YAPI FİZİĞİ 2
HACİM AKUSTİĞİ
1. Bölüm
Prof. Dr. Neşe Yüğrük Akdağ
Yıldız Teknik Üniversitesi
Yapı Fiziği Bilim Dalı
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
1
MİMARİ AKUSTİK
– YAPI AKUSTİĞİ/NOISE CONTROL
(-Gürültü Denetimi- Sessizleştirme-)
– HACİM AKUSTİĞİ/ROOM ACOUSTICS
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
2
YAPI AKUSTİĞİ/NOISE CONTROL
(-Gürültü Denetimi- Sessizleştirme-)
• Bireylerin yaşadıkları ortamlarda (açık havakapalı mekan) gürültünün olumsuz etkilerini
ortadan kaldırmak amacıyla alınması gereken
önlemlerin ele alındığı MİMARİ AKUSTİK
BÖLÜMÜ Yapı Akustiği olarak adlandırılır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
3
Hacimleri etkileyen
gürültü kaynaklarına örnekler
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
4
HACİM AKUSTİĞİ/ROOM ACOUSTICS
• İşitsel algılamanın önemli olduğu mekanlarda ,
kaynaktan çıkan seslerin en iyi şekilde
dinleyicilere ulaşmasını sağlamak üzere
gereken önlemlerin ele alındığı
MİMARİ
AKUSTİK BÖLÜMÜ Hacim Akustiği olarak
adlandırılır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
5
Aspendos theatre,
Antalya.(161,180 AD)
Grosser Musikvereinssall;
Vienna (1870)
Teatro Olimpico, Vicenza (1580)
Berlin Philarmony (1963)
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
6
Christchurch Town Hall
Philharmony Hall, Munich
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
7
Lenape Middle School Auditorium (USA)
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
8
İnönü Üniversitesi Oditoryumu
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
9
SES-İŞİTSEL ALGILAMA
İnsan kulağında işitsel duyulanma yaratan
maddesel ortam titreşimlerine SES denir.
Bir başka deyişle ses, içinde iletildiği ortamın
elementlerinin esnek bir titreşimi, bu
ortamda yayılan devirsel basınç
değişimleridir.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
10
• Ses titreşimleri dalga hareketi ile yayılır. Ses, maddenin
üç hali olan katı, sıvı ve gazlarda yayılabilen bir enerjidir.
Yine de, insan kulağının sesi algılaması büyük bir sıklıkla
hava aracılığı ile gerçekleştiğinden sesin havada
yayılması önem kazanır. Hava, gelişigüzel doğrultularda
sürekli olarak hareket halinde bulunan çok sayıda
molekülden oluşur. Hava hareketi, temelde sıcaklığa, ve
atmosfer basıncına bağlı olmakla birlikte akımlar ve
rüzgarlardan da etkilenir. Ses dalgaları söz konusu
türden hareketlerden tümüyle bağımsız olarak hava
molekülleri
gruplarının
birbiri
ile
uyumlu
hareketlerinden oluşur.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
11
Titreşen bir nesne, statik denge konumundan ayrıldığında, önündeki
havayı iter ve sıkıştırır. Aynı anda, titreşen nesnenin arkasında ani bir
basınç azlığı oluşur ve hava arkadaki bu boşluğu hızla doldurur. Bu yolla
havadaki basınç değişimleri uzak noktalara iletilir ve hava, ses dalgaları
olarak bilinen devinime sokulmuş olur.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
12
Ses dalgalarının oluşumu
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
13
SESİN YAYILMA HIZI
Sesin yayılma hızında;
• Ortamın özgül ağırlığı,
• Ortamın esneklik katsayısı
önem taşır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
14
Değişik ortamlarda sesin yayılma hızı
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
15
SESİN BİLEŞENLERİ
• İncelik-Kalınlık,
• Azlık-Çokluk
• Tını
Bileşen: Bir bütünün birbirinden bağımsız olarak
değişebilen bölümleri
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
16
SESİN İNCELİĞİ-KALINLIĞI
• İnce ya da tiz ses örnekleri; çocukların sesi, kısa
tellerden, ince metallerden çıkan sesler, sivrisinek
sesi.
