Акустика и звукоизоляция

 

акустика и звукоизоляция

В театрах Греции и Рима сиденья располагались амфитеатром. Зрительские места театра Олимпико, построенного в 1580 г., располагались относительно аудиторий в соответствии с законами Витрувия. В течение следующего столетия размещение зрительских мест постепенно изменялось и в Императорском театре в Вене, построенном по проекту Бурначини и открытом в 1690 г., часть сидений размещалась на слегка наклоненном полу, а остальные на расположенных в виде подковы многоярусных галереях. Такое построение зрительного зала оставалось обычным приемом планировочного решения для многих оперных театров в XVIII и XIX вв.: театра Ла Скала в Милане, Королевского театра Ковент Гарден в Лондоне, городского оперного театра в Вене, Национального оперного театра в Париже и театра Метрополитен Опера в Нью-Йорке.

В течение XVIII в. концерты происходили в танцевальных залах аристократов, и это повлияло на форму залов собраний, в которых собирались высшие слои общества для осуществления своих социальных функций.

В середине XIX в. в новых центрах сосредоточения населения, создаваемых промышленной революцией, возникали новые формы общественных зданий. Так, в Ливерпуле в 1850—1854 гг. был построен концертный зал Джорж Холл, за ним последовал Зал свободной торговли в Манчестере. Во многих новых городских административных зданиях устраиваются крупные залы, которые могут использоваться в качестве аудиторий. Некоторые из них вмещали более 3 тыс. человек.

Специализированные залы для концертов строились в большом количестве также в старых центрах сосредоточения населения в Европе, в США и Австралии в период с 1850 до 1914 г. Большинство из них представляло собой как бы увеличенный в масштабе зал заседаний: прямоугольное помещение с галереей вдоль трех сторон. Такую форму имеют и ряд лучших существующих ныне концертных залов: Большой концертный зал в Вене, Зал Сент Эндрю в Глазго, Концертный зал в Амстердаме и Большой Тонхоллезал в Цюрихе. Прекрасные качества такого большого количества сохранившихся концертных залов XIX в. в большой степени объясняются естественным отбором — большинство неудовлетворительных залов было разрушено задолго до того, как они смогли стать составной частью зданий, имеющих важное значение, таких, например, как муниципалитеты.

Музыка прошлых веков чаще создавалась с учетом места ее исполнения, а не наоборот. Но в XIX в. музыка одного композитора могла исполняться в различных концертных залах и театрах, которые, даже если и имели в общем схожую форму, обладали различными акустическими свойствами.

Кроме того, концертная программа в конце XIX в. могла включать музыку, требующую значительно различающихся аку-стических свойств концертного зала, такую, например, как концерт для фортепьяно Моцарта и симфония Брамса. Таких проблем не было в XVIII в., когда в концерты включалась музыка, требующая одинаковых акустических качеств.

Великим веком для музыки был XIX в. Совершенствовались существующие музыкальные инструменты, изобретались новые. Музыка играла важную роль во времяпрепровождении средних классов. Игра на рояле превратилась к моменту смены веков в такую же важную часть образования девушек, как умение писать и читать. Знаменитая оркестровая музыка могла звучать в домах в переложении для фортепьяно, что выполняло в известной степени ту же функцию, которую выполняют современные фонограммы.

Архитекторы конца XIX в., проектировавшие концертные залы, сотрудничали со специалистами. Много было написано работ по вопросам архитектурной акустики, но в большинстве своем они были основаны на догадках и предположениях. Чарльз Гарнер считал, что все эти работы мало помогали в проектировании, когда он работал над одним из наиболее знаменитых оперных театров. Лео Беранек; высказал мнение, что здание Парижской Оперы «имеет очень хорошую акустику, но не прекрасную, а именно очень хорошую». Гарнер написал книгу о проектировании этого здания, где утверждал, что это не его заслуга.

«Я просто получаю почести. И это не моя вина, что я никак не могу найти общий язык с акустиками. Я вложил много сил, чтобы овладеть этой капризной наукой, но после 15 лет труда я вряд ли продвинулся в этом направлении с того места, где я был вначале.. Я усердно читал книги и тщательно знакомился с мнениями философов, но нигде не нашел полезного правила для действия, которое помогло бы мне выбрать правильное решение. Напротив, ничего, кроме противоречивых утверждений, я не нашел. В течение многих месяцев я все изучал, узнавал обо всем, но после этого, в конце концов, я сделал открытие: чтобы помещение имело хорошую акустику оно должно быть либо длинным, либо широким, высоким или низким, отделанным деревом или камнем, круглым или квадратным в плане и так далее».

