Fizica Constructiilor 2 [PDF]

Zitiervorschau

FIZICA CONSTRUCTIILOR 2 1. ACUSTICA IN ARHITECTURA 2. ILUMINAT ARTIFICIAL ACUSTICA IN ARHITECTURA 1. ACUSTICA FIZICA, FIZIOLOGICA SI SPATIALA Primele elem de acustica au aparut in Antichitate-amfiteatrele Vitruviu; Athanasius Kirchner – cercetari acustica – Phonurgia 1675 W. Sabine – bazele acusticii 1900 Spațiile de audiție - Teatrele grecesti – pe forma reliefului; teatrele romane- independente; formele ovale si eliptice; încercări de copiere a unor reușite – Garnier – Opera din Paris printre cele mai bune dpdv acustic - forma semicirculara Sunetul în construcție – protecția la zgomot dezvoltare lentă în paralel cu dezvoltarea industriei construcțiilor reușite continuate, greșeli evitate (un perete mai gros este mai izolant, un covor aduce puțină liniște etc.); copiere a operele reusite (Opera Din Paris nu s-a facut pe studii, doar a fost reusita si copiata REVERBERÁȚIE 1. Persistență, datorită reflexiei pe pereți, a unui sunet într-o încăpere închisă după ce sursa sonoră nu mai emite unde. Wallace Clement Sabine (1868-1919- fizician american care a fondat domeniul acusticii arhitecturale. A absolvit Universitatea de Stat din Ohio în 1886 la vârsta de 18 ani înainte de a se alătura la Universitatea Harvard pentru studii postuniversitare și a rămas membru al facultății. Sabine a fost acustician arhitectural al Boston's Symphony Hall, considerat unul dintre cele mai bune două sau trei săli de concerte din lume pentru acustică. •REVERBERAȚIA (Fogg Lecture Hall - Harvard) •Copiere + reverberație: Boston Simphony Hall (seamănă cu Wiener Musikverein) importanța geometriei – simulări pe machete fizice (optic, apoi acustic) 1980-90 – primele simulari digitale Sala Radio- macheta 1:20 care se foloseste acum pentru studiouri de inregistrari Le Corbusier, Alvar Aalto – studii pe geometrie; o sala lunga si cu tavanul jos – sunetul nu s-ar fi transmis pana in capat daca avea un tavan drept La salile foarte mari nu se mai poate utiliza corect acustica naturala Vibratia unui corp produce asupra aerului comprimari succesive alternate cu destinderi, care se propaga in toate directiile, formand unde sonore sferice. Undele sonore atingand urechea produc vibratii ale organelor auditive, care pe cale nervoasa, sunt traduse in creier in senzatii sonore=sunete.  ACUSTICA FIZICA UNDELE ACUSTICE - mişcări oscilatorii ale unor medii elastice, datorate unor forţe exterioare. Ele pot fi percepute prin simtul tactil (vibratii) sau prin auz (sunete). Medii elastice: - gazoase (ex. aer) - lichide (ex. apă) - solide -> In mediile gazoase si solide apar unde succesive de comprimare, dilatare, iar in cele solide pot aparea si unde de rasucrire, incovoiere. ( In spatiul cosmic – vid- nu exista sunet)  UNDA SONORA SIMPLA – in natura sunetele simple sunt foarte rare dar pot fi produse experimental (ex. Diapazonul-unda simpla)  VITEZA de propagare a undelor sonore intr-un mediu dat depinde de calitatile fizice ale acestuia (elasticitate, densitate, temperatura) ex. Aer- 320-344 m/sec; Apa - 1440 m/sec, Lemn- 4000m/sec, Otel 5100m/sec; cauciuc moale 50m/sec) Viteza de propagare a sunetelor variaza in functie de mediul in care se propaga, viteza mai mica indicand ca mediul respectiv pune o rezistenta mai mare propagarii sunetelor. Obervatie: numai undele reprezentand succesiune de comprimari si destinderi se deplaseaza, in timp ce moleculele mediului repsectiv doar oscileaza dintr-o parte in alta in alta a punctului de echilibru  IMPEDANTA ACUSTICA (sau REZISTENTA ACUSTICA SPECIFICA) – produsul dintre densitatea mediului si viteza sunetului ; Ea determina gradul de reflexie a sunetelor si proprietatile de izolare fonica a materialelor.  OSCILOGRAMA- reprezinta desfasurarea in timp si intr-un anume punct a undelor de comprimare si dilatare intr-un anume moment ; Reprezentare grafica sinusoida; 3 componente : FRECTENTA, PERIOADA, AMPLITUDINEA  PERIOADA – durata de timp intre 2 comprimari sau dilatari succesive, deci durata unui ciclu complet – oscilatie competa;  AMPLITUDINEA – marimea oscilatiilor ; energia undelor care scade in timp si spatiu

 FRECVENTA – numarul de perioade pe secunda a sunetului respectiv herti – ex. 1Hz= o perioada intr-o secunda; frecventa sunetului= 3Hz- 3 perioada intr-o secunda Frecventa determina inaltimea sunetelor. Urechea normala a omului percepe intre 20Hz si 16 000Hz. Infrasunete – 0-20 Hz – le percepem ca vibratii, ne deranjeaza Domeniul auditiv normal: joase 20-400 Hz; medii 400-1600 Hz; inalte 1600- 20 000Hz Ultrasunete > 20 000 Hz

SUNETE COMPLEXE Reprezintă însumarea unui număr mai mic sau mai mare de unde sonore simple Spectru sonor – reprezentarea pe orizontală a frecvenţelor sonore şi pe verticală a intensităţilor corespunzătoare Tipuri curente de sunete complexe: • sunete muzicale• zgomote • pocnete Sunetele muzicale au oscilograme realtiv uniforme; spectre cu frecvente dominante insotie de frecvene suplimentare armnice care imbogatesc sunetul Zgomotele- oscilograme si spectre dezordonate Pocnete- durata foarte scurta NIVEL ECHIVALENT Reprezintă exprimarea unui sunet complex variabil în timp ca sunet constant ce produce aceleași efecte Nivelul echivalent poate fi considerat „media” nivelurilor sonore variabile în timp, însă din punct de vedere matematic este integrala energiei sonore în timpul considerat. ACUSTICA FIZIOLOGICA SUNET- Perceperea undelor (oscilațiilor) acustice de către om MARIMI MASURABILE • Putere *W+ • Presiune *Pa+ • Intensitate *W/m2+ Legea Weber-Fechner - Senzația subiectivă a creșterii percepției este proporțională cu logaritmul creșterii stimulului.

-

Suntem cel mai senzibil la electricitate, apoi caldura, lumina si sunet Durata minimă ca un sunet sa fie perceptibil : 1/100 sec Remanenta - Senzaţia sonoră subiectivă persistă un timp şi după întreruperea sunetului Intervalul sonor al auditibiltatii (de la frecventa) este impartit in octave – intervale de dublare a frecventei Octava nu e un sunet- este un interval

- Perceperea sunetului – subiectivă - Caracteristici obiective care influenţează percepţia subiectivă:  durata  frecvenţa  intensitatea Interval de percepţie: • Presiune • Intensitate: 1.10-12 ... 10 W/m2  PRESIUNEA – Undele de comprimare si dilatare determina in mediile elastice variatii de presiune in plus sau in minus fata de starea de repaos denumite “presiuni acustice instantane”. Urechea sau microfonul nu pot percepe presiunile acustice ca instaantane ci o medie denumita – PRESIUNE ACUSTICA EFICACE –masurata in bari  I NTENSITATEA sunetelor este determinata de marimea amplitudinii oscilatiei acustice, respectiv de marime energie vehiculate de undele sonore (masurabila in W/cmp). Orice miscare reprezinta si un transfer de energie. In cazul undelor sonore, in cazul undelor sonore ese denuit intensitate acustica care este reprezentat de cantitatea de energie ce strabate unitatea de timp, unitatea de suprafata, perpendicular pe ea. Determinarile fiziologice ale perceptiei intensitatii sunetelor s-au facut pentru frecventa de 1000 Hz (gama medie a sunetelor obisnuite, cele mai frecvente. Senzatia sonora subiectiva – intensitatea sunetelor obiectiva! Pragul de audibilitate= minimul de energei sonora de la care incep sa fie perceputele sunetele de ureche omului “normat” – det statitstic la intensitatea de 10⁻ ⁱ⁶ W/cmp – > aprox 1dB Pragul de durere= intensitatea sunetelor peste care apar senzatii acute de durere - 10⁻⁴ w/cmp  Experimental s-a determinat ca la oameni perceptia variatiei intensitatii sunetelor nu este paralela cu variatia fizica a doua energii sonore Senzatia cresterii intensitatii sunetelor are o variatie lineara (aritmetica) pentru o crestere exponentiala (“logaritmica”) Este necesara o crestere a intensitatii de 10 ori pentru o dublare a senzatiei. Legea Weber-Fechner - Senzația subiectivă a creșterii percepției este proporțională cu logaritmul creșterii stimulului.

-Pentru simplificarea masuratorilor si calculelor acustice s-a adoptat conventional o scara de masurare aritmetica, zecimala , avand 12 trepte egale – corespunzatoare intervalului de audibilitate de la 0 dB (nivelul minim la care auzi sunetul) pana la 120 dB (pragul de durere). In decibeli se masoare pragul sonor fizic real, in raport cu pragul de audibilitate 

NIVELURI SONORE = raport intre doua marimi de acelasi fel



TĂRIA = reprezinta nivelul SUBIECTIV al intensittatii sonore. Exprimarea nivelului sonor in decibeli nu traduce fidel sensibilitatea urechii in rapot cu inaltimea sunetelor, corespunzand numai pentru frecvente in jurul a 1000Hz (intervalul de audibilitate ese 20-20 000Hz) Noi percepem intensitatea diferit in functie de frecventa sunetului. Sub 700Hz si peste 7 000Hz perceptia auditiva scade chiar daca intensitatea e aceeasi, iar intre 2 000 si 3 000 Hz e putin mai mare. Pentru a putea compara sunetele pe care le auzim cu sunetele reale ( senzatiile cu intensitatile sunetelor) s-a adoptat o alta scara conventionala pentru taria sunetelor asa cum e perceputa de ureche , exprimata in FONI, tot cu 120 de subdiviziuni pe intervalul de audibilitate. Relatia dintre nivelul sonor real in dB si taria subiectiva a sunetelor in foni se face prin abace cu curba izofona. -> se ia in considerare intensitatea in raport cu frecventa.

-

Daca spun ca am un sunet care are 50 dB nu este suficient pentru a descrie perceptia. Pot sa spun am un sunet de 50 dB cu o frecventa de 100 Hz sau un sunet de 50 dB care are 1000 Hz. Avand in vedere ca urechea percepe intensitatea diferit in functie de frecventa vom utiliza dB(A) - decibeli ponderati care sunt ca o corectie. Decibelii ponderati sunt in raport cu frecventa.