• Kalın ya da bas ses örnekleri; bas, bariton gibi erkek
sesleri, kontrbas gibi büyük boyutlu çalgıların ya da
uzun tellerin sesi.
• İlgili büyüklükler;
•
•
•
Frekans (Hz)
Periyod (sn)
Dalga boyu (cm,m)
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
17
Frekans (Simge: f, Birim: Hertz (Hz))
• Frekans, saniyedeki titreşim sayısıdır. İnsan
kulağının algılayabildiği titreşimler 16 Hz ile
16000 Hz arasında kalan titreşimlerdir. Frekans
yükseldikçe ses incelir.
16-100 Hz çok kalın
100-400 Hz kalın
400-1400 Hz orta kalınlıkta
1400-3200 Hz ince
3200-16000 çok ince
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
18
• Ses on oktavdır. (Oktav: bir büyüklüğün
öncekine göre iki katına çıktığı ya da sonrakine
göre yarıya indiği adımlar için kullanılır).
• 16-32-64-125-250-500-1000-2000-40008000-16000 Hz (10 oktav)
Mimari akustikte genelde 125 Hz-4000 Hz
arasında kalan altı oktav bant kullanılır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
19
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
20
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
21
SES BİÇİMLERİ
• Sesler düzenli (yani, frekansı-notası- belirlenebilen), ya da
düzensiz (devirselliği olmayan) titreşimlerden oluşabilir.
Fiziksel açıdan düzensiz sesler gürültü olarak adlandırılır.
GÜRÜLTÜ genelde, frekans ve düzey dağılımları gelişigüzel
olan, az ya da çok sayıda frekans bileşeninden oluşur.
• Düzenli sesler yalın ve karmaşık olmak üzere iki grupta ele
alınabilir. YALIN sesler, tek frekanstan oluşmuş seslerdir ve
genelde yapay olarak elde edilebilirler. Genelde ses
kaynaklarının çıkardığı sesler birden fazla frekansı içerir.
Notası belirlenebilen, aralarında belli uyum kuralları
bulunan frekans topluluğundan oluşan sesler ise MÜZİKAL
seslerdir.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
22
Ses Biçimlerinin Grafik Gösterimi
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
23
Gürültü kaynakları spektrum
(frekans dağılımı) örnekleri
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
24
Elektrik süpürgesi spektrum örneği
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
25
DEVİR SÜRESİ Simge: T, Birimi: sn
• Bir titreşimin süresine devir süresi denir.
• T= 1/f (sn)
T: Devir süresi
F: frekans (Hz)
İnce sesler çabuk titreşimli (devir süresi kısa),
kalın sesler yavaş titreşimli (devir süresi uzun)
seslerdir.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
26
DALGA BOYU Simgesi: ; Birimi: cm, m
• Titreşim hareketinin yayılışı sırasında, bir devir
süresi içinde gittiği uzaklığın adıdır.
• :c/f
:Dalga boyu (m)
c: sesin yayılma hızı (m/sn)
f: frekans (Hz)
Kalın seslerin dalga boyu uzun, ince seslerin
dalga boyu kısadır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
27
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
28
Bir hoparlör tarafından oluşturulan
yalın ses dalgaları
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
29
Sesin İnceliği-Kalınlığı ile ilgili büyüklükler
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
30
SESİN AZLIĞI-ÇOKLUĞU
• Sesin azlığı - çokluğu, öncelikle sesin oluşmasına yol açan
enerjinin büyüklüğüne bağlıdır. Basit bir yaklaşımla, fazla
enerjinin yol açtığı sesin daha yüksek olacağı söylenebilir. Ancak
bu noktada, Türkçe’de olayları tanımlamada kullanılan sıfatların
birbirine karışması sorunu ile karşılaşıldığına dikkati çekmek
gereklidir. Konuşma dilinde yüksek ses, yeğinliği - şiddeti fazla
olan, alçak ses ise, az olan sesleri tanımlamada kullanılmaktadır.
