BÀI TẬP LỚN ÂM HỌC KIẾN TRÚC CA VŨ KỊCH 1000 CHỖ

Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
I. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
Thiết kế chống ồn và trang âm khán phòng công trình phục vụ ca vũ kòch 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 4080m
2
(68
m
x60
m
).
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 vò trí điểm A cách tim đường 7,5m và có cao độ 1,2m. Ta có bảng hiệu chỉnh như
sau :
- 1 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
Mức ồn trung bình tại điểm A:
TB
Atd
L
=
12
∑

td
L
= 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 :
L
A
= 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 V
TB
= 42,5 km/h .
· Khoảng cách từ điểm A đến cửa sổ ngoài công trình là r
n
= 32,5 m .
· Mặt nền phía trước công trình được trải cỏ xanh có hệ số K
n
= 1,1 .
· Giả thiết lượng hút âm của không khí không đáng kể.
Ta có :
S = 1000 ×
N
V
= 1000 ×
300
5,42
= 141,67 (m) > 20 m

Vậy nguồn ồn được xem là nguồn dãy.
Mặt khác :
r
n
= 32,5 m < S/2 = 70,8 m
p dụng công thức giảm ồn :
L
n
= L
A
–
5,27lg.24
)3,20lg.24).(2,30lg.24(
.
−
−−
S
rS
K
n
n

- 2 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
= 74,22 –
5,2767,141lg.24
)3,205,32lg.24).(2,3067,141lg.24(
.1,1
−
−−

= 58,60 (dB_A)
Ta có: L
n
= 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 β = 0,12 .
p dụng công thức giảm ồn khi có lớp cây xanh hút âm :
L
n
= L
A
–
5.27lg.24
)3.20lg.24).(2.30lg.24(
.
−
−−
S
rS
K
n
n
– 1,5 Z – β. ΣB
m

= 74,22 –
5,2767,141lg.24

)3,205.32lg.24).(2,3067,141lg.24(
.1,1
−
−−
– 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 kòch ta dùng phương pháp bố trí 2
lớp cây xanh với các thông số như trên.
III. THIẾT KẾ TRANG ÂM
1. Xác đònh thể tích và đònh tỷ lệ phòng :
- Thể loại: nhà hát ca vũ kòch.
- Chỉ tiêu thể tích phòng trên đầu người : M = 6 m
3
/người.
- Quy mô: N= 1000 người.
Sơ bộ xác đònh thể tích phòng là :
V = N.M = 1000 × 6 = 6000 m
3
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 m
3
.
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 m
3
+ Phần trên bancol : 190 chỗ 190 × 6 = 1140 m

3
- 3 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
Các dữ liệu tính toán :
· 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
165,04,10
8,0
165,0
4,10
==⇒=
x
y
y
A
A

(m)
Vậy chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
A
= 2,145m
Độ dốc của khu ghế là : i
A
=
A
A
x
y
=
4,10
145,2
≈ 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 x
B
= 11,2m
59,2
8,0
185,02,11
8,0
185,0
2,11
==⇒=
x
y
y

B
B
(m)
Vậy chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
B
= 2,59m
Độ dốc của khu ghế là : i
B
=
B
B
x
y
=
2,11
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 x
C
= 5,6m
995,1
8,0
285,06,5
8,0
285,0
6,5
==⇒=
x

y
y
C
C
(m)
- 4 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
Vậy chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
C
= 1,995m
Độ dốc của khu ghế là : i
C
=
C
C
x
y
=
6,5
995,1
≈ 35,6%
3. 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
T

500
= K × lgV (s)
Công trình khán phòng ca vũ kòch có hệ số mục đích sử dụng của phòng: K = 0,41
Thể tích phòng: V = 6000 m
3

TƯ
T
500
= 0,41 × lg 6000 ≈ 1,56 (s)
Với các tần số f khác, thời gian âm vang xác đònh theo công thức :
TƯ
f
T
= R ×
TƯ
T
500

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
T
125
= 2,17 (s)
TƯ
T
2000

= 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 : 44m
2
· Diện tích sàn : 68m
2
· Diện tích trần : 24m
2
· Diện tích mặt sau : 68m
2
2 S
mặt bên
+ S
sàn
+ S
trần
+ S
mặt sau
= 2 × 44 + 68 + 24 + 68 = 248 m
2
 Diện tích tường 2 bên mặt trước miệng sân khấu : S = 71 m
2

