TÓM TẮT ĐỀ BÀI: ứng với số thứ tự 03 -
Thiết kế chống ồn và trang âm Hội trường. Quy mô 450 chỗ. Mặt đường rộng 30m, chỉ giới xây dựng là 20m, đường không dốc.
I. THIẾT KẾ CHỐNG ỒN VÀ TRANG ÂM KHÁN PHÒNG CÔNG TRÌNH TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1. TÍNH TOÁN MỨC ĐỘ ỒN CỦA ĐƯỜNG GIAO THÔNG Đường bằng phẳng không dốc, chỉ giới xây dựng là 20 m. Công trình cách tim đường tối thiểu là 15+2=17m (X=2). Mặt đường có bề rộng 30m. Xét điểm cách tim đường 7,5m, ta có bảng khảo sát như sau: Giờ đo Cường độ xe (xe/h) Mức ồn LAtd (dBA) Xe nặng (%) Hiệu chỉnh (dB-A) Xe nhẹ (%) Hiệu chỉnh (dB-A) Vận tốc Hiệu chỉnh (dB-A) Mức ồn (dB-A)
8-9 2000
9-10 1500
10-11 1000
11-12 900
12-13 900
13-14 700
14-15 900
15-16 900
16-17 1500
17-18 1000
18-19 900
19-20 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
+0.5
+1
+2
+1
+0.5
+2
+1.5
+0.5
+0.5
+1
+1
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 : LTB Atd =
L
td
12
= 74.42 (dB-A)
Hiệu chỉnh độ rộng đường 30 m, chỉ giới xây dựng 20 m: ±0 (dB-A) Hiệu chỉnh độ dốc đường (i = 0%) : ±0 (dB-A) • Ltb1 =
Từ 8h-18h ∑ Ltđ 10
=
73.69+74.12+75.43+76.7+74.93+72.12+76.7+75.81+73.73+71.3 10
= 74.45 (dB-A)
Vậy độ ồn của đường phố đo tại A (8h – 18h) sau khi hiệu chỉnh là: LA1 = 74.45 + 0 = 74.45 (dB-A) •
Từ 18h-20h
Ltb2 =
73.5+75 2
= 74.25 (dB-A)
Vậy độ ồn của đường phố đo tại A (18h – 20h) sau khi hiệu chỉnh là: LA2 = 74.25 + 0 = 74.25 (dB-A) Kiểm tra độ ồn và giải pháp chống ồn tại cửa sổ ngoài công trình Theo TCVN 5949-1998 Mức ồn tối đa cho phép Khu vực
Thời gian
Khu dân cư, khách sạn, nhà nghỉ, cơ quan hành chính..,dB
6h-18h
18h-22h
22h-6h
60
55
50
Giả sử công trình có chiều rộng mặt tiền là 60m, khoảng lùi công trình là 5m. Bề rộng mặt đường là 15m, chỉ giới xây dựng là 20m, khoảng cách từ tim đường đến công trình là rn = 40m. Công trình nằm trong khu vực 2 dân cư, khách sạn, nhà nghỉ, sản xuất (TCVN 5949 – 1998). Khoảng sân phía trước công trình trải cỏ xanh: Kn = 1.1m, mặt tiền quảng trường là đường nhựa Kđường = 0.9. ❖ Thời gian từ 8h – 18h (mức ồn cho phép 60 dB-A) Cường độ xe trên đường là: N1 =
2000+1500+1000+900+900+700+900+900+1500+1000 10
= 1130 (xe/h)
Vận tốc trung bình của các xe trên đường là: V1 =
