THIẾT KẾ TRANG ÂM CHO PHÒNG BIỂU DIỄN KỊCH NÓI 600 CHỖ

Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
THIẾT KẾ TRANG ÂM CHO PHÒNG BIỂU DIỄN KỊCH
NÓI 600 CHỖ
A. THIẾT KẾ CHỐNG ỒN NGOÀI NHÀ.
1. Các số liệu thiết kế chống ồn :
Thiết kế chống ồn cho công trình phòng biểu diễn kòch nói, có mặt bằng tổng thể như hình vẽ :
- Công trình được xây dựng trong khu đất 50 × 50 m
2
. Xung quanh là nhà ở, công trình giáp một
mặt đường, do đó nguồn ồn chỉ xuất phát từ phía đường phố vào, ba mặt còn lại có độ ồn bằng
không.
- Mặt đường rộng 30m, chỉ giới xây dựng 20m, khoảng lùi công trình là 20m, mật độ xe trên đường
là 300 xe/giờ.
- Mức ồn cho phép tại cửa sổ ngoài công trình (cao 1,2m) là 55 (dB_A) . Độ ẩm trung bình là 70%.
1
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
2. Tính toán mức ồn của đường giao thông :
- Xét điểm A cách tim đường 7,5m , cao 1,2m . ta có bảng khảo sát và tính toán như sau :
- Mức ồn trung bình :
TB
Atd
L
=
12
∑
td
L
= 74,27 (dB_A)
- Hiệu chỉnh độ dốc đường : Không có.
- Hiệu chỉnh độ rộng đường : Không có.
 Vậy độ ồn của đường phố đo tại điểm A là : L

A
= 74,27 (dB_A)
3. Kiểm tra độ ồn và làm giảm ồn tại cửa sổ ngoài công trình :
- Với đường phố, ta xem nguồn ồn là nguồn dãy (do S > 20m).
- Với 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 không khí hút âm không đáng kể.
Ta có : S = 1000 ×
N
V
= 1000 ×
300
5,42
= 141,67 (m)
Ta thấy : r
n
= 32,5 m < S/2 = 70,83 m nên áp dụng công thức giảm ồn :
L
n
= L
A
–

5,27lg.24
)3,20lg.24).(2,30lg.24(
.
−
−−
S
rS
K
n
n
= 74,27 –
5,2767,141lg.24
)3,205,32lg.24).(2,3067,141lg.24(
.1,1
−
−−
L
n
≈ 58,65 (dB_A) > mức ồn cho phép là 55 (dB_A) . Vậy phải có phương pháp làm giảm độ ồn
ngoài nhà cho công trình.
- Ta dùng cây xanh hút âm để giảm ồn cho công trình.
2
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
Bố trí ở mặt nền trước công trình 2 lớp cây xanh ( Z = 2 ), mỗi lớp có bề dày B = 3m, các lớp cách
nhau một khoảng A = 5m. Hệ số hút âm của cây xanh là β = 0.17 .
- 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 –
5,2767,141lg.24
)3,205,32lg.24).(2,3067,141lg.24(
.1,1
−
−−
– 1,5. 2 – 0,17 . 6
L
n
= 54,634 < mức ồn cho phép là 55 (dB_A) . (đạt)
- Vậy ta dùng cây xanh chống ồn cho công trình với các thông số như trên.
B. THIẾT KẾ TRANG ÂM .
1. Xác đònh thể tích và đònh tỷ lệ phòng:
- Phòng biểu diễn kòch nói có chỉ tiêu thể tích phòng trên đầu người : v = 4 m

3
/người.
- Sức chứa phòng biểu diễn là N = 600 người.
Vậy sơ bộ xác đònh thể tích phòng là : V = v.N = 4. 600 = 2400 m
3
- Ta chọn các kính thước phòng gần đúng theo tỷ lệ vàng : 1 × 1,62 × 2,62
Ta có kích thước phòng là: cao × rộng × dài = 8m × 14m × 23m  V = 2576 m
3
.
2. Thiết kế hình dáng phòng:
- 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 như hình vẽ :
3
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc

