BÀI TẬP LỚN ÂM HỌC KIẾN TRÚC-Thiết kế chống ồn và trang âm hòa tấu 1335 chỗ Bài làm chi tiết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HCM

KHOA KIẾN TRÚC

BÀI TẬP LỚN MÔN:ÂM

HỌC KIẾN TRÚC

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CHỐNG ỒN VÀ TRANG ÂM CHO
PHÒNG HÒA TẤU 1335 CHỖ

SVTH: LÂM BÁ TÙNG
LỚP: KT14 A2
MSSV: 14510204348
GVHD: Thầy DIÊU HOÀI DŨNG
STT: 89


A. CÁC GIẢ THIẾT BAN ĐẦU:
- Yêu cầu: Thiết kế chống ồn và trang âm cho công trình khán phòng hòa tấu, sức chứa 1335 chỗ.
- Vị trí: Trong thành phố; gần khu dân cư, khách sạn, nhà nghỉ, cơ quan hành chính.
- Mặt đường rộng 30m
- Chỉ giới xây dựng : (15 + 89/4) = 37.25 m
- Khoảng lùi công trình : 7.25 m
- Mức ồn cho phép tại cửa sổ ngoài công trình (cao 1.2 m) là 55 (dB-A)
- Độ ẩm trung bình: 70%
(* Các kết quả tính toán được so sánh dựa trên TCVN 5949-1998)

B. THIẾT KẾ CHỐNG ỒN BÊN NGOÀI CÔNG TRÌNH:

1. Tính toán mức ồn giao thông:
- Xét một điểm A cách tim đường: 7.5 m; cao độ: 1.2 m. Ta có bảng thống kê như sau:
( Dựa theo đề BTL)

10h11h

11h12h

12h13h

13h14h

14h15h

15h16h

16h17h

17h18h

18h19h

19h20h

Cường độ xe 2000 1500 1000

900

900

700

900

900

1500

1000

900

1500

Giờ

8h-9h 9h-10h

Hiệu chỉnh

74.5

74

73

72.5

72.5

72

72.5

72.5

74

73

72.5

74

Xe Hạng
Nặng

15%

15%

20%

30%

20%

15%

30%

25%

10%

10%

20%

20%

0

0.76

0

-0.38

0.76

0.38

-0.77 -0.77

0

0

15%

20%

30%

20%

15%

30%

25%

15%

15%

20%

20%

Hiệu chỉnh

-0.38 -0.38

Xe Hạng Nhẹ 20%
Hiệu chỉnh

1

0.5

1

2

1

0.5

2

1.5

0.5

0.5

1

1

Vận Tốc

30

40

50

50

50

40

50

50

40

30

40

40

Hiệu chỉnh

-1.43

0

1.43

1.43

1.43

0

1.43

1.43

0

-1.43

0

0

71.3

73.5

75

Mức ồn

73.69 74.12 75.43 76.69 74.93 72.12 76.69 75.81 73.73

* Mức ồn trung bình : L = Ltd /12 = 74.42 (dB – A)
- Từ 8h - 18h:


Ltb1 = = 74.45 (dB – A)
Hiệu chỉnh độ rộng đường: 0 (dB – A) ( do khoảng cách từ tim đường đến chỉ đó lúc này là 30m >

25m)
Hiệu chỉnh độ dốc: 0 (dB – A)
Độ ồn của đường đo tại điểm A trong khoảng 8h-18h sau khi hiệu chỉnh là:
LA1 = 74.45 (dB – A)
-Từ 18h – 20h:
Thực hiện tượng tự ta được:
LA2 = 74.25 (dB – A)

2. Kiểm tra độ ồn và giải pháp giảm độ ồn tại cửa sổ ngoài công trình( cao 1.2m):
* Khoảng lùi công trình: 7.25 m
* Khoảng cách từ tim đường đến công trình là: r = 37.25 m
* Khoảng sân phía trước công trình trồng cỏ: K = 1.1 m
a. Kiểm tra độ ồn:
- Từ 8h - 18h:
+ Cường độ xe trung bình:

N = = 1130 (xe/h)
+ Vận tốc trung bình của các xe trên đường là:

