Disertatiev (2) [307951]

CUPRINS

CAPITOLUL 1. GENERALITĂȚI………………………………………………………….2

1.1 Introducere ………………………………………………………………………………………24

1.2 Originea și propagarea sunetului …………………………………………………………24

1.3 Probleme acustice în proiectarea arhitecturală actuală ……………………………

1.4 Materiale de constructii fonoabsorbante ………………………………………………….

CAPITOLUL 2. [anonimizat] A [anonimizat] ……………………………………..24

2.1 Date tehnice ale sălii ………………………………………………………………………….24

2.2 Etapele proiectului……………………………………………………………………………..25

2.2.1 Pregătirea și instalarea aparaturii……………………………………………………………..25

2.2.2 Determinarea duratei de reverberație ……………………………………………………….28

2.2.3 Interpretarea rezultatelor și verificarea rezultatelor obținute ……………………….42

2.2.4 Compararea valorilor obținute pentru reverberație cu relația lui Sabine ……….44

2.2.5 Determinarea indicelui de izolare la zgomot aerian pentru peretele despărțitor dintre sala de lectură și hol ………………………………………………………………………………………59

2.2.6 Interpretarea rezultatelor și verificarea rezultatelor obținute ……………………….60

2.2.7 Determinarea indicelui de izolare la zgomot aerian pentru planșeul dintre niveluri …………………………………………………………………………………………………………………. 64

2.2.8 Interpretarea rezultatelor și verificarea rezultatelor obținute ……………………….65

2.2.9 Determinarea indicelui de izolare la zgomot de impact pentru planșeul dintre niveluri ………………………………………………………………………………………69

2.2.10 Interpretarea rezultatelor și verificarea rezultatelor obținute ……………………..70

2.2.11 Propunerea unei soluții pentru peretele despărțitor ………………………………….74

2.2.12 Propunerea unei soluții pentru planșeul despărțitor …………………………………81

2.3 Concluzii ………………………………………………………………………………………….88

CAPITOLUL 3. BIBLIOGRAFIE ………………………………………………………. 89

CAPITOLUL 1. [anonimizat], transmiterea și recepționarea energiei sub formă de unde vibratorii în materie și de efectul pe care acea energie îl poate produce. Fundamentele teoretice ale acusticii au fost scrise în anul 1887 [anonimizat] 18 Wallace Clement Sabine a realizat aplicații importante ale acusticii în arhitectură.

O acustică bună se caracterizează prin claritatea sunetelelor și prin protecția împotriva zgomotelor neplăcute. Materialele și sistemele utilizate în construcții au o [anonimizat]u asigurarea unui mediu acustic bun.

O vibrație este o mișcare, de obicei de mică amplitudine, prin care se produce o deplasare în jurul unei anumite poziții de echilibru. În această mișcare există o forță, numită recuperatoare, care acționează asupra particulei sau a sistemului, pentru a o aduce în poziția sa de echilibru.

O undă este o propagare a variației unei anumite cantități fizice prin spațiu, generată într-un anumit loc (sursa care emite unda). Oricare ar fi magnitudinea a cărei schimbare se propagă, toată unda propagă energie. O undă magnetică este propagarea unei vibrații într-un mediu material determinat. Acustica fizică studiază cauza și mediul de propagare al undei, în timp ce acustica fiziologică studiază efectul acesteia.

Proprietățile principale ale unei unde sunt:

-viteza de propagare (m/s), care depinde de tipul de undă și de mediul de propagare. Viteza sunetului se aproximează la 345m/s la 23℃, cu o variație de 0,17% la fiecare grad Celsius.

-energia (J), puterea (W=J/s) și intensitatea (W/mp). Acestea se diminuează odată cu progresul undei.

-frecvența (Hz).

Acustica construcțiilor studiază comportamentul sunetului propagat în interiorul unui spațiu închis. Acest comportament variază în funcție de fenomenele fizice ca reflexiile timpurii, reverberația, ecoul, rezonanța.

Originea și propagarea sunetului

Cuvântul sunet are două definiții:

-fizic- este fluctuația deplasării unei particule într-un mediu elastic, cum este aerul.

-fiziologic- este senzația unui auditoriu produsă în ureche și creată de fluctuațiile în presiunea aerului.

Mișcarea undelor sonore este creată de aparenta mișcare a straturilor de compresiune și rarefiere a particulelor de aer. Particulele de aer care transmit unde sonore nu își schimbă pozițiile normale. Ele vibrează până la poziția lor de echilibru (care sunt pozițiile în care nu sunt transmise unde sonore).

Timpul în care se efectuează o activitate completă de deplasare a particulei este numită perioadă de oscilație. Distanța maximă în care particula se mișcă față de poziția de repaus este numită amplitudine.

Viteza mișcării undelor sonore la 20 grade Celsius este de 344m/s.

Frecvența, lungimea de undă

Numărul de oscilații pe care particulele le suferă într-o secundă este numită frecvență și se măsoară Hz.

Distanța parcursă de o undă sonoră în timpul perioade de oscilație se numește lungime de undă. Relația dintre lungimea de undă, frecvență și viteză a sunetului este:

Lungimea de undă x frecvența = viteza sunetului

Presiune acustică, intensitate acustică, energie acustică

Presiunea acustică reprezintă presiunea aerului la care se adaugă presiunea determinată de o undă sonoră. Aceasta este măsurată de un sonometru, cu ajutorul unui microfon, amplificator și un instrument de ieșire care măsoară nivelul presiunii sonore efective în dB. Sonometrele, fabricate în diferite dimensiuni și de multe firme, pot fi folosite pentru numeroase scopuri în acustică și reprezintă cel mai important instrument în evaluarea și controlul zgomotului și al vibrației.

Intensitatea acustică constă în flxul de energie care străbate unitatea de suprafață, perpendiculară pe direcția de propagare a undelor.

Exemple de intensități acustice

<20 dB natură liberă fără acțiunea vântului

Efect: prag auditiv greu de determinat.

20-30 dB încăpere foarte liniștită

Efect: prag auditiv ce nu influențează capacitatea de concentrare.

30-40 dB zgomot obișnuit de fond în casă

Efect: posibile tulburări ale somnului.

40-50 dB conversație normală

Efect: reducerea capacității de concentrare a terților.

50-60 dB aparatura electronică în încăperi

Efect: conversația normală necesită vorbirea cu voce tare.

60-70 dB zgomot produs de tastatură

Efect: tulburări vegetative și scăderea capacității productive.

70-80 dB mașină în trafic

Efect: tulburări vegetative mai mari în cazul unor expuneri frecvente.

80-90 dB camion în trafic

Efect: o influență prelungită nu mai este suportabilă.

90-100 dB ciocan cu aer comprimat

Efect: este necesară o protecție auditivă.

100-110 dB concert pop

Efect: defecte sau afecțiuni ascunse.

110-120 dB avion cu reacție în decolare de probă

Efect: pragul durerii.

120-130 dB avion cu reacție la start

Efect: afecțiuni fizice.

130-140 dB împușcătură de mortier din imediata apropiere

Efect: lezare acută, ireversibilă și ăn cazul unei influențe de scurtă durată.

Undele sonore ajung la urechea externă prin canalul auditiv, iar vibrațiile recepționate de acesta vor fi multiplicate cu ajutorul celor 3 oase din urechea mijlocie și transmise printr-un fluid la terminațiile nervoase din urechea internă. Nervii transmit impulsurile la creier unde are loc procesul final al auzului.

Urechea umană percepe un domeniu de frecvențe cuprins între 16 și 16000 Hz.