MẶT BẰNG TRỆT MẶT BẰNG LỮNG
Với sức chứa 600 người, ta bố trí ở tầng trệt 500 người và ở bancon 100 người.
- Thiết kế mặt cắt khán phòng :
. Thiết kế độ dốc 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 )
Điểm nhìn bất lợi cách mép sân khấu 1m.
Bố trí hai hàng ghế gần nhau so le nhau.
Mặt phẳng sân khấu chứa điểm nhìn bất lợi có chiều cao cách mắt khán giả ở hàng ghế đầu tiên của
khu A một khoảng b = 0,08m.
Khoảng cách giữa các hàng ghế là d = 0,8m.
Chiều cao người ngồi trên ghế là 1,2m.
Khoảng cách từ hàng ghế đầu khu A đến điểm nhìn bất lợi là a = 4,2m.

Đối với khu ghế A ta có : . Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,15m.
. Chiều dài hàng ghế là x
A
= 8,8m
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
A
=
8,0
15,08,8 ×
= 1,65m
4
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
⇒ Độ dốc của khu ghế là : i
A
=
A
A
x
y
=
8,8
65,1
≈ 19 %
Đối với khu ghế B ta có : . Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,18m.
. Chiều dài hàng ghế là x
B
= 8,8m
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
B
=

8,0
18,08,8 ×
= 1,98m
⇒ Độ dốc của khu ghế là : i
B
=
B
B
x
y
=
8,8
98,1
≈ 23 %
Đối với khu ghế C ta có : . Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là 0,3m.
. Chiều dài hàng ghế là x
C
= 4,1m
MẶT CẮT KHÁN PHÒNG
5
⇒ Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến cote hàng ghế cuối là y
C
=
8,0
3,01,4 ×
= 1, 53m
⇒ Độ dốc của khu ghế là : i
C
=
C

C
x
y
=
1,4
53,1
≈ 37 %
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
6
- Thiết kế Các bề mặt phản xạ và hấp thụ âm :
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
. Các mặt phản xạ âm và hấp thu âm trên trần được bố trí suốt bề rộng và bề dài trần như hình vẽ.
. Các mặt phản xạ âm và hấp thu âm trên tường được bố trí suốt chiều cao tường bên như hình vẽ.
. Đảm bảo các khoảng ∆L < 17m để không xảy ra hiện tượng tiếng dội.
3. Đánh giá và điều chỉnh thiết kế thông qua các chỉ tiêu âm học :
- 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 nhà biểu diễn kòch nói có hệ số mục đích sử dụng của phòng: K = 0,36
Thể tích phòng : V = 2576 m
3

⇒
TƯ
T
500
= 0,36 × lg 2576 ≈ 1,228 (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 5-2 về hệ số R cho phòng kòch nói ta chọn :
R = 1,1 cho tần số f = 125 Hz và R = 0,9 cho tần số f = 2000 Hz
⇒
TƯ
T
125
= 1,1 × 1,228 = 1,35 (s)
⇒
TƯ
T
2000
= 0,9 × 1,228 = 1,105 (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 × 35 + 42,5 + 13 + 59,5 = 185 m
2
Tường 2 bên mặt trước miệng sân khấu : S = 78 m
2

Tường 2 bên : 2 . S
tường bên
= 2 × 241 = 482 m
2
Tường sau lưng khán giả : S = 76 m
3
Sàn : S = 454 m
2

Trần : S = 460 m
2
Tổng diện tích các bề mặt giới hạn phòng là : ∑S = 1735 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 –
22811735
2576160
,
,
×
×
−
e
= 0,176
7

Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
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 –
3511735
2576160
,
,
×
×
−
e
= 0,161
Với f = 2000 Hz : từ phương trình Ering
TƯ
T
2000
=
mVS
V
41
160
2000
+−×−
×
)ln(
,
α

Trong đó : m = 0,0025 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
×
×
−
,
=
10511735
2576160
1735
2576002504
,
,,
×
×
−
××
= - 0,2
⇒
2000
α