Свидетельств о том, что акустика играла значительную роль в проектировании каких-либо зданий в XVIII или XIX в., нет, за исключением Бостонского симфонического зала, строительство которого было закончено в 1900 г., и Фестшпильхауза в Байрёйте, построенного в 1876 г. Спроектировал Фестшпильхауз архит. Отто Брюквальд, но эскизы были выполнены Рихардом Вагнером. По-видимому, как и многие проектировщики впоследствии, он взял форму зала существующего здания. Вагнер, вероятно, имел в виду театр в Риге, который он считал весьма удовлетворительным в акустическом отношении. Так, в Фестшшильхаузе, как и в Рижском театре, были поднимающиеся ступеньками места зрителей и заглубленное место для оркестра. Задача проектировщика упростилась в связи с тем, что Фестшпильхауз имел только 1800 мест и не был рассчитан на исполнение какой-либо другой музыки, кроме музыки Рихарда Вагнера.

Наука о физических основах акустики начала развиваться в конце XVIII в., но в XIX в. ряд известных физиков разработал основы теории акустики. Книга Релея «Теория звука», опубликованная в Кембридже в 1878 г., до сих пор рассматривается как не потерявшая значения.

Основы науки архитектурной акустики были заложены Уоллесом Клементом Сабином, который был профессором математики и натурфилософии в Гарвардском университете до 1919 г. Впервые он столкнулся с этой проблемой в 1895 г. вскоре после назначения его ассистентом профессора. Президент Гарвардского университета попросил его «сделать что-нибудь» с лекционным залом во вновь построенном музее искусств Фогга. Это привело к приглашению его в 1898 г. в качестве консультанта по акустике к работе над проектом нового здания Мюзик-холла в Бостоне, которое было построено к 1900 г. и ныне известно как Симфонический зал. Зал был немедленно признан шедевром. В 50-х годах XX в. Беранек провел опрос 23 наиболее известных в мире дирижеров, какой из 44 наиболее известных залов они считают лучшим. За исключением одного все остальные назвали Бостонский Симфонический зал лучшим залом в Америке и одним из трех лучших залов в мире.

После этого точка зрения Сабина получила признание. Он перевел архитектурную акустику на рельсы обоснованных количественных оценок. Учет акустических требований при проектировании состоял большей частью в определении линий «видимости» и «первых отражений звука». Сабин доказал эффект отражающих поверхностей и дал формулу, для исчисления времени реверберации.

Относительно новые концертные залы и оперные театры были построены между 1914 и 1945 гг., так как многие города уже получили достаточно хорошие залы в конце XIX в. Беранек включил в свой список 44 лучших залов только девять залов, построенных в этот период, и оценивал как достойные внимания только два из них — Оперный Театр в Сан-Франциско, построенный в 1932 г. и впоследствии служивший местом заседаний первой. сессии Организации Объединенных Наций, и Концертный зал в Гётеборге, открытый в 1935 г.

Однако 20-е и 30-е годы были временем строительства множества зданий кинотеатров. В лучших из них зрительские места были более комфортабельными, чем это обычно делалось в театрах и концертных залах, строившихся в тот же период. Они отличались прекрасными линиями видимости и отличной акустикой. Проблема акустики в кинотеатрах была много проще, чем в театрах, поскольку звук в любом случае записывался и мог быть приспособлен к залу как во время записи, так и во время звучания. Кроме того, проектировщик мог помещать динамики так, чтобы каждый мог слышать хорошо, и затем приспосабливать характеристики зала, чтобы избежать существенного эха.

В этот период радио и звукозаписывающая техника также получили значительное развитие и архитекторы начали устанавливать звукоусиливающие системы в залах заседаний и лекционных залах. Вначале ставилась под сомнение этичность их применения, так как использование микрофонов и громкоговорителей могло нарушить привычный ход парламентских дебатов или публичных лекций. Главной проблемой в 30-х годах, однако, было несовершенство аппаратуры.

Во время войны 1939—1945 гг. огромное развитие получила электроника, и звукоусиливающая и звукозаписывающая аппаратура с тех пор широко используется. Молодые женщины теперь коллекционируют пластинки вместо игры на рояле, а солисты популярных музыкальных ансамблей используют микрофоны.

