CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU HÚT ÂM 4.1 Vật liệu âm học 4.2 Kết cấu hút âm 4.3 Các biện pháp cách âm kết cấu KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 4.1 Vật liệu âm học 4.1.1 Vật liệu cách âm • Trong đa số trường hợp vật liệu cách âm vật liệu xây dựng thông thường như: tường gạch, bê tông, gỗ, kim loại… • Khả cách âm R (dB) chúng phụ thuộc chủ yếu vào khối lượng riêng vật liệu bề dày kết cấu Ngoài phụ thuộc vào tần số sóng âm tới • Trong việc xây dựng công trình chống ồn thường giữ nguyên kết cấu bao che có sẵn phòng đặt máy lắp đặt thêm lớp kết cấu cách âm KS Nguyễn Trần Ngọc Phương Bảng – Khả cách âm số vật liệu Khả cách âm (R - TL) Tần số (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 Tường bê tông nhẹ dày 150mm 38 36 40 45 50 56 Tường gạch dày 100mm 30 36 37 37 37 43 Kính dày 5mm 17 23 25 27 28 29 Gỗ dán dày 5mm 17 15 20 24 28 27 Tên vật liệu KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 4.1.2 Vật liệu hút âm  Gồm có vật liệu hấp thụ tự nhiên vật liệu ứng dụng Vật liệu hút âm gồm nhiều loại phần lớn vật liệu xốp khoáng, thủy tinh, sợi thực vật loại gỗ  Vật liệu hấp thụ âm tốt, âm phải phép vào bên chất liệu nên vật liệu có hiệu chắn âm cao  Là loại vật liệu có cấu trúc mạng cài với lỗ hổng Trong tế bào mở liên kết với mà lượng âm đổi thành nhiệt  Thường lắp đặt tường, trần sàn nhà, panen đặt quanh thiết bị gây ồn KS Nguyễn Trần Ngọc Phương  Vật liệu hấp thụ âm thường dùng để làm giảm mức âm diện trường hồi âm phòng gây cách ngăn cản việc phản xạ âm từ bề mặt cứng Tường 1.0 Tấm báo vệ 0.5 00 Vật liệu xốp Hệ số hút âm theo tần số Vật liệu xốp hút âm KS Nguyễn Trần Ngọc Phương Hệ số làm giảm tiếng ồn (NRC – noise reduction coefficient) Được định nghĩa trung bình cộng hệ số hấp thụ âm vật liệu 250, 500, 1000, 4000Hz Là số hiệu suất hấp thụ âm vật liệu NRC giá trị trung bình nên số trường hợp khả hấp thụ tốt vật liệu không nằm khoảng tần số HỆ SỐ HẤP THỤ ÂM THANH LÀ GÌ? KS Nguyễn Trần Ngọc Phương Hệ số hấp thụ âm hàm tần số, định nghĩa tỉ số lượng âm bị bề mặt hấp thụ chia cho lượng âm tia tới bề mặt âm trường tia tới hoàn toàn khuếch tán Đặc tính hấp thụ chất liệu tùy thuộc vào bề dày, tỉ trọng, độ xốp, trở lượng, hướng sợi… Đo hệ số hút âm Phương pháp sóng dừng Phương pháp phòng vang P1: áp suất xạ từ loa tới mẫu vật liệu V: thể tích phòng vang, m3 P2: áp suất phản xạ từ mẫu; n = pmax/pmin T1, T0: thời gian âm vang trước sau bố trí vật liệu hút âm Thời gian hồi âm (T) Định nghĩa: Là thời gian cần thiết để âm giảm 60dB Phụ thuộc vào kích thước phòng đặc tính hấp thụ phòng Khi quan tâm đến phân bố không đồng hấp thụ âm phòng áp dụng công thức Fitzroy KS Nguyễn Trần Ngọc Phương Xác định số phòng (Rc) Khi phòng có đầy đủ vật liệu hấp thụ âm KS Nguyễn Trần Ngọc Phương Khả làm giảm ồn vật liệu hút âm  Trong phòng, lắp vật liệu hút âm  giảm lượng NR c2 Dùng α 2fgh, R xác định Mức áp suất âm ??? KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 37 Bài tập áp dụng: (Máy tinh chế) KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 38 Lượng hút âm trung bình kết cấu đồng KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 39 Kết cấu không đồng cách âm KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 40 Kết cấu lớp  Kết cấu hai lớp có khe không khí mặt học làm việc giống hệ thống hai khối lượng m1 m2 liên kết với lò xo   Khe không khí lớn, lực đan hồi lò xo giảm Sóng âm tới đập vào thứ nhất, gây dao động uốn Dao động truyền qua khe không khí sang thứ làm dao động theo trở thành nguồn âm xạ vào phòng cách âm  Khả cách âm kết cấu lớp phụ thuộc khối lượng tượng cộng hưởng toàn hệ thống, khe không khí KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 41 Định luật khối lượng kết cấu lớp  Khả cách âm trung bình kết cấu hai lớp phạm vi tần số 100 – 3200Hz cao khả cách âm trung bình kết cấu lớp từ -9dB  Độ dốc đường R từ – 8dB/ôcta Kết khảo sát cùa Meisser cho thấy:  Chiều dày khe không khí nhỏ (2-4cm) vật liệu hút âm độ nâng cao cách âm 4dB  Chiều dày khe không khí từ – 10cm có vật liệu hút âm độ nâng cao cách âm 9dB KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 42 Cộng hưởng Cộng hưởng hệ thống hai KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 43 KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 44 Cộng khe không khí: Sóng âm truyền qua lại phản xạ hai kết cấu xảy cộng hưởng tần số âm tới KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 45 Kết luận cách âm không khí kết cấu Đối với kết cấu đơn đồng cần quan tâm hai phạm vi làm việc chủ yếu:   Phạm vi tần số thấp trung bình tuân theo quy luật khối lượng quy luật tần số Ở phạm vi tần số trung bình cao xuất hiện tượng trùng sóng làm giảm khả cách âm kết cấu  Muốn tăng khả cách âm kết cấu đơn phải tăng chiều dày khối lượng kết cấu KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 46  Kết cấu nhiều lớp nâng cao khả cách âm tần số trung bình từ – 9dB so với kết cấu đơn khối lượng  Cấu tạo kết cấu nhiều lớp cần giảm ảnh hưởng tần số cộng hưởng đến khả cách âm biện pháp:  Các tần số giới hạn lớp kết cấu không trùng  Hạ thấp tần số cộng hưởng chung toàn kết cấu xuống tần số thấp phạm vi quan sát cách âm  Tránh ảnh hưởng khe không khí cách cho vật liệu hút âm vào KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 47 Sử dụng biện pháp cấu tạo kiến trúc để giảm đường truyền âm gián tiếp vào phòng Các khe lỗ hở làm giảm đáng kể khả cách âm kết cấu phải xử lý thật kín khe lỗ hở Cửa sổ thường phận cách âm yếu khối lượng nhỏ có nhiều khe hở sử dụng có đệm đàn hồi bịt kín khe hở xung quanh cửa Trong kết cấu, khả cách âm phận phải đồng đều, muốn nâng cao khả cách âm toàn kết cấu trước hết cần nâng cao khả cách âm phận cách âm yếu KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 48 Cách âm va chạm  Tiếng ồn va chạm va đập vật thể kết cấu va chạm truyền vào bên kết cấu, có khả truyền âm nhiều so với không khí Do trình tắt dần âm va chạm chậm, nên khả lan truyền xa  Khi âm va chạm truyền theo kết cấu  việc tăng chiều dày kết cấu không làm tăng đáng kể khả cách âm va chạm  Làm giảm đường truyền âm làm ↓ lượng âm đường truyền  Làm giảm triệt tiêu âm chạm mặt sàn (sàn bêtông đặc rỗng có phủ lớp mặt mềm làm sàn nối) KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 49 Đo âm va chạm??? KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 50 Đo âm va chạm  Giảm âm va chạm ??? Nguyên tắc đặt vật liệu Nguyên tắc cắt rời kết cấu đưa vào lớp đệm đàn hồi đàn hồi mặt chịu va chạm KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 51 [...]... Tính toán và lựa chọn vật liệu hấp thụ âm để giảm mức ồn đến tiêu chuẩn tiếng ồn cho phép trong nhà xưởng Biết rằng: • Tường bằng gạch xây - khối bê tông sơn phủ • Sàn bằng bê tông • Trần bằng tôn KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 22 4. 