 m2
yc
A500 = S × 500 = 2362 × 0,22 = 519,64 m2
yc
A2000 = S × 2000 = 2362 × 0,24 = 566,88 m2
4.4 Xác định lượng hút âm thay đổi : z
Trong khán phòng ca vũ kịch, sử dụng ghế dựa 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 đối với trường hợp có 70% khán giả tương ứng bằng 700 người
Đối tượng hút âm N Số lượng
đối tượng N
Người ngồi trên ghế
Ghế dựa đệm da mềm
0,18
0,28
0,28
301
Trang 7300 54 84 84
td
td
td
A
4.5 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 = 401,54 – 222 = 179,54 m2 Đối với tần số 500 Hz : 500
cđ
A = A500yc – 500
tđ
A = 519,64 – 308 = 211,64 m2 Đối với tần số 2000 Hz : 2000
cđ
A = A2000yc – 2000
tđ
A = 566,88 – 385 = 181,88 m2
5 Chọn và bố trí vật liệu
Căn cứ vào các giá trị A cđ , 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 loại bề mặt Vật liệu và kết cấu Diện tích
(m 2 )
125 S.125 500 S.500 2000 S.2000 Sàn sân khấu Sàn gỗ ván 68 0,05 3,4 0,05 3,4 0,06 4,08 Trần sân khấu Trát da cóc thô quét sơn 24 0,04 0,96 0,07 1,68 0,09 2,16 Tường 2 bên sân
khấu
Vải nhung 88 0,03 2,64 0,11 9,68 0,24 21,12 Tường sau sân
khấu
Vải cảnh 68 0,73 49,64 0,75 51 0,76 51,68 Tường 2 bên trước
miệng sân khấu
Trát da cóc thô quét sơn 24 0,04 0,96 0,07 1,68 0,09 2,16
Trần phản xạ âm Bê tông nhám không sơn 478 0,01 4,78 0,02 9,56 0,02 9,56 Trần hấp thu âm Tấm ép đệm bông 202 0,38 76,76 0,28 56,56 0,23 46,46 Mặt trước bancon Đệm da dày 25 0,32 8 0,32 8 0,32 8 Tường 2 bên Trát vữa quét sơn phản
xạ âm
Tường phía sau
khán giả
Tấm sợi gỗ mềm 62 0,22 13,64 0,34 21,08 0,41 25,42
Sàn lối đi Thảm cao su 244 0,04 9,76 0,08 19,52 0,03 7,32 Cửa đi Cửa đi mặt bọc da 42 0,1 4,2 0,11 4,62 0,09 3,78
A cđ tổng hợp 180,3 197,65 192,61
6 Kiểm tra sai số
6.1 Kiểm tra lượng hút âm cố định :
125
cđ
54 , 179
54 , 179 3 ,
180
= 3,09% < 10%
Trang 8500
cđ
64 , 211
64 , 211 65 ,
197
= - 6,6% >-10%
2000
cđ
88 , 181
88 , 181 61 ,
192
= 5,9% < 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
6.2 Kiểm tra thời gian âm vang :
Thời gian âm vang thực tế trang âm:
Ta có công thức:
S
A
A tk td
cd
17 , 0 2362
222 3 , 180
S
A
A tk td cd
21 , 0 2362
308 65 , 197
S
A
A tk td cd
24 , 0 2362
385 61 , 192
S
A
A tk td cd
Thời gian âm vang theo phương trình Ering:
(sec) 18 , 2 ) 17 , 0 1 ln(
2362
6000 16 , 0 )
1 ln(
.
16 , 0
125
S
V
T tk
(sec) 72 , 1 ) 21 , 0 1 ln(
2362
6000 16 , 0 )
1 ln(
.
16 , 0
500
S
V
T tk
(sec) 48 , 1 ) 24 , 0 1 ln(
2362
6000 16 , 0 )
1 ln(
.
16 , 0
2000
S
V
T tk
Sai số về thời gian âm vang:
f = 125 Hz:
% 46 , 0 17
, 2
17 , 2 18 , 2
% 100 125
125
Tu tk
T
T T
f = 500 Hz:
% 10 56
, 1
56 , 1 72 , 1
% 100 500
500
Tu tk
T
T T
f = 2000 Hz:
% 5 , 4 55
, 1
55 , 1 48 , 1
% 100 2000
2000
Tu tk
T T T
Trang 96.3 Kiểm tra độ đồng đều của trường âm trong phòng
Ta có công thức mức năng lượng âm:
120
4 4
lg 10 lg
R r
Q W
L E
Ta có mức âm yêu cầu ở giữa phòng là 70dB, và vị trí này cách nguồn âm là 14,6m
Trong phòng biểu diễn, nguồn âm đặt giữa sân khấu: Q=1
21 , 0 1
21 , 0 5 1353
1 500
500
S
120
4 4
lg 10 lg
R r
Q W
L E
83 , 2 lg
120 9
, 627
4 6
, 14 4
1 lg 10 lg
10
W
W
Mức áp suất âm tại hàng ghế cuối, tầng trệt, tại điểm A, cách nguồn S một khoảng r=28m:
120
4 4
lg 10 lg
R r
Q W
L E
) ( 8 , 69
120 9
, 628
4 28
4 lg 10 ) 83 , 3 (
dB L
Q L
A
A
E
E
Mức áp suất âm tại hàng ghế cuối, tầng trệt, tại điểm B, cách nguồn S một khoảng r=28,8m:
4 lg 10 lg
R r
Q W
L E
Trang 10
) ( 8 , 69
120 9
, 628
4 8
, 28 4 lg 10 ) 83 , 3 (
dB L
Q L
B
B
E
E
Mức áp suất âm tại hàng ghế cuối, bancol, tại điểm C, cách nguồn S một khoảng r=28,5m:
4 lg 10 lg
R r
Q W
L E
) ( 8 , 69
120 9
, 628
4 5
, 28 4 lg 10 ) 83 , 3 (
dB L
Q L
C
C
E
E
Mức áp suất âm tại hàng ghế cuối, bancol, tại điểm D, cách nguồn S một khoảng r=29m:
4 lg 10 lg
R r
Q W
L E
) ( 7 , 69
120 9
, 628
4 29
4 lg 10 ) 83 , 3 (
dB L
Q L
D
D
E
E
Như vậy độ chênh lệch mức áp suất âm tại các vị trí trên rất nhỏ, được xem là đồng đều 6.4 Kiểm tra độ rõ:
Độ rõ : PA = 96.Ks.Kl.Kr.Kn
Tra bảng
Ks = 1 : hệ số giảm độ rõ do hình dạng phòng ( hình quạt )
Kl = 1 : hệ số giảm độ rõ do mức âm trong phòng
Kr = 0,96 : hệ số giảm độ rõ do thời gian âm vang
Kn = 0,9 : hệ số giảm độ rõ do mức ồn trong phòng
PA = 96.1.1.0,96.0,9= 82,944 ( độ rõ đạt )
Kết luận:
Từ những tính toán và bố trí vật liệu cũng như kiểm tra lại thiết kế, công trình phục vụ cho ca vũ kịch có quy mô 700 chỗ đáp ứng được yêu cầu thiết kế chống ồn và trang âm