Thiết kế chống ồn và trang âm khán phòng

1


I.

Nội dung đề bài tập lớn ứng với STT 13:
Thiết kế chống ồn và trang âm khán phòng công trình tại thành phố, biết:
- Mặt đường rộng 30m.

- Khoảng lùi công trình tối thiểu 6m ( STT lẻ ). Chọn khoảng lùi công trình là 15m
- Đường không dốc.
- Chỉ giới xây dựng là 28m với công thức ( 15+X ) m ( X là STT ).
- Loại hình khán phòng là khán phòng biểu diễn kịch nói , quy mô 550 chỗ.
II. Thiết kế chống ồn ngoài công trình:
1. Tính toán mức ồn của đường giao thông:
- Tính toán mức ồn của đường giao thông ta xét điểm đo cách tim đường 7.5m, ở
độ cao 1.2m, trong khoảng thời gian từ 8h – 20h khi dòng xe có 20% xe tải và xe
khách hạng nặng, xe tải nhỏ dưới 10%, vận tốc 40km/h, đường không dốc.
Giờ đo
Cường
độ xe
Mức ồn
LAtd, dBA
Xe hạng
nặng
(%)
Hiệu
chỉnh
(dB-A)
Xe hạng
nhẹ (%)

Hiệu
chỉnh
(dB-A)
Vận tốc
( km/h )
Hiệu
chỉnh
(dB-A)
Mức ồn
sau HC
( dB-A )

8-9

9-10

10-11

11-12

12-13

13-14

14-15

15-16

16-17

17-18

18-19

19-20

2000

1500

1000

900

900

700

900

900

1500

1000

900

1500

74.5

74

73

72.5

72.5

72

72.5

72.5

74

73

72.5

74

15

15

20

30

20

15

30

25

10

10

20

20

-0.38

-0.38

0

+0.77

0

-0.38

+0.77

+0.38

-0.77

-0.77

0

0

20

15

20

30

20

15

30

25

15

15

20

20

+1.00

+0.50

+1.00

+2.00

+1.00

+0.50

+2.00

+1.50

+0.50

+0.50

+1.00

+1.00

30

40

50

50

50

40

50

50

40

30

40

40

-1.43

0

+1.43

+1.43

+1.43

0

+1.43

+1.43

0

-1.43

0

0

73.69

74.12

75.43

76.7

74.93

72.12

76.7

75.81

73.73

71.3

73.5

75

-

Mức ồn trung bình:

=

= 74.42 ( dB – A )

2


-

Mức ồn trung bình từ 8h đến 18h:

Ltb1 =

=

Ltb1 = 74.45 ( dB – A )
Ltb2 =

Mức ồn trung bình từ 18h đến 20h:

= = 74.25 ( dB – A )

-

Hiệu chỉnh độ rộng đường: 30 + ( 28 – 15 + 15 )2 = 86m > ( 50m )


-

Mức ồn không cần hiệu chỉnh thêm

Hiệu chỉnh đường không dốc: 0 ( dB – A )

 Vậy độ ồn của đường phố từ 8h đến 18h sau khi hiệu chỉnh là: Ltb1 = 74.45 ( dB – A )
 Vậy độ ồn của đường phố từ 18h đến 20h sau khi hiệu chỉnh là: Ltb2 = 74.25 ( dB – A )
2. Kiểm tra độ ồn và làm giảm ồn ngoài nhà cho công trình:
Công trình được đặt trong thành phố nên mức ồn cho phép là:
- 60 dB – A ( từ 8h đến 18h ).

-

55 dB – A ( từ 18h đến 20H ).

 Thời gian từ 8h đến 18h ( mức ồn cho phép là 60 dB – A ):

Với số liệu từ bảng thống kê ta xác định được:
- Cường độ xe trên đường:

N1 = = 1130 ( xe/h )

V1 =

Vận tốc trung bình:

= 43 ( km/h )

-

Khoảng lùi công trình là 15m
Khoảng cách từ nguồn ồn đến điểm ngoài cùng công trình:

rn = chỉ giới xây dựng - 7.5 + khoảng lùi = 28 – 7.5 + 15 = 35.5 ( m )
-

Khoảng cách S1 giữa các nguồn:

S1 = 1000 x

= 1000 x = 38.05 ( m )