-

INSUMAREA SUNETELOR –efect de acoperire (mascare) Pentru a afla nivelul sonor rezultat din insumarea a doua saua mai multe sunete, nu este bineinteles posibila o simpla adunare. Din cauza scarii logaritmice a decibelilor, insumarea a doua sunete de acelasi nivel da un sunet cu 3dBmai mare. L nivel sonor (sunet), I= intensitatea; consideram L₁ si L₂ cu aceleasi intensitati sonore I₁= I₂ L = 10lg I/I₀ (db) – formula L₁ + L₂ = 10 lg 2x I/I₀ = 10 lg I/I₀+ 10lg 2 L₁ + L₂ = L₁ + 3 db Lg2= 0,3

Pornesc 2 surse sonore cu aceleasi intensitati (2 boxe) sunetul va fi perceput doar cu 3db mai fata de situatia in care aveam doar o boxa pornita. Lx2 = L+3dB (lg2=0,3) Lx3 = L+ 5dB (lg3=0,5) Lx4 = L+ 6dB (lg4=0,6) Daca nivelurile sunetelor adunae difera, preponderent va fi intotdeauna sunetul mai mare. Din adunarea a doua sunete avand 80db si 60db rezulta in mod practic un sunet de 80db – sunetul mai puternic il mascheaza pe cel mai slab. Pt sunetul L₁ = 80dB intensitatea este I₁= 10⁸ W/mp Pt sunetul L₂= 60dB intensitatea este I₂= 10⁶ w/mp I₁+ I₂ = 10⁸+10⁶ = 1,01x 10⁸ L₁ + L₂ = 10 lg (1,01x 10⁸) = 80, 04 dB In acelasi timp pentru ca un sunet oarecare util sa devina inteligibil pe deasupra unui zgomot perturbator, taria lui trebuie sa fie apreciabil mai mare. Fenomenul este imp in incaperile cu destinatie acustica. ACUSTICA SPATIALA PROPAGAREA SUNETULUI In SPATII DESCHIDE -> CAMP ACUSTIC LIBER- sunetul se transmite in toate directiile fara obstacole In SPATIILE INCHISE-> CAMP ACUSTIC DIFUZ De la sursa sunetele se propaga in linie dreapta in toate directiile. Intalnind in cale obstacole (elem de constr) se produc urmatoarele fenomene: CAZUL UNUI OBSTACOL ECRAN sunetul incident este: - REFLECTAT – inapoi in spatiul de unde provine - ABSORBIT de elem ecranului si: Amortizat (disipat) de inertia materialului Transmis pe fata opusa – sunet emergent Transmis in lungul materialului prin conductie sonora Presiunea și deci intensitatea acustică scad odată cu depărtarea de sursă. Pentru surse punctuale de exemplu se poate scrie raportul Id=K I/d2 (K = o constantă de proporționalitate) - Transpusă în scara logaritmică a decibelilor scăderea nivelului sonor cu distanța devine Ld = Li – 20 log d Li= nivel la sursă; Ld= nivel la dist. D  Ceea ce înseamnă că la fiecare dublare a distanței nivelului sonor scade cu 6dB (20 log2 = 6 aprox.) – o sursa punctuala in spaiul liber se atenueaza cu 6Db la fiecare dublare a distantei.  În cazul surselor liniare însă, sau înșiruite ca în cazul zgomotului circulației pe străzi, scăderea nivelului sonor este mai puțin rapidă și este bineînțeles influențată și de caracteristicile solului. (fig. 3.02) Ld = Li – K lo log d (K variabil în funcție de sol)(adică cca. 3-4 dB pentru dublarea distanței)  În cazul distanțelor foarte mari intervine absorbția moleculară a aerului care este mai puternică la frecvențe înalte. (de aceea sunetul buciumului și în general sunetele joase se aud la distanțe mai mari) Până acum s-a discutat despre propagarea sunetului în medii materiale omogene. Ne interesează însă și fenomenele care apar la trecerea sunetelor dintr-un mediu în altul și în special la întâlnirea sunetelor aeriene cu un corp solid. REFFLEXIE Fenomenul este analog reflexiei luminii cu deosebirea că lungimea de undă a luminii este de ordinul micronilor, iar a sunetului de ordinul centimetrilor și chiar metrilor. – Lungimea de unda a sunetului mult mai mare. Cu fiecare reflexie sunetul pierde putin din energe. Pentru simplificarea discuției – deși este vorba de UNDE – vom trata sunetele, având în vedere mișcarea lor, ca RAZE SONORE. La trecerea dintr-un mediu în altul o parte din raza sonoră se va REFLECTA iar alta se va REFRACTRA pătrunzând în obstacol, deci raza reflectată va avea o intensitate mai mică decât cea incidentă. După cum știm din optică, unghiul de incidență= egal cu unghiul de reflexie. (față de normala la suprafață) Dacă suprafața estre PLANĂ razele reflectate vor părea unui ascultător că provin de la o sursă (S1) simetrică cu sursa reală (S). Daca .... razele reflectate vor avea .... Intr-o incapere CIRCULARA, DE EXEMPLU (Fig. 3.04A) cu o sursa sonora situata aproape de centru, razele sonore vor fi focalizate intr-o zona aproximativ simetrica fata de centrul cercului. Iar daca sursa este mai apropiata de perete vor aparea asa zisele UNDE TÂRÂTOARE , in centru ramanand un gol. La un perete PARABOLIC (Fig. 3.04 B), razele reflectante ale unei surse sonore situata in focar vor fi paralele (fenomen utilizat pentru ecrane "reflectoare") de sunet. Imediat insa ce sursa nu mai este in focar vor aparea focalizari, sau unde târâtoare. - in unele statii ale metroului din Paris, avand in sectiune o bolta semicirculara placata cu faianta se poate vorbi comod de pe un peron pe celalalt cu tot zgomotul de fond relativ ridicat, gratie dublei focalizari produse de bolta. (Fig. 3.06)

- un alt exemplu ar fi productia sonora a ghizilor, in tamburul bisericii Sf. Petru (Diametrul = 43,5 m), care tinand ceasornicul de buzunar aproape de perete trimit vizitatorii in punctul diametral opus (Fig. 3.05). In acest punct, datorita undelor târâtoare tic-tacul ceasornicului care are o intensitate sonora de aproape 1000 de ori mai mica decat vocea omeneasca, se aude foarte clar. Pentru ca fenomenul reflexiei sa nu fie alterat, se considera ca asperitatile trebuie sa fie mai mici de 1/10 λ (pentru vorbire de exemplu 20-25cm). 125 Hz - λ 2,7 m; asperități < 25 cm 4000 Hz - λ 8,5 cm; asperități < 1 cm DIFRACTIE (DISPERSIE) Considerand obstacolele intalnite de sunete ca suprafete sau volume de dimensiuni finite, trebuie sa tinem seama si de difractie (uneori numita si dispersie) fenomen datorat faptului ca fiecare particula din mediul in care se deplaseaza undele sonore constituie un centru de vibratie (Principiul lui Huygens). Difractia este mai mare la frecvente joase si influenteaza atat reflexia cat si "umbra" sonora la marginea si in spatele obstacolelor. (Fig. 3.07A) In cazul unor obstacole cu dimensiuni apropiate de lungimea de unda a sunetului (Fig. 3.07 B) reflexia este partiala si difuza, iar umbra sonora este foarte redusa. Iar obstacolele de mici dimensiuni (mici in raport cu lungimea de unda) sunt in mod practic ocolite de undele sonore fara ca acestea sa fie influentate In sfarsit golurile (de exemplu in pereti sau plansee) oricat de mici constituie adevarate surse secundare de sunet, fenomenul find foarte important si in acelasi timp neplacut in izolari acustice (Fig. 3.07 D). La insumarea undelor (...) am vazut ca acestea se pot slabi sau intari reciproc. Important si in acelasi timp periculos este fenomenul de UNDE STATIONARE, care poate aparea atunci cand doua trenuri de unde de ACEEASI FRECVENTA se propaga in directii opuse. Datorita insumarii amplitudinilor exista unele puncte in care sunetul se aude mai tare si alte puncte in care se aude foarte putin. (maxime si minime ce raman pe loc). Fenomenul este mai complex datorita frecventelor, amplitudinii si directiilor diferite dar, poate aparea de obicei in sali de forma foarte regulata si intre pereti paraleli. ECOU Intr-un spatiu oarecare, (fig. 3.08) la urechea unui ascultator sunetele pot ajunge direct sau pe cai ocolite (deci intarziate), dupa una sau mai multe reflexii. -> SUNETE DIRECTE + SUNETE REFLECTATE  Decalaj intre sunetul direct si cel reflectat > 1/15 sec => sunetele se aud separat = > ECOU  Decalaj intre sunetul direct si cel reflectat < 1/15 sec =>sunetele se aud ca un sunet prelungit=> REVERBERATIE Decalajul maxim considerat acceptabil pentru vorbire este de 50 m/sec. (microsecunda + 1/1000 sec) sau 1/20 secunde. Pentru muzica, unii autori accepta si 1/15 secunde deoarece schimbarile de sunete se fac mai rar. Deci la o viteza de 340m/sec. diferenta de drum parcurs intre unda directa si cea reflectata este de maxim 17 m (Fig. 3.08 A) Importante sunt prima si uneori a doua reflexie deoarece urmatoarele sunt prea slabe pentru a fi sesizate. ! In acustica spatiilor construie ecoul trebuie evitat pe cand reverberatie trebuie corect dozata putand imbogati auditia muzicala, dar putand face neclara auditia vorbirii. ECOUL DE FLUTURARE Pentru salile de auditii este unul dintre cele mai neplacute fenomene. Atunci este posibila o oscilatie dus intors a undelor sonore intre doi pereti reflectanti paraleli sau pe trasee mai complicate. => evitarea peretilor paraleli reflectanti Daca celelalte sunete reflectate se stimg mai repede, fenomenul se percepe ca o coada pulsatorie a sunetului, care mai poate fi combinata cu fenomenul de interferenta dand nastere la distorsiuni neplacute. REZONANTA Diverse corpuri in contact cu vibratiile sonore incep de asemenea sa vibreze. Vibratiile devin maxime cand frecventa sunetului coincide cu frecventa proprie a corpului respectiv (fiecare corp are o frecventa proprie determinata de proprietatile fizice si de dimensiunile sale). Corpurile solide absorb energie de vibratie intarind sunetul in detrimentul duratei. Lemnul, in plus raspunde vibratiilor excitatoare si cu sunete avand frecvente armonoce si care imbogatesc sunetul primar. De aceea lemnul este mult mai folosit pentru realizarea de instrumente muzicale si in tratamentele salilor de auditii. Sunetul unui diapazon rezemat de un perete de caramida este mai puternic , dar de 2-3 ori mai scurt decat in aer. Acelasi diapazon, asezat pe lemn da un sunet si mai puternic dar de 20-25 de ori mai scurt decat in aer. Fenomene de rezonanta se produc si in volume de aer delimitate de pereti mai subtiri sau mai grosi (vezi instrumentele de suflat) Fig. 3.11 Cand peretii sunt subtiri emergia sonora absorbita este redata cu o prelungire in timp. (se pare ca acesta era scopul unor vase de bronz denumite Ekheia, care erau asezate pe gradenele unor teatre antice). Daca volumul de aer este inglobat intr-un perete masiv energia absorbita este cedata acestuia (vezi rezonatorii. pct. 3.8.3.3) VAS REZONANT vs REZONATOR COMPORTAREA UNDELOR AERIENE IN CONTACT CU OBSTACOLELE SUNETUL – TRANSFER DE ENERGIE PRIN VIBRATIE Sunetul poate strabate un obstacol in 3 moduri principale: 1. Prin unde aeriene neintrerupte – cand peretele are pori sau goluri 2. Prin dubla refractie 3. Prin vibratii de ansamblu ale peretelui - o parte din energia disipata se transforma in caldura din cauza frecarii particulelor

