Determinarea vizibilitatii in sali de capacitate medie

1. Date initiale pentru proiect:

1. Destinatia salii- Opera si balet2. Capacitatea salii -350 de oameni3. Volumul salii- 8000m3

4. Forma salii- dreptunghiulara

2. Problemele care trebuie rezolvate la proiectarea unei sali:

1. Determinarea formei salii.2. Repartizarea locurilor in sala.3. Determinarea vizibilitatii in sala.4. Analiza formarii fluxurilor in sala si masuri de resorbtie a aglomeratiei oamenilor.5. Aprecierea calitatii acustice a salilor.6. Calculul timpului de reverberatie.7. Masuri de izolare a salii de zgomot si vibratii.8. Analiza subiectiva a incaperilor pentru programe de descurs sau musicale.9. Analiza obiectiva a claritatii sunetelor.

3. Calculul volumului optimal de aer pentru un spectator (m3):

Vopt= VsCap

⇒Vopt=8000350

=22.85 m3

Vopt – volumul optimal(m2)Vs – volumul salii (m3)Cap– capacitatea salii (oameni)Conform tabelului 3.1 volumul optimal pentru un spectator intr-o sala de conferinta este de 4-6 m2.Rezultatul calculate este mai mare decit coeficientul recomandat in tabelul 3.1 pentri salile de conferinta.Obtinem din tabelul 3.1 volumul maximal pentru un spectator si inmultim cu numarul de oameni, asyfel primim volumul nou:

Vs = Vopt·Cap = 8·600=2800m3

4. Determinam dimensiunile de baza a salii de conferinta:

Folosind metoda proportiei de armonie (folosita de arhitecti), gasim modulul sectiunii de aur”X”.Prin urmare, cu L- lungimea incaperii, cu B- latimea si cu H- inaltimea, vom primi raportul L:B:H intre dimensiuni aflate in limite de la 8:5:3.

X=3√ Vs120

≈ poate fi exprimata prin X=3√Vs4,94

Vs- volumul salii, in (m3)

Calculam modulul sectiunii de aur”X”

X=3√ Vs120

= 3√ 2800120

= 3√23.33= 2.85

Raportul L:B:H = 8:5:3L=8· 2.85= 22.8 ≈ 21 mB= 5· 2.85 = 14.25 ≈ 15mH= 3· 2.85 = 8.55≈ 9mIn conformitate cu dimensiunile obtinute se efectueaza desenul planului si sectiunii salii. Dimensiunile estradei in limitele de L= 8-12

5. Calcularea ungiului de inclinatie a peretilor, perpendicular cu avanscena cu 3° in parti:

E= Ltot· tg3°

E- inclinatia peretilorB'- latimea sceneiLtot- lungimea totala a salii

E= Ltot· tg3°= 29· 0,052= 1,508≈1.5B'= B- 2(E) = 15–3 = 12zz

6. Calcularea iesirilor din sala de conferinta:

Pentru calcularea fluxurilor de evacuare a spectatorilor din salile si auditoriile cu capacitatea medie este folosita metoda aproximativa profesorului S.V.Beleaev.Conceptia consta, ca cantitatea si latimea golurilor pentru usi in Sali si auditoria sunt determinate prin calculul numarului fluxurilor de evacuare a oamenilor care se indreapta spre usi unul dupa altul, si latimea acestui flux este de 0,6 m (latimea medie a unui om), iar debitul constant de 25 persoane pe minut.Executam calculul numarului de fluxuri necesare dupa formula:

δnec= Cap

Noam·Tev

δnec- numarul de fluxuri necesare;Cap - cantitatea oamenilor in flux;Noam - cantitatea oamenilor in flux (25 oameni)t ev - timpul evacuarii in minut conform tabelului 5.2 indicatia 83” Calculul acustic a unei sali de capacitate medie, partea 1, vizivilitatea” sau Snip 2.08.02-89 “Cladiri si constructii publice” pag 13. Avind in consideratie ca scena superioara este cu gratii si Vopt=8,57⇒t ev= 2,0

δnec= Cap

Noam· t ev – =350

25·1.5 = 9.33= 10 fluxuri egale

δtot = δnec·0,6 = 10 ·0,6= 6m

Determinarea numarului de usi dupa urmatoare formula:

Nusi=δtotlusi =

61,6

=3.75=4 usi

Nusi-numarul de usi;l usi- latimea unei usi (latimea usilor 1,6m – nu mai putin 1.2m si mai mult de 2.4m)Se recomanda ca numarul de usi intr-o sala sa fie pare si sunt obligatorii 2 usi laterale a scenei

7. Aprecierea conditiilor geometrice de vizibilitate

Alegerea parametrilor incaperii si amplasarea locurolor pentru spectator in ea, trebuie sa asigure viziunea libera.

