Acoustics & Optics
4th Lecture
Acoustics
By: Eng. Bader A.
2nd semester
PPU
1
Acoustical Control:
-There are a number of acoustic problems in a building which need to be addressed by the architect and his acoustic
advisor.
‫ هناك عدد من المشاكل الصوتية في مبنى والتي تحتاج إلى معالجة من قبل المهندس المعماري‬.‫ومستشاره الصوتية‬
The more obvious problems are as follows:
:‫أكثر المشاكل وضوحا هي كما يلي‬
1- noise and the passage of unwelcome sound
withInternally-generated in a large space. ‫فيه‬
‫ الضوضاء ومرور الصوت غير مرغوب‬-
.‫مع داخليا ولدت في مساحة كبيرة‬
The passage of sound from one space to another.
.‫مرور الصوت من مكان واحد إلى آخر‬
The attenuation of sound by surface materials.
.‫تخفيف من الصوت عن طريق المواد السطحية‬
2
2- Externally-generated sound, from road traffic or aircraft, for example, associated with the building envelope and
consequently with the introduction of natural light and air.
‫ يرتبط‬،‫ على سبيل المثال‬،‫ من حركة المرور على الطرق أو الطائرات‬،‫الصوت خارجيا ولدت‬
.‫ وبالتالي مع إدخال الضوء الطبيعي والهواء‬،‫غالف المبنى‬
3- Noise generated by the equipment itself; this may derive from the necessary control gear for discharge sources,
or from the controls associated with the Building Energy Management Systems (BEMS).
‫ وهذا قد تنبع من العتاد المراقبة الضرورية لمصادر‬،‫ الضوضاء الناتجة عن المعدات نفسها‬- 3
( ‫ أو من عناصر التحكم المرتبطة مع أنظمة إدارة الطاقة البناء‬،‫التصريف‬BEMS.)
4- Special acoustic design will be needed for those buildings, such as theatres and concert halls, where acoustics
and lighting have an important and often interdependent role, and where the expertise of an acoustic consultant will
be vital to the success of the building function.
‫ مثل المسارح وقاعات‬،‫وسوف تكون هناك حاجة إلى تصميم الصوتية الخاصة لتلك المباني‬
‫ وحيث‬،‫ حيث الصوتيات واإلضاءة دورا هاما في كثير من األحيان ومترابطة‬،‫الحفالت الموسيقية‬
.4 - ‫خبرات مستشار الصوتية ستكون حيوية لنجاح وظيفة المبنى‬
3
4
5
Dealing with each of these issues in turn:
:‫التعامل مع كل من هذه القضايا بدوره‬
1- Internally-generated noise
The ceiling has been the traditional location for acoustic material for
dealing with the noise from machines and people in a working environment, and this worked well until
the size of lighting equipment placed on the ceiling reduced the area available, to the point when
luminous ceilings took over, leaving little of the remaining ceiling for acoustic control.
‫ الضوضاء المتولدة داخليا‬- 1
‫كان سقف الموقع التقليدي للمواد الصوتية لل‬
‫ وهذا يعمل بشكل جيد حتى حجم معدات‬،‫التعامل مع الضوضاء من اآلالت والبشر في بيئة العمل‬
‫ إلى هذه النقطة عندما تولى األسقف مضيئة‬،‫اإلضاءة وضعت على سقف تخفيض المساحة المتاحة‬
. ‫ تاركة القليل من السقف المتبقية من أجل السيطرة الصوتية‬،‫أكثر‬
6
Even though luminous ceilings may have lost their appeal, the need
for acoustic control is still there, particularly with exposed concrete
soffits, which may be exploited for environmental reasons other than
pure structure.
‫ والحاجة‬،‫على الرغم من السقوف مضيئة قد فقدت جاذبيتها‬
‫ وال سيما مع الخرسانة المعرضة‬،‫من أجل السيطرة الصوتية ال تزال هناك‬
‫ والتي يمكن استغاللها ألسباب بيئية أخرى من‬،‫باطن‬
It may no longer be appropriate to add suspended ceilings (the catch-all answer to acoustic
attenuation) and in situations where the runs of lighting equipment are suspended below flat soffits the
solution may lie in associating the acoustic material with the design of the lighting equipment as shown
in Case Study 13 on the Powergen offices in Coventry (see the book).
‫لم يعد فإنه قد يكون من المناسب إضافة األسقف المعلقة (وامسك كل شيء الجواب على التوهين‬
‫الصوتية) وفي الحاالت التي علقت أشواط معدات اإلضاءة أدناه باطن شقة الحل قد يكمن في ربط‬
‫ على مكاتب شركة‬13 ‫المواد الصوتية مع تصميم اإلضاءة ومعدات كما هو مبين في دراسة حالة‬
.)‫في كوفنتري (انظر الكتاب‬Powergen
7
The absence of air conditioning in our new non-air-conditioned buildings can present a problem not of
noise, but the lack of it.
،‫يمكن لعدم وجود تكييف الهواء في المباني الجديدة غير مكيفة الهواء يمثل مشكلة ليس من الضوضاء‬
.‫ولكن عدم وجوده‬
This is not a problem which can be solved by the lighting design, but it may well be a problem for the
architect, and advice needs to be sought as
to the introduction of white sound.
