BÀI TẬP LỚN ÂM HỌC KIẾN TRÚC CA VŨ KỊCH 900 CHỖ

THIẾT KẾ TRANG ÂM CHO NHa hat
A. Thiết Kế Chống Ồn Ngoài Công Trình :
1. Các thông số :
Thiết kế chống ồn bên ngoài cho công trình khán phòng ca vũ kòch 900 chỗ có mặt bằng :
- Công trình xây dựng trên khu đất 50m × 50m . Công trình có một mặt giáp đường còn 3 mặt còn lại giáp nhà
ở do đó nguồn ồn chỉ xuất phát từ một phía đó là từ đường vào, ba mặt còn lại được xem như có độ ồn bằng 0.
- Mặt đường có chiều rộng 30m , chỉ giới xây dựng 20m, khoảng lùi công trình 20m, mật độ xe trên đường -
200 xe/h.
- Mức ồn cho phép tại cửa sổ ngoài cùng của công trình (cửa sổ cao 1,2m) là 55 (dB_A) . Độ ẩm trung bình ta
lấy - 70%.
2. Mức ồn của đường phố :
- Xét điểm A cách tim đường 7,5m , cao lên 1,2m . ta làm được bảng khảo sát và tính toán như sau :
- Mức ồn trung bình (chia ra cho 12 h ):
TB
Atd
L
=
12
∑
td
L
= 74,27 (dB_A)
- Hiệu chỉnh độ dốc đường : Không cóhiệu chỉnh
- Hiệu chỉnh cho độ rộng đường : Không cóhiệu chỉnh
 Vậy độ ồn của đường phố đo tại điểm A là : L
A
= 74,27 (dB_A)
3. Kiểm tra mức ồn và làm giảm mức ồn tại cửa sổ ngoài công trình ( cao 1,2m) :
- Xét với nguồn ồn do đường phố gây ra , ta xem nguồn ồn là nguồn dãy.
- Với các số liệu
. Mật độ xe ở trên đường là N = 200xe/h ,

. Vận tốc trung bình của các xe trên đường là V
TB
= 42,5 km/h
. Khoảng cách từ điểm A đến cửa sổ ngoài công trình là r
n
= 32,5 m .
. Nền phía trước công trình được trồng loại cỏ xanh có hệ số K
n
= 1,1 .
. Giả thiết không khí hút âm không đáng kể. (bỏ qua không tính toán)
Ta có : S = 1000 ×
N
V
= 1000 ×
200
5.42
= 212,5 (m)
Nhận thấy : r
n
= 32,5 m < S/2 = 106,25 m nên áp dụng công thức giảm ồn (cho nguồn dãy)
L
n
= L
A
–
5,27lg.24
)3,20lg.24).(2,30lg.24(
.
−
−−

S
rS
K
n
n
= 74,27 –
5,275.212lg.24
)3,205,32lg.24).(2,305.212lg.24(
.1,1
−
−−
L
n
≈ 58.36 (dB_A) > mức ồn cho phép là 55 (dB_A) . Vậy ta phải có phương pháp làm giảm độ ồn ngoài
nhà cho công trình.(từ chỉ giới xây dựng cho 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 )
- p dụng công thức giảm ồn khi có lớp cây xanh hút âm là :
L
n
= L
A
–
5.27lg.24
)3.20lg.24).(2.30lg.24(
.
−
−−
S

rS
K
n
n
– 1,5 Z – β. ΣB
m

L
n
= 74,27 –
5,275.212lg.24
)3,205.32lg.24).(2,305.212lg.24(
.1,1
−
−−
– 1,5. 3 – 0,17 . 9
L
n
= 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 kòch
- 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)
- Và chọn hình tối ưu nhất cho khán phòng như hình vẽ
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 x
1
= 4,8m
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
1
=
80
13084
,
,, ×
= 0,78m
⇒ Độ dốc của khu ghế là : i
1
=

1
1
x
y
=
84
780
,
,
= 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 x
2
= 5,6m
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
2
=
80
16065
,
,. ×
= 1,12m
⇒ Độ dốc của khu ghế là : i
2
=
2
2
x
y
=

65
121
,
,
= 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 x
3
= 4,8m
Đối với nhóm ghế 4 ta có : . Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,28m.
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
C
=
80
2084
,
,, ×
= 1, 2m
⇒ Độ dốc của khu ghế là : i
3
=
3
3
x
y
=
84
21
,
,