Constructia spatial a locurilor pentru spectator este determinata prin amplasarea lor in plan orizontal sau vertical, adica un plan si sectiunea lor a incaperii.Conditiile viziunii pe suprafata orizontala depend de inlaturarea de la scena, avanscena,Estrada, ecranul cinematografic , latimea rindului si locului, amplasarea locurilor in raport cu obiectul viziunii(central, lateral),adica legat nemijlocit cu planificarea acestei sali.Nivelul ochilor spectatorului care sta jos trebuie sa fie de 1.15m de la nivelul pardoselii.Depasirea razei de vedere deasupra nivelului ochiului a spectatorului din fata de obicei este egala cu C=0.15mPentru amplasarea corecta a locurilor in sala si a iesirilor de evacuare este necesar sa asiguram viziunea normal in sala si de calculate profilul ridicarii rindurilor in forma de linie rupta (A.M.Daniliuc si V.A.Bogolovscii).

8. Determinam inmultitorul comun K pentru profilul treptelor

K=m√ XnX 1

unde: Xn – indepartarea ultimului rind; X1 – indepartarea primului rind; m - cantitatea necesara a segmentului de curba.

Elaboram schema de calcul pentru proiectarea vizibilitatii in sala de conferinta

Calculul vizibilitatii se efectueaza prin metoda matematica de determinare a numarului optim de rinduri in segmente(m)(toata lungimea L a salii se imparte in segmente).Presupunem, ca numarul segmentelor m este egala cu 4, obtinem valoarea inmultitorului K dupa formula:

X=5√ 245

=¿ 5√4.8=1.36=1.4 ¿

9. Calcularea numarului rindurilor in segmente

Determinarea numarului de rinduri in segmenteIn conformitate cu datele obtinute desenam sectiunea salii.Pentru indeplinirea calculului se iau urmatorii parametric:

C = 0.06 – depasirea razei de vedere a spectatorului din fata, pentru salile de concert si teatre (pentru salile de concert si teatre (pentru alte Sali c = 0,12);d = 0.9 – latimea rindurilor;h0 = 0,15 – depasirea razei de vedere a primului rind;ln – lungimea unui segment (grup de rinduri),m;rn – cantitatea rindurilor in segmente;x1 - distant de la F(sursa sonora) pina la primul rind;xn - distant de la F(sursa Sonora) pina la urmatorul grup de rinduri. Efectuam calculul numarului de rinduri in segmente si rezultatele obtinute se introduce in table

Nr

Lungimea de la F pina la inceputul segmentului; Lungimea segmentului, m

Numarul de rinduri in segment

Lungimea totala a segmentului, m

Lungimea de la F pina la sfirsitul segmentului, m

xn=xn−1kln−1=xn-xn−1

rn−1=ln−1

dln−1=rn−1d xn=xn−1+ln−1

xn = 5m

x2=x1k ;l1=x2−x1

x2=5 ∙1.4=7l1=7−5=2

r1=l1

d

r1=2

0,9=2.2 ≈ 3

l1=r1dl1=3 ·0,9=2,7

x2=x1+ l1x2=5+2,7=7.7 m

x3=x2 k ;l2=x3−x2

x3=7.7 ∙1.4=10,78l2=10,78−7.7=3,08

r2=l2

d

r2=3,080,9

=3.42=4

l2=r2dl2=4 ·0,9=3,6

x3=x2+ l2

x2=7.7+3,6=11.3

x4=x3 k ;l3=x4−x3

r3=l3

dl3=r3dl3=5 ·0,9=4.5 m x4=x3+l3

x4=11.3+4.5=15.8 m

x3=11.3 ∙ 1,4=15.82l2=15.82−11.3=4.52

r3=4.520,9

=5

x5=x4+d '