Oysa sesin başka bir özelliği, inceliği - kalınlığının
belirlenmesinde de “yüksek”, “alçak” sıfatlarından yararlanılır. Bu
ayrımı belirgin biçimde ortaya koyabilmek için sıfatları tek başına
kullanmaktan kaçınmak gereklidir; “yüksek ses” demek yerine
daha belirleyici biçimde “yüksek frekanslı ses” anlatımı ile sesin
ince olduğu; “yüksek düzeyli ses” anlatımı ile ise, sesin çok
olduğu açıkça vurgulanmalıdır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
31
Sesin azlığı-çokluğu ile ilgili büyüklükler
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
32
SES DÜZEYİ (dB)
• Akustik olayların, kuramsal olarak incelenmesinde
akustik basınç, ses yeğinliği ve ses gücünden
yararlanılır. Ancak uygulamada, özellikle de
ölçmelerde bu büyüklüklerin düzey cinsinden
kullanılması daha uygun olur. “Düzey”, verilen bir
büyüklüğün aynı cinsten bir referans büyüklüğe
oranının logaritmasının 10 katıdır. Düzeyin birimi
“desibel” (dB)’dir. Akustik basınç, ses gücü ve ses
yeğinliği düzey cinsinden ifade edildiğinde sırasıyla;
ses basınç düzeyi, ses gücü düzeyi, yeğinlik düzeyi
olarak anılır. Mimari akustikle ilgili konularda büyük
bir sıklıkla “ses basınç düzeyi” belirlemelerinden
yararlanılır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
33
DÜZEY
• Düzey (dB)
= 10log (x/x0)n
X = Referans büyüklük cinsinden ortamdaki mevcut
değer
x0= Referans büyüklük (örn. ses basıncı için 0,0002 μbar)
n= akustik basınç için 2, güç ve yeğinlik için 1 alınır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
34
Değişik ses kaynaklarının ses (akustik) basınçları ve ses basınç
düzeyleri
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
35
Toplam ve frekansa bağlı ses düzeyleri
• Ses düzeyleri oktav ya da 1/3 oktav olarak, ya da
işitilebilir frekans alanındaki toplam ses düzeyi olarak
belirlenebilir (ölçülebilir ve/ya da hesaplanabilir).
Ses Kaynağı
125
250
500
1000
2000
4000
Lin.
Toplam
Karayolu
gürültüsü
77
74
74
73
71
65
80
25m. uzakta
diesel
lokomotif
96
86
87
84
83
80
97
Tipik jet uçağı
gürültüsü
85
86
84
82
83
80
92
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
36
Ses düzeyi hesapları
• Düzey logaritmasal bir büyüklük olduğundan, dB
cinsinden değerlerle aritmetik işlem yapılamaz. Bu
nedenle işlemler, ya dB değerlerinin aritmetik
büyüklüklere çevrilmesiyle, ya da basit olarak, bu iş için
hazırlanmış çizelgelerden yararlanılarak gerçekleştirilir.
Toplam düzey = 10log10 [10L1/10+ 10L2/10..... 10Ln/10]
Ln = Her bir kaynağın ses düzeyi (dB)
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
37
Ses düzeyleri eşit kaynakların toplam ses düzeyleri
N = Bir ses kaynağının ses düzeyi (dB)
n = Kaynak sayısı
Ses kaynağı sayısı
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
.
.
n
Toplam düzey (dB)
N
N+3
N+5
N+6
N+7
N+8
N+8.5
N+9
N+9.5
N+10
.
.