 Nguồn được xem là nguồn dãy vì S1 = 38.05m > 20m
3


-

Mặt khác: rn = 35.5m > nên ta áp dụng công thức giảm ồn:

Ln1 = 15.lgS1rn – 33.39 ( dB – A ) = 15.lg ( 38.05 x 35.5 ) – 33.39 = 13.57 ( dB – A )
-

Giả sử phía trước công trình trải nhựa với hệ số Kn = 1, ta có:

Ln1 = Ltb1 - Knx.Ln1 = 74.45 – 1x13.57 = 60.88 ( dB – A ) > mức ồn cho phép
A ) một khoảng:
Lc1 = 60.88 – 60 = 0.88 ( dB – A ).
 Cần có biện pháp giảm ồn ngoài công trình.

60 ( dB –

 Thời gian từ 18h đến 20h ( mức ồn cho phép là 55 dB – A ):
Với số liệu từ bảng thống kê ta xác định được:
- Cường độ xe trên đường:

N2 = = 1200 ( xe/h )

V2 =

Vận tốc trung bình:

= 40 ( km/h )

-

Khoảng lùi công trình là 15m

Khoảng cách từ nguồn ồn đến điểm ngoài cùng công trình:

rn = chỉ giới xây dựng - 7.5 + khoảng lùi = 28 – 7.5 + 15 = 35.5 ( m )
-

Khoảng cách S1 giữa các nguồn:

S2 = 1000 x

= 1000 x = 33.3 ( m )

 Nguồn được xem là nguồn dãy vì S2 = 33.3m > 20m
-

Mặt khác: rn = 35.5m > nên ta áp dụng công thức giảm ồn:

Ln2 = 15.lgS2rn – 33.39 ( dB – A ) = 15.lg ( 33.3 x 35.5 ) – 33.39 = 12.7 ( dB – A )
- Giả sử phía trước công trình trải nhựa với hệ số Kn = 1, ta có:
Ln2 = Ltb2 - Knx.Ln2 = 74.25 – 1x12.7 = 61.55 ( dB – A ) > mức ồn cho phép
) một khoảng:
Lc2 = 61.55 – 55 = 6.55 ( dB – A ).
 Cần có biện pháp giảm ồn ngoài công trình.

55 ( dB – A

4


Nhận thấy Lc2 > Lc1 nên ta chỉ cần đưa ra giải pháp chống ồn từ 18 đến 20h thì sẽ thỏa điều
kiện chống ồn từ 8h đến 18h.

3. Thiết kế chống ồn cho công trình bằng phương pháp bố trí cây xanh trước công
trình ( từ 18h đến 20h ):

-

Hệ số hút âm của cây xanh là β = 0.35 ( dB – A ) ( sử dụng cây có tán lá rậm và
trồng dày).
Giả sử ước tính bề rộng của cây là 3m
Với Z là số hàng cây ( chưa biết)
Sử dụng cây xanh hút âm giảm ồn cho công trình ta có công thức:

Lcx = 1.5Z +βƩBm = 1.5Z + 0.35x3Z = 2.55Z ( dB – A ).
Để đảm bảo chống ồn cho công trình thì

Lcx ≥ Lc2  2.55Z ≥ 6.55  Z ≥ 2.57

 Số hàng cây cần phải bố trí là Z = 3 ( hàng )
-

Kiểm tra mức ồn khoảng thời gian từ 18h đến 20h khi đã bố trí cây xanh:

Ln2 = Ltb2 - Knx.Ln2 - Lcx = 74.25 – 1x12.7 – 2.55x3 = 53.9 ( dB – A ) < 55 ( dB – A)
 Thỏa điều kiện, biện pháp chống ồn hợp lí

5


MẶT BẰNG GIẢI PHÁP BỐ TRÍ CÂY XANH

MẶT CẮT GIẢI PHÁP BỐ TRÍ CÂY XANH

6


III.