V = = 43 (km/h)
+ Khi không có biện pháp chống ồn nào, độ giảm ồn do năng lượng âm khuếch tán vào không khí là :
S1 = 1000 x = 1000 x = 38.05 m > 20 m Nguồn được xem là nguồn dãy
+ Ta có: r = 37.25 m > S1/2 = 38.05/2 = 19.02 m, nên ta áp dụng công thức giảm ồn:
Ln1 = 15 x lg(S1xrn) – 33.39 = 15 x lg(38.05x37.25) – 33.39 = 13.88 (dB – A)
+ Vậy độ ồn tại công trình theo tính toán là:
Ln1 = LA1 – Kn.Ln1 = 74.75 – 1.1 x 13.88 = 59.48 (dB – A) < 60 (dB – A) : mức ồn cho phép
Không cân biện pháp chống ồn.
- Từ 18h - 20h:
* Cách tính tương tự, ta có :
+ N2 = 1200 (xe/h)

+ V2 = 40 (km/h)
+ rn = 37.25 m


+ Kn = 1.1 m
+ S2 = 1000 x = 1000 = 33.33 m > 20 m Nguồn được xem là nguồn dãy
+ Ta có: r = 37.25 m > S2/2 = 33.33/2 = 16.66 m, nên ta áp dụng công thức giảm ồn:
Ln2 = 15 x lg(S2xrn) – 33.39 = 15 x lg(33.33x37.25) – 33.39 = 13.02 (dB – A)
+ Vậy độ ồn tại công trình theo tính toán là:
Ln2= LA2 – Kn.Ln2 = 74.25 – 1.1 x 13.02 = 59.93 (dB – A) > 55 (dB – A) : mức ồn cho phép
Cần có biện pháp chống ồn.
b. Thiết kế chống ồn với giải pháp trồng cây trước công trình:
- Từ tính toán trên ta có mức độ ồn cần phải giảm là: L = 59.93 – 55 = 4.93 (dB – A)
- Dùng cây xanh giảm ồn: Ln3 = 1.5 x Z + β.ΣB = 4.93 (dB – A)
- Giả sử số lớp cây Z = 2; chọn hệ số hút âm của cây là β = 0.35 ( cây trồng dày đăc tán rậm)

ΣB = = 5.51 m

có thể chọn mỗi lớp cây dày 2.8 m

- Thử lại: với Z = 2 ; B = 2.8 m ΣB = 5.6 ; β = 0.35, ta được: : Ln3 = 4.96 > 4.93 (dB – A) (thỏa)

- Hình vẽ phương án:

C. THIẾT KẾ TRANG ÂM BÊN TRONG KHÁN PHÒNG:


1. Xác định thể tích và tỷ lệ phòng:
- Thể loại: Khán phòng hòa tấu.
- Phòng âm nhạc, ca vũ có chỉ tiêu thể tích mỗi chỗ ngồi là: V = 6 m3/người

- Sức chứa phòng hòa tấu là: N = 1335 người.
Ta có sơ bộ thể tích phòng là: Vsb = v x N = 6 x 1335 = 8010 m3
- Lại có : Vsb = N x Sn x Htb ; với Sn = 0.8 m2 Htb = 7.5 m.
- Chọn các kích thước phòng gần đúng theo tỷ lệ hài hòa : 1 : 2 : 3.1
Ta có các thông số kích thước phòng là : Cao x rộng x dài 11 x 22 x 34 V = 8228m3

2. Thiết kế hình dáng phòng:
a. Thiết kế mặt bằng:
- Dựa trên 5 chỉ tiêu cho thiết kế khán phòng chọn mặt bằng khán phòng dạng rẽ quạt ( thuận lợi
hơn cho tầm nhìn).
- Khoảng cách từ nguồn âm (định hướng) đến vị trí xa nhất: 30m ( khán phòng tương đối lớn).
- Với quy mô khán phòng là 1335 chỗ ngồi, có thể chia khán đài thành 2 khu:
+ Tầng trệt: 1080 chỗ V1 = 1080 x 6 = 6480 m3
+ Ban công:256 chỗ V2 = 256 x 6 = 1536 m3
- Dữ liệu tính toán:
+ Khoảng cách giữa 2 hàng ghế: 0.8 m
+ Chiều cao của người ngồi trên ghế: 1.2m
+ Chiều cao từ tia nhìn đến mắt người ngối trước: 0.165m
+ 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 = 0.08 m .
+ Khoảng cách từ hàng ghế đầu đến điểm nhìn bất lợi là: 4.5 m
- Thiết kế khán phòng nhìn trên mặt cắt gồm 3 khu ghế A ; B ; C

+ Khu A: 646 ghế
+ Khu B: 434 ghế
+ Khu C: 256 ghế


300

300

1100

300

B
A

MẶT BẰNG TRỆT


C

MẶT BẰNG LẦU (BAN CÔNG)

b. 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).
+ Bố trí 2 hàng ghế gần nhau thì so le nhau.