30+40+50+50+50+40+50+50+40+30 10
= 43 (km/h)
Khi không có bất kì biện pháp chống ồn nào,độ giảm ồn do năng lượng âm khuếch tán vào không khí là:
S1= 1000 x V1/N1 = 1000 x 43/1130 = 38.05m > 20m → Vậy nguồn được xem là nguồn dãy vì (S1 = 38.05m > 20m) Mặt khác: rn = 40 > S1/2 = 19.25 nên áp dụng công thức giảm ồn: ∆Ln1 = 15.lg S1x rn – 33.39 (dB-A) = 15.lg (38.05 x 40) – 33.39 (dB-A) = 14.35 (dB-A) Ln1 = LA1 - Kn x ∆Ln1 = 74.45 – 1.1 x 14.35 = 59.65 (dB-A) < mức ồn cho phép là 60 (dB_A) (không cần biện pháp chống ồn). ❖ Thời gian từ 18h – 20h (mức ồn cho phép 55 dB-A) Cường độ xe trên đường là: N2 =
900+1500 2
= 1200 (xe/h)
Vận tốc trung bình của các xe trên đường là: V2 =
40+40 2
= 40 (km/h)
Khi không có bất kì biện pháp chống ồn nào,độ giảm ồn do năng lượng âm khuếch tán vào không khí là: S2= 1000 x V2/N1 = 1000 x 40/1200 = 33.33m > 20m → Vậy nguồn được xem là nguồn dãy vì (S1 = 33.33m > 20m) Mặt khác: rn = 40 > S2/2 = 16.67 nên áp dụng công thức giảm ồn: ∆Ln2 = 15.lg S2x rn – 33.39 (dB-A) = 15.lg (33.33 x 40) – 33.39 (dB-A) = 13.48 (dB-A) Ln2 = LA2 - Kn x ∆Ln2 = 74.25 – 1.1 x 13.48 = 59.42 (dB-A) > mức ồn cho phép là 55 (dB-A) → Vậy phải có phương pháp làm giảm độ ồn ngoài nhà cho công trình. 2. THIẾT KẾ CHỐNG ỒN TRƯỚC CÔNG TRÌNH Giả sử công trình có chiều rộng mặt tiền là 60m, lối vào công trình rộng 10m. Bề rộng mặt đường là 15m, chỉ giới xây dựng là 20m, khoảng cách từ tim đường đến công trình là 40m. Công trình nằm trong khu vực 2 dân cư, khách sạn, nhà nghỉ, sản xuất (TCVN 5949 – 1998). Công trình có thiết kế phía trước như bản vẽ:
Diện tích mặt cỏ trước công trình: Scỏ = 160+64+234+40 = 558 m2 Diện tích trước công trình là: S = 60 x 25 = 1500 m2 Diện tích mặt đường trước công trình: Sđường = 1500 – 558 = 942 m2 K n=
Scỏ x 1.1 + 𝑆đườ𝑛𝑔 x 0.9 S
=
558 x 1.1+942 x 0.9 1500
= 0.9744 ~ 0.97
Sử dụng 3 lớp cây có hệ số hút âm: β=0.35 Khả năng hút âm của cây xanh trước công trình: ∆Ln=1.5Z + β. ∑𝒛𝟏 𝑩m= (1.5x3) + (0.35x4+0.35x6) = 8 (dB – A)
➔ Ln2 = LA2- Kn x ∆Ln2 - Lcx = 74.25 - 0.97x13.48 – 8 = 53.17 (dB – A) Ln2= 53.17 (dB – A) < mức ồn cho phép 55 (dB – A) => Chống ồn hiệu quả
3. THIẾT KẾ KHÁN PHÒNG a. Xác định kích thước sơ bộ • • • • ➔ ➔