Thiết kế trang âm:

1. Xác định thể tích và định tỉ lệ phòng:
-

Thể loại phòng biểu diễn kịch nói.
Quy mô: N = 550 chỗ.
Chọn giá trị S: giả thuyết cho S = 0.9 m2/ người

 Sơ bộ diện tích khán phòng: Ssb = S × N = 0.9 × 550 = 495 m2
-

Chọn giá trị V: Do khán phòng thuộc thể loại biểu diễn kịch nói nên ta chọn
v = 5 m3/người
 Sơ bộ thể tích khán phòng: Vsb = N × v = 550 × 5 = 2750 m3

-

Ta có: Hsb = = = 5.5 m
Ta chọn kích thước phòng theo tỷ lệ phù hợp về âm học:
H:B:L=1:2:3
 Ta có kích thước phòng: H : B : L = 5.5m : 11.1m : 16.5m

7

Nhận thấy VSb1 = 5.5 × 11.1 × 16.5 = 1007.325 m3 không thỏa điều kiện v = 5
m3/người nên ta phải tăng kích thước phòng H : B : L = 7m × 16m × 27m
2. Thiết kế hình dáng khán phòng:

2.1.

Thiết kế mặt bằng khán phòng:

-

Căn cứ trên các chỉ tiêu cần phải thỏa mãn khi
thiết kế khán phòng ta chọn mặt bằng khán
phòng có hình dạng kết hợp.
Chiều dài sơ bộ của khán phòng OM = 27 (m )

 Chiều rộng miệng sân khấu ID =
-

-

2×OMtan16.5 = 16 ( m )
Vì không có sân khấu phụ nên chiều rộng sân
khấu HF = 16 + 4 × 2 = 24 ( m )
Phần ghế ngồi của khán giả được giới hạn
trong đa giác ABCDIJ
Với chiều rộng sân khấu là 16m từ đó ta có
được:
• Chiều cao miệng sân khấu:

h= =8(m)
• Chiều cao từ mặt sân khấu tới trần sân
khấu:
htsk = 2 × 8 + 2 = 18 ( m )
• Các dữ liệu tính toán:
Điểm nhìn cách mép sân khấu 1.2 m, cao 1 m
Khoảng cách giữa hai hàng ghế: 1.050 m
Chiều rộng lối thoát hiểm hai bên: 1.5 m
Chiều rộng lối đi giữa: 1.5 m
Kích thước mỗi ghế: 0.55 m × 0.55 m
Khoảng cách từ hàng ghế đầu tới sân khấu:
a =5.6m

8


9


10


MẶT BẰNG KHÁN PHÒNG – TL 1/250
Thiết kế mặt cắt khán phòng:

2.2.
-

Thiết kế khán phòng nhìn từ trên mặt cắt gồm các khu vực như hình vẽ, với độ
dốc khác nhau, nhằm đảm bảo có thể thấy điểm nhìn trên sân khấu.

Các dữ liệu:

•
•
•
•
•

Điểm nhìn cách mép sân khấu 1.2 m, cao 1 m
Độ cao sân khấu là 0.9 m
Khoảng cách giữa hai hàng ghế: 1.050 m
Chiều cao từ sàn tới mắt: 1.220 m
Chiều cao hàng ghế sau so với hàng ghế trước: 150 mm

MẶT CẮT KHÁN PHÒNG – TL 1/400
3. Phản xạ âm trong khán phòng:

11


12


4. Kiểm tra sự xuất hiện của hiện tượng âm xấu: ( mặt cắt thể hiện hình chiếu của các
tia âm vang với kích thước chính xác được đo trên phối cảnh):

4.1.

Kiểm tra điểm A:

Mặt cắt: 7725 + 8742 – 7726 = 8741m < 17m => thỏa
9623 + 7667 – 7726 = 9564m< 17m => thỏa
Mặt bằng: 8368 + 8735 -7726 = 9377m < 17m => thỏa
4.2. Kiểm tra điểm B:

13


Mặt cắt: 8307 + 9680 –10569 = 7418m < 17m => thỏa
11409 + 7743 – 10569 = 8583m< 17m => thỏa
Mặt bằng: 10294 + 2892 -10569 = 2617m < 17m => thỏa
4.3. Kiểm tra điểm C:

Mặt cắt: 11008 + 8279 – 14945 = 4342m < 17m => thỏa
11590 + 7670 – 14945 = 4315m< 17m => thỏa
Mặt bằng: 9745 + 13162 -14945 = 7962m < 17m => thỏa
4.4. Kiểm tra điểm D:
Mặt cắt: 12252 + 8999 – 17398 = 3853m < 17m => thỏa
12977 + 8262 – 17398 = 3841m< 17m => thỏa
Mặt bằng: 14660 + 4666 - 17398 = 1928m < 17m => thỏa

14


4.5.