Nivelul minim pe care un auditor îl poate percepe poartă numele de prag al audibilității. Când presiunea sunetului crește și sunetul devine din ce în ce mai înalt, se va atinge nivelul la care senzația de auz devine inconfortabilă. Acest nivel minim la care senzația produce disconfort poartă numele de prag de durere.

Propagarea și comportamentul undelor sonore în spații închise este mai complex decât în aer liber și necesită experiență și imaginație pentru a urma calea complicată chiar și a unei singure unde sonore.

Reflexia sunetului

Reflexia se manifestă în momentul în care sunetul întâlnește o anumită suprafață solidă și este trimis înapoi în mediul de propagare, fără a pierde semnificativ din energia sa. Dacă materialul face sunetul să piardă din energie, putem considera că este vorba de absorbție.

Suprafețele grele, rigide, plate cum ar fi betonul, tencuiala, sticla vor reflecta aproape toate energiile sonore incidente care lovesc suprafețele lor. Acest fenomen de reflexie a sunetului este similar cu cel de reflexie a luminii și constă în faptul că razele incidente și reflectate se găsesc în același plan și unghiul undelor sonore incidente va fi egal cu unghiul de reflexie.

Fig. Comportamentul sunetului într-un spațiu închis

Sunet incident

Frontul undelor directe

Sunet reflectat

Frontul undelor reflectate

Sunet transmis în spațiul închis

Sunet absorbit de suprafața peretelui

Sunet absorbit în aer

Energie acustică disipată în structură

Sunet condus în alte părți ale construcției

Sunet radiat de vibrația spațiului închis

Umbra acustică

Difracția sunetului prin deschizături

Multiple reflecții care contribuie la reverberație

Sunet difuzat datorită neregularităților suprafețelor.

Difracția este fenomenul acustic care determină ca undele acustice să ocolească un obstacol.

Difuzia este o formă de reflecție, dar cu sunetul reflectat dispersat, modificat în fază și/sau direcție.

Energia radiată de o sursă de sunet într-un spațiu închis ajunge la un ascultător aflat în orice punct sub două forme: o parte din energie ajunge în mod direct (sunet direct), când între sursă și receptor este spațiu liber, iar cealaltă parte din energie ajunge în mod indirect (sunet reflectat), adică este asociat cu reflexiile succesive pe care valul sonor le suferă atunci când intră în contact cu diferite suprafețe din acea încăpere.

Într-un punct oarecare din spațiul închis, energia corespunzătoare sunetului direct depinde exclusiv de distanța dintre sursă si receptor, în timp ce energia asociată fiecărei reflexii depinde de drumul parcurs de unda sonoră, dar și de gradul de absorbție acustică a materialelor din care sunt alcătuite suprafețele. Așadar, cu cât este mai mare distanța parcursă și cu cât sunt mai absorbante materialele folosite, cu atât energia asociată sunetului direct cât și sunetului reflectat este mai mică.

Ecoul reprezintă rezultatul fenomenului de reflexie a undelor acustice. Toate reflexiile care ajung la un receptor în primele 50 milisecunde de la sosirea sunetului direct sunt integrate de urechea umană și în consecință, perceperea lor nu se face diferențiat față de sunetul direct. Atunci când sunetul emis este un mesaj vocal, astfel de reflexii contribuie la îmbunătățirea înțelegerii mesajului și în același timp produc o creștere a intensității (senzație de amplitudine a sunetului). În caz contrar, apariția într-un punct de ascultare a unei reflexii la nivel înalt cu o întârziere mai mare de 50 milisecunde, este total contraproductivă pentru obținerea unei bune intelegibilități a cuvântului, deoarece este percepută ca o repetare a sunetului direct. În acest caz, reflexia este numită ecou. Întârzierea de 50ms este echivalentă cu o diferență de drum dintre unda directă și cea reflectată de aproximativ 17m.

Ecoul de fluturare constă într-o repetare multiplă, într-un interval scurt de timp, a unui sunet generat de o sursă de sunet și apare atunci când este plasat între două suprafețe paralele, netede și foarte reflectante. Din această cauză, nu trebuie lăsați față în față doi pereți reflectanți, pentru că între ei se formează unde staționare.

Spre deosebire de ecou, reverberația reprezintă prelungirea sunetului, scăzând în intensitate după oprirea sursei sonore.

Combinația dintre undele incidente și reflectate într-o sală dă naștere unor interferențe constructive și distructive sau la apariția undelor staționare ale modurilor proprii ale sălii. Fiecare mod propriu are asociată o frecvență, denumită frecvență proprie și e caracterizată de un nivel de presiune sonoră care variază în funcție de punctul considerat.

Energia sonoră totală prezentă în orice punct dintr-o încăpere se obține din suma unei energii variabile și a unei energii constante. Energia variabilă corespunde sunetului direct și se diminuează pe măsură ce receptorul se îndepărtează de sursă, în timp ce energia constantă este asociată sunetului indirect reflectat.

Creșterea majoră a surselor de zgomot în interiorul și în exteriorul clădirilor, trecerea de la construcții masive, tradiționale la elemente de construcții subțiri, ușoare, mobile, prefabricate, în conjuncție cu cererea pentru îmbunătățirea condițiilor acustice, au făcut acustica clădirilor o componentă esențială în proiectare.

Remarcabila dezvoltare a științelor inginerești a atins nivelul la care clădirile îndeplinesc mai mult decât rolul de a furniza un adăpost și o protecție a locatarilor împotriva fluctuațiilor mediului exterior (termice, atmosferice, sonice, luminoase și spațiale). Controlul contemporan al mediului înconjurător poate crea un mediu complex, artificial în clădiri, care va îmbina toate cerințele fizice, fiziologice și psihologice ale ocupanților. Acest mediu artificial este din multe puncte de vedere superior celui natural.

Astfel, acustica construcțiilor are ca scop:

-protejarea ocupanților clădirilor împotriva zgomotelor excesive și a vibrațiilor periculoase pentru bunăstarea, sănătatea și productivitatea lor.

-furnizarea celor mai favorabile condiții acustice pentru producerea, transmiterea și perceperea sunetelor dorite (discursuri, muzică) în interiorul încăperilor sau în aer liber.

Aceste două probleme sunt înrudite și interdependente și nu pot fi separate una de alta.

Probleme acustice în proiectarea arhitecturală actuală

Îmbunătățirile continue din ultimii ani în tehnologiile de construcție și schimbarea graduală a conceptului de bază al proiectării au făcut acustica un factor important pentru performanța spațiilor arhitecturale. Factorii care au făcut acustica construcțiilor un important participant în controlul mediului clădirilor sunt:

-un număr impresionant de săli de spectacole (teatre, biserici, biblioteci, studiouri, săli de concerte) s-au construit în toată lumea. Dimensiunile mari și capacitatea multora dintre ele au creat probleme de acustică care nu au fost rezolvate în ultimii ani. În plus, trendul actual în proiectare de a folosi suprafețe plane, neîntrerupte cu cât mai puține ornamente a avut un efect dăunător asupra acusticii sălilor.

-în domeniul construcțiilor s-a înregistrat o creștere rapidă a utilizării materialelor și a construcțiilor ușoare. Elementele prefabricate sunt folosite atât pentru pereții exteriori, cât și pentru cei interiori, pentru partiții, pardoseli, tavane suspendate. În plus, există o cerere în creștere pentru partiții flexibile sau mobile. Acestor elemente le lipsesc cele mai importante trăsături ale unei izolări acustice eficiente . Din păcate, acestea promovează transmiterea zgomotelor prin goluri și spații libere create prin îmbinarea elementelor prefabricate și prin caracteristicile de transmitere a zgomotelor a panourilor subțiri, ușoare.