= 1 – e
-0,2
= 0,181
- Tính tổng lượng hút âm yêu cầu của các tần số :
.
yc
A
125
= S ×
125
α
= 1735 × 0,161 = 279,34 m
2
.
yc
A
500
= S ×
500
α
= 1735 × 0,176 = 305,36 m
2
.
yc
A
2000
= S ×
2000
α
= 1735 × 0,181 = 314,03 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
Người ngồi trên ghế
Ghế dựa bằng gỗ dán
0,2
0,07
0,31
0,081
0,41
0,082
Đối với tần số f = 500 Hz, ta xác đònh A
tđ
đối với 4 trường hợp có mặt của khán giả : 0%, 50%, 70%,
100% tương ứng bằng 0, 300, 420, 600 người.
Đối tượng hút âm N α
500
500
tđ
A
= N × α
500
0% người 50% người 70% người 100% người
Người ngồi trên ghế

Ghế dựa bằng gỗ dán
0,31
0,081
0
48,6
155
24,3
130,2
14,58
186
0
8
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
500
tđ
A
Tổng cộng
48,6 179,3 144,78 186
Đối với tần số f = 125 Hz và f = 2000 Hz ta xác đònh A
tđ
đối với trường hợp có 70% khán giả tương
ứng bằng 420 người.
Đối tượng hút âm N Số lượng
đối tượng N
125 500 2000
α
N.α
α
N.α
α

N.α
Người ngồi trên ghế
Ghế dựa bằng gỗ dán
420
180
0,2
0,07
84
12,6
0,31
0,081
130,2
14,58
0,41
0,082
172,2
14,76
tđ
A
Tổng cộng
96,6 144,78 186,96
- 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
= 279,34 – 96,6 = 182,74 m
2
.
. Đối với tần số 500 Hz :
500
cđ
A
=
yc
A
500
–
500
tđ
A
= 305,36 – 144,78 = 160,58 m
2
.
. Đối với tần số 2000 Hz :
2000
cđ
A
=
yc
A
2000

–
2000
tđ
A
= 314,03 – 186,96 = 127,07 m
2
.
4. 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 lát gỗ ván
43 0,05 2,15 0,05 2,15 0,06 2,58
Trần sân khấu Tấm vật liệu ép dày 5
13 0,1 1,3 0,15 1,95 0,05 0,65

Tường 2 bên sân
khấu
Gỗ dán 1cm đóng trên
sườn gỗ cách tường 4 cm
70 0,18 12,6 0,19 13,3 0,12 8,4
Tường sau sân
khấu
Trát da cóc nhỏ quét sơn
60 0,04 2,4 0,03 1,8 0,05 3
Tường mặt trước
miệng sân khấu
Tường gạch trát vữa quét
sơn
78 0,01 0,78 0,01 0,78 0,02 1,56
Trần phản xạ âm Bê tông quét sơn
215 0,01 2,15 0,01 2,15 0,02 4,3
Trần hấp thu âm Tấm vật liệu ép dày 3
160 0,2 32 0,15 24 0,05 8
Mặt trước bancon Đệm da dày
17 0,32 5,44 0,32 5,44 0,32 5,44
9
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
Tường bên phản
xạ âm
Trát vữa quét sơn phản xạ
âm
194 0,01 1,94 0,02 3,88 0,02 3,88
Tường bên hút
âm
Tấm ép đệm bông khoáng

50
146 0,36 52,56 0,49 71,5
4
0,52 75,9
2
Tường phía sau
khán giả
Tấm sợ gỗ cứng dày 4
76 0,5 38 0,08 6,08 0,04 3,04
Sàn lối đi Trải thảm cao su dày 5cm
150 0,04 6 0,08 12 0,03 4,5
Cửa đi Cửa kính đóng kính
68 0,35 23,8 0,18 12,2
4
0,07 4,76
A
cđ
tổng hợp
181,12 157,31 126,03
5. Kiểm tra sai số :
- Kiểm tra lượng hút âm cố đònh :

125
cđ
A

100
74182
7418212181
.