d '=l3=3x5=15.8+1.6=17.4

r 4=1 d '=l4=1.6 x5=15.8+1.6=17.4 m

x6=x5 k ;l5=x6−x5

x6=17.4 ∙1,4=24.36l5=24.36−17.4=6.96

r5=l5

d

r5=6.960,9

=7.73 ≈ 7

l5=r5dl5=7 ·0,9=6.3m

x6=x5+l5

x6=17.4+6.3=23.7 m

Marimea obtinuta de x6=23.7 mnu coincide cu lungimea distant initiala xn=24 m.deacea efectuam recalcularea:24m- 23.7m= 0.3m5+ 0.3= 5.37.7+ 0.3= 811.3+ 0.3= 11.615.8+ 0.3= 16.117.4+ 0.3= 17.723.7+ 0.3=24

10. Calcularea ridicarii rindurilor in segmenteEfectuam calculul ridicarii rindurilor in segmente dupa formula si rezultatele obtinute se introduce in tablel

Y n=hn−1

Xn +

cln· X n+1

dxn

unde:Y n - marimea ridicarii nivelului ochiului spectatorului fata de rindul precedent; l - lungimea profilului, distant pe orizontala de la primul pina la ultimul rind; r - inaltimea treptei;

h - inaltimea grupului de rinduri in segment;h0 = 0,15m – depasirea razei de vedere a primului rind;C = 0,06 m – depasirea minimal admisibila a razei de vedere spectatorului din fata; d = 0,9 m – latimea rindului

Rezultatele calculului ridicarii rindurilor (pina la 1cm)

Nr. Marimea ridicarii nivelului ochiului Inaltimea treptei, cm Inaltimea grupului de trepte,cm

1.

Y n=hn−1

Xn +

cln· X n+1

dxn;c= 6 rn

' = Y n

rn

hn=r0' ·r0+ h0; h0=15

Y 1=h0 ·l1

X1 +

cl1 · X2

dx1

Y 1=15· 270

530 +6 ·270 · 700

90· 530 =

34.81

r1' =

Y 1

r1

r1' =

34.813 =11.6≈12

h1=r1' ·r1+ h0

h1 = 12 ·3+15 =51

2.

Y 2=h1 ·l2

X2 +

cl2 · X3

dx2

Y 1=51· 360

800 +6 ·360 ·1160

90 ·800

=57.75

r2' =

Y 2

r2

r2' =

57.754 =14.4≈14.5

h2=r2' ·r2+ h1

h2 = 14.5 ·4+51 = 109

3.

Y 3=h2 ·l3

X3 +

cl3 · X 4

dx3

Y 3=109·450

1160 +6 · 450· 1610

90 ·1160 =

83.92

r3' =

Y 3

r3

r3' =

83.925 =16.78≈17

h3=r3' ·r3+ h2

h3 = 17+5+109 = 194

4.Y 4=

h3 ·l4

X4 +

cl4 · X 5

dx4

Y 4=194 ·160

1610 +6 ·160 ·1770

90 ·1610 =

32.62

r 4' =

Y 4

r4

r 4' =

32.621 =32.62= 33

h4=r 4' ·r 4+ h3

h4 = 33 ·1+194 = 227

5.

Y 5=h4 · l5

X5 +

cl5 · X 6

dx5

Y 5=227 ·630

1790 +6 ·630 ·2400

90·1790 =

136.2

r5' =

Y 5

r5

r5' =

136.27 =19.45≈20

h5=r5' ·r5+ h4

h5 = 20· 7+227 = 367

Efectuam verificarea:

h = h0 + r1' ·r1+…+rn

' ·rn; h = h0+r1' ·r1+r2

' ·r2+r3' ·r3+r 4

' ·r 4+r5' ·r5

h = 15+3*12+ 4*14.5+ 17*5+ 33+ 20*7 =367 Deoarece h5=367 cm corespunde cu h = 367cm(verificat) rezultatele obtinute prin calculul sunt corecte.Pe baza datelor obtinute construim schema vizibilitatii in sala.Amplasarea locurilor din sala se face in limita suprafetei determinate prin calcul, considerind 0,8-0,85 m2 pentru fiecare spectator.Dimensiunile scaunelor din sala de spectacole sunt:

l = 50 - 55 cm ; b = 40 - 45 cm ;h = 45 cm.