2800 1480


- Thiết kế độ dốc khu A ( tầng trệt) :
+ Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là: 0.165 m
+ Khu A gồm 17 dãy ghế; Ta có chiều dài hết thảy dãy ghế khu A là: XA = 17 x 0.9 = 15.3 m
Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến hàng ghế cuối khu A là: YA = = 2.81 m
+ Vậy độ dốc của khu ghế A là: iA = (YA/ XA)% = 20.6 %

- Thiết kế độ dốc khu B ( tầng trệt) :
+ Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là: 0.185 m
+ Khu B gồm 8 dãy ghế; Ta có chiều dài hết thảy dãy ghế khu B là: XB= 8 x 0.9 = 7.2 m
Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến hàng ghế cuối khu B là: YB = = 1.48 m
+ Vậy độ dốc của khu ghế B là: iB= (YB/ XB)% = 20.56 %
- Thiết kế độ dốc khu C ( trên ban công) :
+ Chiều cao mắt người ngồi sau đến mắt người ngồi trước là: 0.285 m
+ Khu C gồm 5 dãy ghế; Ta có chiều dài hết thảy dãy ghế khu B là: XC= 5 x 0.9 = 4.5 m
+ Theo tiêu chuẩn thiết kế phòng hòa nhạc: trong đó:
* H là chiều cao ở rìa cạnh dưới ban công so với sàn tầng dưới
* D = XC + d , với d là lối đi phía ngoài cùng ban công, lấy tối thiểu: 1.2m; XC = 4.5 m
D = 4.5 + 1.2 = 5.7 m; lại có D H có thể chọn H = 6 m
* (Chú ý: ở đây giả thiết rằng vị trí người ngồi ngoài cùng ở tầng dưới trùng với vị trí người ngồi
ngoài cùng ở ban công ).
Chiều cao tính từ cote hàng ghế đầu đến hàng ghế cuối khu C là: YC = = 1.425 m
+ Vậy độ dốc của khu ghế C là: iC= (YC/ XC)% = 31.67 %
C. Thiết kế các bề mặt phản xạ và hấm thụ âm :
- Các mặt phản xạ và hấp thụ âm trên trần : Hình 2.1
- Các mặt phản xạ và hấp thụ âm trên tường: Hình 2.2
- Đảm bảo các khoảng L 17m để tránh hiện tượng tiếng dội.


2800 1480

Hình 2.1


Hình 2.2

Chia MB khán phòng thành 9 ô (H 2.3). Lấy trọng tâm từng

ô để kiểm tra âm. Do tính đối xứng nên chỉ tính 6 điểm: A;
B; C; D; E; F. Ở ban công tương tự ta tính ở 2 vị trí 1 và 2
Lần lượt kiểm tra từng vị trí:

Hình 2.3

Cự ly
âm
đến
(mm)

Cự ly âm phản
xạ (mm)

L1

L2

L3

11774

3432

11596

Kết quả

L=(L2+L3)-L1
(mm)

3254 < 17000
Chất lượng
âm tốt


11060

20365

19459

10440

6868

14110

1045
2

9832 < 17000

1651
7

3020 < 17000

1340
4

8055 < 17000

Chất lượng
âm tốt

Chất lượng
âm tốt

Chất lượng
âm tốt


28806

12034

1990
5

3133 < 17000
Chất lượng
âm tốt

26870

17411

1656
6

7107 < 17000
Chất lượng
âm tốt

9293

12827

1058
8

14122 < 17000

Chất lượng
âm tốt


10452

10479 11020

11047 < 17000

Chất lượng
âm tốt

17458

15183

11213

8938 < 17000
Chất lượng
âm tốt

19459

12525

1681
6

9882 < 17000
Chất lượng
âm tốt


25622

21079

1293
4

8391 < 17000
Chất lượng
âm tốt

27785

14679 2204
6

8940< 17000
Chất lượng
âm tốt

27621

23120

1242
8

7927 < 17000
Chất lượng
âm tốt


30442

12588

2204
6

4192 < 17000
Chất lượng

âm tốt

28495

11976

2025
8

3739 < 17000
Chất lượng
âm tốt

29544

11968

2204
6

4470 < 17000
Chất lượng
âm tốt


Qua bảng khảo sát các điểm đặt biệt trên, ta thấy các mặt hấp thụ cũng như phản xạ âm ở tường
và trần khán phòng đã thỏa mãn các tiêu chuẩn thiết kế, không xảy ra hiện tượng tiếng dội.