Strabaterea prin dubla refractie. O alta parte din energia incidenta se reflecta in interiorul peretelui prin transmiterea vibratiei de la particula la particula si in continuare este partial reiradiata inapoi, partial transmisa in lungul peretelui si partial se refracta a doua oara dincolo de perete. Cantitatea de energie transmisa depinde de raportul intre impedantele celor doua medii si este asa de mica incat de obicei nu se ia in considerare. (intre aer-caramida aproximativ 0,0000004 din energia incidenta) IMPEDANTA ACUSTICA (sau REZISTENTA ACUSTICA SPECIFICA) – produsul dintre densitatea mediului si viteza sunetului ; Ea determina gradul de reflexie a sunetelor si proprietatile de izolare fonica a materialelor. Strabaterea prin vibratii de ansamblu ale peretelui.- undele sonore sunt miscari de o anumita amplitudine ale moleculelor de aer. La intalnirea lor cu o bariera vor incerca sa o puna in vibratie ;cu cat bariera este mai grea se va pune mai greu in miscare datorita inertiei. Am vazut la punctul 1.1 ca aceste vibratii pot fi de diferite feluri, in ansamblu insa intreg peretele (ecranul sau planseul)va actiona ca un piston sau ca o membrana de difuzor punand la randul lui in vibratie aerul din cealalta incapere. In special, in cazul unor pereti etansi, aceasta este calea cea mai importanta de traversare a energiei sonore. Bineinteles, o parte din energia de vibratie este reiradiata in prima incapere, alta parte este disipata si in sfarsit o alta parte este transmisa altor elemente de constructie adiacente (prin vibratii sutructurale) ABSORBTIE Daca vom considera obsacolul in discutie numai ca supr. delimitatoare a primei incaperi (Fig. 3.12) putem considera ca toata energia care nu a fost reflectata, a fost "absorbita" de obstacol Ei -Er = Ea sau Ea= Et+Ed+Ecs COEFICIENT DE REFLEXIE, COEFICIENT DE ABSORBTIE Raportul intre energia reflectata si cea incidenta a fost numit coeficient de reflexie Ei = 0 ÷ 1 Materiale reflectante – materiale netede, cat mai grele si masive Materiale absorbante - materiale poroase, spongioase sau cu cavitati cu atat mai mult cu cat: o Golurile comunica intre ele in masa materialului o Golurile sunt deschise la suprafata elementului de constructie, permitand patrunderea sunetelor  Absorbtia este mai mica la elemente cu masa mare (kg/mp)  Absorbtia este influentata de inaltimea sunetelor (materialele poroase, considerate fonoabsorbante sunt mai eficiente pentru frecvente inalte decat pt cele joase) COEFICIENT DE ABSORBTIE = raportul intre energia sonora absorbita si energia incidenta – cat din raza sonora se absoarbe; indica eficienta fonoabsorbanta a materialului ; "coeficientul de absorbtie" (sau α) = Ei = 0 ÷ 1 O fereastra deschisa de exemplu prin care sunetul nu se mai intoarce are un coeficient de absorbtie egal cu 1. Diferite alte materiale sau structuri fonoabsorbante au coeficienti de absorbtie subunitari si pe cat posibil mai apropiati de 1.  In functie de materialul de alcatuire, forma geometrica si dimensiuni, elem de constr pot intra in vibratie mai usor pentru anumite frecvente absorbite, intarind sunetele ca o noua sursa sonora. Rezonanta se poate produce nu numai i straturile solide ale elementelor de constructie, ci si in straturile de aer sau cavitatile incluse in aceste elemente. Materialele poroase pot fi :  in contact cu peretele  departate de perete (cu strat de aer) – actioneaza ca un prete secundar care se comporta ca o membrana vibranta (ex placaje) sunetul trimis spatiului de aer care actioneaza ca un amortizant – absorbtia sunetului este mai mare; un material pros in spatele membranei vibrante ajuta absorbtia TRAVERSAREA ELEMENTELOR DE CONSTR DE CATRE SUNETE O parte din energia sonora absorbita este eliberata pe fata opusa celei de incidenta: o Cu cat materialul este mai poros si cu porozitate comunicanta, cu atat sunetele traverseaza mai usor elementul de constructie o Cu cat elementul este mai masiv (greutate mai mare) cu atat mai multa energie absorbita se consuma pentru a produce vibratia elementului, iar energia emergenta este mai mica INDICELE DE ATENUARE SONORA = raportul dintre energia sonora incidenta si energia trasmisa pe partea opusa – emergenta; defineste eficienta de izolare fonica a elementului de constructie. ! Obs. Dublarea unui perete nu dubleaza si indicele de atenuare sonora, il mareste cu putin (dublarea unui perete de caramida sporeste reductia sonra cu 7dB) => marirea atenuarii sonre prin cresterea greutatii nu este eficienta decat in cazul elementelor usoare sau la elemente care trebuie sa aiba o grsime mai mare din alte considerente altele decat cele acustice (struct portanta, separatii antifoc etc) SUNETELE IN CONSTRUCTII  SUNETE AERIENE –se propaga prin aer, de la sursa, fie direct prin urechea omului, fie prin reflexie sau difractie  SUNETE STRUCTURALE – se propaga prin elem de constr. Sunetele struct provin din  Absorbtia sunetelor aeriene  Producerea directa a vibratiei elementului pe cale mecanica – SUNETE DE IMPACT -> prin contact direct (sau indirect dar rigid) cu un obiect care vibreaza- motor, teava, instalatii etc -> prin lovirea sau frecarea suprafetei elem. – pasi pe pardoseala, tras mobila etc Obs. Atenuarea zgomotelor de impact nu se poate face prin marirea greutatii elementelor de constructie. MASURI CONSTRUCTIVE ACUSTICE  TRATEMENTE ACUSTICE = masuri care se prevad in situatia in care sursa sonora si auditorul sunt in acelasi spatiu pt:  Reducerea nivelulu sonor in incaperi zgomotoase (ex productie) - marirea absorbtiei pe suprafetele de inchidere  Asigurarea unei auditii cat mai bune prin eliminarea ecoului, dozarea corecta a reverberatiei( tinand seama de frecventele sunetelor) si asigurarea unui nivel sonor cat mai uniform in intreg spatiul (eliminarea focalizarilor sunetelor reflectate) – supraf reflectante +absorbante ! Obs. E recomandat ca la salile de auditie probleme de acustica sa se rezolve prin geometria salii (acustica naturala) nu prin corectarea cu tratamente MATERIALE SI STRUCTURI FONOABSORBANTE MATERIALE POROASE - Absortia se realizeaza prin strabaterea undelor prin porozitati cu transformarea unei parti in caldura - Este necesar insa ca porii sa comunice intre ei si cu exteriorul. (polistirenul celular de exemplu, desi este poros, nu este un material fonoabsorbant). - In lipsa porilor, o suprafata cu denivelari sau rugozitati nu este fonoabsorbanta. (nu "sparge" undele sonore cum uneori gresit se crede).  Straturi poroase fonoabsorbante :  Materiale elastice, moi (Cu porozitate deschisa si comunicanta), lasate aparente sau acoperite cu materiale transparente la sunet (textile, placi subtiri perforate sau cu fante) – eficienta de absorbtia mai buna pentru sunte inalte









Materiale rigide (cu prozitate deschisa si comunicanta) au calitati fonoabsorbante mai slabe decat materialele elastice, moi care amortizeaza mai bine energia absorbita. Rezonatori : goluri in interiorul unr elemente de constructie masive cu deschideri mici pe fata de incidenta, in care patrunzand sunetele sunt captate si prin reflexii multiple provocand rezonanta aerului din cavitate sunt absorbite de elementul masiv, care altfel ar fi reflectant. Eficienta mai buna pentru sunete joase. Membrane vibrante – suprafete din placi subtiri si usoare care intra in vibratie absorbind energia sonora si transmitand-o prin intermediul unui schelet de montaj, unui elem de constr masiv (care altfel ar fi fost reflectant) realizeaza amortizarea acestei energii. Eficienta de abs mai buna pt sunete medii si joase; se poate modif prin schimbarea dimeniunilor ochiurilor scheletului si prin grosimea membranei (rigiditate, greutate), grosimea stratului de aer adaptandu-se pt anumite spectre sonore. Se folosesc ca materiale membrane ELASTICE (din placaj, carton, materiale plastice sau chiar vopsita) prinse solidar pe un schelet de lemn. Absortia se realizeaza prin cedarea usoara in vibratii de ansamblu, vibratii ce sunt transmise peretelui suport masiv, care altfel ar fi reflectant. O parte din energie este disipata prin frecari interne din incovoiere, la prinderea membraelor si in spatiul de aer care actioneaza ca un tampon. Dispozitive combinate: de ex. O membr vibranta perforata poate forma rezonatori in spatiul din spate; captusirea unui rezonator cu materiale fonoabsorbante mareste absorbtia sunetelor inalte la fel si aplicarea unui material fonoabs pe pretele din spatele unei membrane.

Suprafetele poroase :  Aplicate drect pe suprafata- TENCUIELI POROASE – tencuiala acustica fonoabsorbanta  Tesaturi – pot fi cu strat de burete in spate; daca putem sufla prin ea e buna  Placi materiale poroase – pot avea si geometrii speciale  Pereti despartitori – panouri din materiale poroase, ecrane. Obs. Sunetul se aduna in colturi Absortia este buna la frecvente inalte, dar mai slaba la frecvente joase VARIATIA ABSORTIEI CU GROSIMEA - absortia creste cu logaritmul cresterii grosimii (deci grosimile prea mari sunt neeconomice fata de sporul de absortie obtinut. Perforarea partiala, inteparea, canelarea sau alt mijloc de marire a suprafetei aparente, duc la marirea absortiei VARIATIA ABSORTIEI CU FRECVENTA - Aplicarea departata de suprafata rigida ajuta la imbunatatirea absortiei la frecvente joase- efectul de membrana Se pot realiza astfel si tavane atarnate la oarecare distanta de planseu avand un scop multiplu: plastic, fonoabsortie, iluminat artificial si masoare a unor instalatii Protejarea materialelor poroase cu panza, sipci, tapete sau placaje perforate este necesara la pereti si uneori la tavane pentru evitarea degradarii lor. Intretinerea este destul de dificila, iar eventualele zugraveli sau vopsitorii trebuie sa fie, de asemenea , poroase. DISPOZITIVE REFLECTANTE Elemente de constr sau finisaj grele, compacte, netede Structuri din zidarie sau beton aparente Structuri din zidarie sau beton fnisate cu straturi relativ rigide: tencuieli, placaje din piatra sau ceramica, lambriuri cu panouri masive Structuri grele aparente sau tencuite, acoperite cu materiale textile subtiri, transparente la sunet

IZOLARE A FONICA/ ACUSTICA Masuri ce se prevad in sit in care sursa sonora si auditorul sunt in spatii dif separate de elem de constru, urmarindu-se atenuarea sunetelor transmise, prin elem separatoare – sunete structurale provenind din: -sunete aeriene abs din spatii zgomotoase si transmise prin spatii linistite -sunete de imapc produse pe fata unui elem de constru si transmise mai departe de acesta. IZOLARI FONICE IMPOTRIVA SUNETELOR AERIENE INDICI DE ATENUARE Izolarea realizata de elementele despartitoare de constructie este rapotul intre energia incidenta si cea transmisa. El a fost denumit INDICE DE ATENUARE SONORA si este definit de relatia -> R = 10 log 𝐸𝑡 iar exprimat in decibeli si tinand seama numai de elemntul despartitor propriu zis -> R = Li – Lt (L1- L2) Se realizeaza prin elem de constr cu atenuarea sonora relativ mare si faa goluri prin care sunetul sa poata trece direct Daca golurile functionale (usi) nu sunt prevazute cu sisteme de inchidere etanse la zgomot si cu capacitate de atenuare sonora nu are rost ca peretii sa mai fie izolanti fonic Solutii:  Elem de constr compacte, masive (grosime mare si materiale dense= elem dense) – Planseele obisnuite din b.a. avand greutati de cca 320kg/mp (inclusiv pardoseala si finisajul tavanului) aisgura o atenuare sonora suficienta in raport cu nivelul zgomotelor si gradul de liniste considerat confortabil urmarindu-se doar izolarea prin etansare a strapungerilor coloanelor de instalatii. Pt pereti despartitori insa nu se pot face greutati mari.  Dispozitive compuse – din 2 sau mai multe elem relativ usoare dar etanse la trecera directa a sunetului, asezate apropiat dar fara contact intre ele aî sa se comporte independent fata de vibratiile sonore. In aceste alc atenuarile sonre ale elem comp indep se cumuleaza, reprezentand teoretic a crestere aritmetica proportionala cu cresterea prin insumare a greutatilor. -> solutie potrivita pentru pereti despartitori purtati. Eficienta izolatiei creste daca: o Elem au grosimi diferite sau sunt din materiale dif, pt a avea frecv de rezonanta dif o Spatiul dintre elem este prevazut cu material fonoabs care atenueaza reflexiile succesve din acest spatiu, micsorand efectul rezonator al golului de aer o Legatura dintre elem despartitoare si struct cladirii este elastica, amortizand transmisia sunetului prin cai colaterale. ! Obs. Orice contact rigid intre elementele componente creaza PUNTE FONICA prin care transmisia se face direct micsorand sau chiar anuland eficienta izolatiei. IZOLARI FONICE IMPOTRIVA SUNETELOR STRUCTURALE DE IMPACT In fct de modul de prod a impactului – 2 metode:  Realiz fetei elem de constr din materiale insonore (materiale elastice) care produc mai slabe vibratii in mom impactuli, micsorand zgomotul.  Interpunerea intre sursa de vibratii si elem de constr a unor dispozitive de amortizare ( la tevi, conducte, motoare ) – mansoane sau tampoane din material elastic ( cauciu, pluta, pasla etc) sau resorturi din otel  Separarea intre elem de finisaj si elem de structura – elemente FLOTANTE ! Obs. Orice contact rigid intre elementele componente creaza PUNTE FONICA prin care transmisia se face direct micsorand sau chiar anuland eficienta izolatiei. Daca este vorba de vibratii din domeniul audibil ( peste 16 Hz) este vorba de sunete. Sub 16 Hz ne gasim in domeniul vibratiilor infrasonore.