Distanta dintre spetezele scaunelor a doua rinduri successive se considera 0,9 m.Capacitatea salii se considera in functie de numarul total al scaunelor fixe si a celor din loji si balcoane. Asezarea locurilor se face simetric, in raport cu axa longitudionala a salii.Pentru rezolvarea conditiilor de vizibilitate, acustica si comoditate, exista la indemina proiectantului multiple posibilitati in functie de principiu pe care acesta doreste sa-l adopte sis a-l prelucreze.In lucrarea data este prezentata metoda de proiectare grafico – geometrica universal, care permite aprecierea rapida a vizibilitatii in sala.

11.Calculam timpul optimal de reverberatie T optHz si comparam rezultatul obtinut

cu cel recomandat pentru salile de conferinta :

Calculul timpului optimal recomandat :

T optHz = K lgV, unde V- volumul salii, m3

K- coeficientul dependent de destinatia salii (tab.7)

Nr. Denumirea incaperii Coeficientul K 1. Sali pentru lectii si cinema 0.29 2. Teatre dramatice 0.36 3. Sali de concert pina la 10.000 m3

mai mult 10.000 m3 0.41 0.44

4. Orchestra simfonica cu cor si organ mai mult de 3000 m3 0.52 5. Sali universal 0.44 6. Auditorii si Sali pentru conferinta 0.25 7. Teatre de opera si balet 0.39

Nr IncapereCoeficientul de corectie pentru calculare T opt

Hz

125 500 2000

1. Teatru de opera si sala de concert 1.4 1.0 0.9-1.0 2. Teatru dramatic,sala pentru

conferinta, auditorii 1.1-1.2 1.0 1.0

T opt125 = 0.39 · 1.4· lg8000 = 2,13 sec

T opt500 = 0.39 · 1.1 · lg8000 = 1.67 sec

T opt2000 = 0.39 · 1.1 · lg8000 = 1,67 sec

Calculam depasirile normate de ±10% :

2,13 · 0.1 = 0.213 sec1,67 · 0.1 = 0,167 sec1,67 · 0.1 = 0,167sec

T opt125 (-10% ¿ = 2,13- 0.213= 1,917

T opt500 (-10%) = 1,67– 0,167= 1,5

T opt2000 (-10%) = 1,67– 0,167= 1,5

T opt125 (+10% ¿ = 2,13+ 0.213= 2,343

T opt500 (+10%) = 1,67 + 0,167= 1,837

T opt2000 (+10%) = 1,67 + 0,167= 1,837

Construim curba de reverberatie pentru frecventele 125 ; 500 ; 2000 Hz.Cu abateri normative± 10% .

12. Calculul timpului de reverberatie optimal obtinut

Tabela volumelor fondului de fonabsorbtie a materialelor de finisare

Den

umire

a elem

ent.

Car

acte

ristic

a

Carac.fizice si cantitativ

Frecventa , Hz.

A r i 125 500 2000

-10% T optnorm +10%

125 1,97 2,13 2,343

500 1,5 1,67 1,837

2000 1,5 1,67 1,837

Nr

supr

afet

ei a S

, α i α i· S α i α i· S α i α i· S

1 2 3 4 7 8 9 10 11 12

1Podeaua salonului neocupate cu fotolii

Podea pe grinzi de lemn210 0.18 37,8 0.20 42 0.18 37,8

2Podeaua balconului neocupata cu fotolii

Podea pe grinzi de lemn0 0.10 0 0.10 0 0.06 0

3 Scena Podea din scinduri pe grinzi de lemn 84 0.3 25,2 0,7 58,8 0.03 2,52

4 Tavan Tencuiala driscuita de var 421 0.18 75,78 0,2 84,2 0.18 75,78

5 Peretii fara aria usilor(70%)

Presuri inguste groase603 0.105 63,32 0.21 126,63 0.27 162,81

6 Peretii fara aria usilor (30%)

Placi din lemn 260 0.25 65 0,06 15,6 0.04 10,4

7 Usile Stejar 13.44 0.02 0,27 0.05 0,67 0.04 0.548 Absorbtia

acustica suplimentara,α supl=ΣS

Elemente neconsiderabile, gratii pentru ventilare, lampe, crapaturi si deschizaturi in zidarie, culise.