2 Kết cấu hút âm - Kết cấu đơn hút âm - Tấm dao dộng cộng hưởng hút âm - Ống cộng hưởng hút âm - Kết cấu hút âm phối hợp KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 23 KẾT CẤU HÚT ÂM ĐƠN Cấu tạo... với tấn số âm max Kết cấu càng cứng, càng nặng  hút âm càng yếu Kết cấu càng nhẹ và dẻo  hút âm càng mạnh rõ rệt Bền và vệ sinh hơn vật liệu xốp, có thể chịu được các va chạm cơ học và tạo được hình dạng bề mặt bất kỳ để làm phong phú nội thất và tăng tính khuếch tán của trường âm trong môi trường KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 26 ỐNG CỘNG HƯỞNG HÚT ÂM Kết cấu dao động cộng hưởng hút âm chỉ hút âm mạnh... sóng âm kết cấu phản ứng như một khối đồng nhất  Kết cấu nhiều lớp: giữa chúng là khe không khí hoặc một vài vật liệu hút âm, khi chịu tác động của sóng âm mỗi lớp có những phản ứng khác nhau  Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cách âm của kết cấu:  Kích thước hình học của chúng  Liên kết của kết cấu với chung quanh  Khối lượng và độ cứng của kết cấu Nội mất mát của vật liệu gây ra bởi độ nhớt và. .. mặt 4) Vật liệu cộng hưởng 5) Kết cấu hút âm đơn: người, sô fa, gối, gấu bông, giá sách… KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 31 4. 3 Các biện pháp cách âm kết cấu Mức âm truyền vào phòng là bao nhiêu??? Mức ồn tổng cộng trong phòng là tổng năng lượng truyền qua tất cả các kết cấu văn phòng, không kể tiếng ồn gây ra do bản thân phòng đó KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 32 Cách âm không khí của các kết cấu  Kết cấu. .. 0, 04 0, 04 0, 04 KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 16 Nguyên tắc chọn vật liệu hấp thụ âm thanh Mỗi vật liệu có những điểm mạnh, điểm yếu và thường được áp dụng riêng biệt cho từng trường hợp cụ thể + Mĩ quan môi trường thường là yếu tố chính cho việc lựa chọn vật liệu hấp thụ âm + Hiệu năng âm học của vật liệu + Giá cả, việc lắp đặt, bảo trì, khả năng hao mòn và các yếu tố môi trường khác Trong các vật liệu. .. 3) Vật liệu xốp đặt sau tấm đục l âm thấp tần khó xử lí nhất Vậy nếu ta kết hợp sử dụng tấm đục lỗ và vật liệu xốp, ta có thể có được chỉ số hút âm ở các dải tần rộng nhất Mà chỉ số hút âm này ta có thể tự điều chỉnh Kết cấu này có Gỗ tiêu âm đục lỗ hoặc soi rãnh và Trần vách thạch cao đục lỗ Mỗi loại đều có những ưu điểm riêng, gỗ tiêu âm thì bề mặt đẹp và sang trọng, vách thạch cao thì giá rẻ và. .. tế kết cấu có kích thước hữu hạn và liên kết theo chu vi, khả năng cách âm tính bằng công thức KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 35 TRÙNG SÓNG  Hiện tượng trùng sóng làm giảm đáng kể khả năng cách âm của kết cấu vì kết cấu bị dao động rất mạnh nên trở thành nguồn âm cung cấp bức xạ sóng âm  Sóng âm tới kết cấu với góc θ và bước sóng λ, tần số f và tốc độ trùng sóng c thì nó gây ra sự dao động cưỡng bức kết. .. NRC= 0 cho biết vật liệu đó có khả năng phản xạ âm toàn phần, NRC=1 âm cho nội thất, thường được dùng cho hệ trần tiêu âm và hệ ốp tường tiêu âm tương đương với vật liệu có khả năng hấp thụ âm (tiêu âm) toàn phần Ví Các hệ thống này được thiết kế dựa trên các chỉ số NRC và RT60, để đưa ra giải dụ: 1 bề mặt với vật liệu có NRC=0.7 nghĩa là khi có 1 nguồn âm tác động pháp thiết kê trang âm phù hợp nhất... Phương 27 Bước sóng ứng với fo V sóng âm ở OoC KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 28 KẾT CẤU HÚT ÂM PHỐI HỢP Vật liệu xốp hút âm ở vùng tần số cao Các tấm dao động cộng hưởng ở vùng tần số thấp Các tấm đục lỗ hút âm ở vùng tần số trung bình KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 29 CÁC KIỂU PHỐI HỢP  Kiểu 1: đặt các tấm bằng vật liệu xốp cách tường một lớp không khí, khả năng hút âm ở tần số thấp tăng lên nhờ hiệu quả... MỨC ÂM THEO NR KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 13 Bài tập về ứng dụng vật liệu xử lý ồn KS Nguyễn Trần Ngọc Phương 14 Hệ số hút âm (dB) Tần số (Hz) Tên vật liệu 125 250 500 1000 2000 40 00 Gạch, không láng 0,03 0,03 0,03 0, 04 0,05 0,07 Gạch, không láng, sơn 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03 Thảm trên cao su 0,08 0, 24 0,57 0,69 0,71 0,73 Thảm trên bê tông 0,02 0,06 0, 14 0,37 0,60 0,65 Khối bê tông, thô 0,36 0 ,44