Trendul arhitectural actual susține că spațiile într-o clădire ar trebui integrate fără închideri. Chiar dacă acest concept crează interioare plăcute vizual, trebuie luat în considerare faptul că dorința pentru spații deschise interioare se confruntă cu apartiția unor zgomote nedorite și aduce mari probleme de acustică.

Din punct de vedere al existenței instalațiilor și echipamentelor, clădirile devin din ce în ce mai mecanizate. Multe componente pentru încălzire, ventilare și sisteme de aer condiționat, calculatoare, contribuie de asemenea la profilul de zgomot al clădirilor. O clădire de birouri este prevăzută cu tuburi de transmitere, cabluri, conducte, fire etc. Pe lângă sursele interioare, există surse exterioare de zgomote provenite de la industrii și transporturi. Reducerea acestor zgomote constituie o problemă importantă de acustică. O soluție pentru țevi este îmbrăcarea lor în cochilii de vată minerală și fixarea lor de perete prin intermediul unor coliere elastice, nu prin sisteme de prindere rigide.

Sălile mari de evenimente sunt utilizate pentru multiple scopuri: conferințe, mitinguri politice, discuții de grup, recitaluri, prezentări, concerte etc. Utilizarea multiplă a aceleiași săli implică o sarcină deosebită pentru proiectanți.

Trebuie ținut cont de faptul că tratamentele acustice singure nu afectează condițiile de ascultare dintr-o încăpere. Proiectarea unei încăperi eficient izolate acustic necesită în mod egal o atenție specială la partea de design, deoarece acustica oricărei săli va fi considerabil afectată de o serie de considerații aparent pur arhitecturale, cum ar fi: forma încăperii, proporțiile acesteia, aspectul închiderilor, dimensiunile și distribuția elementelor structurale aparente, iregularitățile suprafețelor, accesoriile, mobilierul, decorațiunile, conexiunea cu incintele adiacente, îmbinările lăsate libere dintre elemente, din jurul ușilor, ferestrelor, accesoriile, țevile și alte echipamente care străbat incinta sau tratamentul suprafeței etc. Practic, fiecare detaliu din spațiul interior contribuie într-o mică sau mare măsură la performanța acustică a sălilor.

Condiții și reguli în proiectarea acustică

Proiectarea sălilor de audiții trebuie să respecte cerințe estetice, funcționale, construcționale, economice. În afară de aranjarea acustică plăcută arhitectural și structural, trebuie acordată atenție pentru asigurarea unui loc confortabil, vedere bună și auz, temperatură optimă, ventilare, lumină la un cost rezonabil. Ascultătorii trebuie să fie capabili să ajungă ușor și rapid la locurile lor și încăperea trebuie să fie capabilă să fie evacuată rapid și în siguranță în caz de urgență sau la sfârșitul spectacolului.

În concluzie, o sală de audiții necesită confort, siguranță, estetică plăcută, lumină optimă, vedere bună și sunet bun.

Cerințe acustice

-intensitate adecvată în fiecare punct al sălii, în special în acele locuri care sunt cel mai îndepărtate de sursa sonoră.

-distribuție uniformă a energiei sonore în fiecare punct al sălii, sunetul trebuie să fie la fel de tare în toate locurile, indiferent dacă sunt aproape sau departe.

-caracteristici optime de reverberație care să permită cea mai favorabilă apreciere a programului sonor, inteligibilitatea cuvintelor, plăcerea muzicii, prezentare eficientă a programului snonr de către interpreți.

-lipsa ecoului, reflexii întârziate, concentrări de sunete, distorsiuni, rezonanță și alte fenomene nedorite.

-zgomote și vibrații care interferează cu interpretarea sau ascultarea în sală trebuie exclusă sau redusă din fiecare punct din sală.

Importanța formei și a volumului pentru furnizarea unei energii sonore optime

Forma și mărimea unei săli de audiție sunt factori importanți în obținerea unei intensități adecvate în orice punct din zona publicului. Această problemă apare din cauza pierderii de energie a undelor sonore și de absorbția sunetului cauzată finisajelor acustice și conținutului camerei.

Prin alegerea formei cele mai potrivite dim punct de vedere acustic, după determinarea destinației sălii, se pot elimina multe probleme de la bun început. În general, orice formă este posibilă și ameliorabilă, fie prin tratamente acustice, fie prin aplicarea ambelor metode concomitent. În general, orice formă este posibilă și ameliorabilă, fie prin împărțirea suprafețelor interioare să adoptăm de la bun început o formă corespunzătoare cerințelor acusticii. Astfel, sub aspect acustic, forma trapezoidală reprezintă unele avantaje, împiedicând formarea ecourilor repetate și asigurând o bună transmisie a sunetelor directe.

Pentru asigurarea premiselor unei bune acustici, forma sălii va fi controlată de aproape aceleași legi pe care arhitecții le-au întrebuințat și în trecut, pentru asigurarea unei cât mai bune vizibilități.

Respectarea unor raporturi convenabile între lungimea și lățimea sălii, în vederea obținerii unei forme proporționale în plan orizontal, ajută în general la obținerea unei acustici corespunzătoare.

Raportul între lățimea și lungimea sălii va fi cuprinsă între ¼ și ½. Acest raport diferă în funcție de anumite condiții.

Forma în secțiune sau profilul sălii este controlat de volumul optim prescris în funcție de unitatea de suprafață sau pe loc de spectator. Ca forme în secțiune trebuie evitate curbele concave, bolțile în cupole, care dau reflexii convergente, concentrând sunetele și dând loc unei defectuoase distribuții a acestora. Suprafețele convexe vor dispersa undele sonore reflectate în încăperi.

Suprafețele concave cu masa mare de curbură nu sunt permise.

Volumele excesive sunt de evitat din punct de vedere acustic.

La încăperi mari (auditorii, teatre, cinematografe) trebuie redus la minim volumul, fără a sacrifica proporțiile, din punct de vedere al vizibilității. Prescripțiile actuale prevăd un volum cuprins între 4 și 8 mp pe persoană.

Raporturi favorabile între dimensiuni sunt atunci când se respectă relația:

unde L reprezintă lungimea sălii, l- lățimea și h-înălțimea.

Având în vedere că suprafața pardoselii este ocupată de ascultător, capacitatea ei de reflexie se consideră a fi neglijabilă. Astfel, forma pardoselii se va stabili numai în funcție de traiectoria directă a sunetelor.

În cazul în care sursa sonoră este repartizată pe o suprafață mai mare se cere o înălțare succesivă a rândurilor de locuri (teatre, săli de concerte etc), lucru necesar și pentru asigurarea vizibilității.

Rezultă astfel o formă curbă a profilului pardoselii, fapt ce trebuie să țină seama de două considerente și anume: dacă pentru obținerea vizibilității este necesar un unghi de 12-15 grade, pentru asigurarea calității acustice este necesară o supraînălțare mai accentuată.

Forma suprafeței tavanului se stabilește în urma studiilor de acustică geometrică, corelate cu studiul formei în plan și a a suprafeței pereților. Iată și câteva situații de tratare a tavanului:

Forma în plan a tavanului se corelează cu forma în plan a sălii:

Forma suprafeței pereților trebuie să fie studiată astfel încât să fie respectate următoarele condiții:

-distanța între sursă și ascultător trebuie să fie cât mai mică;

-forma în plan trebuie să ia în considerare direcționarea sunetului;

-este necesară dirijarea reflexiei prin tratarea corespunzătoare a pereților laterali;

-aceste forme se vor evita deoarece se știe că formele concave duc la concentrări de sunete;

-este necesară corecția acustică prin tratamente absorbante pentru a evita ecourile repetate.