3. Đánh giá và điều chỉnh thiết kế thông qua các chỉ tiêu âm học:
a. Tính thời gian âm vang tối ưu của các tần số:

- Với f = 500 Hz, áp dụng công thức tính thời gian âm vang tối tưu :
= K x lgV (s)
- Phòng biểu diễn ca nhạc có hệ số mục đích sử dụng là K = 0.41
- Thể tích phòng sau khi thiết kế là V = 10087 m3
= 0.41 x lg(10087) 1.64 (s)
- Đối với các tần số khác, thời gian âm vang được xác định theo công thức:
= R x ; 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, ta có :
+ Với f = 125 : R = 1.4 = 1.4 x 1.64 = 2.3 (s)
+ Với f = 2000 : R = 1.0 = 1.0 x 1.64 = 1.64 (s)
b. Tính hệ số hập thụ âm trung bình của các tần số:
- Lấy chiều rộng cửa miệng sân khấu tối thiểu trong thiết kế phòng hòa nhạc: A = 18m
* Ta có các kích thước sân khấu như sau: ( bao gồm sân khấu phụ)
+ A = 1.5 x h h = A/1.5= 18/1.5 = 12 m ( lấy theo tiêu chuẩn sân khấu thông thường) : chiều cao
cửa miệng sân khấu.
+ h = 12m H = 2h + 6 = 2x12 + 6 = 30 m ( với H là chiều cao sân khấu).
+ B = 1.5 x A = 1.5 x 18 = 27 m : Bề sâu sân khấu
+ C = 2 x A = 2 x 18 = 36 m : bề rộng sân khấu
Song trong tính toán diện tích sân khấu chỉ tính phần sàn biểu diễn:
+ Lấy bề sâu sân khấu tương đối Btt = 14 m; bể rộng Ctt = A = 14 m
+ Diện tích 2 mặt bên sân khấu : 2 x Btt x h = 2 x 14 x 12 = 336m2
+ Diện tích sàn sân khấu: Btt x Ctt = 14 x 14= 196 m2
+ Diện tích tích trần sân khấu: 196 m2
+ Diện tích mặt sau: Ctt x h = 14 x 12 = 168 m2
Vậy tổng diện tích các mặt cần tính toán của sân khấu là: S1 = 336 + 196 + 196 + 168 = 896 m2
* Tính toán tổng diện tích các mặt còn lại của khán phòng:


(Các số liệu tính toàn lấy từ bản vẽ)
+ Diện tích tường hai bên: 620 m2

+ Diện tích tường sau lưng khán giả: 330 m2
+ Diện tích sàn: 832 m2
+ Diện tích trần: 780 m2
+ Diện tích ban công: 260 m2
+ Diện tích tường hai bên trước miệng sân khấu: 96 m2
Tổng diện tích các mặt giới hạn khán phòng là:
S2= 620 + 330 + 832 + 780 + 260 + 96 = 2918 m2
Vậy tổng diện tích các mặt giới hạn của cả 2 thành phần sân khấu và khán phòng là:
S = S1 + S2 = 896 + 2918 = 3814 m2
- Hệ số hấp thu âm trung bình:
Từ phương trình ERING: =

=1–

+ Với f = 125 Hz , ta có:
= 1 – 0.17 (s)
+ Với f = 500 Hz , ta có:
= 1 – 0.23 (s)
+ Với f = 2000 Hz , ta có: : = ; trong đó : M= 0.0025 là hệ số hút âm của không khí ở điểu kiện
nhiệt độ 20oC và độ ẩm 70%
ln(1 - ) =

-

=

-

- 0.23

= 1 – 0.21 (s)
b. Tính tổng lượng hút âm yêu cầu của các tần số:
+ = S x = 3814 x 0.17 = 648.38 m2
+ = S x = 3814 x 0.23 = 877.22 m2
+ = S x = 3814 x 0.21 = 800.94m2
c. Xác định lượng hút âm thay đổi: z
Trong khán phòng, sử dụng ghế đệm da mềm. Tra bảng phụ lục ta được các giá trị :
Hệ số hút âm

Đối tượng hút âm

125 Hz

500Hz

2000 Hz

Người ngồi trên ghế

0.24

0.32

0.43


Ghế dựa đệm da mềm

0.18

0.28

0.28

+ Xác định Atđ của các tần số 125 Hz, 500 Hz, 2000 Hz đối với trường hợp có 70% khán giả tương
ứng bằng 935 người và 30 % lượng khán giả không có mặt:

125
Đối tượng hút âm N

Số lượng đối
tượng N

Người ngồi trên ghế

935

Ghế dựa đệm da mềm

400

Tổng cộng

500

Nx

Nx

0.2 224.