Thể loại: Hội trường Quy mô: N = 450 người (STT: 02 -> N = 450) Chỉ tiêu diện tích phòng : SN = 0.8m2/1 người Chỉ tiêu thể tích trên đầu người: v = 4.5m3/1 người Thể tích khán phòng yêu cầu: Vsb = N.v = 4.5x450 = 2025 m3 Diện tích khán phòng yêu cầu: S = SN.N = 0.8x450 = 360m2
➔ Chiều cao ước lượng: HTB =
𝑣 𝑆𝑛
=
4.5 0.8
= 5.6 m
Chọn tỉ lệ 1:2:3 cho ra thông số đề nghị: 5.6:11.2:16.8 (m) b. Thiết kế hình dáng 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 rẽ quạt để thuận lợi cho người nhìn. Theo hình vẽ ta có khoảng cách hàng ghế xa nhất là: 24.086m Sân khấu có kích thước dài 15.797m, rộng 5m Kích thước miệng sân khấu: 13.397m
Ta có các thông số khác: - Chiều rộng các ghế: 550 - Khoảng cách gữa các hang ghế: 1050 - Chiều rộng hành lang: 1200 - Chiều rộng hành lang giữa: 1500 - Số hàng ghế Nhg= 17
MẶT CẮT HỘI TRƯỜNG
4. PHẦN KIỂM TRA a. Kiểm tra phản xạ âm Trên mặt bằng Điểm A: SO1+AO1-SA = 9.7+3.4-10.7 = 2.4 <17 (m) Điểm B: SO2+BO2-SB = 13.1+5.7-16.8 = 2 <17 (m) Điểm C: SO3+CO3-SC = 16.8+7.8-23 = 1.6 <17 (m) Điểm G, H, I tương tự điểm A, B, C
Điểm F: SO4+FO4-SF = 7.6+9.5-9.4 = 7.7<17 (m) Điểm E: SO5+EO5-SE = 9+12.9-16 = 5.9<17 (m) Điểm D: SO5+EO5-SE = 9+12.9-16 = 5.9<17 (m)
Trên mặt cắt Điểm A: SL+AL-SA =8.7+8.7-11.3 = 6.1<17 (m) Điểm H tương tự điểm A Điểm B: SM+BM-SB =13.8+9.4-20.4 = 2.8<17 (m) Điểm G tương tự điểm B Điểm C: SN+CN-SC =16.3+8.3-22.6 = 2<17 (m) Điểm I tương tự điểm C
Điểm F: SO+FO-SF =8.7+8.7-11.3 = 6.1<17 (m) Điểm E: SU+EU-SE =11.7+9.2-17.2 = 3.7<17 (m) Điểm D: SP+DP-SD =17.4+8.1-23.7 = 1.8<17 (m)
c. Đánh giá điều chỉnh thiết kế thông qua chỉ tiêu âm học Tính thời gian âm vang Ở tần số f = 500 Hz Khối tích phòng: V= 3000 m3 Hê số mục đích sử dụng k = 0.29 (công trình là hội trường) Ttư500 = 0.29xlog3000 = 1s Thời gian âm vang tối ưu của các tần số khác: Do là hội trường nên có R không vượt quá 1.2 - Với f=125, ta có R=1.15 Ttư125 = R. Ttư500 =1.15 x 1 = 1.15s - Với f=2000, ta có R=1 Ttư2000= R. Ttư500 =1 x 1=1s Ta có biểu đồ:
Hệ số hấp thụ âm trung bình của các tần số Tổng diện tích các bề mặt phản xạ và hút âm trong hội trường : + Diện tích tường phản xạ âm: 400 m2 + Diện tích tường hút âm: 45 m2 + Diện tích tường sau lưng khán giả : 70 m2 + Diện tích sàn : 570 m2 + Diện tích trần : 480 m2 + Diện tích cửa đi: 4 x 8 = 32 m2 Tổng diện tích: 1597 m2 Thay vào phương trình ERING: T fTÖ =