Și în cazul pereților, forma tavanului trebuie corelată cu forma în plan a sălii.

Suprafețele care delimitează sălile se cer a fi fragmentate. Avantajul acestui fapt este acela că favorizează reflexia sunetelor, asigurând uniformitatea câmpului sonor și intervin favorabil asupra duratei de reverberație a sălilor.

S-a constatat astfel că cele mai bune efecte acustice se obțin prin fragmentarea cu elemente ce au striații în adâncime între 0,50 și 1,00m și o lățime de la un metru până la doi metri. Dacă aceste elemente la rândul lor se fragmentează prin profile curbilinii, se obțin frecvențele cele mai înalte. Fragmentările pot fi obținute prin:

-elemente de structură- stâlpi, grinzi;

-prin utilizarea unor structuri acustice speciale.

Problemele legate de acustica sălilor sunt total diferite de cele de izolare a construcțiilor împotriva zgomotelor. Astfel, dacă în cazul izolării fonice se urmărește diminuarea nivelului de zgomot sub limitele admisibile, în cazul sălilor de audiție, pe lângă diminuarea zgomotelor supărătoare provenite din trafic, din funcționarea instalațiilor etc. se urmărește punerea în valoare a sunetelor, asigurarea unui nivel de audiție optim în toate punctele sălii, fie că este vorba de producție vorbită sau muzicală.

Protecția la zgomot este o cerință esențială în Directiva Consiliului Europei nr.89/106/CEE. Aceasta presupune crearea unor condiții de confort acustic. Zgomotul în interiorul unei încăperi este funcție de nivelurile de presiune acustică ale surselor interioare sau exterioare, de caracteristicile geometrice ale spațiului respectiv, de coeficienții de absorbție acustică ai pereților, pardoselilor sau tavanelor. Confortul acustic este caracterizat de durata de reverberație a spațiului respectiv.

Pierderile de energie sonoră trebuie reduse la minimum și înlocuite în următoarele moduri:

-forma în plan trebuie stabilită astfel încât audiența să se afle cât mai aproape de sursa sonoră, pentru a reduce distanța pe care trebuie să o parcurgă sunetul. Astfel, este de preferat o formă în plan conică, de evantai, în detrimentul unei forme rectangulare. În sălile mari se realizează balcoane pentru a aduce mai multe locuri mai aproape de sursa sonoră.

-suprafața pardoselii și volumul sălii trebuie păstrat la un minim rezonabil, pentru a scurta distanța parcursă de sunetele directe și reflectate.

-publicul trebuie situat pe o podea înclinată pentru că sunetul este mai ușor absorbit când parcurge o incidență razantă.

Confortul acustic dintr-o încăpere este funcție de caracteristicile geometrice ale spațiului, de absorbția acustică a elementelor de construcție delimitatoare, precum și de nivelurile de presiune acustică ale surselor interioare sau exterioare. Parametrul cel mai important ce caracterizează spațiul respectiv este durata de reverberație . Durata de reverberație T este timpul ce trece din momentul în care se oprește emisia sursei sonore – după ce sunetul emis intră în regim constant ( zona de palier orizontal ), până în momentul în care intensitatea sonoră descrește până la 10-6 din valoarea sa inițială – sau nivelul de intensitate sonoră scade cu 60 dB .

Expresia pentru calcularea duratei de reverberație, cunoscută sub numele de relația lui SABINE, este :

în care:

– V este volumul spațiului,

– αi este coeficentul de absorbție acustică al unui material « i »,

– Si este aria geometrică a suprafeței pe care este așezat materialul « i ».

În legătură cu durata de reverberație și coeficenții de absorbție acustică, sunt necesare câteva mențiuni speciale despre mobilier și public: Mobilierul din lemn dur sau din metal este în mod evident foarte reflectant. ( Dacă pe fața acestuia sunt aplicate stofe, el poate deveni mai absorbant). Fotoliile din sălile de audiții au absorbții acustice diferite, în funcție de tipul de finisaj al suprafețelor. Cei mai mari coeficienți de absorbție acustică îi au fotoliile cu pernele umplute cu poliuretan și acoperite cu stofe sau catifea. Cât privește fonoabsorbția realizată de public, contribuția persoanelor și a hainelor acestora este importantă la definirea parametrilor acustici ai unei săli de audiții.

Un parametru important în domeniul acusticii este indicele de izolare la zgomot. La pardoseli, acesta se numește indice de izolare la zgomot de impact, notat cu Li. Planșeul nu asigură niciodată o izolare acustică suficientă între două spații suprapuse, dar se adaugă alte straturi de pardoseală care aduc o îmbunătățire. Parametrul ΔLi al sistemului de pardoseală – indicele de îmbunătățire a izolării la zgomot de impact- trebuie să fie suficient de mare pentru ca, adunat la izolarea dată de planșeu, să asigure confortul acustic necesar. Izolarea unui tavan ajută la reducerea zgomotului de impact doar dacă este izolat și pe lateral, pentru a evita orice punte acustică.

Stratul final al pardoselii are un rol important. Pentru un covor PVC, indicele de îmbunătățire a izolării la zgomot este de 7 dB, iar o mochetă de calitate superioară poate ajunge până la 20 dB. Parchetul are valori între 10 și 25 dB. În anumite cazuri se poate realiza un sistem complex de dală flotantă care include plăci de vată minerală. Dacă structura clădirii este metalică, efectul creat de aplicarea de materiale fonoizolante la nivelul planșeului nu va fi cel scontat. Prin metal zgomotul se transmite cel mai ușor, pentru că vibrează puternic, chiar dacă este lestat. Betonul este un izolator relativ bun, pentru că respectă legea masei: un element izolează cu atât mai bine cu cât este mai greu.

Sub pardoseală, pentru zgomotul la impact, se poate folosi vata minerală, un material elastic, cu proprietăți de izolare termică, sau polistirenul ecruisat. Sunetul, de diferite frecvențe, intră între pori sau particule și este atenuat acolo. Nu se recomandă polistirenul extrudat sau expandat, deoarece acestea au celule închise, care nu asigură elasticitatea necesară. Alte materiale folosite sunt membranele izolatoare, din cauciuc de exemplu, fiind materiale elastice, eficiente sub parchet.

Pentru pereți, sunt eficiente ca materiale fonoabsorbante vata minerală sau poliuretanul sub formă de burete. De asemenea, se mai folosesc panourile de gips-carton cu perforații, care funcționează pe principiul rezonatorului: sunetul intră în orificii și ajunge în spatele panoului, unde cavitatea e mare, și își consumă energia. Astfel sunetul nu mai iese prin perforație cu aceeași energie cu care a intrat. În funcție de mărimea si numărul orificiilor, plăcile de gips-carton sunt folosite pentru controlul acusticii unor săli de concerte sau evenimente.

E bine de știut că vata minerală nu face izolare fonică, ci absorbție de unde sonore. Izolare face legea masei, deci orice element greu, iar pentru aceasta avem materiale ca betonul, cărămida și BCA-ul, în ordinea capacității de izolare. Vata minerală absoarbe sunetul, de aceea nu se mai aude sunetul în spatele ei. Inserată în perete dublu placat, aceasta nu face deci izolare, ci reduce zgomotul – prin absorbție  –  la trecerea dintr-o parte în cealaltă.  Dacă sursa și receptorul sunt în același spațiu, absorbția se face cu un material poros, iar dacă sursa și receptorul sunt în spații diferite, între ele izolarea se face prin materiale cu masă mare.