≈ 25 %
. Chiều dài hàng ghế là x
4
= 4,8m
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
2
=
80
28084
,
,. ×
= 1,68m
⇒ Độ dốc của khu ghế là : i
4
=
4
4
x
y
=
84
681
,
,
= 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
T
500
= K × lgV (s)
Công trình nhà biểu diễn kòch nói có hệ số mục đích sử dụng của phòng: K = 0,41
Thể tích phòng : V = 5850 m
3

⇒
TƯ
T
500
= 0,41 × lg 5850 ≈ 1,545 (s)
. Với các tần số f khác, thời gian âm vang xác đònh theo công thức :
TƯ
f
T
= R ×
TƯ
T
500

Tra bảng 5-1 về hệ số ta có :
R = 1,4 cho tần số f = 125 Hz và R = 1 cho tần số f = 2000 Hz
⇒
TƯ
T

125
= 1,4 × 1,545 = 2,163 (s)
⇒
TƯ
T
2000
= 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 . S
mặt bên
+ S
sàn
+ S
trần
+ S
mặt sau
= 2 × 42 + 63 + 21 + 67 = 235 m
2
Tường 2 bên mặt trước miệng sân khấu : S = 69 m
2

Tường 2 bên : 2 . S
tường bên
= 2 × 261 = 522 m
2
Tường sau lưng khán giả : S = 58 m
3
Sàn : S = 817 m
2

Trần : S = 921 m
2
Tổng diện tích các bề mặt giới hạn phòng là : ∑S = 2622 m
2
. Hệ số hấp thu âm trung bình :
Với f = 500 Hz : từ phương trình Ering
TƯ
T
500
=
)ln(
,
500
1
160
α
−×−
×
S
V
⇒
500
α
= 1 –
TƯ
TS
V
e
500

160
×
×
−
,
= 1 –
54512622
5850160
,
,
×
×
−
e
= 0,206
Với f = 125 Hz : từ phương trình Ering
TƯ
T
125
=
)ln(
,
125
1
160
α
−×−
×
S
V

⇒
125
α
= 1 –
TƯ
TS
V
e
125
160
×
×
−
,
= 1 –
16322622
5850160
,
,
×
×
−
e
= 0,152
Với f = 2000 Hz : từ phương trình Ering
TƯ
T
2000
=
mVS

V
41
160
2000
+−×−
×
)ln(
,
α

Trong đó : m = 0,0065 là hệ số hút âm của không khí ở điều kiện nhiệt độ 20
0
C và độ ẩm 70%
⇒ ln (1 -
2000
α
) =
TƯ
TS
V
S
mV
2000
1604
×
×
−
,
=
54512622

5850160
2622
5850006504
,
,,
×
×
−
××
= - 0,173
⇒
2000
α
= 1 – e
-0,173
= 0,159
- Tính tổng lượng hút âm yêu cầu của các tần số :
.
yc
A
125
= S ×
125
α
= 2622 × 0,152 = 398,544 m
2
.
yc
A
500

= S ×
500
α
= 2622 × 0,206 = 504,132 m
2
.
yc
A
2000
= S ×
2000
α
= 2622 × 0,159 = 416,898 m
2
- Xác đònh lượng hút âm thay đổi :
Trong phòng biểu diễn kòch nói, sử dụng ghế dựa bằng gỗ dán. Tra phụ lục ta tìm được các giá trò α
f
.
Đối tượng hút âm Hệ số hút âm α
f
125 Hz 500 Hz 2000 Hz
Ghế dựa đệm da mềm (
1
α
)
Người ngồi trên đệm da (
2
α
)
0,18

0,24
0,28
0,32
0,28
0,43
Khi có 70% lượng khán giả yêu cầu có mặt:
.
125
thaổi
A
:
125
tđ
A
= 70%N
2
α
+ 30%N
1
α
= 70%900.0,24 + 30%900.0.18 = 199,8
.
500
thaổi
A
:
500
tđ
A
= 70%N