In izolarea vibratiilor structurale greutatea are un rol neglijabil. Pierderile de energie devin mai mari numai prin refractie la trecerea dintr-un mediu in altul. Deci singura solutie, in afara actionarii la sursa, pentru reducerea transmiterii vibratiilor structurale este interpunerea de rosturi pe parcurs, realizarea de structuri discontinue si dezarticulate, cu tampoane de materiale preferabil elastice Solutia ideala este CONSTRUCTIA FLOTANTA de altfel foarte buna izolatoare si pentru sunete aeriene PERETI SIMPLI - pentru evitarea transmisiei prin sunete aeriene neintrerupte, este esentiala evitarea oricaror gauri sau pori. (Un perete din fibre de lemn aglomerate de 7 cm grosime are un indice R de numai 4 dB. Prin simpla tencuire, R ajunge la 36 dB) - In ipoteza unor pereti etansi, indicele de atenuare ramane influentat numai de VIBRATIILE DE ANSAMBLU. - La pereti intr-un singur strat, omogeni, indicele de atenuare creste proportional cu cresterea LOGARITMULUI GREUTATII pe unitatea de suprafata. (Legea masei fig 4.01), deoarece inertia ansamblului se opune intrarii in vibratie. - crestere a masei este eficienta la greutati mai mici, dar este neeconomic de exemplu sa dublam greutatea de la 50 la 100 kg/mp pentru a obtine un spor de numai 6 dB. Prin dublarea grosimii peretelui obtinem doar 6dB in plus. Dublarea grosimii peretelui se face prin utilizarea a 2 pereti diferiti – pereti dubli - Porozitatile sunt utile in fonoabsorbtie dar inutile in izolatie - Vibratiile de ansamblu sunt utile in fonoabs; pt izolare trebuie crescuta masa - Indicele de atenuare R variaza si in functie de frecventa (indicele de atenuare reprezinta diferenta dintre sunetul incident si sunetul care se transmite prin elementul structural) - In pereti iau nastere  -vibratii fortate intretinute de undele sonore  -vibratii libere datorate frecventei proprii a peretelui - Amandoua sunt franate de rezistenta la incovoiere a peretelui si, in plus, se atenueaza reciproc. - Daca insa, la un anumit unghi de incidenta al razelor sonore, cele 2 frecvente coincid, ele se vor insuma, iar transmisia sonora va fi foarte puternica (este vorba de efectul de rezonanta). - Teoretic, aceasta suprapunere a frecventelor poate duce la vibratii foarte mari. Se pot astfel explica paharele sfaramate de unii cantareti exersati, podul daramat din cauza pasului in cadenta a soldatilor sau legenda biblica a zidurilor de cetate daramate cu sunete de trambite. -> frecventa sunetului = frecventa proprie a elementului - Problema efectelor mecanice datorate rezonantei este mai putin importanta la sunete, putand sa capete , insa, aspecte grave la trepidatiile produse de motoare. - Prima frecventa de rezonanta se numeste FRECVENTA LIMITA deoarece mai exista si alte frecvente proprii superioare, mai putin periculoase insa. - in zonele fecventelor de rezonanta, indicele de atenuare scade foarte mult. - Frecventa limita este in functie de elasticitate, rigiditate, densitate, viteza sunetului, grosimi etc. . Din acest punct de vedere, materialul ideal pentru izolari fonice ar trebui sa fie foarte greu si in acelsi timp sa aiba o rigiditate cat mai mica. (cum este de exmplu plumbul). - Cei mai periculori sunt peretii subtiri (2-4 cm) din materiale usoare - la care ne putem astepta la surprize. La pereti mai grosi din beton, caramida, frecventa limita de gaseste de obicei sub 100 Hz. Raman frecventele proprii suprioare care sunt mai putin suparatoare. - Si materialele POROASE pot realiza o izolare acceptabila cu conditia ca suprafata lor sa fie etansata (tencuiala, tapet) si sa fie stapanita frecventa limita INDICE DE ATENUARE IN SITU R' Fata de masurarile din laborator, indicii se atenuare sonora al elementelor de compartimentare la locul de motaj sunt mai mici. Acest fapt se datoreaza cailor colterale de transmisie prin conductie solida Indicele de atenuare "in situ" al elementelor de compartimentare este de obicei cu 3-5 dB mai mic decat cel masurat in laboratoare. PERETI DUBLI Imbunatatirea atenuarii - cei doi pereti vibreaza separat si teoretic atenuarea rezultata va fi suma indicilor de atenuare individuali. Datorita reflexilor succesive, a rezonantei lamei de aer si a ansamblului, precum si cailor colaterale se strabatere a sunetului, indicele va fi mai mic. Indicii reali de atenuare sonora sunt deasemenea mai mici datorita cailor laterale de transmisie a sunetului prin planseu - tavan si evetuali pereti adiacenti. Caile 2 si 3 (fig 4.06) pot fi micsorate prin marirea masivitatii elementului de incastrare (perete sau tavan). Calea 4 este greu se evitat si nu are legatura directa cu problema in cauza. Pentru caile 2.3. si 4, ideal este un rost, deci o intrerupere TOTALA pe traseul undelor sonore (fig 4.07) Principii pereti dubli masivi a) distanta cat mai mare intre pereti – chiar si o incapere intercalate intre 2 incapaeri care au nevoie de izolare b) grosimi diferite pereti pentru ca cele 2 frecvente limita sa nu se suprapuna (fig 4.09-10) c) cel putin un perete sa fie tencuit pe ambele fete (etansare) d) introducerea la interior al unui strat fonoabsorbant poros ( vata minerala sau vata de sticla) care sa atinga, daca se poate, doar unul din pereti, imbunatateste izolarea chiar unui spatiu de aer de 4-5 cm (fig 4.09, 4.10) e) desolidarizarea pentru evitare PUNTILOR SONORE care pot aparea la orice contact solid intre cei doi pereti (tencuiala, caramida, instalatii). Puntile sonore sunt foarte periculoase deoarece transmit direct vibratiile sonore anuland efectul spatiului de aer -> MATERIAL ELASTIC INTRE PERETE SI PLACA Pereti dubli cu placaje – dublaje fonoizolante usoare - captusirea un perete greu cu un al 2-lea strat din materiale poroase cu sau fara un schelet de sustinere ( vata min – material elastic care nu permite vibratia de la un material la altul - dublaarea placajului (gips-carton, pal etc)- diferente notabile - dublaj fonoizolant usor peste un perete BCA- 10 cm R=34dB – castigam 28dB Peste un prete de caramida de 24 cm castigam 8dB - rosturile structurale impiedica transmisia - zgomotele de impac – limitare prin util : tavan suspendat, dala flotanta; cea mai buna solutie: tavan suspendat+ placaje perete+dala flotanta => cutie in cutie - ! zgomotul se trimite si oblic - Izolare la usi –etanseitate cat mai mare, legaturi elastice, 2 foi - Fonoizolare pe interiorul instalatiei de ventilatie

-

Un zgomot poate di anulat prin introducerea unui alt sunet negatic, opus – cu maximul si minim amplitudinii opus – cu ajutorul unui microfon carre inregistreaza sunetul si un amplificator care transmite un sunet opus.

Pereti dubli sau multipli din materiale usoare -alcatuirea din straturi multiple eventual diferite, de materiale cu rigiditate mica (PFL, ipsos) -etanseitatea suprafetelor pentru a impiedica trecerea undelor sonore directe -legaturile intre diversele membrane cat mai putine si mai elastice -legaturi cu peretii adiacenti, pardoseala si tavan ETANSE si ELASTICE -intercalarea de straturi fonoabsorbante jucand si un rol de insonorizare a membranelor subtiri -cand este posibila, marirea greutatii PLANSEELE – NIVEL SONOR NORMALIZAT DE IMPACT Sunt elementele clasice unde apare necesitatea de izolare la zgomote de impact. Este vorba de izolarea incaperilor suprapuse. L = zgomot standardizat- Se foloseste o masina standardizata, pentru ca masuratorile asupra zgomotelor ce strabat diversele plansee sa fie comparabile. In incaperea de jos se masoara nivelul zgomotului ce strabate planseul, nivel mediu denumit Ln = NIVEL DE ZGOMOT NORMALIZAT DE IMPACT (sau transmisie sonora de impact). Se tine bineinteles seama si de absorbtia incaperii de jos. Pentru o mai mare precizie masuratoarea sa face pe frecvente alcatuindu-se o CURBA A NIVELULUI SONOR NORMALIZAT Ln. Se masoara de obicei nivelul de zgomot al planseului brut Ln1. Separat se masoara ΔEi reprezentand imbunatatirea indicelui de izolare fonica la zgomotul de impact pentru diferite solutii de pardoseala. Astfel rezulta caracteristicile de izolare a planseelor in ansamblu, reprezentate sau prin Ln2adica curba nivelului sonor normalizat al planseului in ansamblu Ln = L1 – log 𝐴0 in care L1 este nivelul zgomotului masurat in camera receptoare A – suprafata echivalenta de absorbtie a incaperii A0 – o suprafata de absorbtie de referinta (10 mp UA) IZOLAREA ZGOMOTELOR DE IMPACT Izolarea la zgomote de impact a elementelor brute – intotdeauna slaba – variaza in functie de greutate si de tipul de structura (planseele cu structura discontinua sunt mai eficiente). De aceea solutia sta in finisaje, pardoseli si tavane. - pardoseli insonore, moi (mocheta, covoare pe suport elastic) care atenueaza zgomotele la formare, dar nu izoleaza. - solutia cea mai eficienta o reprezinta interpunerea unui strat ELASTIC intre pardoseala si planseu. DALE FLOTANTE. Pardoseala si stratul ei suport “plutesc” pe stratul elastic si NU TREBUIE SA ATINGA IN NICIUN PUNCT STRUCTURA. - De remarcat ca materialele izolante termice RIGIDE cum ar fi betonul celular nu sunt corespunzatoare pentru asemenea alcatuiri. Cu privire la dalele flotante de retinut ca straturile elastice trebuie ferite de umezeala din sapa de beton, ca rezemarea peretilor trebuie atent studiata, iar trecerea conductelor de instalatii sa nu produca punti sonore.

PROTECTIA ACUSTICA PROTECTIE ACUSTICA (protecție împotriva zgomotului): Ansamblul de măsuri luate în scopul realizării unor spații cu un climat sonor confortabil, adică liniștit Asigurarea calității în construcții (Legea 10 / 1995, actualizare 2015) Cerințe fundamentale de calitate ale unei constructii: printre altele E – protecție împotriva zgomotului Normativ C125/1,2,3,4-2013 1 Prevederi generale 2 Proiectare și execuție măsuri de izolare fonică 3 Măsuri de protecție – clădiri 4 Măsuri de protecție – zone urbane In conformitate cu documentele europene și cu normativul specific, cerința de protecție față de zgomot cuprinde următoarele condiții tehnice: 1. - Protecția față de zgomotul aerian provenit din exteriorul clădirii 2. - Protecția față de zgomotul aerian provenit dintr-un alt spațiu închis 3. - Protecția împotriva zgomotului de impact 4. - Protecția față de zgomotul produs de echipamentele și instalațiile tehnice ale clădirii 5. - Protecția împotriva zgomotului reverberat excesiv și a zgomotului produs în spațiul respectiv (zgomotul de fond) 6. - Protecția mediului înconjurător față de zgomotul produs de surse din interiorul clădirilor și construcțiilor, sau în legătură cu acestea (pentru incaperi zgomotoase) ZGOMOTUL - nu poate fi definit fizic - caracter subiectiv - sunet jenant, semnal acustic nedorit => concluzie: orice sunet nedorit IZOLARE ACUSTICĂ (FONICĂ) - reducerea transmiterii zgomotului între două spații IZOLARE ACUSTICA la ZGOMOT AERIAN Estimarea izolării acustice  Diferenţa de nivel (brută): D = L1 – L2 , unde L1, L2-Niveluri de zgomot Avand in vedere ca sunetul se reflecta, se absoarbe etc => nivelul de zgomot L2 transmis in incaperea 2 va depinde si de proprietatile incaperii (nu prea poate fi calculat la brut) => trebuie sa se ia in calcul si reverberatia  Diferența de nivel standardizată: DnT = L1 – L2 + 10lgT/T0 , unde L1, L2 Niveluri de zgomot T= Durata de reverberație T0= Durata de reverberație de referință (T0=0,5 sec.)  Diferența de nivel normalizată Dn = L1 – L2 – 10lgA/A0, unde

 -

L1, L2 Niveluri de zgomot A= Aria de absorbție echivalentă A0= Aria de absorbție echiv. de referință (A0=10 m2) Indice de atenuare (acustică) – capacittatea unui elem de constr de a se opue trecerii sunetului R = L1 – L2 + 10lgS/A L1, L2 Niveluri de zgomot S= Aria elementului care realizează izolarea A= Aria de absorbție echivalentă