 Diện tích 2 tường bên : 2 . S
tường bên
= 2 × 265,5 = 531 m
2
 Diện tích tường sau lưng khán giả : S = 62 m

3
 Diện tích sàn : S = 770 m
2

- 5 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
 Diện tích trần: S = 680 m
2
Tổng diện tích các bề mặt giới hạn phòng là : ∑S = 2362 m
2
Hệ số hấp thu âm trung bình :
Với f = 500 Hz :
Theo phương trình Ering
TƯ
T
500
=
)ln(
,
500
1
160
α
−×−
×
S
V
⇒
500
α

= 1 –
TƯ
TS
V
e
500
16,0
×
×
−
= 1 –
55,12362
600016,0
×
×
−
e
= 0,22
Với f = 125 Hz :
Theo phương trình Ering
TƯ
T
125
=
)ln(
,
125
1
160
α

−×−
×
S
V
⇒
125
α
= 1 –
TƯ
TS
V
e
125
160
×
×
−
,
= 1 –
17,22362
600016,0
×
×
−
e
= 0,17
Với f = 2000 Hz :
Theo phương trình Ering
TƯ
T

2000
=
mVS
V
41
160
2000
+−×−
×
)ln(
,
α

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 20
0
C và độ ẩm 70%: m = 0,0025
Ta có: ln (1 -
2000
α
) =
TƯ
TS
V
S
mV
2000
1604
×
×

−
,
=
55.12362
600016,0
2362
60000025,04
×
×
−
××
= - 0,24
⇒
2000
α
= 1 – e
-0,255
= 0,23
4.3. Tính tổng lượng hút âm yêu cầu của các tần so á :
yc
A
125
= S ×
125
α
= 2362 × 0,17 = 401,54 m
2
yc
A
500

= S ×
500
α
= 2362 × 0,22 = 519,64 m
2
yc
A
2000
= S ×
2000
α
= 2362 × 0,24 = 566,88 m
2
4.4. Xác đònh lượng hút âm thay đổi : z
Trong khán phòng ca vũ kòch, sử dụng ghế dựa đệm da mềm. 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
Người ngồi trên ghế
Ghế dựa đệm da mềm
0,24
0,18
0,32
0,28
0,43
0,28
Ta xác đònh A
tđ

đối với trường hợp có 70% khán giả tương ứng bằng 700 người.
Đối tượng hút âm N Số lượng
đối tượng N
125Hz 500Hz 2000Hz
- 6 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
α
N.α
α
N.α
α
N.α
Người ngồi trên ghế
Ghế dựa đệm da mềm
700
300
0,24
0,18
168
54
0,32
0,28
224
84
0,43
0,28
301
84
Tổng cộng 1000
222

125
=
td
A
308
500
=
td
A
385
2000
=
td
A
4.5. Xác đònh lượng hút âm cố đònh khi có 70% khán giả :
Đối với tần số 125 Hz :
125
cđ
A
=
yc
A
125
–
125
tđ
A
= 401,54 – 222 = 179,54 m
2

Đối với tần số 500 Hz :
500
cđ
A
=
yc
A
500
–
500
tđ
A
= 519,64 – 308 = 211,64 m
2

Đối với tần số 2000 Hz :
2000
cđ
A
=
yc
A
2000
–
2000
tđ
A
= 566,88 – 385 = 181,88 m
2

5. Chọn và bố trí vật liệu
Căn 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 loại bề mặt Vật liệu và kết cấu
Diện tích
(m
2
)
125 500 2000
α
125
S.α
125
α
500
S.α
500
α
2000
S.α
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
531 0,01 5,31 0,02 10,62 0,02 10,62
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
Lỗ đèn
1 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
A

cđ
tổng hợp
180,3 197,65 192,61
6. Kiểm tra sai số
- 7 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
6.1. Kiểm tra lượng hút âm cố đònh :

125
cđ
A

100.
54,179
54,1793,180 −
= 3,09% < 10%

500
cđ
A

100.
64,211
64,21165,197 −
= - 6,6% >-10%

2000
cđ
A


100.
88,181
88,18161,192 −
= 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
AA
td
tk
cd
+
=
α
17,0
2362
2223,180
125
=
+
=
+
=⇒
S
AA
td
tk

cd
α
21,0
2362
30865,197
500
=
+
=
+
=⇒
S
AA
td
tk
cd
α
24,0
2362
38561,192
2000
=
+
=
+
=⇒
S
AA
td
tk

cd
α
Thời gian âm vang theo phương trình Ering:
(sec)18,2
)17,01ln(.2362
6000.16,0
)1ln(.
.16,0
125
125
=
−
−
=
−
−
=⇒
α
S
V
T
tk
(sec)72,1
)21,01ln(.2362
6000.16,0
)1ln(.
.16,0
500
500
=