Kiểm tra điểm E

15

Mặt cắt: 12525 + 8720 – 17744 = 3501m < 17m => thỏa
16943 + 6350 – 17744 = 5549m< 17m => thỏa
Mặt bằng: 11093 + 12844 - 17744 = 6193m < 17m => thỏa
4.6.
Kiểm tra điểm F:

Mặt cắt: 13831 + 9455 – 20137 = 3149m < 17m => thỏa
18897 + 6454 – 20137 = 5214< 17m => thỏa
Mặt bằng: 17049 + 4488 -20137 = 1400m < 17m => thỏa
4.7. Kiểm tra điểm G:

16


Mặt cắt: 18481 + 9549 – 25965 = 2065m < 17m => thỏa
23344 + 5693 – 25965 = 3072m< 17m => thỏa
Mặt bằng: 12210 + 19979 -25965 = 6224m < 17m => thỏa
4.8. Kiểm tra điểm H:

Mặt cắt: 19106 + 9838 – 26948 = 1996m < 17m => thỏa
24166 + 5773 – 26948 = 2991m< 17m => thỏa
Mặt bằng: 16132 + 14185 - 26948 = 3369m < 17m => thỏa

17


5. Đánh giá và điều chỉnh thiết kế thông qua các tiêu chí về âm học:
5.1.
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:
= K. lgV ( s ) với V là thể tích thực của khán phòng

-

Khán phòng biểu diễn kịch nói có hệ số mục đích sử dụng là K = 0.36
Thể tích khán phòng chính thức thực tế qua tính toán với Hsb = 7m, Stt = 577.8 m2:
V = 4044.6 m3
Thời gian âm vang tối ưu:

= K. lgV = 0.36 × lg(4044.6) ≈ 1.3 ( s )

-

Với các tần số f , thời gian âm vang xác định theo công thức:

= R × ( với R là hệ số hiệu chỉnh )

5.2.

-

f = 125 Hz, R = 1.35 => = 1.75 ( s )

-

f = 500 Hz, R = 1.1 => = 1.43 ( s )

-

f = 2000 Hz, R = 1

=> = 1.3 ( s )

Tính hệ số hấp thụ âm trung bình của các tần số:

Tổng diện tích các bề mặt phản xạ và hút âm trong khán phòng biểu diễn kịch nói:

18


-

Diện tích hai mảng tường hai bên khán phòng ( bao gồm cửa đi ): 310 × 2 = 620
m2

-

Diện tích mảng tường sau lưng khán giả ( bao gồm cửa đi ): 167 m2

-

Tổng diện tích sàn ( bao gồm chỗ ngồi khán giả 322m2 và lối đi 255m2 ): 577 m2

-

Diện tích trần: 605 m2

 Tổng diện tích các bề mặt giới hạn phòng: S = 1964 m2
Xác định hệ số hút âm của các tần số dựa vào phương trình Ering:

=

•

f = 125 Hz: từ phương trình Ering ta có

= => = 1 - = 1 - = 0.17 ( s )

•

f = 500 Hz: từ phương trình Ering ta có

= => = 1 - = 1 - = 0.2 ( s )

•

f = 2000 Hz: từ phương trình Ering ta có

=
Trong đó m = 0.0025 là hệ số hút âm của không khí ở điều kiện nhiệt độ 20ºC và độ ẩm là 70%



= = =
= -0.248


5.3.

= 1 = 0.22 ( s )

Tính tổng lượng hút âm của các tần số:

•

= S = 1964 0.17 = 333.88 m2

•

= S = 1964 0.2 = 392.8 m2

•

= S = 1964 0.22 = 432.08 m2

5.4.

Xác định lượng hút âm thay đổi:

19


Bảng giá trị hệ số hút âm
Đối tượng hút âm
Người + ghế mềm
trên diện tích sàn
ngồi
Ghế mềm bọc da
trên diện tích sàn
ngồi

125 Hz
0.6

Hệ số hút âm αf
500 Hz
0.88

2000Hz
0.93

0.44

0.6

0.58

Ta xác định Atđ của các tần số 125Hz, 500Hz, 2000Hz đối với trường hợp có 70% khán giả và
30% lượng khán giả không có mặt theo diện tích sàn ngồi.
Đối tượng hút âm N
Người + ghế ( 70%)
Ghế tự do ( 30%)
Tổng cộng

5.5.