2
α
+ 30%N
1
α
= 70%900.0,32 + 30%900.0.28 = 277,2
.
2000
thaổi
A
:
2000
tđ
A
= 70%N
2
α
+ 30%N
1
α
= 70%900.0,43 + 30%900.0.28 = 346,5
Xác đònh lượng hút âm cố đònh
f
cđ
A
f
cđ
A
=
yc

f
A
-
f
tđ
A
LƯNG HÚT ÂM \ TẦN SỐ 125
500 2000
yc
f
A
398,544 504,132 416,898
f
tđ
A
199,8 277,2 346,5
f
cđ
A
198,744
226,932 70,398
6. Chọn và bố trí vật liệu hút âm :
. Cân cứ vào các giá trò
cđ
A
, 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
(m
2
)
125 500 2000
α
S.α
α
S.α
α
S.α
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
451 0.37 166.87 0.36 162.36 0.04 18.04
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
136 0.04 5.44 0.08 10.88 0.03 4.08
Cửa đi Cửa đi mặt bọc da
21 0.1 2.1 0.11 2.31 0.09 1.89
A
cđ
tổng hợp
214.28 213.48 67.73
5. Kiểm tra sai số :
- Kiểm tra lượng hút âm cố đònh :

125
cđ
A

100.
198,744
198,744214.28−
= 7,817% < 10% ( thỏa mãn )

500
cđ
A

100.
226,932
226,932213.48−
= -5,927% < -10% ( thỏa mãn )

2000
cđ
A

100.
70,398
70,39867.73−
= -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.
- Kiểm tra thời gian âm vang :
f = 125 hz :
125125
125 tdcd
AAA +=
= 214.28 + 199,8 = 414,08 m
2
f = 500 hz :
500500
500 tdcd

AAA +=
= 213.48 + 277,2 = 490,68 m
2
f = 2000 hz :
20002000
2000 tdcd
AAA +=
= 67.73 + 346,5 = 414,23 m
2
hệ số hút âm trung bình với tần số 70 % khán giả :
s
AA
td
tk
cd
%70
125
+
=
α
=
2622
199,8 214.28+
= 0,1579
s
AA
td
tk
cd
%70

500
+
=
α
=
2622
277,2 213.48+
= 0,1871
s
AA
td
tk
cd
%70
2000
+
=
α
=
2622
346,5 67.73+
= 0,1579
Thời gian âm vang theo phương trình Ering:
tk
T
125
=
)ln(
,
125

1
160
α
−×−
×
S
V
=
),ln(
,
1579012622
5850160
−− x
x
= 2,07 (s)
tk
T
500
=
)1ln(
16,0
500
α
−×−
×
S
V
=
),ln(
,

1871012622
5850160
−− x
x
= 1,69 (s)
tk
T
2000
=
)1ln(
16,0
2000
α
−×−
×
S
V
=
),ln(
,
1579012622
5850160
−− x
x
= 1,63 (s)
Sai số về thời gian âm vang :
-
100.
1,545
2,163 -2,07

= -4,3 % < -10% ( thỏa mãn )
-
100.
2,163
1,545-1,69
= 9,2 % < 10% ( thỏa mãn )
-
100.
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 :
r
1
=
22
13.01.6 +
= 6,101 m
r
2
=
22
5.24.19 +
= 19,561 m
r

3
=
22
8.42.30 +
= 30,579 m
r
4
=
22
8,42.30 +
= 30,579 m
r
5
=
22
4,81,29 +
= 30,288 m
Ta áp dụng công thức : L
P
= 10.lgW + 10.lg






+
R
r
Q 4

4
2
.
π
+ 120 dB
Với Q = 1 do nguồn là nguồn điểm bức xạ sóng cầu , R =
500
500
1
α
α
−
.S
=
1871,01
1871,02622
−
×
= 603,489
Xét tại điểm 2 có
2
P
L
= 70 dB
⇒ 10.lgW + 10.lg









+
489,603
4
561,19.4
1
2
π
+ 120 = 70 dB
⇒ 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









+
489,603
4
101,6.4
1
2
π
+ 120 = 70,1 dB
3
P
L
= 10.lg1465 .10
-6
+ 10.lg








+
489,603
4
579,30.4
1
2

π
+ 120 = 69,947 dB
4
P
L
= 10.lg1465 .10
-6
+ 10.lg








+
489,603
4
579,30.4
1
2
π
+ 120 = 69,947 dB
5
P
L
= 10.lg1465 .10
-6
+ 10.lg









+
489,603
4
288,30.4
1
2
π
+ 120 = 70,07 dB
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.K
s
. K
l
. K
r
. K
n
(%)
Tra bảng Ta có các hệ số K : K
s
= 1 là hệ số giảm độ rõ do hình dáng phòng.

K
l
= 1 là hệ số giảm độ rõ do mức âm trong phòng.
K
r
= 0,96 là hệ số giảm độ rõ do thời gian âm vang.
K
n
= 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.