1591,44 0.08 127,32 0.04 63,66 0.04 63,66

9 Fotolii 350 buc.

Fotolii moi din piele artificiala

162

10 Total ΣStot 175311 Absorbtia sunetului cu elemente

permanente A= Σα iS394,68 500,3 447,25

12 Spectatori 70% din capacitatea salii

Spectatorul situat in fotolii

245 0.25 61,25 0.4 98 0.45 110,25

13 Fotolii libere, 30%

Fotolii moi din piele artificiala

105 0.15 8,4 0.2 15,75 0.3 21

14 Absorbtia sunetului cu elemente variabile,Aper=Σα iS

69,65 113,75 131,25

15 Total Atot=ΣA+A 464,08 613,55 578,5

13. Calculam coeficientul mediu de absorbtie suplimentara α med. Aflam cum este sala: ( inabusita sau rasunatoare).

α medHz =

A tot

Stot unde α med

125 = 464,061753 = 0.26

α med500 =

613.551753 = 0.35

α med2000 =

578.51753 = 0.34

Daca α med ≥ 0.2 atunci sala este considerate inabusita si calculul se efectuiaza dupa formula Eyring.

α med125 = 0,26, inabusita (dupa Eyring)

α med500 = 0.35, inabusita (dupa Eyring)

α med2000 = 0.34, inabusita (dupa Eyring)

Sensul functiei φ(α med) = - (l - α med) pentru calculul timpului de reverberatie.

Utilezind Tabelul sensul functiei φ(α med) = - (l - α med) pentru calculul timpului de reverberatie gasim :

α med125 = 0,3, (dupa Eyring)

α med500 = 0.43, (dupa Eyring)

α med2000 = 0.42, (dupa Eyring)

T opt125 = T opt .obt

125 = 0.163 · V

φ (αmed ) · Stot = 0.163 · 8000

0.3 ·1753 = 2,3 sec

T opt500 = T opt .obt

500 = 0.163 · V

φ (αmed ) · Stot = 0.163 · 8000

0.43· 1753 = 1.72 sec

T opt2000 = T opt .obt

2000 = 0.163 · V

φ (αmed ) · Stot = 0.163 · 8000

0.42· 1753 = 1,77 sec

Construim curba de reverberatie pentru frecventele 125 ; 500 ; 2000 Hz.Cu abateri normative± 10% .

14. Calculul articularii sunetului.

In incaperile destinate ascultarii vorbirei(Sali de conferinta, audetorii), este necesar de indeplinit conditiile, la care tembrul glasului v-a ramine natural, de asemenea e necesar sa se atinga claritatea vorbirii. In incaprile de dimensiuni medii claritatea in toate locurile aproximativ este la fel prin urmare, astfel de incaperi sunt determinate sub pretextul unui numar – procentul mediu de articulare.Se considera ca :

1. Articulatia atinge 85% - 96 % - conditia de audibilitate foarte buna ;2. Articulatia atintge 75% - 84% - conditiile satesfacatoare, insa este nevoie de o atentie mare;3. La 65% - 74% - conditiile audibilitatii sunt inca bune, insa ascultarea este foarte obositoare ;4. Mai putin 65% - conditiile audibilitatii sunt nesatisfacatoare.Claritatea vorbirii creste pe masura micsorarii duratei reverbiratiei. De aceea in auditoria nu prea mari pe masura cresterii fonoabsorbtiei creste procentul articulatiei. Insa in auditoria mari situatia se schimba : pe masura micsorarii reverbiratiei, legata cu marirea fonoabsorbtiei, se micsoreaza(perceputa de ascultator)taria glasului dictorului. Salile mari se caracterizeaza cu cimp mare de articulatie.Din schema se vede, ca la aer curat in galagie normal glasul oratorului si lipsa galagiei se poate bine de inteles cuvintarea la distant de 30 m inainte, 20m in parti si 10m la spatele oratorului.Folosind conditiile audibilitatii la aer curat, in departarea de la izvorul galagiei la nivelul intensitatii vorbirei ≈ 70 db., la distant dintre ascultator si orator nu mai mare de 1m, cu absorbtia totala a reverbiratiei, V.O.Cnusden a primit rezultatul experimentelor pe articulatie intr-un mediu ideal egal 96%.Dar examenind cantitatea factorilor, manifesta influenta la conditiile audibilitatii in incaperi inchise, devine clar necesitatea introducerii coieficientilor de corectie.