6 indici de atenuare R (16 indici de atenuare în benzi de treime de octavă) Indice de izolare- Rw indice de izolare unic – ex vreau o usa cu indice de izolare Rw= 40dB Indice de izolare Rw (în laborator) – se elimina transmisiile pe cai colaterale Indice de izolare aparent R’w in situ – pe santier – intr-un context (o parte din sunet se mai transmite si prin planseu, pardoseala), mai multi factori Intotdeauna R’w< Rw (cu 3-5dB) – Datorită transmisiei sunetului pe căi colaterale; indicele de izolare real e mai slab decat cel determinat in laborator (atentie: valorile de la prducator sunt valori masurate in laborator) CAI COLATERALE DE TRANSMISIE A ZGOMOTULUI - datorate transmisiei vibraţiilor către şi dinspre pereţii şi planşeele alăturate - micşorează izolarea efectivă în medie cu 3-5 dB faţă de determinările făcute în laborator. - posibil, dar dificil, de redus cu ajutorul unor rezemări sau separări prin intermediul unor straturi elastice Masuri o Elem de constr masive - Pereți simpli, planșee • etanșeitate • legea masei (material+densitate+grosime rap la 1mp) o Elem de constr usoare - ALCĂTUIRI UȘOARE - Rw= 52dB - un perete de beton 14cm +strat de aer 6cm+ caramida 6,5cm+ tencuiala 2cm -> Rw= 56dB am castigar doar 4 dB – infim; intr-o camera in care e liniste sunt 20dB iar cand vorbese cineva se fac 50dB in camera -prizele pozitionate isimetric de-o parte si de alta a peretelui det transmiterea sunetului UȘI - etanșare (garnituri de etanșare, multiplicare praguri) - greutate (foi de ușă masive) -dublare, sasuri tampon - Alcatuirea din straturi multiple din materiale diferite intercalate cu materiale fonoabsorbante ( vata minerala, PFL poros). - Captusirea impiedica vibratia usii, reflexiile succesive intre cele doua foi si micsoreaza influenta rezonantei spatiului de aer. - Aplicarea pe una sau ambele fete ale usii materiale izolante. - Usi din doua foi cuplate elastic si cu spatiul umplut cu vata minerala sau PFL poros -Usi duble cu “tambur de liniste” pe cat posibil mai distantate captusite cu materiale absorbante catre interior.

FERESTRE - etanșare (preferabile ferestrele fixe) - dublare, triplare - îngroșare sticlă (grosimi diferite) - sticlă specială fonoizolatoare -Au un indice de atenuare R, in functie in special de grosimea si calitatea sticlei. Din acest punct de vedere se prefera cristal de 6-10 mm grosime. Dublarea este bineinteles utila cu conditia realizarii unui spatiu de aer cat mai mare. - tamplaria fonoizolanta - o fereastra simpla obisnuita are R = 25 dB - o fereastra simpla fixa = 35 dB - 44.2 la geam laminat inseamna 2 foi de geam de 4mm + 2 straturi de adeziv - 50dB izolare maxima de feestre - geam laminat in ansamblul „termpan”

- zgomotul se transmite prin tamplarii - peretii cortina de la birouri au pana la 10 mm si de multe ori cu geam laminat

In standardul 6156-68 „Protectia impotriva zgomotului in construcii civile”, se porneste de la notiunea de unitate functionala (apartament, birou, salon de bolnavi, clasa, etc.), care trebuie protejate si se dau indicii de izolare R’ pentru pereti si plansee si Ln pentru planseele delimitatoare in diferite situatii. Indicii sunt raportati la curbe etalon standardizate.

STRATEGIE 1. DEFINIREA PROBLEMEI - Precizarea nivelului și caracteristicilor sursei de zgomot- măsurări obiective (dB) sau subiective (foni) - Precizarea zgomotului tolerabil - curbe de zgomot CZ, niveluri sonore medii (dB) CZ - Peste curba considerata acceptabila se suprapune spectrul zgomotului. Tot ce depaseste este zgomot nedorit. Nivel sonor admisibil - nivel de zgomot maxim admisibil stabilit prin reglementări - nivel de zgomot maxim recomandat, din considerente de confort 2. MĂSURI GENERALE - de obicei nu necesită investiții suplimentare - amplasament, partiu, măsuri administrative PROTECTIE ACUSTICA FATA DE ZGOMOTE INTERIOARE PUNEREA PROBLEMEI: - NIVEL ZGOMOT – aerian sau de impact - NIVEL TOLERABIL ACTIUNI: - la sursă - între sursă și spațiul protejat - în spațiul protejat 3. MĂSURI PARTICULARE (reprezintă investiții suplimentare) - reducerea zgomotului la sursă - ecranare, carcasare - insonorizare locală sau generală - izolare Ecranarea fata de zgomotele exterioare se poate realiza prin: - plantatii cat mai dese (desi eficienta lor este discutata, sunt totusi utile) - ecrane materiale putand fi realizate prin: o Constructii, anexe, magazine o Ziduri si parapete la autostrazi, aeroporturi o Sau coborarea arterelor in debleu Alegerea corectă a elementului de construcţie care să asigure izolarea acustică suficientă - R’w minim necesar- din schema cu incrucisarea - Normat / reglementat (obligatoriu) - Recomandat – nivel de confort dorit - Transmisii colaterale - Alcătuire masivă sau ușoară - Dimensiuni, caracteristici adaptate spațiului

Avem:  

spatiu protejat - ex. O camera de hotel Lp=35dB (nivel protejat) spaiu zgomotos – ex. Tot o camera de hotel dar luata in considerare ca spatiu zgomotos (camera de alaturi din care nu vrem sa auzim) – Lz= 75dB (nivel de zgomot) = > R’w=51 dB (din schema) – indicele de izolare necesar minim necesar normat = > avem 2 optiuni : alcatuire masiva sau alcatuire usoara 1. Alcătuire masivă: perete zidărie cărămidă 24cm, tencuit →Rw=54dB rezervă Rw-R’w = 3dB 2. Alcătuire ușoară: gk 2x1,25cm, profil 2x7,5 (10)cm, v.min. 2x4 cm, gipscarton 2x125cm– total 20,5cm→Rw=65dB rezervă Rw-R’w = 14dB - ZGOMOT DE IMPACT- P LANȘEE Ne intereseaza cum putem stopa zgomotul de impact de la incaperile de deasupra. In cazul peretilor nu putem controla zgomotele de impact. Nivel de zgomot de impact -> Ln[dB(A)] Nivelul sonor măsurat în camera situată sub cea în care este produs zgomotul -> Ln,w in laborator L’n,w in situ Pt impact valorile mici sunt mai bune- valoarea zgomotului masurat dedesubt Nu se compara valorea de la zgomotul de impact cu valoarea de la zgomotul aerian Necesar izolare (nivel de zgomot de impact) -valori luate din tabelul cu zgomotele de impact, daca nu gasim in tabel valorile dintre 2 functiuni inseamna ca nu e permisa suprapunerea lor • apartament – apartament: Ln,w maxim= 62 dB • salon bolnavi (spital) – salon bolnavi Ln,w maxim= 65 dB • biblioteci (şcoli) – săli de clasă Ln,w maxim= 58 dB FATA DE ZGOMOTE DE IMPACT- Posibilități de acțiune: - acțiune la sursă (pardoseală) - interpunere (dală flotantă) - desolidarizare (tavan suspendat) – combinații Recomandări izolare (nivel de zgomot de impact) • apartament – apartament: • salon bolnavi (spital) – salon bolnavi • biblioteci (şcoli) – săli de clasă Ln,w maxim= 40 dB Planșee (valori din tabelul cu indici de izolare) • beton armat 10cm – Ln,w= 77 dB • beton armat 12,5cm – Ln,w= 75 dB • beton armat 14cm • beton armat 16cm – Ln,w= 74 dB – Ln,w= 73 dB Pardoseli - Imbunătățirea nivelului de zgomot de impact -> ∆Ln [dB(A)] – repr cati dB castigam pt diverse adaugari Reducerea nivelului de zgomot de impact măsurat în spațiul protejat (dedesubt), datorată existenței pardoselii Daca ingrosam planseul nu rezolvam nimic. Trebuie sa lucram la nivelul pardoselilor – sa adaugam straturi Pt pardoselile dure, lipite direct pe placa ∆Ln=0 – fara efect Adaugare de straturi elastice – efect mediu ∆Ln= 7-15dB Adaugare dala flotanta- efect vizibil ∆Ln> 20dB Exemple de Pardoseli elastice • Covoare PVC 1,5-2mm - ∆ Ln,w= 7dB • Covoare PVC cu suport textil țesut 2-2,5mm - ∆Ln,w= 9 dB • Mochetă fibre poliamidice - ∆Ln,w=18 dB • Mochetă nețesută - ∆Ln,w=20 dB  Pardoseală pe dală flotantă beton 5cm pe strat elastic v.min. rigidă 30mm (doc. ISOVER) - ∆Ln,w=30dB etc (sunt in tabelul cu indici de izolare) Alegerea corectă a alcătuirii care să asigure izolarea suficientă la zgomot de impact. - L’w maxim necesar pentru planșeu - ∆Lw suplimentar pentru pardoseală (se iau din tabele in functie de necesarul de izolare dintre incaperi) - Normat / reglementat (obligatoriu) - Recomandat – nivel de confort dorit - Dimensiuni, caracteristici adaptate spațiului Tavane suspendate elastic, etanșe • Placă b.a. 14cm + tavan etanș gipscarton 4cm placat Ln,w=71dB • Placă b.a. 14cm + tavan etanș gipscarton 4cm cu schelet elastic suspendat (dist.min. 20cm) Ln,w=64 dB Daca tavanul nu este etans nu izoleaza Pt izolare ne trebuie masa si etansare PROTECTIA ACUSTICA FATA DE ZGOMOTUL REVERBERAT EXCESIV Reverberația unui spațiu generează creșterea nivelului sonor Reverberația - Fenomen caracteristic spațiilor închise, cu dublu efect: • întărire a sunetului ca urmare a reflexiilor succesive pe suprafețele ce delimitează incinta • prelungire a sunetului în spațiul de emisie după oprirea sursei sonore La sunete putem aprecia energia, distanta, timpul si frecventa Formula duratei de reverberatie: T(sec) = 0,16 V/A V = volumul – sala mare reverberatie mare A= aria de absorbție echivalentă – suma absorbiilor tutror peretilor -

O sala cu pereti reflectanti are reverberatie mai puternica Nu conteaza numai volumul ci si materialele- exista si Sali mari cu reverberatie mica sau Sali mici cu reverberatie mare Sunetul reverberat (totalitatea reflectiilor) se suprapune partial peste sunetul direct

Variația nivelului sonor în încăpere ∆L = 10lg ᾳ1/ᾳ0 – cat am castigat ᾳ1 = absorbția medie a încăperii după intervenție ᾳ0 = absorbția medie inițială a încăperii Absorbția medie a încăperii ᾳmediu = ∑A / ∑S A = suprafața echivalentă de absorbție S = aria suprafeței corespunzătoare A CUSTICA CLĂDIRILOR • Combaterea transmiterii zgomotului și vibrațiilor= I ZOLARE ACUSTICĂ Relația spațiu – element de construcție – alt spațiu - nivel de zgomot (Leq,Lpeak, LNx etc.) - izolare acustică (Rw, Dn, Ln etc.) A CUSTICA ÎNCĂPERILOR • Controlul proprietăților acustice ale unui spațiu închis= R EVERBERAȚIA Relația spațiu – suprafață delimitatoare – același spațiu - durata de reverberație (T20, T30) - mărimi specifice – ISO 3382 (EDT, G, C50,C80, LF etc.) S IMULAREA ACUSTICA - Reproducerea pe calculator a modului în care se deplasează sunetul în spațiul încăperii studiate. Sunetul este reprezentat ca „raze” similare celor de lumină, iar interacțiunea cu suprafețele delimitatoare determină traseul razelor în spațiu (desenele pe care le-am facut la aplicatie) Ce inseamna o sala cu acustica buna? Calitatile acustice reprezinta un complex de caracteristicei greu de definit. Esential este ca sunetul emis sa ajunga deslusit, eventual imbogatit ca sonoritate, in mod uniform in orice punct al spatiului. Conditiile esentiale ce trebuiesc indeplinite de o sala ar putea fi pe scurt enumerate ca fiind:     

ASIGURAREA UNUI NIVEL REZONABIL AL ZGOMOTULUI DE FOND CLARITATE PRIN REFLEXII UTILE SI EVITAREA CELOR NEDORITE CONTROLUL REVERBERATIEI – INTELIGIBILITATEA – IMBOGATIREA SUNETELOR DIFUZITATE – UNIFORMITATE (impresia de „baie sonora” – la Sali pt muzica) CRITERII CERUTE DE EXECUTATNTI