0,16 V − S ln(1 − f )
Với f = 125 Hz 𝑇Ư 𝑇125
=
0,16×𝑉 −𝑆×𝑙𝑛(1−𝛼125 )
⇒ ̅̅̅̅̅̅ 𝛼125 = 1 − 𝑒
−
0,16×𝑉 𝑆×𝑇𝑇Ư 125
0,16×3000
= 1 − 𝑒 −1597𝑥1.15 = 0.23 s
Với f = 500 Hz 𝑇Ư 𝑇500
=
0,16×𝑉 −𝑆×𝑙𝑛(1−𝛼500 )
⇒ ̅̅̅̅̅̅ 𝛼500 = 1 − 𝑒
−
0,16×𝑉 𝑆×𝑇𝑇Ư 500
= 1 − 𝑒−
0,16×3000 1597𝑥1
= 0.26 s
Với f = 2000 Hz 0,16 V TÖ 2000
T
= − S ln(1 − 2000 ) + 4mV Trong đó : m = 0,0025 là hệ số hút âm của không khí ở điều kiện nhiệt độ 200C và độ ẩm 70% Tính toán ta được ̅̅̅̅̅̅̅ 𝛼2000 = 0.22 Tính tổng lực hút âm yêu cầu của các tầng số yc A125
= S × 125 = 1597 × 0.23 = 367 m2
yc A500
= S × 500 = 1597 × 0.26 = 415 m2
yc A2000
= S × 2000 = 1597 × 0.22 = 351 m2
Xác định lực hút âm thay đổi Trong phòng hội trường, sử dụng ghế đệm da mềm. Tra phụ lục ta tìm được các giá trị f Đối tượng hút âm Người ngồi trên ghế Ghế dựa đệm da mềm
Hệ số hút âm f 125 Hz
500 Hz
2000 Hz
0,24
0,32
0,43
0,18
0,28
0,28
Ta xác định Atđ của các tần số 125 Hz, 500 Hz, 2000 Hz đối với trường hợp có 70% (315) lượng khán giả có mặt và 30% (135) lượng khán giả không có mặt
Đối tượng
Hệ số
hút âm
hút âm
Người+ghế (70%)
N1
Ghế tự do (30%)
N2
Tổng cộng
Atđ
Atđ của tần 125Hz,500Hz, và 2000Hz với 70% khán giả có mặt(30% ghế trống) 125
500
2000
α
N. α
α
N. α
α
N. α
0.24
75.6
0.32
100.8
0.43
135.45
0.18
24.3
0.28
37.8
0.28
37.8
99.9
138.6
173.25
Xác định lượng hút âm cố định khi có 70% khán giả: 125 yc 125 Đối với tần số 125 Hz: Acñ = A125 – Atñ = 367 – 99.9 = 267.1 m2 500 yc 500 Đối với tần số 500 Hz: Acñ = A500 – Atñ = 415 – 138.6 = 276.4 m2 2000 yc 2000 Đối với tần số 2000 Hz: Acñ = A2000 – Atñ = 351 – 173.25 = 177.75 m2
d. Bố trí vật liệu hút âm Các bề mặt hút âm
Vật liệu và các kế cấu hút âm
Diện tích
1
Trần phản xạ âm
Tấm bông khoáng 4m, đục lỗ phi 9, suất đục lỗ 1%, đệm bông siêu mịn – lớp không khí dày 100
480
0.22
2
Tường phản xạ âm
Gỗ dán 3 lớp trên sườn gỗ cách khoang 50cm nhét bông 8kg/cm2
400
0.367
STT
125 α
500 N. α 105.6
146.8
2000
α
N. α
α
N. α
0.25
120
0.09
51.4
0.293
117.2
0.108
52.08
3
Tường sau
Bông thủy tinh siêu mịn
70
0.05
3.5
0.5
35
0.65
45.5
4
Tường hút âm
Trát vữa xù xì lớn
45
0.035
1.575
0.031
1.395
0.023
1.035
5
Cửa thông gió