−
−
=
−
−
=⇒
α
S
V
T
tk
(sec)48,1
)24,01ln(.2362
6000.16,0
)1ln(.
.16,0
2000
2000
=
−
−
=
−
−
=⇒
α
S
V
T
tk

Sai số về thời gian âm vang:
f = 125 Hz:
%46,0
17,2
17,218,2
%100
125
125125
=
−
=×
−
Tu
Tutk
T
TT
f = 500 Hz:
%10
56,1
56,172,1
%100
500
500500
=
−
=×
−
Tu
Tutk
T

TT
- 8 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc
f = 2000 Hz:
%5,4
55,1
55,148,1
%100
2000
20002000
−=
−
=×
−
Tu
Tutk
T
TT
6.3. Kiểm tra độ đồng đều của trường âm trong phòng
Ta có công thức mức năng lượng âm:
120
4
4
lg10lg10
2
+







++=
R
r
Q
WL
E
π
(dB)
Ta có mức âm yêu cầu ở giữa phòng là 70dB, và vò trí này cách nguồn âm là 14,6m
Trong phòng biểu diễn, nguồn âm đặt giữa sân khấu: Q=1
Với hằng số phòng:
79.359
21,01
21,05.1353
1
500
500
=
−
×
=
−
=
α
α
S
R
(m

2
)
120
4
4
lg10lg10
2
+






++=
R
r
Q
WL
E
π
(dB)
83,2lg
120
9,627
4
6,144
1
lg10lg1070
2

−=⇔
+






++=⇔
W
W
π
(dB)
Mức áp suất âm tại hàng ghế cuối, tầng trệt, tại điểm A, cách nguồn S một khoảng
r=28m:
120
4
4
lg10lg10
2
+






++=
R
r

Q
WL
E
π

- 9 -
Thiết kế trang âm khán phòng ca vũ kòch 1000chỗ SVTH: Từ Lê Thanh Trúc

)(8,69
120
9,628
4
284
lg10)83,3(10
2
dBL
Q
L
A
A
E
E
=⇔
+







++−=⇔
π

Mức áp suất âm tại hàng ghế cuối, tầng trệt, tại điểm B, cách nguồn S một khoảng
r=28,8m:

120
4
4
lg10lg10
2
+






++=
R
r
Q
WL
E
π


)(8,69
120
9,628

4
8,284
lg10)83,3(10
2
dBL
Q
L
B
B
E
E
=⇔
+






++−=⇔
π

Mức áp suất âm tại hàng ghế cuối, bancol, tại điểm C, cách nguồn S một khoảng
r=28,5m:

120
4
4
lg10lg10
2

+






++=
R
r
Q
WL
E
π


)(8,69
120
9,628
4
5,284
lg10)83,3(10
2
dBL
Q
L
C
C
E
E

=⇔
+






++−=⇔
π

Mức áp suất âm tại hàng ghế cuối, bancol, tại điểm D, cách nguồn S một khoảng r=29m:

120
4
4
lg10lg10
2
+






++=
R
r
Q
WL

E
π


)(7,69
120
9,628
4
294
lg10)83,3(10
2
dBL
Q
L
D
D
E
E
=⇔
+






++−=⇔
π

Như vậy độ chênh lệch mức áp suất âm tại các vò trí trên rất nhỏ, được xem là đồng đều

6.4 Kiểm tra độ rõ:
Độ rõ : P
A
= 96.K
s
.K
l
.K
r
.K
n
Tra bảng
K
s
= 1 : hệ số giảm độ rõ do hình dạng phòng ( hình quạt ).
K
l
= 1 : hệ số giảm độ rõ do mức âm trong phòng.
K
r
= 0,96 : hệ số giảm độ rõ do thời gian âm vang.
K
n
= 0,9 : hệ số giảm độ rõ do mức ồn trong phòng.
 P
A
= 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 kòch có quy mô 700 chỗ đáp ứng được yêu cầu thiết kế chống ồn và

trang âm.
- 10 -