Acustica naturala: 80% geometrie, 20% tratamente acustice  ASIGURAREA UNUI NIVEL REZONABIL AL ZGOMOTULUI DE FOND Protejare sala prin: -amplasament corespunzator -pereti exteriori corect dimensionati -prin protejarea salii cu alte incaperi care sa joace rolul de tampon pentru zgomotele exterioare. Eventual chiar separarea acestor incaperi cu rost. -holuri si circulatii anexe tratate absorbant -usi izolate fonic si eventual duble -instalatii silentioase -indepartarea de sala a incaperilor zgomotoase Disciplinarea spectatorilor se realizeaza mai greu, dar referitor la zona publicului de retinut necesitatea unui mobilier masiv, rezistent si a unei pardoseli insonore si daca este posibil absorbante.  CLARITATE PRIN REFLEXII UTILE SI EVITAREA CELOR NEDORITE Sunetele sosite in timp util intaresc sunetul primar, dar o intarziere a sunetului reflectat cu mai mult de 50 microsecunde(1/20sec) creaza senzatia de ecou si dauneaza claritatii. Bineinteles ca este vorba de primele reflexii care au o intensitate mai mare.  Decalaj intre sunetul direct si cel reflectat > 1/15 sec => sunetele se aud separat = > ECOU  Decalaj intre sunetul direct si cel reflectat < 1/15 sec =>sunetele se aud ca un sunet prelungit=> REVERBERATIE Decalajul maxim considerat acceptabil pentru vorbire este de 50 m/sec. (microsecunda + 1/1000 sec) sau 1/20 secunde. Deci la o viteza de 340m/sec. diferenta de drum parcurs intre unda directa si cea reflectata este de maxim 17 m ! In acustica spatiilor construie ecoul trebuie evitat pe cand reverberatie trebuie corect dozata putand imbogati auditia muzicala, dar putand face neclara auditia vorbirii. Deci de retinut ca la fiecare spectator(sau membru in orchestra) trebuie sa soseasca o prima reflexie dupa maximum 50 microsecunde. In afara de intarzierea primei reflexii, este daunator orice fenomen de ecou sau ecou de fluturare.  CONTROLUL REVERBERATIEI – INTELIGIBILITATEA – IMBOGATIREA SUNETELOR Am vazut ca durata reverberatiei este proportionala cu volumul salii si invers proportionala cu absorbtia totala a peretilor. Care este insa DURATA DE REVERBERATIE potrivita? Conform STAS E 9783/74, graficul prezentat in fig da duratele de reverberatie recomandate pentru diferite tipuri de productie sonora si in functie de volumul salii. Se recomanda la sali mici timpi de reverberatie mai scurti. Unii autori propun si obtinerea unui timp de reverberatie variabil pentru diferite frecvente, solutia insa este putin riscata. Durata optima a timpului de reververatie trebuie sa se verifice la sala APROAPE PLINA. Realizarea INTELIGIBILITATII este importanta pentru vorbire. Succesiunea silabelor(logatoni) se petrece relativ rapid si este important ca PRELUNGIREA SONORA (datorita reverberatieii) SA NU ACOPERE SUNETUL URMATOR. Inteligibilitatea este afectata in special de consoane care sunt mai putin sonore si au un spectru foarte larg. Deci este importanta reverberatia pentru toate frecventele. Referitor la reverberatie mai exista o calitate ce se cere salilor pentru productii muzicale in special si care este mai greu de definit. Am vauzt ca sunetele emise de instrumente muzicale sunt mai BOGATE, mai PLINE in functie de numarul de frecvente armonice superioare (vezi comparatia flaut-vioara la pct.1.3) Atat sala in ansamblu cat si fiecare suprafata cu capacitati de rezonanta (vezi lemn) raspunde sunetelor primare nu numai cu sunet reverberat ci si cu o serie de frecvente armonice superioare. Cu cat sunt acestea mai variate, mai multe sala are o sonoritate mai placuta. Astfel se explica de ce lemnul, care are calitati

exceptionale de rezonanta (desi inca nelamurite ca fenomen fizic) este folosit cu precadere la sali de concert. Deasemenea, se pare ca o forma neregulata, eventual asimetrica a salii este utila pentru realizarea acestui deziderat. O incapere fara ecou cu aproape 0 sunete reflectate devine foarte greu de suportat O mica reflexie trebuie sa existe Daca prima reflexie ajunge repede nu se mai simte senzatia de reflexie si apare senzatia de intarire a sunetului O sala nu nu poate fi buna dpdv acustic si pt conferinte si pt concerte de muzica simfonica – duratele de reverberatie optime sunt diferite in functie de destinatia cladirii Intr-o sala de auditie toate finisajele sunt luate in calcul devenind tratamente acustice (prima reflexie cat mai rapida dupa care vin urmatoarele) O sala pt vorbit este diferita dpdv acustic fata de sala pt muzica  Vorbire -> Reverberatie scurta – sunetele nu trebuie sa se suprapuna, fiecare sunet separat – claritate  Muzica -> Reverberatie lunga – sunetele se pot suprapune – „baia de muzica”  DIFUZITATE – UNIFORMITATE Prin DIFUZITATE intelegem realizarea unui CAMP SONOR CAT MAI UNIFORM SI DIFUZ (sunete sosind din toate directiile) Uniformitatea poate fi controlata prin masurarea nivelului sonor in cat mai multe puncte ale salii.- sa nu exista focare( acumulari) de sunet Principalul rol il joaca studiul geometric al salilor. -Forme, proportii si dimensiuni adecvate ale salilor -DIVIZAREA SI DISPERSAREA REFLEXIILOR prin suprafete reflectante cat mai variate ca suprafata, pozitie, forma, unghiuri, preferabile suprafetele frante si in special convexe. Pentru realizarea uniformitatii, studiul acustic trebuie sa tina seama ca in prima parte a salii domina sunetele DIRECTE. Ele scazand in intensitate me masura indepartarii de origine trebuie COMPENSATE de sunete REFLECTATE din ce in ce mai numeroase si atent dirijate. Deci mai multe reflexii catre fundul salii.  CRITERII CERUTE DE EXECUTANTI Indiferent ca este vorba de vorbitori sau muzicieni ei trebuie sa se auda bine si cu atat mai mult pe colegii lor, pentru a-si putea tona corect executia. Vorbitorii si cantaretii in special au nevoie, pentru facilitarea emisiei sonore, de un timp de reverberatie de 2-4 secunde. Deoarece un asemenea timp de reverberatie este neconvenabil pentru public se incearca uneori realizarea unor timpi de reverberatie diferiti pentru sala-secna. Suprafete reflectate corect amplasate in zona scenei (pereti fundal, tavan) trebuie sa permita muzicienilor sa se auda pe ei si pe colegii lor. STUDIUL SPATIILOR CU DESTINATIE ACUSTICA STUDIUL GEOMETRIC

Latimea, lungimea, inaltimea recomandate a avea dimensiuni diferite – dimensiunile identice duc la suprapuneri de sunete In general se evita formele prea regulate, geometrice cum ar fi: cuburi, cilindri, cupole Sali cub – sunetul se aduna in coltui si devine suparator Un tavan prea inalt- pericol de ecou- sunetul parcurge o distanta prea mare- Sali cu pereti paraleli- pericol ecou de fluturare Intr-un volum prea mare timpul de reverberatie si uniformitatea devin greu controlabile, iar ABSORBTIA TREBUIE SA CREASCA FOARTE MULT. Volumele optime variaza dupa autor: -pentru muzica 5-8mc/spectator, dar uneori chiar 10-11 in cazuri exceptionale -pentru conferinte 4,5-6mc/spectator -pentru cinematograf 2,5-4,5mc/spectator ( in functie si de posibilitatile de ventilatie) Volume maxime recomandabile pentru auditie fara amplificare: -la vorbire 3000-6000mc -solisti vocali sau instrumentali 10 000mc -orchestra simfonica 20 000mc -

Redane – striatii pe perete care reflecta sunetul- Pentru evitarea unor eventuale ecouri fluturatoare dar si din motive de pastica arhitecturala peretii laterali se pot realiza in redane sau zimtati Sunetul vorbitorului trebuie sa treaca la minim 12 cm deasupra capului ascultatorului

FORMA IN PLAN Trebuie astfel aleasa incat -sa realizeze reflexiile utile pentru intarireas unetelor -sa evite ecourile -sa ajute difuzitatea - La Sali mici merge si forma dreptunghiulara. La peste circa 600 locuri incepe sa se prefere forma trapezoid. - Focalizarile pot fi evitate prin tratare absorbanta sau eventual difuzanta. - Privitor la forma de „butoi” , trebuie remarcat ca prezinta mari avantaje privind realizarea uniformitatii sunetului, deoarece peretii din fundul salii in lateral sunt mai bine utilizati pentru reflexii utile. - Sali in potcoava sau ovale de acceptat numai daca peretii sunt puternic jucati (pereti in redane, loje, balcoane). - Lojele prezinta avantaje multiple: locuri mai multe, difuzie, eventual de absorbtie sporita prin marirea suprafetei peretilor si prin reflexii multiple. -tavan inalt- pericol de ecou - Asezarea publicului sa va face pe cat posibil indepartata de peretii laterali deoarece sunt posibile neuniformitati in auditie. Iar pentru teatre in aer liber forma cea mai potrivita este cea de palmeta - Tavanul este principalul mijloc de reflexii utile pentru intarirea sunetelor atat prin pozitia sa cat si datorita faptului ca poate primi mai usor decat peretii forma ce reiese din studiul acustic - In sectiunea transversala tavanul poate fi drept(atentie la ecouri de fluturare), o usoara curbura concava, avand raza de curbura R>=2H, solutie care permite reflexii catre spectatori pe intreaga suprafata a tavanului. -In sect longitudinala: fundal si tavan scena- rol de reflector deasupra salii in cazul unui tavan drept se recomanda ca el sa nu fie lasat plat, ci sa fie tratat difuzant( grinzi,casete, piramide, semisfere, si alte forme cat mai jucate) reflexii util dirijate, daca e posibil in special catre fundul salii 

bolti ORTOFONICE in curba continua tavan-perete de fund, astfel determinata incat scaderea sunetului direct sa fie compensata de reflexii din ce in ce mai concentrate catre spate. Dar: - aspectul plastic este greoi -difuzitatea este slaba -apare pericolul focalizarii zgomotului spectatorilor catre scena. Deci deranjarea cantaretilor sau vorbitorilor.Se prefera deci realizarea de suprafete frante, plane sau chiar convexe.

PUBLIC - o suprafata ocupata de public este absorbanta nu numai pt undele sonore care sunt sunt sub unghi oarecare dar si pentru cele ce se propaga paralel cu ea. -din aceasta cauza energia sonora la nivelul capetelor auditoriului reprezinta numai 10% fata de cea normala (socotita tinand seama numai de pierderile datorita distantei)Deoarece se recomanda pentru public o aseza in panta fig 7.22.b pentru unii autori chiar mai accentuata decat cea necesara pentru vizibilitate. -Ridicarea sursei sonore pe un podium este foarte utila si din acest punct de vedere. -Dpdv acustic cele mai recomandabile sunt randurile din loja suprapuse sau nu dar proeminente in sala (ecnomie de spatiu, absorbtie suplimentara posibila, difuziune - suprafete si panourile reflectante pot avea neregularitati de ordinul a 5 - 25 cm care ajuta difuziunii fara a altera reflexia - Pentru manifestari in aer liber ecranele reflectante sunt singura solutie eficienta pentru intarirea naturala a sunetului STUDIUL REVERBERATIEI CALCUL Pentru obtinerea unei durate corecte de reverberatie trebuie controlata dupa cum stim suprafata echivalenta de absorbtie. Din formula duratei de reverberatie T=0,16V/A putem deduce absorbtia necesara fiind = 0.16 V (mc)/ T (nec) A= suma suprafetelor inmultite cu coeficientii de absorbtie respectivi, la care se adauga absorbtia datorita publicului, mobilierului si celorlalte obiecte din sala. De obicei se face un prim calcul introducandu-se in formula suprafetele considerate cu finisaje obisnuite deducandu-se apoi suprafata echivalenta de absorbtie suplimentara si se stabilesc in consecinta tratamentele acustice fonoabsorbante. Atentie la urmarirea calitatilor materialelor absorbante PE FRECVENTE. Ele trebuiesc astfel alese incat calitatile lor sa se completeze pentru a realiza absorbtia necasara la toate frecventele.Deoarece si timpul de reverberatie se verifica la mai multe frecvente. AMPLASAREA SUPRAFETELOR ABSORANTE- conform studiului geometric- trebuie evitate relexii suparatoare Amplasare in fundul salii, colturi SUNET STEREOFONIC Instalatiile de sunet stereofonic au ca scop crearea senzatiei de „pozitie in spatiu a sunetului”. Sunt utile in cinematografie sau pentru instalatii de amplificare sonora in teatre unde sursa sonora se deplaseaza in timpul spectacolului. Efectele stereofonice se realizeaza prin redarea pe 2-8 canale diferite prin difuzoare asezate pe scena. SUNET PANORAMIC Este destinata deplasarii aparente a surselor sonore in jurul auditorilor. Se utilizeaza difuzoare amplasat pe peretii laterali ai salilor, difuzoare ce sunt comandate cu ajutorul unui comutator rotativ. Sala Palatului din Bucuresti este amplificata cu toate aceste tipuri de amplificare sonora, numarul total de difuzoare ajungand la cca 3000.