,
,, −
= - 0,9% < 10%

500
cđ
A

100
58160
5816031157
.
,
,, −
= -2% < 10%

2000
cđ
A

100
07127
0712703126
.
,
,, −
= -0,8% < 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.
- Kiểm tra thời gian âm vang :

* Tổng lượng hút âm thực tế ứng với trường hợp có 70% khán giả :
.Với tần số f = 125 Hz : A
125
=
125
cđ
A
+
125
tđ
A
= 181,12 + 96,6 = 277,72 m
2
.Với tần số f = 500 Hz : A
500
=
500
cđ
A
+
500
tđ
A
= 157,31 + 144,78 = 302,09 m
2
.Với tần số f = 2000 Hz : A
2000
=
2000
cđ

A
+
2000
tđ
A
= 126,03 + 186,96 = 312,99 m
2
* Hệ số hút âm trung bình của các tần số :
125
α
=
S
A
125
=
1735
72277,
= 0,16 ;
500
α
=
S
A
500
=
1735
09302,
= 0,174 ;
2000
α

=
S
A
2000
=
1735
99312,
= 0,18
* Thời gian âm vang theo phương trình Ering :
TƯ
T
125
=
)ln(
,
125
1
160
α
−×−
×
S
V
=
),ln(
,
16011735
2576160
−×−
×

= 1,362 (s)
10
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
TƯ
T
500
=
)ln(
,
500
1
160
α
−×−
×
S
V
=
),ln(
,
174011735
2576160
−×−
×
= 1,242 (s)
TƯ
T
2000
=
mVS

V
41
160
2000
+−×−
×
)ln(
,
α
=
257600250418011735
2576160
××+−×−
×
,),ln(
,
= 1,113 (s)
* Sai số đối với thời gian âm vang tối ưu của cả ba tần số đều nằm trong khoảng ± 10%. Do đó thiết
kế thời gian âm vang đạt yêu cầu.
- 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, D, E như trên hình vẽ.
Ta có :
r
A
=
22
6136 ,, +

= 6,5 m
r
B
=
0714
2
+,
= 14,7 m
r
C
=
22
40416 ,, +
= 16,4 m
r
D
=
22
22723 ,, +
= 23,8 m
r
E
=
22
75123 ,, +
= 23,79 m
Ta áp dụng công thức : L
P
= 10.lgW + 10.lg







+
R
r
Q 4
4
2
.
π
+ 120 dB
11
Bài tập lớn âm học kiến trúc SVTH : Nguyễn Hữu Lộc
Với Q = 1 do nguồn là nguồn điểm bức xạ sóng cầu , R =
500
500
1
α
α
−
.S
=
17401
17401735
,
,
−

×
= 365,48
Xét tại điểm C có
C
P
L
= 70 dB
⇒ 10.lgW + 10.lg






+
48365
4
4164
1
2
,
,.
π
+ 120 = 70 dB
⇒ lg W = - 3,049
⇒ W = 10
-3,049
= 893 .10
-6
(watt)

Với nguồn có công suất W như trên, ta tìm mức áp suất âm tại các điểm A, B, D, E :
A
P
L
= 10.lg893 .10
-6
+ 10.lg






+
48365
4
564
1
2
,
,.
π
+ 120 = 70,6 dB
B
P
L
= 10.lg893 .10
-6
+ 10.lg







+
48365
4
7144
1
2
,
,.
π
+ 120 = 70,04 dB
D
P
L
= 10.lg893 .10
-6
+ 10.lg






+
48365
4

8234
1
2
,
,.
π
+ 120 = 69,956 dB
E
P
L
= 10.lg893 .10
-6
+ 10.lg






+
48365
4
79234
1
2
,
,.
π
+ 120 = 69,956 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
= 0,93 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 . 0,93 . 0,85 = 75,89 (%)  Đạt yêu cầu về độ rõ.
• Kết luận :
Sau quá trình tính toán, bố trí vật liệu và kiểm tra sai số, ta thấy thiết kế chống ồn và trang âm
như trên đạt yêu cầu cho phòng biểu diễn kòch nói 600 chổ.
12