Sălile de concerte sunt cazuri particulare, unde se face absorbție controlată. Întotdeauna în spatele sălii trebuie să să existe un perete absorbant, pentru ca sunetul să nu se întoarcă la auditor.

Materiale de construcție fonoabsorbante

Toate materialele de construcție și finisajele folosite în construcția sălilor de audiții au capacitatea de a absoarbe sunetul într-o anumită măsură. Atunci când întâlnește un obstacol, sunetul va fi reflectat sau absorbit. Energia sonoră care este absorbită de material va fi parțial transformată în energie termică, dar cea mai mare parte va fi transmisă de cealaltă parte a materialului fonoabsorbant. Cu alte cuvinte, un bun material fonoabsorbant este un bun transmițător al sunetului, așadar un izolator fonic ineficient. Un izolator fonic, pe de altă parte va preveni transmiterea sunetului de pe o parte pe alta.

Conceptul de tratament acustic al unei incinte este diferit de cel de antifonare. Antifonarea reprezintă o subcategorie a tratamentului acustic și se referă la împiedicarea transmisiei sunetului dintr-o incintă în alta, precum și ca sunetul din afara sa să pătrundă în interiorul incintei.

Principiul pe care se bazează în general izolarea fonică este “masă-aer-masă”. Viteza de transmisie a sunetului fiind diferită între medii diferite (de exemplu, în apă se transmite de patru ori mai repede decât în aer), sunetul pierde din energie când trebuie să treacă dintr-un mediu în altul.

Asfel, dacă avem un perete masiv în interiorul unei camere, urmat de un spațiu gol, iar apoi peretele efectiv al camerei, sunetul va trebui să treacă prin trei medii diferite, și va pierde din energie. Prin plasarea unui material absorbant dens (vata minerală bazaltică este de preferat) în interiorul său, se va elimina din posibila rezonanță a peretului fals, precum și în cazul în care “incinta” creată între cei doi pereți este etanșă, o îmbunătățire a absorbției pe frecvențe joase – va putea avea efectul unui panou absorbant cu placa de rezonanță.

Metoda de antifonare a unei incinte este construirea unei “camere-în-cameră”, adică construirea unor pereți falși, a unui tavan sau a unei podele, în interiorul camerei. Pardoseala flotantă trebuie așezată pe materiale absorbante pentru a împidica transmisia frecvențelor joase din interiorul acesteia către exterior.

O atenție deosebită trebuie acordată etanșeizării incintei în care se dorește antifonarea, deoarece efectul este în mare parte anulat în cazul în care o ușă sau un geam nu se închide perfect sau în cazul existenței unei guri de aerisire, de aer condiționat. Ușile trebuie să se aibă o bandă de cauciuc sau un alt material compresibil, pe care să preseze în mod egal (inclusiv pe prag), iar geamurile recomandate sunt cele termopan, de calitate superioară față de ferestrele standard.

Materialele fonoabsorbante de construcție folosite la proiectarea sălilor de audiții sau pentru controlul sunetului în încăperile gălăgioase se pot clasifica în:

-materiale poroase

-membrane absorbante

-rezonatori.

In cateogoria materialor poroase se încadrează plăcile acustice fibrolemnoase prefabricate, vata minerală, păturile izolatoare, tencuielile acustice. Acestea se caracterizează printr-o rețea celulară de pori interconectați care transformă energia acustică incidentă în energie termică.

Tencuielile acustice și materialele stropite sunt folosesite cel mai adesea pentru reducerea zgomotului în locurile în care oricare alt tratament acustic ar fi imposibil de realizat datorită suprafețelor curbate sau neregulate. Eficiența lor acustică depinde de grosimea stratului, de compoziția materialului, de cantitatea de liant, de starea suprafeței suport la momentul aplicării, modalitatea de aplicare etc. Pentru a obține rezultatele dorite, este esențial ca lucrarea să fie realizată de către un personal specializat conform specificațiilor producătorului.

Păturile acustice sunt realizate din vată minerală, fibre de lemn și de obicei sunt montate pe un cadru de lemn sau metal. Capacitatea de absorbție a lor crește odată cu grosimea, acestea fiind realizate cu grosimi între 2 și 15 cm.

Poziționarea lor în apropierea colțurilor camerei este indicată, datorită acumulării de frecvențe joase care se întâlnește în aceste locuri.

Având în vedere faptul că vata minerală bazaltică este un material destul de iritant, este indicată învelirea ei într-un material material care permite trecerea sunetului, fără a absorbi și fără a reflecta înapoi din unde, ducând la scăderea eficienței materialului acoperit (de exemplu: pânza de sac).

Deși din punct de vedere estetic și al ușurinței la manevrare cea mai simplă metodă de construcție a acestora este plasarea lor într-un cadru de lemn, astfel se pierde o parte din suprafața de absorbție (cea mascată de către cadrul de lemn).Variantele de evitare a acestui neajuns ar fi aceea de a înveli vata minerală ca o saltea într-un cearșaf, fără a avea vreun material solid de susținere.

Rezonatoarele Helmholtz sunt concepute pe principiul de funcționare al cavității rezonante și constă dintr-o incintă închisă, conectată la exterior printr-una sau mai multe deschizături înguste:

Din variantele practice de rezonatoare Helmholtz, amintim:

– varianta cu cavități create cu ajutorul unor fâșii de lemn

– varianta cu cavități circulare de multiple dimensiuni

CAPITOLUL 2. STUDIU DE CAZ:

Reabilitarea acustică a sălii de lectură din căminul 5 al Universității Tehnice din Cluj-Napoca

Date tehnice ale sălii măsurate

Amplasament: strada Observatorului, nr. 34, cartierul Zorilor, localitatea Cluj Napoca, județul Cluj

Dimensiuni: lungimea: 6,86m, lățimea: 6,66m, înălțimea: 2,62 m.

Etapele proiectului

Pregătirea și instalarea aparaturii

Determinarea duratei de reverberație prin masurari acustice

Interpretarea rezultatelor și verificarea valorilor obținute

Determinarea duratei de reverberație cu relatia lui Sabine

Determinarea indicelui de izolare la zgomot aerian

Determinarea indicelui de izolare la zgomot de impact

Interpretarea rezultatelor

Verificarea rezultatelor

Propunerea unei soluții de reabilitare și evaluarea valorilor obținute

Pregătirea și instalarea aparaturii

Aparatura cu care s-au efectuat măsurătorile poartă numele producătorului danez Bruel& Kjaer Sound and Vibration Meausurement, fiind primul producător din lume care a realizat echipamente de înaltă prezicie în domeniul acustic.

Modelul 2270-S este compact și robust ce poate măsura cu unul sau două microfoane simultan, unul sau două accelerometre. Prin adăugarea de aplicații specializate, funcționalitatea instrumentului poate fi extinsă pentru a îndeplini toate cerințele pentru evaluarea zgmotului și a vibrațiilor, inclusiv aplicații specializate pentru acustica clădirii, evaluarea tonurilor, identificarea sursei de zgomot, intensitatea sunetului, măsurători ale vibrațiilor.

Amplificator de putere Power Amplifier 2716

Power amplifier 2716 este un amplificator de înaltă performanță optimizat pentru aplicații pentru sunete și vibrații. Poate fi folosit ca un amplificator de putere de uz general.

Aparatul este compact, are două canale care pot fi folosite împreună sau separat fiecare.