N-10 log n
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
38
Ses düzeyleri farklı kaynaklar için yüksek düzeyli kaynağa
eklenecek değerler
İki sesin düzey farkı (dB)
Yüksek düzeyli olana eklenecek değer (dB)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3.0
2.5
2.1
1.8
1.5
1.2
1.0
0.8
0.6
0.5
0.4
Basitleştirilmiş çizelge
0-1
2-4
5-8
9 -10
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
3
2
1
0.5
39
İşitsel Algılama
• İnsan kulağının frekansa göre duyarlılık değişimlerinin
sesin düzeyi ile değişmesi, gerek değerlendirmelerde
gerekse de ölçmelerde önemli güçlüklere yol
açmaktadır. Özellikle ölçmelerde, tümü ile insan kulağı
gibi çalışabilen ölçme aletlerinin geliştirilmesinin
güçlüğü, hatta olanaksızlığı, konuya sınırlamalar
getiren kabulleri gerekli kılmıştır. İnsan kulağının yalın
ses duyarlılığının değişimleri “eşit duyulanma” ya da
“fon” eğrileri ile belirlenmiş durumdadır. Fon, bir sesin
işitsel yeğinliğine eşdeğer bir duyulanma yaratan
1000 frekanslı yalın sesin dB cinsinden fiziksel
yeğinliğinin sayısal değeridir.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
40
FON(EŞ DUYULANMA)
EĞRİLERİ
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
41
Ağırlıklı Ses Düzeyleri
• Fon eğrileri üç temel bölgeye ayrılarak, dBA (40 Fon), dBB
(70 Fon) ve dBC (100 Fon) ağırlıklı düzeyler geliştirilmiştir.
Ağırlıklı düzeylerin frekans karakteristikleri eşit duyulanma
eğrilerinin hemen hemen tersidir. Bunlar başlangıçta değişik
ses basınç düzeyi bölgelerinde kullanılmak üzere
tasarlanmış olmakla birlikte günümüzde, A ağırlıklı ölçme
sonuçlarının öznel değerlendirmelere B ve C’den daha iyi
uyum sağladığı
gözlendiğinden, A ağırlığı düzeyden
bağımsız olarak hemen her tür ses için kullanılmaktadır.
Günümüzde artık en basit ses düzeyi ölçerde bile A ağırlığı
fonksiyonu, yani dBA ölçme olanağı vardır.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
42
• Eşdeğer Sürekli Ses Düzeyi, Leq (dBA)
Eşdeğer sürekli ses düzeyi, ölçme ya da gözlem
süresinde, zaman içinde düzeyi değişen sesle
aynı akustik enerjiye sahip olan durağan sesin
A ağırlıklı düzeyi olarak tanımlanır. Leq (dBA),
ülkemizde yürürlükte olan Gürültü Kontrol
Yönetmeliği de dahil, pek çok ulusal ve
uluslararası yönetmelik ve standartta
kullanılan önemli bir birimdir.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
43
Ağırlıklı ses düzeyi belirlemelerinde kullanılan
standartlaştırılmış ağırlık eğrileri
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
44
Belli bir gürültünün Ağırlıksız ve A ağırlıklı tayfsal
dağılım değerleri
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
45
• İstatistiksel Düzey, L10, L50, L90 vb.
• İstatistiksel düzey, belli bir ses düzeyinin aşıldığı
zaman yüzdesidir. Ln, zaman içinde düzeyi değişen
seslerin ya da birden fazla kaynağın gürültülerinin
yığışımlı dağılım cinsinden tanımlanmasıdır. Kimi
ülkelerde L10, trafik gürültüsünün belirlenmesinde
kullanılr. Bu değerin uzak ve yakın plan gürültülerinin
birbirinden ayırdedilmesinde de önemli yararları
vardır. L10, yakın plan, L90 ve L95 durağan arka plan
gürültüsünün ölçülmesinde kullanılır. Zaman içinde
değişimde değişimi az olan ya da hiç olmayan
seslerde Leq ile istatiksel düzeyler birbirine çok yakın
çıkar.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
46
• Toplam ve Frekansa Bağlı Ses Düzeyleri
• Ses düzeyleri oktav ya da 1/3 oktav olarak, ya da işitilebilir
frekans alanındaki toplam ses düzeyi olarak belirlenebilir
(ölçülebilir ve/ya da hesaplanabilir). Çizelge 1.6’da, bir kaç
kaynak için spektruma bağlı ve toplam ses düzeyleri, mimari
akustikte genelde kullanılan 6 oktav bant için
örneklenmiştir.