Электронное корректирование звука было применено даже в концертных залах. Королевский зал фестивалей в Лондоне был закончен строительством в 1951 г. Архитектором был Роберт Мэттью, главным консультантом по акустике Хоуп Бейдженал. Композиторы и критики резко разошлись в оценке качеств зала. Герберт фон Караян назвал его «лучшим из современных залов», Леопольд Стоковский сказал, что звук был «металлическим и жестким, совершенно без теплоты». Все были согласны с тем, что зал очень хорош для прослушивания речей, камерной музыки и для небольших оркестров, какие были во время Моцарта, и плох для музыки Вагнера и композиторов позднего романтизма.

В 60-х годах было решено, что зал, хотя и хорош для определенного типа музыки, не отвечает требованиям, предъявляемым к главному концертному залу. В 1964 г. его резонанс был усилен установкой 89 каналов «микрофон — усилитель — динамик», так расположенных и так отрегулированных, что каждый из них продолжал время реверберации в одной частоте в диапазоне от 70 до 370 Гц.

Много концертных залов было построено с 1945 г. Несколько лучших залов в Центральной Европе было разрушено во время второй мировой войны, другие больше не отвечали требованиям пожарной безопасности. В Америке и Австралии организовались новые оркестры, для которых требовались новые залы.

Консультанты по акустике имеют теперь не только теорию, которая может дать количественные показатели для проектирования, но и точные электронные инструменты для акустических проб, которых не существовало во время работы Сабина. Некоторые новые залы получили высокую оценку за свои великолепные качества, но был также и ряд явных неудач, показывающих, что понимание разницы в требованиях к проектированию концертного зала или оперного театра от лекционного зала или конференц-зала —еще не вся наука. В 1957 г. Беранек, один из наиболее опытных инженеров-акустиков, был приглашен консультантом для проектирования Филармонического зала в Центре исполнительского искусства Линкольна в Нью-Йорке. Он описал предварительные исследования и проектные работы. Когда в 1962 г. было закончено строительство зала, неделя была посвящена «прослушиванию зала» с камертоном. Нью-йоркский Филармонический оркестр играл при условной аудитории, роль которой выполняли фибергласовые маты. Результат оценивался инструментально и рядом экспертов. Коррек-тировка велась главным образом добавлением или снятием поглощающего или отражающего материала и проведением повторных проверок. Несмотря на теоретические и экспериментальные предпосылки, заложенные в проект зала, результат не был успешным и в проект были введены значительные изменения.

Другим аспектом строительной акустики является контроль шума. Время от времени выходили законы, ограничивающие некоторые действия, вызывающие шум. Шум от транспорта, возможно, сегодня не более, чем он был в Риме во II в. до н. э., в Париже — XVI в. или в Лондоне в XIX в. Характер шума, производимого автомобилями и самолетами, отличается, однако, от шума, производимого запряженными в колесницы лошадьми по каменной мостовой и криками прохожих на улицах.

Проблема усложнялась широким использованием облегченных конструкций и материалов и изменением характера транспортного шума в жилых районах. Изоляция от воздушного шума зависит главным образом от массы ограждений. Традиционные конструкции поэтому обеспечивают хорошую изоляцию при закрытых окнах. Источниками воздушного шума, возникающего внутри помещения, ранее были голоса людей, которые и сейчас являются причиной жалоб соседей. В последние несколько десятилетий к источникам домашнего шума добавились радио, телевидение, проигрыватели и магнитофоны, а также домашние электробытовые машины.

Ударный шум, возникающий от ходьбы людей этажом выше, видимо, вызывает теперь меньше осложнений, чем раньше. Он может быть смягчен устройством «плавающего пола» или настилом толстого ковра. Необходимые для этого материалы в настоящее время вполне доступны при приемлемой стоимости.

Внутренний шум в конторских зданиях возникает в связи с разговорами между людьми, разговорами по телефонам, стуком пишущих машинок и другого конторского оборудования. Однако наряду с проблемой избыточного шума, вполне возможно, что в комнатах, где слишком тихо, люди, вынужденные слышать чужие разговоры, будут раздражаться больше, чем от сильного шума. Более серьезной проблемой становится возможность подслушивания конфиденциальных разговоров, например, сказанное в кабинете психиатра может быть услышано в приемной. Термины «акустический дезодорант» или «звуковая парфюмерия» использовались для описания мер глушения шумов. Частью такой цели может служить шум вентилятора или установки кондиционирования воздуха. Каналы вентиляции могут действовать как употреблявшиеся ранее переговорные трубы, проводить шум вентиляторов и машинного отделения, но этот шум поглощается звуковыми фильтрами или за счет покрытия стенок каналов звукоизолирующим материалом. Все же какой-то шум все равно остается слышимым. В противном случае шумовой фон может быть создан системой озвучивания, возможно, с трансляцией музыки — метод применяемый в некоторых конторах, где нет ни стен, ни перегородок.