Sursa de sunet omnidirecționala Omnipower sound source 4292

Sursa de sunet Omnipower 4292 utilizează 12 difuzoare într-o configurație dodecahedrală pentru a radia sunetul uniform cu o distribuție sferică. Toate difuzoarele sunt conectate într-o rețea paralele de serie pentru a asigura funcționarea în fază și o impedanță care se potrivește cu amplificatorul de sunet.

Întregul ansamblu cântărește mai puțin de 8 kg și este prevăzut cu un mâner de ridicare convenabil care nu interferează măsurabil cu câmpul sonor.

Pentru majoritatea măsurătorilor de acustică arhitecturală, sursa de sunet trebuie să emită un sunet uniform în toate direcțiile pentru a obține rezultate reproductibile și fiabile. Standardele relevante pentru măsurătorile de acustică arhitecturală (inclusiv ISO 16283, ISO 10140 și ISO 3382) necesită utilizarea unei surse de sunet omnidirecționale. Zgomotul de fond este inamicul măsurărilor bune de acustică arhitecturală, în special la frecvențe joase în care zgomotul de trafic și

sistemele de climatizare sunt unele dintre principalele vinovate, adică între 100 Hz și 200 Hz. Sursa de sunet OmniPower este proiectată să ofere performanțe maxime în această gamă care oferă puterea maximă acolo unde este nevoie cel mai mult.

Programul de analiză BZ 5503 este instrumentul de vizualizare și procesare de ultimă generație al Brüel & Kjær.

Se folosește la :

arhivare de date, importare și exportare de date

afișare de date on-line și acces de la distanță

vizualizarea detaliată a datelor

depozitare în Cloud, acces și partajare

Determinarea duratei de reverberație

Măsurarea duratei de reverberație s-a realizat într-un punct de emisie și un punct de recepție diferite datorita dimensiunilor reduse ale incaperii, conform planului:

Pentru a putea măsura, cu ajutorul sursei omnidirecționale, s-a generat un zgomot alb care a durat aproximativ câteva scunde. Zgomotul alb este un zgomot de bandă largă, folosit în măsurători electroacustice, caracterizat prin energie egală pe lățime de bandă constantă.

Valorile obținute sunt următoarele:

Interpretarea rezultatelor și verificarea valorilor obținute

Pentru rezultatele obținute la punctul anterior se va efectua verificarea valorilor obținute cu valorile medii din STAS 9783/0-84.

Conform STAS 9783/0-84 și C125-2013, curba variației duratei de reverberație, pentru o anumită sală, trebuie să se încadreze în domeniul admisibil ( pentru domeniul de frecvență 125Hz-4000Hz) :

Se alege durata de reverberație medie a sălii conform tabel 21 din C125/2013

Valorile raportate Tf/Tm dintre duratele de reverberație Tf calculate sau măsurate pentru fiecare dintre frecvențele normale și durata medie de reverberație Tm, trebuie să se încadreze în zona arătată în figura 2.

Volumul interior este de V=108 m3.

În continuare vom calcula raportul dintre durata de reverberație obținut în urma măsurătorilor și durata de reverberație medie a sălii și îl vom compara cu valorile minime și maxime din STAS.

Interpretând graficul de mai sus, putem observa că valorile obținute nu se încadrează în domeniul admisibil al duratei de reverberație.

Compararea valorilor obținute pentru reverberație cu relația lui Sabine

Absorbția aerului poate fi neglijată în încăperi de dimeniuni relative mici. Astfel, formula lui Sabine devine :

Măsurătorile s-au efectuat fără persoane în incinta încăperii, deci ∑ai=0, V=108 mc

Durata de reverberație medie a sălii a fost stabilită anterior și este de 1,2 s.

Nici în cazul calcului prin metoda analitică a duratei de reverberație aceasta nu se încadrează între limita minima și cea maxima impusă de STAS 9783/0-84. Valorile obținute sunt reprezentate tabelar și grafic pe pagina următoare.

Comparând valorile determinate cu aparatura cu valorile calculate cu formula lui Sabine se constată că diferențele între rezultate sunt mici. Din cauza geometriei complexe a sălii pot să apară diferențe de până la 1s între valorile măsurate și cele calculate cu formula lui Sabine.

Conform normelor în vigoare, curba duratei de reverberație calculate trebuie să se încadreze în domeniul admisibil atât în cazul în care sala studiată este neocupată, cât și în cazurile în care este ocupată în proporție de 50 %, respectiv 100 %. După cum se poate observa în graficul de mai sus, nici curba duratei de reverberație măsurată și nici curba duratei de reverberatie calculate cu formula lui Sabine pentru situația în care sala nu este ocupată, nu se încadrează în domeniul admisibil.

Vom calcula în continuare duratele de reverberație în cazul în care sala este ocupată în proporție de 50%, respective 100 %. Conform STAS 9783/0-84 pentru asigurarea unei duratei de reverberație corespunzătoare sălii fără auditori care să fie aproximativ egală cu cea obținută în cazul sălii cu auditori, se recomandă capitonarea scaunelor.

Calculul duratei de reverberație în situația în care 50% din sală este ocupată

Se vor realiza calcule cu metoda lui Sabine considerând jumătate din sală utilizată de către oameni.

Nici în acest caz curba duratelor de reverberație nu se încadrează în limitele admisibile. Exceptând zona frecventei de 1000-4000 Hz unde curba se încadreaza în zona admisibilă pentru reverberație.

Calculul duratei de reverberație în situația în care 100% din sală este ocupată

Se vor realiza calcule cu metoda lui Sabine considerând toată sala utilizată de către oameni (studenți, personal etc.).

Din graficul de mai sus rezulta că în situația în care sala este ocupată în proportie de 100% durata de reverberație se încadrează în limitele minime și maxime indicate de normativ dupa 2000 Hz.Totuși pentru cazurile în care sala este pe jumatate plină respectiv nu este ocupată de loc durata de reverberație calculată pentru cele două situații nu se încadreaza în limitele cerute de normative.

În această situație este necesară găsirea unei soluții optime pentru reabilitarea acustică a sălii.

Determinarea indicelui de izolare la zgomot aerian pentru peretele despărțitor dintre sala de lectură și hol

Măsurarea nivelului de zgomot aerian s-a realizat pentru holul situat lângă sala de lectură, considerat sală de emisie a sunetului, iar sala de lectură sală de recepție. Mai precis s-a verificat rezistența la zgomot a peretelui dintre cele două săli, perete alcătuit din cărămidă având o grosime de 25 cm.

Conform datelor înregistrate în grafice și de către aparatul de măsurare, valorile duratelor de reverberație și ale nivelurilor de zgomot aerian din cele două săli, de emisie și de recepție sunt sintetizate în tabelele și graficele de mai jos :

Interpretarea rezultatelor și verificarea valorilor obținute

Etapele de calcul pentru verificare

1) Se calculează suprafața peretelui dintre cele două săli ( suprafața probei ).

S=17,45m2

2) Se calculează aria de absorbție echivalentă în camera de recepție din timpul de reverberație măsurat (T) și afișat în graficele de mai sus.

T= => A=

V=108mc

Se calculează indicele de atenuare acustică ,,Ri” pentru un element de construcție :

Ri=L1-L2+10lg [dB]

S – suprafata peretelui comun al încăperilor [m2]

A – aria de absorbție echivalentă în camera de recepție [m2]

Pentru evaluarea rezultatelor măsurătorilor, în benzi de o treime pe octavă, se deplasează curba de referință în trepte de 1 dB față de curba măsurată, până când suma abaterilor defavorabile este cea mai mare, dar nu mai mare de 32 dB.