Ses Kaynağı
125
250
500
1000
2000
4000
Lin.
Toplam
Karayolu
gürültüsü
77
74
74
73
71
65
80
25m. uzakta
diesel
lokomotif
96
86
87
84
83
80
97
Tipik jet uçağı
gürültüsü
85
86
84
82
83
80
92
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
47
Tını
• Genellikle ses kaynaklarının çıkardığı sesler tek
frekanslı (yalın ses) değildir. Örneğin piyanonun bir
tuşuna basıldığı zaman çıkan ses, bir temel sesle
birlikte, onun bazı uyumluları, yani doğal olarak
temel sesle birlikte çıkan ve onunla aralarında, belli
uyum kuralları bulunan sesler topluluğudur. Bu
topluluğa karmaşık ses denir. Karmaşık sesler;
konuşma, gürültü gibi düzensiz, ya da müzik sesleri
gibi düzenli seslerden oluşabilir.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
48
SESİN TINISI
BİR SESİN NE SESİ OLDUĞUNU
ANLAMAMIZA YARAYAN SES
BİLEŞENİ
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
49
YALIN SES
Bir sesin tınısı yani karakteristiği
yoksa YALIN SES’tir. Tek
frekanstan oluşur.
Siren sesi, telefon sesi, diapozon
sesi gibi
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
50
UYUMLULAR
Bir tel nasıl titreşir?
(Bu titreşimlerin hepsi birden olur)
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
51
TEMEL SES VE UYUMLULARIN FREKANSI
2.titreşimde telin boyu kısalır, ses incelir.
3.titreşimde telin boyu daha kısalır, ses daha da incelir
Temel ses (1.Uyumlu) Frekansı :1000 Hz
2.Uyumlu Frekansı
: 2000 Hz
3.Uyumlu Frekansı
: 3000 Hz
4.Uyumlu Frekansı
: 4000 Hz
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
52
Uyumluların özellikleri
Temel sese göre Dalga boyları kısadır
Temel sese göre Frekansları yüksektir
Temel sese göre Düzeyleri düşüktür
Temel sesin 7-8 uyumlusu olabilir
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
53
Düzenli Ses
Temel Sesin Frekansında algılanır
--------
Temel Sesin Düzeyinde algılanır.
-------
Uyumlular, düzenli sesin frekans ya da
düzeyini etkilemezler.
------
Uyumlular, karmaşık sesin ne sesi
olduğunu yani karakteristiğini
anlamamıza katkıda bulunurlar
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
54
TEMEL SES-DÜZENLİ SES-UYUMLULAR
İki ucu açık borular ve benzeri ses kaynakları
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
55
TEMEL SES-DÜZENLİ SES-UYUMLULAR
Tek ucu açık borular ve benzeri ses kaynakları
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
56
YALIN SES –DÜZENLİ SES
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
57
Grafik gösterme biçimleri
1) DALGA EĞRİLERİ
2) FREKANS TAYFI
3) TAYFSAL YAZI
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
58
DALGA EĞRİLERİ
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
59
FREKANS TAYFI
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
60
TAYFSAL YAZI
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
61
TAYFSAL YAZI
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
62
OTOMOBİL GÜRÜLTÜSÜ
FREKANS TAYFI
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
63
Yalın ses ile düzenli ve düzensiz karmaşık seslerin grafik
gösterimleri.
Yapı Fiziği II-Hacim Akustiği
64
Download

usis-Yapı Fiziği-hacim akustiği 1. bölüm - yarbis