4
4
0.1
72
8
296.4

1335

2000

0.32
0.28

Nx

299.
2
112

0.43
0.28

411.2

402.0
5
112

514.05

d. Xác định lượng hút âm cố định khi có 70% khán giả:
+ Đối với tần số 125 Hz: = + = 648.38 – 296.4 = 351.98 m2
+ Đối với tần số 500 Hz: = + =877.22 – 411.2 = 466.02 m2
+ Đối với tần số 2000 Hz: = + = 800.94 – 514.05 = 286.89 m2
e. Chọn và bố trí vật liệu hút âm :
- Căn cứ vào các giá trị Acđ , chọn và bố trí các vật liệu hút âm phù hợp, với sai số cho phép 10%.
Bảng kết qủa lựa chọn vật liệu hút âm:
Các bề mặt hút
âm

Vật liệu và kết
cấu hút âm

Trần phản xạ

Mặt bêton
nhám không
sơn
Trát vữa xù xì
quét sơn trắng

Trần hút âm
Tường bảo vệ
2 bên phòng
( 2.1m)
Tường hút âm 2
bên khán phòng

Trát vữa xù xì

lớn
Gỗ dán 3 lớp
trên sườn gỗ
cách khoảng
50 cm nhét
bông 8kg/cm2

Diện
tích
(m2)
774.8
4

125

500

0.01

7.75

0.01

7.75

0.02

15.5

387.2

4

0.04

15.5

0.07

27.1

0.09

34.85

222.4
6

0.03
5

7.8

0.03
1

7

0.02

4.45

226.4

0.37

83.77

0.29
3

66.34

0.108

24.45

Sx

2000
Sx

Sx


Tường phản xạn
âm 2 bên khán
phòng
Tường phía sau
khán giả
Cửa đi

Lối đị
Hai mặt bên sân
khấu

Sàn sân khấu
Trần sân khấu

Mặt bê tông
nhám không
sơn
Tâm sợi gỗ
mềm
Cửa mặt bọc
da
Thảm cao su
Tấm chất dẻo
đục lỗ tròn 7
khoảng cách
25, lớp không
khí 50 mm
Sàn gỗ ván
Mặt bêton
nhám không
sơn
Vải cảnh

Tường
backround sân
khấu
Tổng lượng hút âm Acđ

680.7
3

0.01

6.81

0.01

6.81

0.02

13.61

355.1
6
23

0.22

73.74

0.34

120.8

0.041

14.56

0.1

2.3

0.11

2.53

0.09

2.07

248.3
4
336

0.04

9.93

0.08

19.87

0.03

7.45

0.08

26.88

0.34

114.2
4

0.14

47.04

196
196

0.05
0.01

9.8
1.96

0.05
0.01

9.8
1.96

0.06
0.02

11.76
3.92

168

0.73

122.6
4

0.75

126

0.76

127.6
8

3814

368.88

490.33

307.34

f. Kiểm tra sai số :
- Kiểm tra chất lượng hút âm cố định :

= x 100% = 4.8% < 10% ;

x 100% = 5.2% < 10%

;

= x 100% = 7.1% < 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 :
+ Thời gian âm vang thực tế:
Với f = 125 Hz : A125 = + = 368.88 + 296.4 = 665.28 (m2)
Với f = 500 Hz : A500 = + = 490.33 + 411.2 = 901.53 (m2)
Với f = 2000 Hz : A2000 = + = 307.34 + 514.05 = 821.39 (m2)
+ Hệ số hút âm trung bình của các tần số: với S = 3814 m2
= = = 0.1744
= = = 0.2364
= = = 0.2154

+ Thời gian âm vang theo phương trình ERING :


= = = 2.21 (s)

= = = 1.57 (s)
= = = 1.69 (s)
+ Sai số thời gain âm vang tối ưu:
= x 100% = 3.91% <10%
= x 100% = 4.27% <10%

= x 100% = 5% <10%

D.KẾT LUẬN

Từ việc tính toán để bổ trí vật liệu và việc kiểm tra lại các giá trị tính toán sau cùng, nhìn chung việc
thiết kế chống ồn và trang âm cho công trình phòng hòa tấu qui mô 1335 chỗ cơ bản đã đáp ứng
được các tiêu chuẩn thiết kế chuyên môn.