Abaterea este considerată defavorabilă, la o anumită frecvență, în cazul în care rezultatul măsurării este mai mic decât valoarea de referință : 32 dB.

Se iau în considerare numai abaterile defavorabile.

CONCLUZIE : Peretele despărțitor dintre sala de lectură și hol, din punct de vedere al măsurătorilor, nu asigură izolare fonică împotriva zgomotului aerian.

Determinarea nivelului de zgomot aerian pentru planșeul dintre niveluri

Măsurarea nivelului de zgomot aerian s-a măsurat pentru o sală situată cu un etaj mai jos, sala de la etajul 2 s-a considerat sală de emisie a sunetului iar sala de la etajul 1 sala de recepție. Mai precis s-a verificat rezistența la zgomot a planșeului dintre cele două săli, planșeu alcătuit din beton armat având o grosime de 13 cm.

Conform datelor înregistrate în grafice și de către aparatul de măsurare, valorile duratelor de reverberație și ale nivelurilor de zgomot aerian din cele doua săli, de emisie și de recepție sunt sintetizate în tabelele și graficele de mai jos :

Interpretarea rezultatelor și verificarea valorilor obținute

Etapele de calcul pentru verificare

1) Se calculează suprafața planșeului dintre cele doua săli ( suprafața probei ).

S=59,8m2

2) Se calculează aria de absorbție echivalentă în camera de recepție din timpul de reverberație măsurat (T) și afișat în graficele de mai sus.

T= => A=

V=108mc

Se calculează indicele de atenuare acustică ,,Ri” pentru un element de construcție :

Ri=L1-L2+10lg [dB]

S – suprafața planșeului comun al încăperilor [m2]

A – aria de absorbție echivalentă în camera de recepție [m2]

Pentru evaluarea rezultatelor măsurătorilor, în benzi de o treime pe octavă, se deplasează curba de referinta în trepte de 1 dB față de curba măsurată, până când suma abaterilor defavorabile este cea mai mare, dar nu mai mare de 32 dB.

Abaterea este considerată defavorabilă, la o anumită frecvență, în cazul în care rezultatul măsurării este mai mic decât valoarea de referință : 32 dB.

Se iau în considerare numai abaterile defavorabile.

CONCLUZIE : Planșeul despărțitor dintre cele două săli de lectură din punct de vedere al măsurătorilor, nu asigură izolare fonică împotriva zgomotului aerian.

Determinarea nivelului de zgomot de impact pentru planșeul dintre niveluri

Măsurarea nivelului de zgomot de impact s-a măsurat cu ajutorul ciocanului de impact pentru o sală situată cu un etaj mai jos. Sala de la etajul 2 s-a considerat sală de emisie a sunetului, iar sala de la etajul 1 sala de recepție. Mai precis s-a verificat rezistența la zgomot a planșeului dintre cele două săli, planșeu alcătuit din beton armat având o grosime de 13 cm.

Conform datelor înregistrate în grafice și de către aparatul de măsurare, valorile duratelor de reverberație și ale nivelurilor de zgomot de impact din sala de recepție sunt sintetizate în tabelele și graficele de mai jos :

rezultatelor și verificarea valorilor obținute

Etapele de calcul pentru verificare

1) Se calculează suprafața planșeului dintre cele doua săli ( suprafața probei ).

S=59,8m2

2) Se calculează aria de absorbție echivalentă în camera de recepție din timpul de reverberație măsurat (T) și afișat în graficele de mai sus.

T= => A=

V=108mc

Se calculează nivelul de zgomot de impact normalizat ,,Ln” pentru un element de construcție :

L’n=Li+10lg [dB]

Li – nivelul de zgomot in spatiul de receptie [dB]

A – aria de absorbtie acustica echivalenta in spatiul de receptie [mp]

A0 – aria de absorbtie acustica echivalenta de referinta [ 10mp]

Pentru evaluarea rezultatelor măsurătorilor, în benzi de o treime pe octavă, se deplasează curba de referinta în trepte de 1 dB față de curba măsurată, până când suma abaterilor defavorabile este cea mai mare, dar nu mai mare de 32 dB.

Abaterea este considerată defavorabilă, la o anumită frecvență, în cazul în care rezultatul măsurării este mai mic decât valoarea de referință.

Se iau în considerare numai abaterile defavorabile.

Ln,r,w=60dB-34dB=26dB < L’n,w,maxim=62dB

CONCLUZIE : Indicele de izolare la zgomot la impact respectă condiția din normativul C125, așadar nu este necesară izolarea planșeului.

Propunerea unei soluții de reabilitare pentru peretele despărțitor

Peretele despărțitor dintre sala de lectură și hol este realizat din zidărie de cărămidă cu goluri verticale cu o grosime de 25 cm, cu o greutate specifică de 1475daN/mp. Acesta este tencuit pe ambele fețe cu mortar de var-ciment având o grosime de 1,5 cm cu o greutate specifică de r=1700daN/mᵌ. Peretele are o lungime de 6,60 m și o înățime de 2,6 m.

Peretele este fixat la partea inferioară și superioară prin planșee de beton armat monolit de 13 cm grosime și pe verticală prin stâlpi de beton armat având latura în contact cu peretele de 40 cm.

Acesta este tencuit pe ambele fețe cu mortar de var-ciment având o grosime de 1,5 cm cu o greutate specifică de r=1700daN/mᵌ. Peretele are o lungime de 6,60 m și o înățime de 2,6 m.l

Etapele de calcul pentru reabilitare

Se calculează masa pe unitatea de suprafață a elementului de construcție inițial [ daN/m2 ].

m1=0,25 x 1475+2 x 1700*0,015= 419,75 daN/m2

2) Se calculează raportul utilizând masa m1 calculată la punctul 1.

Unde:

Zm= impedanța mecanică corespunzatoare elemntului de construcție considerat

[ daNs/mᵌ ]

Zm,mediu= impedanța mecanică medie a elementelor de construcție adiacente care

delimitează spatiul de receptie a elemntului considerat [ daNs/mᵌ ]

m = masa pe unitate de suprafață a elementului de construcție considerat [ daN/ m2 ]

P = perimetrul elemntului de constructie considerat [m]

mi = masa pe unitate de suprafață elementului adiacent i [ daN/ m2 ]

li = lungimea laturii de contact a aelemntului de construcție adiacent i cu elementul considerat.

3) Se calculează corecția “c” pentru cazul peretelui inițial utilizând raportul .

4) Se propune următoarea stratificație ca și variantă de reabilitare:

S-a propus ca și variantă de reabilitare adăugarea unor straturi cu proprietăți de absorbire a sunetului și anume: un strat de vată minerală având grosimea de 5 cm ( în calcule greutatea specifică a vatei minerale se va neglija deoarece este nesemnificativă ), un strat de aer de 5 cm grosime, un strat de zidărie din elemente de cărămidă de 6,3 cm grosime având greutatea specifică r=1800daN/mᵌ și un strat de tencuială din mortar de var-ciment de 1,5 cm grosime cu o greutate specifică de r=1700daN/mᵌ.

5) Se calculează masa pe unitatea de suprafață a elementului de construcție reabilitat [daN/m2].

m2=0,063 x 1800+ 1700*0,015= 138,9 daN/m2

6) Se calculează raportul utilizând masa m2 calculată la punctul 5.

7) Se calculează corecția “c” pentru cazul peretelui reabilitat utilizând raportul .