Teatrul antic De remarcat ca anticii au reusit sa obtina prin incercari si perfectionari, in foarte multe cazuri o auditie corespunzatoare – este adevarat ca au beneficiat insa de un avantaj evident, si anume linistea. Teatrul antic GREC: Se compunea din THEATRON (trepte concentrice pentru spectatori), ORCHESTRA (un platou central circular), SKENE (peretele fundal) iar mai tarziu a aparut si PROSKENI ONUL (un podium asezat intre orchestra si skene) (fig. 9.01) La auditor ajungeau a) undele directe, directionate si amplificate de mastile actorilor. b) unde reflectate de skene (perete masiv si difuzant) c) unde date de reflexia in orchestra (pardoseala de marmura foarte ingrijit lucrata) d) mai tarziu s-au adaugat si undele emise de rezonanta podiumului de LEMN si se pare si a unor panouri suplimentare de lemn pe podium si skene. De mentionat si rolul de protectie la zgomotele exterioare a peretelui fundal. In teatrul ROMAN (fig. 9.02) orchestra se micsoreaza, dar creste scena si peretele fundal reflectant care primeste parti laterale si o serie de panouri reflectante din lemn la partea superioara Un zid de contur protejeaza dezgomoteleexterioareastfel teatrul roman capata aproape un caracter de constructie inchisa. S-a discutat mul despre vestitele vase din bronz EKHEIA de care pomeneste Vitruviu dar pe care cercetarile arheologice nu le-au mai gasit. Se pare ca aveau un rol de marire a reverberatiei locale prin rezonanta (o intarire a sunetului nu aveau cum sa realizeze). S-a incercat ca beneficiind si de un cadru mai placut sa se foloseasca pentru reflexii suplimentare oglinzi de apa (lacuri), prin amplasarea scenei pe o insula artificiala (mobila sau fixa). Spectatorii stau pe mal, care este bine sa aiba o panta destul de accentuata. SALI MARI - HALE Cerinta principala este realizarea unei absorbtii corespunzatoare pentru marile suprafete de acoperis si, in consecinta, reducerea pe cat posibil a timpului de reverberatie. Altfel ar fi greu de evitat ecourile datorate dimensiunilor mari. Formele concave la acoperire pot duce la focalizari Absorbtia generala se realizeaza prin tencuieli acustice stropite pe beton sau tabla sau prin tratarea absorbanta a fetei interioare a chesoanelor de beton sau metal. Chiar betonul celular sau placile tip stabilit cu porii deschisi sunt absorbate de sunet. Teatrul roman in aer liber -Vantul-problema - Sursa sonoră trebuie să se găsească pe un podium rezonant din lemn. - Prin simpla amplasare a unor pereți reflectanți în spatele sursei de sunet, putemDUBLA ENERGIA SONORĂ TRANSMISĂ cătreauditori

- Putem realiza un paraboloid cilindric dar sunt preferabile formele zimțate pentru a creea difuzie, a evita focalizările inverse (dinspre spectatori spre scenă) și pentru a permite muzicienilor să se audă. - Reflectoarele cochilie parabolice sunt mai greoaie ca aspect plastic și posibile numai in cazul unei surse sonore FIXE ÎN FOCAR (fig. 0.04) Exemplul devenit clasic de „cochilie” (sau Concă) se găsește la teatrul in aer liber HOLLYWOOD BOWL pentru 22500 de persoane

Sali de concerte Cea mai mare atentie trebuie acordata REFLEXIEI PRIMARE DE FUNDAL. Pentru ca aceasta sa un soseasca pera tarziu, adancimea scenei trebuie sa fie de máximum 7.8m

V. LUMINA ARTIFICIALA 1. ILUMINATUL ARTIFICIAL – AVANTAJE SI DEZAVANTAJE In 1879, ThomasEdison- prima lampa electrica cu incandescenta - Ea se compunea dintr-un filament de bumbac carbonizat introdus intr-un clopot de sticla in care se facuse vid. Acesta a fost punctul de plecare pentru o vasta activitate de cercetare, care a dus mai intai la inlocuirea filamentului de carbon cu filament metalice (osmiu, tantal, tungsten) permitand astfel ridicarea temperaturii de functionare, ceea ce provoaca sporirea emisiei luminoase. Filmanetul infasurat sub forma unei spirale, marindu-i-se astfel suprafata, introducerea in interiorul clopotului de sticla a unui gaz inert (azot, argon, krypton) pentru a reduce timpul de dezintegrare, au constituit alte etape importante de progres. Lampile cu incandescenta moderne produc de 10 ori mai multa lumina decat lampa lui Edison si pot fi folosite un timp mai indelungat. Intre timp, s-au perfectionat si alte mijloace de producer a luminii. Arcul electric ce ia nastere intre doi electrozi intr-un anumit mediu fie gazos fie constituit din vapori metalici produce de asemenea o lumina ale carei caracteristici depind de metalul sau de gazul folosit. 1879 – lampa incandescentă -Thomas Edison 1937 – tuburi fluorescente – Expoziţia Internaţională New York 1960 – lampa cu halogen 1965 – LED (light emitting diode) sfârşitul anilor 1980 – lămpi fluorescente compacte In zilele noastre sunt folosite in mod curent trei categorii de lampi electrice: - lampi incandescente - lampi cu descarcare electrica - lampi fluorescente, care sunt rezultatul imbinarii descarcarii electrice cu fenomenele de fluorescent tendinţe în iluminat: • accent pe efectul luminii – suprafeţe, linii luminoase sau iluminat indirect cu surse mascate în scafe, denivelări • corp de iluminat – obiect de design sau inspiraţie industrială (prin dimensiuni, materiale) undă electromagnetică, vizibilă ochiului uman într-o bandă cuprinsă între aprox. 380 şi 780mm,într-o gamă de culori de la violet la roşu  Spectrul vizibil –RADIATII DE LUMINA- partial energie calorica  Spectrul invizibil – INFRAROSU lungime de unda > 0,76u – integral energie calorica; ULTRAVIOLET lungime de unda un nivel mediu de iluminare de 1 lux se realizeaza atunci cand un flux luminos de 1 lumen este incident pe o suprafata de 1m patrat. E = phi/A ;

intensitatea luminoasă *I+ densitatea unghiulară - cantitatea de lumină emisă de o sursă într-un unghi solid I = F / w (flux luminos/ [ I ] = 1 cd (candela)

Luminanţa [B] strălucirea unei suprafeţe, dependentă de iluminarea suprafeţei şi de fluxul luminos radiat de suprafaţă spre privitor [B] = 1 cd / m2 Eficacitatea luminoasă *e] raportul dintre fluxul emis de sursă şi puterea consumată de aceasta e = F/P [ e ] = 1 lm/W Vizibilitate - abilitatea de a extrage informaţii vizuale; Distanța până la care poate fi văzut cu ochiul liber un obiect în condiții atmosferice date; stare de claritate a atmosferei, care determină această distanță. concept complex, care are ca principale elemente: • contrastul • luminanţa • vârsta • dimensiunile sarcinii vizuale Vizibilitatea influenţează: • confortul vizual • percepţia estetică • aspectele de sănătate • siguranţa • comunicarea socială • atmosfera, ambianţa

Mărimi caracteristice materialelor în relație cu lumina • factorul de reflexie - reflectanţa • factorul de transmisie - transmitanţa • factorul de absorbţie - absorbanţa Reflexia luminii  directă: oglinzile plane din metal (nichelate sau cromate) sau din sticlă  difuză perfectă: pereţi şi plafoane zugrăvite, suprafeţe de ipsos sau ciment, hârtie mată, corpuri de iluminat cu panouri translucide etc.  difuză imperfectă: suprafeţe vopsite în ulei, suprafeţe melaminate, hârtie lucioasă etc. Transmisia luminii  directă: sticla clară  perfect difuză: sticlă sau materiale plastice translucide  difuză imperfectă sau mixtă: sticla sau alte materiale similare mate pe o parte

-

percepţie vizuală- lumina atinge ochiul uman, informaţia este transmisă de nervul optic către creier, unde imaginea percepută este în continuare modulată şi recreată în ochiul minţii desene și forme percepute în mai multe moduri datorită dificultății observării simultane a imaginilor - sistemul vizual ia fiecare interpretare în parte

-

-

vedere 3d - un obiect privit de la o anumită distanţă formează pe retinele celor doi ochi imagini uşor diferite, imaginile suprapuse fiind transmise creierului - senzaţia de relief lumina şi umbrele – rol important în orientarea spaţială şi în desluşirea obiectelor 3d, materiale, texturi caracteristici vizuale- totalitatea caracteristicilor vizuale constituie capacitatea vizuală, determinantă în înţelegerea influenţei luminii asupra sistemului vizual şi respectiv asupra efectelor cantitative şi calitative ale mediului luminos campul vizual- domeniul unghiurilor spaţiale (sau plane) în care un obiectpoate fi perceput acomodare vizuală - proprietatea ochiului de a forma o imagine clară pe retină, indiferent de distanţa la care se află obiectul (se realizează spontan) sensibilitatea spectrală  ziua este maximă la 555 nm  seara maxima curbei se deplasează către 400 nm - albastru şi verde adaptare luminoasă (vizuală) adaptare cromatică - capacitatea ochiului de a se adapta la diferite luminanţe/culori receptate (adaptarea este mai rapidă la trecerea de la luminanţe mici la luminanţe mari) acuitate vizuală (precizia)- capacitatea de distingere a două obiecte (puncte) foarte apropiate; variază cu iluminarea locului, fiind unul din factorii determinanţi ai nivelului de iluminare constrast de luminanţă - diferenţa de luminanţă dintre obiect şi fondul pe care este privit face posibilă distingerea unui obiect efect de siluetă orbirea - în luminotehnică - inconfort şi/sau reducere de distingere a obiectelor, determinate de distribuirea nefavorabilă a luminanţelor, de o etapizare cu două valori extreme sau de contraste excesive manifestate în timp şi/sau spaţiu  directă  indirectă - de voal 

efecte o fiziologică o psihologică mediul luminos  factori cantitativi: 1. nivel de iluminare 2. distribuţia fluxului  factori calitativi 3. distribuţia luminanţelor 4. modelare 5. culoarea luminii 6. confort vizual, funcţionalitate şi atmosferă elemente cantitative 1. nivelul de iluminare (orizontal sau vertical) - factor de bază în iluminat, a permis normarea, calculul şi măsurarea 2. distributia fluxului  eficienţă - flux direct (descendent) - daca sursa se afla deasupra obiectelor luminate  relaxare - flux indirect(ascendent) sursa emitatoare se afla sub nivelul zonelor iluminate – ex la monumente, cladiri  bidirectional in cazul in care repartitia fluxului luminos este astfel impartita incat sa lumineze concentrat in doua directii Iluminatul difuz astfel realizat incat sa nu se poata atribui luminii incidente o directie principala. Iluminatul difuz poate fi:  Descendent – caz in care se incadreaza plafoanele luminoase lumina fiind deci difuzata de o suprafata aflata deasupra planului luminat  Ascendent – in cazul in care suprafata difuzata se afla sub nivelul zonei luminate (iluminarea cu ajutorul unor proiectoare sau corpuri de lumina prevazuta cu lentile cu nastere difuzante a unor suprafete aflate deasupra planului surselor.  Iluminatul difuz multidirectional atunci cand lumina este difuzata in toate directiile (cazul globurilor opace) Dpdv al repartitiei fluxului luminos emis de sursa, iluminatul poate fi:  iluminatul direct – in care peste 90% din fluxul emis este indreptat direct catre suprafata luminata  iluminatul semidirect – in care 60 – 90% din flux este indreptat direct catre suprafata luminata  iluminat direct - indirect – in care 40 – 60% din fluxul emis de sursa este indreptat catre suprafata luminata iar restul spre diverse suprafete reflectante  iluminatul semiindirect – in care 60 – 90% din fluxul emis de sursa este indreptat catre plafon sau catre alte suprafete, de unde este apoi reflectat catre zona luminata  iluminatul indirect – in care peste 90% din fluxul emis este indreptat catre plafon sau catre alte suprafete reflectante 3. distributia luminantelor  distribuţie echilibrată a luminanţelor  contraste de luminanţă – cu beneficii din punct de vedere psihologic  contraste puternice de luminanţă – scop artistic sau comercial 4. modelarea -modul de a pune în evidenţă sarcinile vizuale prin contraste de luminanţă care pot fi: • imagine normală - redare corectă • imagine contrastantă - redare dramatică • imagine uniformă, fără contraste - redare plată 5. culoarea luminii • culoarea aparentă a sursei de lumină • redarea culorilor • perceperea culorii suprafeţelor - culoarea aparentă a luminii albe asociată cu temperatura de culoare (K) •caldă: T < 3300K •intermediară: 3300K < T < 5500K •rece: T > 5500K Cum percepem culoarea materialelor - fascicolul de lumină atinge o suprafaţă - aceasta absoarbe o parte a spectrului şi reflectă culoarea proprie legea conservării fluxului luminos