Lỗ thông gió có song sắt
15
0.5
7.5
0.5
7.5
0.05
0.75
6
Lỗ đèn
1
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
7
Cửa đi
Cửa đi bọc da
32
0.1
3.2
0.11
3.52
0.09
2.88
8
Sàn
Bê tông nhẵn
570
0.01
5.7
0.02
11.4
0.02
11.4
Tổng lượng hút âm
274.125
296.265
165.295
e. Kiểm tra sai số Lượng hút âm cố định + Đối với tầng số 125 Hz : 𝐴125 𝑐đ → + Đối với tầng số 500 Hz : 𝐴500 → 𝑐đ
274.125 − 267.1 267.1 296.265 − 276.4
+ Đối với tầng số 2000 Hz : 𝐴2000 → 𝑐đ
x 100 = 2.63% < 10% x 100 = 7.11% < 10%
276.4 165.295 − 177.75 177.75
x 100 = 7.01% < 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 Hệ số hút âm trung bình của các tần số: Ta có công thức: ̅̅̅ 𝛼𝑓 = (𝐴𝑐đ + 𝐴𝑡đ )/S 𝛼125 = ̅̅̅̅̅̅ 𝛼 ̅̅̅̅̅̅ 500 =
274.125 + 99.9
= 0.23
1597 296.265 + 276.4
𝛼2000 = ̅̅̅̅̅̅̅
= 0.27
1597 165.295 + 177.75 1597
= 0.25
- Thời gian âm vang theo phương trình Ering: 𝑡𝑡 𝑇125 =
0.16 × 𝑉 = 1.149 ̅̅̅̅̅̅̅̅ − 𝑆 × 𝑙𝑛(1−𝛼 125 ) 0.16 × 𝑉 𝑡𝑡 𝑇500 = = 0.95 ̅̅̅̅̅̅̅̅ − 𝑆 × 𝑙𝑛(1−𝛼 500 ) 0.16 × 𝑉 𝑡𝑡 𝑇2000 = = 1.04 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ − 𝑆 × 𝑙𝑛(1−𝛼 2000 )
- Kiểm tra sai số với thời gian âm vang thối ưu: + Đối với tầng số 125 Hz : |
1.149 − 1.15
+ Đối với tầng số 500 Hz : |
1.15 0.95 − 1
+ Đối với tầng số 2000 Hz : |
| x 100 = 0.09%
| x 100 = 5%
1 1.04 − 1 1
| x 100 = 4%
- Thời gian âm vang thực tế nằm trong khoảng ±10% II.
PHẦN MỞ RỘNG
Ta giả sử công trình có 3 lối giao thông tiếp cận 1. Đối với mặt tiền hướng Bắc - Khoảng cách từ tim đường đến mép ngoài cùng công trình là: 40m Diện tích mặt cỏ phía trước công trình: 1100m2 - Diện tích mặt đường phía trước công trình: 1222m2 Kn =
Scx1.1 + 𝑆𝑑𝑥0.9 𝑆
=
950𝑥1.1+1372𝑥0.9 2322
= 0.995
- Sử dụng cây có hệ số hút âm β = 0.35 • Khả năng hút âm của cây xanh trước công trình: ∆Ln= 1.5Z + β. ∑𝒛𝟏 𝑩m = (1.5x3) + 0.35x(5+5+5) = 9.75 (dB – A)
⚫ Thời gian từ 8h đến 18h (mức ồn cho phép 60 dB-A) 𝑟𝑛 = 40> = 𝑆
38.05
2
2
= 19.03 nên áp dụng công thức giảm ồn
∆𝐿𝑛1 = 15 x lg𝑆𝑟𝑛 - 33.39 (dB-A) → ∆𝐿𝑛1 = 15 x lg(38.05 x 40) - 33.39 = 14.34 (dB-A) → 𝐿𝑛1 = 𝐿𝐴1 - 𝐾𝑛 × ∆𝐿𝑛1 - ∆Ln = 74.45 – 0.995 x 14.34 - 9.75 = 50.43 (dB-A) < 60(dB-A) (là mức ồn cho phép ) ⚫ Thời gian từ 18h đến 20h (mức ồn cho phép 55dB-A) 𝑟𝑛 = 40 > = 𝑆
33.33
2
2
= 16.67 nên áp dụng công thức giảm ồn