8) Se calculează masa pe unitatea de suprafață totală a elemntului [ daN/ m2 ].

m=m1+m2=419,75+138,9=558,65 daN/ m2

9) Se alege maximul dintre cele două corecți c1 respectiv c2.

C=max ( c1, c2 )= max ( 2,885; 1,18 )= 2,885

10) Se determină indicele de evaluare la zgomot aerian pentru perete R`w [ dB ].

-se determină Rw din urmatorul grafic din normativul C125/2013 în funție de masa totală m.

m=558,65 daN/ m2 rezultă faptul că Rw= 56 dB

-se determină indicile de evaluare la zgomot aerian R`w scazând din Rw corecția c.

R`w = Rw – c = 56 – 2,885 = 53.115 dB

11) Se determină eventualele sporuri pentru indicele de evaluare la zgomot aerian Rw [ dB ].

a) În cazul în care este îndeplinită condiția :

mmin*d ≥ 100 [ daNcm/ m2 ]

se mai adaugă un spor de 4..6 dB

mmin=m2=138,9 daN/ m2

d= grosimea alcătuită din stratului de vată minerală și stratul de aer d = 10 cm

138,9*10=1389 daNcm/ m2 ≥ 100 daNcm/ m2

Rezultă corecția DRw,1=4..6 dB

b) În cazul în care în interspațiul dintre cele două componente constructive simple se introduce un strat continuu fonoabsorbant cu grosime de minim 3 cm, care să nu obtureze total interspațiul la valoarea indicelui Rw se mai adauga un spor cnform tabelului A.6.1 din C125/2013.

Rezultă corecția DRw,2=5 dB

R`w,ef = Rw – c + DRw,1 + DRw,2 = 56 – 2,885 + 4..6 + 5 =62,115..64,115 dB

Conform tabelului 19 din normativul C125/2013 valoarea minimă a indicelui de izolare la zgomot aerian pentru săli de lectură este R`w,nec = 51 dB.

Se poate observa că valoarea ce reiese din calcule după aplicarea soluției de reabilitare este mai mare decât valorea minimă cerută de normativul C125/2013, deci soluția aleasă este una corectă.

R`w,ef = (62,115..64,115) dB > R`w,nec = 56 dB.

Propunerea unei soluții de reabilitare pentru planșeul despărțitor

Planșeul despărțitor dintre sala de lectură de la etajul 1 și cea de la etajul 2 este realizat din beton armat cu o grosime de 13 cm, cu o greutate specifică de 2500daN/mp, șapă din mortar de ciment cu 1800daN/mp si parchet 740daN/mp. Planșeul are o lungime de 6,80 m și o lățime de 6,6 m.

Planșeul este fixat de jur împrejur prin grinzi de beton armat monolit de 25 cm grosime.

Etapele de calcul pentru reabilitare.

1) Se calculează masa pe unitatea de suprafață a elementului de construcție inițiala [ daN/ m2].

m1=0,13 x 2500+0,03*1800+740*0,008= 384,92 daN/m2

2) Se calculează raportul utilizând masa m1 calculată la punctul 1.

Unde:

Zm= Impedanța mecanică corespunzatoare elementului de construcție considerat

[ daNs/mᵌ ].

Zm,mediu= Impedanța mecanică medie a elementelor de construcție adiacente care

delimitează spatiul de receptie a elemntului considerat [ daNs/mᵌ ].

m = masa pe unitate de suprafață a elementului de construcție considerat [ daN/ m2 ].

P = perimetrul elementului de construcție considerat [m].

mi = masa pe unitate de suprafață elementului adiacent i [ daN/ m2 ].

li = lungimea laturii de contact a a elementului de construcție adiacent i cu elementul considerat.

3) Se calculează corecția “c” pentru cazul peretelui inițial utilizând raportul .

4) Se propune următoarea stratificație ca și variantă de reabilitare:

S-a propus ca și variantă de reabilitare adăugarea unor straturi cu proprietăți de absorbire a sunetului și anume: un strat de vata minerală, plăci de gips-carton 2X NIDA Acoustic 12,5mm prinse pe profile metalice CD60 (structură dublă).

5) Se calculează masa pe unitatea de suprafață a elementului de construcție reabilitat [ daN/ m2 ].

m2=2 x 0,0125 x 11,10+ 0,05 x 15= 1,0275 daN/m2

6) Se calculează raportul utilizând masa m2 calculată la punctul 5.

7) Se calculează corecția “c” pentru cazul peretelui reabilitat utilizând raportul .

8) Se calculează masa pe unitatea de suprafață totală a elemntului [ daN/ m2 ].

m=m1+m2=384,92+1,0275=384,933daN/ m2

9) Se alege maximul dintre cele două corecții c1, respectiv c2.

C=max (c1, c2)= max ( 3,36; 0,0139 )= 3,36

10) Se determină indicele de evaluare la zgomot aerian pentru perete R`w [ dB ].

-se determină Rw din următorul grafic din normativul C125/2013 în funție de masa totală m.

m=384,933 daN/ m2 rezultă faptul că Rw= 53 dB

-se determină indicele de evaluare la zgomot aerian R`w scazând din Rw corecția c.

R`w = Rw – c = 53 – 3,36= 49,64 dB

R`w,ef = 49,64 dB

Conform tabelului 19 din normativul C125/2013 valoarea minimă a indicelui de izolare la zgomot aerian pentru săli de lectură este R`w,nec = 41 dB.

Se poate observa că valoarea ce reiese din calcule după aplicarea soluției de reabilitare este mai mare decât valoarea minimă cerută de normativul C125/2013, deci soluția aleasă este una corectă.

R`w,ef = 49,64 dB> R`w,nec = 41 dB.

Concluzii

Scopul lucrării a fost acela de a verifica acustica sălii de lectură din căminul 5 din campusul Universității Tehnice din Cluj-Napoca și de a propune eventuale soluții de reabilitare.

A fost măsurată mai întâi durata de reverberație a sălii de lectură. Aceasta a fost comparată cu valoarea obținută prin utilizarea metodei lui Sabine. În niciunul dintre cazuri, valorile obținute nu s-au încadrat în limitele admisibile din STAS 9783/0-84 .

S-a verificat apoi rezistența acustică a peretelui despărțitor dintre sala de lectură și hol. S-a măsurat gradul de izolare fonică al acestuia, utilizând valorile preluate din măsurători. În urma verificărilor a rezultat faptul că acest perete trebuie reabilitat.

Constatând deficiențele apărute în urma verificărilor, atât pentru sala de lectură, cât și pentru peretele despărțitor s-a propus câte o variantă de reabilitare acustică pentru fiecare caz,astfel încât acestea să se încadreze în cerințele de performanță cerute de standardele și normativele în vigoare.

CAPITOLUL 3. BIBLIOGRAFIE

Indicativ C125-2013 – Normativ privind acustica în construcții și zone urbane

STAS 9783/0-84 – Acustică în construcții. Parametrii pentru proiectarea și verificarea acustică a sălilor de audiție publică. Clasificare și limite admisibile.

Metodologie privind aplicarea legislației specifice la proiectarea clădirilor.

Constatin Munteanu, Ligia Mihela Moga, Ioana Mureșan. Construcții civile. Editura UT PRESS, Cluj-Napoca 2009.

Bruel & Kjaer. Architectural Acoustics. K.B.Ginn, M.Sc. November 1978.

Normativ privind acustica în construcții și zone urbane. Partea III – Măsuri de protecție împotriva zgomotului la clădiri de locuit, social–culturale și tehnico-administrative. (Revizuire și completare P 122-1989).

https://www.google.ro/

Alte surse