Corpuri de iluminat -alcatuire • surse • dispozitivul optic • protecţie vizuală • elementele de fixare • partea electrică (alimentare,stabilizator, amorsare) • accesorii Arcos – Zumtobel; design: David Chipperfield • LED • 2500K - 6500K • 50000 ore • fără radiații UV sau infraroșii • con lumină reglabil: 17°- 24° • Ra 904 caracteristici luminotehnice  randament- corpul de iluminat (abajurul) reduce fluxul emis în comparație cu fluxul sursei  unghi de protecţie vizuală  curbe de distribuţie a intensităţilor luminoase

suprafeţe arhitecturale luminoase- finisaje compuse care au în componenţă un material translucid şi lumina artificială  dublarea totală sau parţială a suprafeţelor constructive (pereţi/faţade, pardoseli) cu panouri difuzante, translucide, transparente sau colorate  integrarea unor panouri difuzante, translucide,transparente în diferite piese de mobilier ex. Barissol – suprafete translucide luminoase sisteme de control  d.p.d.v. energetic - reducere a consumului de energie, fără a afecta confortul vizual  d.p.d.v. artistic - caracter dinamic soluţiilor de iluminat interioare sau exterioare, prin modificarea unor factori luminotehnici - nivelul de iluminare - distribuţia fluxului - culoarea luminii consumul de energie electrică este măsurat prin puterea sursei şi prin perioada de funcţionare a sistemului de iluminat, astfel că pentru reducere a consumului trebuie controlaţi ambii parametri sisteme de control cu funcţionare:  manuală  automată (senzori)  computerizată (inteligentă) controlul sistemelor de iluminat  senzori de mişcare (prezenţă) - funcţionarea spaţiului este imprevizibilă  programare pe bază de orar - funcţionare predictibilă funcționare pe bază de cartele, chei (hotel)  dimmere manuale (de perete, telecomandă, sisteme GPS, smart-phone-uri) - variaţia nivelului de iluminare, a culorii, distribuției fluxului  fotocelule - în cazurile în care există lumină naturală(compensare)

DALI - Digital Addressable Lighting Interface  asocierea corpurilor de iluminat în grupuri, linii sau în funcţie de balast  definirea unor condiţii de iluminat specifice diferitelor activităţi care se desfăşoară în spaţiul respectiv A. LAMPILE CU INCANDESCENTA (becurile normale!) Emisiunea (emisia) luminoasa a lampilor cu incadescenta se produce prin incalzirea la o temperature intre 2000 si 3400 K prin trecerea curentului electric a unui filament din metal greu fuzibil. Cu cat este mai ridicata temperature la care este incalzit filamentul cu atat creste si emisiunea luminoasa, dar creste implicit si viteza de evaporare a metalului din care acesta este alcatuit. Pentru a prelungi durata de exploatare, cat si pentru a reduce condensarea metalului evaporate pe peretii balonului, interiorul lampii se umple cu un gaz inert. Lampile cu putere mica pana la 25W se executa in vid deoarece temperatura filamentului este mai scazuta. In functie de constructia lor, lampile incandescente pot fi de format normal, pentru uz general, sau de format special. Cele de format normal se fabrica pentru tensiunile de alimentare de 120 si 220 V si pentru puteri intre 15 si 1000 w. baloanele de sticla ale acestor lampi pot fi fabricate din sticla clara, opaca, mata (interior sau exterior) oglindita (la interior) sau colorata albastrui astfel incat lumina transmisa sa fie mai alba. Lampile cu incandescenta pentru uitilizari speciali: lampile pentru iluminatul vehiculelor, pentru semnalizari optice, pentru iluminatul de siguranta la faruri, lampile oglindite de tip ciuperca, lampile decorative etc. dintre toate tipurile care se fabrica, lampile oglindite avand fluxul luminous concentrate si lampile decorative se folosesc current in constructii. •Principalele dezavantaje ale lampilor cu incandescenta sunt urmatoarele: -au eficacitate luminoasa redusa (1/3-1/5 din cea a lampilor fluorescente) -randament scazut -luminanta (stralucirea) lor este foarte mare, intre 200-1200 sb (1 stilb=10⁴ nt) -durata de functionare este redusa (circa 1000 de ore pentru cele de uz general, ajungand doar la 20 de ore pentru cele de tip special cu temperatura ridicata a filamentului). •Domenii de utilizare: -in mod curent, in incaperi in care se cer mai putin de 150-200 lx pe suprafata de lucru -in incaperi in care nu se lucreaza continuu (depozite, vestiare, spalatoare etc.) -pentru iluminatul local – concentrat, tinand insa seama de faptul ca emit o mare cantitate de caldura -in locuinte sau in incaperi in care se cere crearea unei ambiante calde.

4. Proportiile incaperii. Incaperile cand latimea este mai mare decat inaltimea utilizeaza mai efficient lumina decat incaperile inalte si inguste. Varietatea de proportii a incaperilor poate conduce la un numar infinit de factori de utilizare. Practic acestia au fost redusi la un grup relativ restrans stabilindu-se niste indici ai incaperilor (i) in functie de proportiile cele mai curente. In functie de indicele (i) al incaperii se poate determina din tabele valoarea factorului de utilizare. Exista mai multe metode de determinare a indicelui incaperii, expresia cea mai uzuala pentru care sunt calculate tabelele factorilor de utilizare ai corpurilor de iluminat fabricate in tara noastra este i = (0.2L + 0,8 l )/ h In care L1 (L) este lungimea incaperii si L2 (l) este latimea. H este inaltimea de suspendare a corpurilor de iluminat deasupra suprafetei de utilizare in cazul iluminatului direct, semidirect sau mixt sau inaltimea tavanului deasupra suprafetei de utilizare in cazul iluminatului indirect, semidirect sau indirect. EXEMPLU: O incapere avand 6 m lungime, 4.5 m latime si 3.5 m inaltime trebuie luminata cu corpuri de iluminat cu repartitie difuza de tip pendul cu glob opal, suspendate la o distanta de 0.60 m de tavan. Marimea lui va avea valoarea =3.50 – ( 0.90 + 0.60 )= 2 m Indicele incaperii are valoarea i= (0,2x6m + 0,8x4,5m)/2 = 2,40 FACTORUL DE DEPRECIERE (d) reprezinta raportul dintre iluminarea in servicul E si iluminarea E0 produsa de instalatiile la punerea ei in functiune. Factorul de depreciere reprezinta de fapt procentul din fluxul luminos initial estimat a fi livrat pe durata de utilizare a instalatiei, tinand seama de acumularea prafului, a murdariei si a imbatranirii sursei de lumina. d= -E/E₀ Coeficientul de corectie K= l/D (inversul deprecierii) a carei valoare permite determinarea mai usoara a iluminarii E0 la punerea in serviciu, este inclusa in valoarea coeficientului de utilizare ce se poate extrage din tabele. In functie de modul de intretinere a instalatiei se considera: a)Bun – d=0.80 sau k=1.25 – Mediu ambient relativ curat, lipsit de praf, curatenie regulata a corpurilor de iluminat si program sistematic de inlocuire a lampilor. b) Mijlociu – d= 0.70 sau k=1.42 - Mediu ambient cu atmosfera relativ curata, inlocuire normala a lampilor si curatirea corpurilor de iluminat, c) Slab – d= 0.70 sau k =1.42 – Mediu murdar cu un program neregulat de intretinere. CALCULUL ILUMINARII PRIM METODA FACTORULUI DE UTILIZARE se face pornind de la formula: E= N x ɸ1 x u In care E- este valoarea iluminarii orizontale normale N- reprezinta numarul de lampi ɸ1- este fluxul unitar al unei lampi extras din prospectul lampii u- reprezinta valoarea coeficientului de utilizare ce se ia din tabelele in functie de coeficientii de reflexie ai plafonului, peretilor, de indicele (i) al incaperii si de coeficientul de corectie (k) al factorului de depreciere. Ceea ce se urmareste in mod obisnuit este determinarea numarului necesar de lampi pentru a produce iluminarea dorita.

EXEMPLU -Se cere determinarea numarului de corpuri de iluminat necesar pentru iluminarea unui atelier de proiectare avand 28 m lungime, 7 m latime si 4 m inaltime. Se recomanda folosirea unor corpuri de iluminat fluorescent cu repartitia fluxului semidirecta cu randamentul Rc cuprins intre 0.70 - 0.75. Plafonul este zugravit in alb iar peretii sunt vopsiti in culori deschise.

1) Se alege tipul de corp de iluminat. In cazul nostru apare indicata folosirea unui corp iluminat fluorescent tip CB-C cu difuzoare laterale din tabla perforata si gratar dispensor din material plastic. Un corp prevazut cu doua tuburi fluorescente de 40W culoarea alba de lux PF.40w. CD emite 3500 lm ( 1750 lm/tub ) 2) Se stabileste nivelul de iluminare conform normelor STAS 6446-66 (sau tabel pag 69) Pentru birouri de proiectare nivelul minim de iluminare este de 300 lx 3) Se calculeaza indicele (i) al incaperii cu ajutorul formulei I= ( 0,2 x 28m + 0,8 x 7m) / 2,9 = 4,00 Considerand corpurile de iluminat suspendate la 0.30 m de plafon : 4 m – (0,90+0,30) = 2,9 m 4) Se determina valorile coeficientilor de reflexie ai plafonului (zugravit in alb – 0.7) si ai peretilor (culori deschise – 0.5) 5) Considerand un factor de depreciere mediu d=0.70 sau k=1.40 gasim in tabelul factorilor de utilizare intocmit pentru corpul de iluminat respectiv, in functie de valorile coeficientilor de reflexie ai plafonului si peretilor si de indicele incaperii calculat U=0.370 6) Calculam nr de lampi cu ajutorul formulei

Vor fi deci necesare 46 corpuri de iluminat.

PRINCIPIILE DE AMPLASARE A CORPURILOR DE ILUMINAT -REPARTITIA LUMINIIn practica curenta, dupa ce a fost determinat prin calcul numarul de lampi necesar pentru a obtine iluminarea prescrisa, pozitionarea surselor de lumina se face astfel incat sa se asigure pentru iluminatul general o cat mai mare uniformitate. Regulile ce se aplica pentru a realiza aceasta uniformitate sunt enuntate mai jos. Daca in unele situatii solutia cea mai rationala pare a fo cea a unui iluminat uniform, trebuie stiut ca ea este adesa insotita de pericolul monotoniei si al unei lipse totale de interes vizual. Principiile de amplasare a surselor de lumina carora li se aplica de cele mai multe ori in mod gresit caracterul de legi, au menirea de a ajuta arhitectul la alegerea solutiei optime pentru crearea cu ajutorul luminii artificiale a climatului dorit. AMPLASAREA CORPURILOR DE ILUMINAT pe plafonul incaperiilor in cazul iluminatului general uniform se face astfel incat distanta D intre lampi sa nu depaseasca : - 1.2 H in cazul iluminatului direct, H fiind inaltimea de la planul de lucru la sursa - 1.5 H in cazul iluminatului difuz sau semidirect, H fiind inaltimea de la planul de lucru la sursa. - 1.5 H in cazul iluminatului semidirect sau indirect, H fiind inaltimea suprafetei care reflecta lumina (plafon) deasupra planului de lucru. Primul sir de lampi de la perete se amplaseaza la jumatatea distantei D dintre lampile de camp.