1. De volumul si forma incaperii - K 1

2. De influenta puterii sunetului oratorului - K 2

3. De caracteristica de reverbiratie a incaperii -K 3

4. De regimul zgomotului de fon in incaperi- K 4

De aici avem : A= 96% · K1 · K2 · K3 · K4

Aflam procentul articulatiei salii de spectatori la fregventele 125 Hz si 500 HzT opt .obt

500 = 1.11 Hz.K 1 = 0.98K2 = 0.98K3 = 0.8K4 = 1

A = 96% · 1 · 0.98 · 0.98 · 0.8= 73.75%

Concluzie:Asa cum articulatia de calcul intra in intervalele (65 – 75) % , la fregventele 125 – 500 Hz articulatia vorbirii in sala este admisibila, Insa in sala nivelul galagiei proprii trebuie sa fie cit mai mic.In auditorii, sali de conferinta, Sali la teatru dramatic (fara acompanimentul musical etc.), in rind cu timpul de reverbiratie, criteriul caritatii sunetului serveste articulatia.

15. Calculul claritatii vorbirii.

Claritatea vorbii se caracterizeaza prin coeficientul de claritate K cl si se calculeaza dupa formula:

K cl= α × S16 π (1−α )❑2 ×( 1

r02 +

1−α1

r12 +…+

1−α n

rn2 )

Unde:α−coeficientulmediu de fonoabsorbatie∈incapere la100 % sali pline ;S−suprafata totala ;

r❑2 −Distanta de la sursasonora laspectator ;

r1 , r2, …, rn−lungimea primelor reflexii de la sursa sonora pinala spectator ;α 1 , α 2 ,…. α n−coeficientul de fonoabsorbatie asuprafetei de lacare sunetl se

reflecta la spectator∈50 milisecundedupa oprirea fluxului sunetului

Determinarea coeficientului mediu de fonoabsorbatie in incapere la 100% sala plina:

α=A tot

S tot=481,18

1753=0.274

Unde:Atot−absorbtia totala∈incapere la100 % sala plinaStot−suprafata totalaa salii .

Determinarea lungimii primilor reflexii de la sursa sonora pina la spectator

r1=F O1+O A1=8+11.8=19,8 mr01=F A1=6.3 mr2=F O2+O A2=9,2+16,2=25.4 mr02=F A2=15.2m r3=F O3+O A3=11+21,5=32,5 m r03=F A3=24 m

Determinarea coeficientului claritatii vorbirii la frecventa da 125 Hz:

K cl125= 0.274 × 1753

16 ∙3.14 ∙(1−0.274)❑2 ×( 16.3❑

2 +1−0.1819,8❑

2 )=0.48

K cl125= 0.274 × 1753

16 ∙3.14 ∙(1−0.274)❑2 ×( 115.2❑

2 +1−0.1825,4❑

2 )=0.099

K cl125= 0.274 × 1753

16 ∙3.14 ∙(1−0.274)❑2 ×( 124❑

2 +1−0.1832,5❑

2 )=0.043

K cl125=0.48>0.2conditii satisfacatoare

K cl125=0.099<0.2 conditii nesatisfacatoare

K cl125=0.043<0.2conditii nesatisfacatoare

Concluzie:din datele obtinute reiese, ca la frecventa de 500 Hz calculul nu est erational de efectuat, indicia vor fi si mai rai. De accea tragem concluzia, ca: in primele 10 rinduri claritatea vorbirii va fi buna, mai departe nesatisfacatoare. Aceasta dovedeste, ca salile de concerte in majoritatea cazurrilor sunt destinate pentru programe musicale, nu pentru vorbire, si adaptarea in sali de acest tip a instalatiilor tehnice sonore.

MINISTERUL EDUCATIEI INVATAMINTULUI SI SPORTULUI UNIVERSITATEA TEHNICA A MOLDOVEI FACULTATEA URBANISM SI ARHITECTURA CATEDRA CONSTRUCTII ARHITECTONICE

PROIECT DE CURSLA FIZICA CONSTRUCTIILOR

Calculul acustic al unei Sali de capacitate medie “Calcul acustic”

A efectuat: st. gr. ARH-112 Leporda Olga

A controlat: l. s. Ivanov Ludmila

CHISINAU 2014