Это может служить примером возможного решения проблемы шума посредством использования электроники, но излишний шум может быть снижен только умелым использованием звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов.

Примерно в 1910 г. Сабин построил первую испытательную камеру, но развитие звукоизоляционных испытаний шло медленно до 1933 г., когда в США была создана Ассоциация акустических материалов. В 1934 г. Ассоциация начала выпускать ежегодный бюллетень звукопоглощающих коэффициентов i. Закон массы, по которому имеется линейная зависимость между звукоизоляционной способностью материала в децибелах и логарифмом массы перегородки на единицу площади был доказан в первых же испытаниях после создания первых лабораторий с акустическими камерами, дающими точные результаты, например в г. Дженива, штат Иллинойс. С тех пор в исследовательских лабораториях многих стран было накоплено большое количество материалов по результатам изучения звукоизоляционных свойств различных материалов и видов конструкций. Время от времени эти результаты публикуются в виде рекомендаций или в специальной литературе.

Как и кондиционирование воздуха, система защиты от наружного шума требует обычно плотно закрытых окон. В этом случае естественная вентиляция практически возможна только в районах с низким уровнем шума от транспорта и иногда на верхних этажах многоэтажных зданий. Звукоизоляционные мероприятия проводятся также для сокращения проникания шума из смежных комнат, но такие меры эффективны только, если шум не может проникать в обход изолирующего материала. Невозможно, например, предотвратить проникание звука от телевизора, работающего в соседней кваргирё, посредством усилё ния звукоизоляции пола и стен, если в обеих квартирах окна широко открыты.

Шум, возникающий в помещении, можно погасить звукопоглощающими материалами, такими, как ковры, занавеси, или поглощающими звук покрытиями, особенно если они находятся вблизи источников шума, например у издающих шум машин. В 1941 г. три голландских инженера-акустика впервые определили зависимость поглощающей способности материала от его структуры, толщины и пористости.

Очень сильный шум создает особые трудности. Трудность слушать речь в очень шумном помещении не рассматривалась серьезно до второй мировой войны, когда С. С. Стивене в психоакустической лаборатории Гарвардского университета разработал психологический аспект контроля шума и голосовых коммуникаций при шуме, создаваемом танком и военным самолетом. Результаты работы были распространены на промышленные предприятия. В очень шумных местах, где нельзя изолировать людей от шума, должны быть предусмотрены индивидуальные средства защиты ушей.

В наше время можно построить конференц-зал, выходящий на главную улицу, или отель около взлетной полосы аэропорта с вполне удовлетворительными условиями с точки зрения акустики. Так как проблема звукоизоляции лишь недавно стала объектом научных исследований, достигнутые результаты могут считаться значительными. Звукоизоляционные конструкции повышают стоимость строительства. В связи с мерами по звукоизоляции часто становится необходимой система кондиционирования воздуха, однако в отношении индивидуальных домов, расположенных вблизи аэропортов, в настоящее время экономически целесообразного решения нет.

Таким образом, шумовой климат создает более трудную проблему, чем тепловой режим и условия инсоляции. При помощи электрической энергии или других форм энергии мы можем согреть или охладить воздух, повысить его влажность и обеспечить освещение. Мы можем использовать громкоговорители для создания шумового фонда и улучшения слышимости в залах дйя проведения конференций и лекций, но использование электричества решает еще не всё проблемы концертных залов. Не существует также пока решения вопроса борьбы с шумом.

Шум от автомобилей, самолетов и электрического оборудования все время усиливается, и отношение к этому людей выражается в таких терминах; как, «шумовое загрязнение» и «борьба с шумом». Во многих странах с 1910 г. появились законы по уровням шума, требующие обеспечения минимальных стандартов звукоизоляции в зданиях, но эти требования не так просто внедрять на практике из-за увеличения стоимости строительства.

Источник материала: grensi.com

Категория: Архитектура
 
 
Нравится  
 
 
 
 
 
 
Комментариев нет
 
 
Оставьте комментарий
Имя*:      
Ваш e-mail*:     (не отображается)
Адрес веб-сайта:      
 
 
Имя:  
Цитата:  
    Закрыть
 
 
 
 
* - обязательные поля
 
 
Сайт продается, присылайте
свои предложения на
cloudinfo@ya.ru