∆𝐿𝑛2 = 15 x lg𝑆𝑟𝑛 - 33.39 (dB-A) → ∆𝐿𝑛2 = 15 x lg(33.33 x 40) - 33.39 = 13.48 (dB-A) → 𝐿𝑛2 = 𝐿𝐴2 - 𝐾𝑛 × ∆𝐿𝑛2 - ∆Ln = 74.25 – 0.995 x 13.48 - 9.75 = 51.08 (dB-A) < 55(dBA) (là mức ồn cho phép )
2. Đối với mặt tiền phía Tây - Khoảng cách từ tim đường đến mép ngoài cùng công trình là: 30m Diện tích mặt cỏ phía trước công trình: 600m2 - Diện tích mặt đường phía trước công trình: 480m2 Kn =
Scx1.1 + 𝑆𝑑𝑥0.9 𝑆
=
600𝑥1.1+480𝑥0.9 1080
= 1.01
- Sử dụng cây có hệ số hút âm β = 0.35 • Khả năng hút âm của cây xanh trước công trình: ∆Ln= 1.5Z + β. ∑𝒛𝟏 𝑩m = (1.5x3) + 0.35x(5+5+5) = 9.75 (dB – A)
⚫ Thời gian từ 8h đến 18h (mức ồn cho phép 60 dB-A) 𝑟𝑛 = 30 > = 𝑆
38.05
2
2
= 19.03 nên áp dụng công thức giảm ồn
∆𝐿𝑛1 = 15 x lg𝑆𝑟𝑛 - 33.39 (dB-A) → ∆𝐿𝑛1 = 15 x lg(38.05 x 30) - 33.39 = 12.47 (dB-A) → 𝐿𝑛1 = 𝐿𝐴1 - 𝐾𝑛 × ∆𝐿𝑛1 - ∆Ln = 74.45 – 1.01 x 12.47 – 9.75 = 52.1 (dB-A) < 60(dB-A) (là mức ồn cho phép ) ⚫ Thời gian từ 18h đến 20h (mức ồn cho phép 55dB-A) 𝑟𝑛 = 39 > = 𝑆
33.33
2
2
= 16.67 nên áp dụng công thức giảm ồn
∆𝐿𝑛2 = 15 x lg𝑆𝑟𝑛 - 33.39 (dB-A) → ∆𝐿𝑛2 = 15 x lg(33.33 x 30) - 33.39 = 11.61 (dB-A) → 𝐿𝑛2 = 𝐿𝐴2 - 𝐾𝑛 × ∆𝐿𝑛2 - ∆Ln = 74.25 - 1 x 11.61 - 9.75 = 52.97 (dB-A) < 55(dB-A) (là mức ồn cho phép ) 3. Đối với mặt tiền phía Đông - Khoảng cách từ tim đường đến mép ngoài cùng công trình là: 35m Diện tích mặt cỏ phía trước công trình: 1066m2 - Diện tích mặt đường phía trước công trình: 1564m2 Kn =
Scx1.1 + 𝑆𝑑𝑥0.9 𝑆
=
1066𝑥1.1+1564𝑥0.9 2630
= 0.981
- Sử dụng cây có hệ số hút âm β = 0.35 • Khả năng hút âm của cây xanh trước công trình: ∆Ln= 1.5Z + β. ∑𝒛𝟏 𝑩m = (1.5x3) + 0.35x(5+5+5) = 9.75 (dB – A)
⚫ Thời gian từ 8h đến 18h (mức ồn cho phép 60 dB-A) 𝑟𝑛 = 39 > = 𝑆
38.05
2
2
= 19.03 nên áp dụng công thức giảm ồn
∆𝐿𝑛1 = 15 x lg𝑆𝑟𝑛 - 33.39 (dB-A) → ∆𝐿𝑛1 = 15 x lg(38.05 x 35) - 33.39 = 13.48 (dB-A)
→ 𝐿𝑛1 = 𝐿𝐴1 - 𝐾𝑛 × ∆𝐿𝑛1 - ∆Ln = 74.45 – 0.981 x 13.48 - 9.75 = 51.47 (dB-A) < 60(dB-A) (là mức ồn cho phép ) ⚫ Thời gian từ 18h đến 20h (mức ồn cho phép 55dB-A) 𝑟𝑛 = 35 > = 𝑆
33.33
2
2
= 16.67 nên áp dụng công thức giảm ồn
∆𝐿𝑛2 = 15 x lg𝑆𝑟𝑛 - 33.39 (dB-A) → ∆𝐿𝑛2 = 15 x lg(33.33 x 35) - 33.39 = 12.61 (dB-A) → 𝐿𝑛2 = 𝐿𝐴2 - 𝐾𝑛 × ∆𝐿𝑛2 - ∆Ln = 74.25 – 0.981 x 12.61 - 9.75 = 52.13 (dB-A) < 55(dBA) (là mức ồn cho phép )