Diện tích sàn
ngồi
225.4
96.6

322

125Hz
α
0.6
0.44

N.α
135.24
42.50
177.74

500Hz
α
0.88
0.6

N.α
198.35
57.96
256.31

2000Hz
α
N.α
0.93
209.62
0.58
56.03
265.65

Xác định lượng hút âm cố định khi có 70% khán giả:

-

Đối với tần số 125Hz: = - = 333.88 – 177.74 = 156.14 m2

-

Đối với tần số 500Hz: = - = 392.8 – 256.31 = 136.49 m2

-

Đối với tần số 2000Hz: = - =
= 432.08 – 265.65 = 166.43 m2

6. Chọn và bố trí vật liệu hút âm:
Căn cứ vào cái giá trị A tđ, 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:

-

Trần và tường hai bên là nơi cần tận dụng để tạo âm phản xạ, đưa âm phản xạ tới
khán giả. Những vị trí này sử dụng những vật liệu ít hút âm.

20


-

Tường sau lưng khán giả: xử lí hút âm nhiều để khu vực ngồi sau không bị hiện
tượng dội âm.

-

Tường hai bên gần sân khấu sử dụng vật liệu phản xạ âm mạnh

Các bề mặt
phản xạ âm

Vật liệu và kết
cấu hút âm

Diện
tích
(m2)

Sàn lối đi

Mặt bê tông phủ
cao su 5mm

Vách trang
trí hai bên
Tường gạch trát
gần sân khấu
vữa, quét sơn
( tường phản
xạ âm)
Vách trang

Gỗ dán 4-6mm
trí tường sau
đục lỗ d=10mm,
chỗ ngồi
D=50mm, vật liệu
khán giả
xốp 50mm, cách
( tường hút
tường 100mm
âm)
Trần phía
Tấm bông khoáng
sau chỗ ngồi
ép Exel-Tone dày
( trần hút
16mm
âm)
Trần khán
phòng ( trần
Bê tông quét sơn
phản xạ âm)
Cửa đi
Bọc da
Acđtk tổng hợp

125Hz

500Hz

2000Hz

α

S.α

α

S.α

α

S.α

410

0.02

8.2

0.03

12.3

0.04

16.4

400

0.01

4

0.02

8

0.02

8

160

0.55

88

0.49

78.4

0.29

46.4

93

0.54

50.22

0.43

40

0.7

65.1

512

0.01

5.12

0.01

5.12

0.02

10.24

26
1354

0.1

2.6

0.11
2.86
146.68

158.14

0.09
2.34
178.48

7. Kiểm tra sai số:
7.1.

Kiểm tra chất lượng hút âm cố định:

-

Với f = 125Hz: × 100 = × 100 ≈ 1.26% < 10%

-

Với f = 500Hz: × 100 = × 100 ≈ 6.94% < 10%

-

Với f = 2000Hz: × 100 = × 100
≈ 6.75% < 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 lượng hút âm cần trong phòng.

21


7.2.

Kiểm tra thời gian âm vang:

 Tổng lượng thực tế trang âm
-

Với tần số f = 125Hz: = + = 158.14 + 177.74 = 335.88 m2

-

Với tần số f = 500Hz: = + = 146.68 + 256.31 = 402.99 m2

-

Với tần số f = 2000Hz:
= + = 178.48 + 265.65 = 444.13 m2

 Hệ số hút âm trung bình của các tần số: với S = 1964 m2
= = ≈ 0.17 ( s )
= = ≈ 0.205 ( s )

= = ≈ 0.226 ( s )

 Thời gian âm vang tối ưu theo phương trình Ering:
= = ≈ 1.768 ( s )

= = ≈ 1.436 ( s )
= = ≈ 1.286 ( s )

 Sai số thời gian âm vang tối ưu:
-

Với f = 125Hz: × 100 = × 100 ≈ 1.02% < 10%

-

Với f = 500Hz: × 100 = × 100 ≈ 0.42% < 10%

-

Với f = 2000Hz: × 100 = × 100 ≈ 1.09% < 10%

22


23