،‫ ولكنه قد يكون أيضا مشكلة بالنسبة للمهندس‬،‫هذه ليست مشكلة يمكن حلها عن طريق تصميم اإلضاءة‬
‫ويحتاج المشورة ليكون سعى كما‬
.‫إلدخال الصوت األبيض‬
A further problem of internally-generated noise relates to the introduction of partitioning and the
passage of sound through lighting
equipment from one space to another.
‫وثمة مشكلة أخرى من الضوضاء المتولدة داخليا يتعلق بإدخال من التقسيم ومرور الصوت من خالل‬
‫اإلضاءة‬
.‫المعدات من مسافة واحدة إلى أخرى‬
8
2- Externally-generated sound
‫ الصوت خارجيا ولدت‬- 2
This is a problem easily solved in windowless buildings, but this is no
reason for such buildings except in exceptional circumstances, such as
in a concert hall or theatre.
‫ ولكن هذا ال‬،‫هذه مشكلة حلها بسهولة في المباني نوافذ‬
‫ مثل‬،‫سبب هذه المباني إال في ظروف استثنائية‬
.‫في قاعة للحفالت الموسيقية أو المسرح‬
The passage of sound through the window is associated with the passage of air and the means of
ventilation.
.‫ويرتبط مرور الصوت من خالل نافذة مع مرور الهواء ووسائل التهوية‬
Buildings close to airports or on major traffic arteries will not only present noise problems but also
problems of air pollution which must be addressed at the window.
‫المباني القريبة من المطارات أو على طرق المرور الرئيسية وليس فقط مشاكل الضوضاء الحالية‬
.‫ولكن أيضا مشكالت تلوث الهواء والتي يجب أن تعالج في اإلطار‬
9
Nowindow area required for all the less tangible but vitally important
rmal window glass transmits noise, but having established the
reasons fulfilled by the window, much can be done to ameliorate the
problem of noise through it.
‫ ولكن بعد أن أنشأت‬،‫زجاج النوافذ العادي ينقل الضوضاء‬
‫منطقة النافذة المطلوبة لجميع أقل ملموس ولكن في غاية االهمية‬
‫ هناك الكثير مما يمكن القيام به لتحسين‬،‫أسباب الوفاء من النافذة‬
.‫مشكلة الضوضاء من خالل ذلك‬
This is very much the concern of the architect, and solutions to be investigated will no doubt include, among others,
double or triple glazing and wide gap solutions with acoustic material around the edges.
‫ من‬،‫ وسوف يتم التحقيق حلول لال شك فيه تشمل‬،‫هذا هو إلى حد كبير القلق من المهندس المعماري‬
‫ الزجاج المزدوج أو الثالثي والحلول فجوة واسعة مع المواد الصوتية حول حواف‬،‫بين أمور أخرى‬
The architect’s concern must however be with the prime function of the
window to admit daylight and view.
‫ومع ذلك يجب االهتمام المهندس المعماري أن يكون مع وظيفة رئيس من النافذة لنعترف ضوء النهار‬
.‫والرأي‬
10
3- Noise generated by the equipment itself
‫ الضوضاء الناتجة عن المعدات نفسها‬- 3
This is a matter of specification, and it is likely that the most inexpensive solution will be the noisiest
solution. In the past unacceptable noise level was produced by the controls needed to manage a
lighting system. High-quality equipment is now far less noisy and provided that the specification
contains limits for the sound generated at critical frequencies the architect should be able to have
confidence that the lighting installation and its control systems will be acceptably quiet.4
‫ في‬.‫ وأنه من المرجح أن الحل غير مكلفة أكثر سيكون أكثر ضوضاء حل‬،‫هذه مسألة من مواصفات‬
‫ معدات‬.‫مستوى الضوضاء غير مقبول الماضي كانت تنتجها الضوابط الالزمة إلدارة نظام اإلضاءة‬
‫عالية الجودة هو اآلن أقل بكثير صاخبة وشريطة أن تكون مواصفات يحتوي على حدود لصوت ولدت‬
‫في الترددات الحرجة ينبغي أن تكون قادرة على ثقة أن التثبيت اإلضاءة وأنظمة سيطرتها سوف تكون‬
.‫هادئة مقبول المهندس المعماري‬
11
4- Special acoustic design
‫ تصميم الصوتية الخاصة‬- 4
Whilst this is a specialist subject and not one for detailed discussion in a work of this nature it is
important that the acoustic consultant liaises with the lighting designer since it may well be that there is a
conflict between the shapes, materials and location of the acoustic control and that of the lighting design
– the architect must be aware of any such
conflict to ensure that in the final solution both conform to his overall design concept.
‫ومع أن هذا هو موضوع متخصص وليس واحد لمناقشة مفصلة في عمل من هذا‬
‫القبيل فمن المهم أن مستشار الصوتية ينسق مع مصمم اإلضاءة نظرا ألنه قد يكون‬
‫جيدا أن هناك صراعا بين األشكال والمواد وموقع الصوتية السيطرة وذلك من تصميم‬
‫ المهندس المعماري يجب أن يكون على بينة من أي من هذه‬- ‫اإلضاءة‬
.‫الصراع لضمان أن في الحل النهائي على حد سواء تتفق مع مفهومه التصميم العام‬
12
1
decreasing vibration und‫تقليل االهتزاز تحت السكك الحديدية والمسارات‬er
rail and tracks
2
green noise barriers‫الضوضاء الحواجز الخضراء‬
3
Rockwool wall insulation‫جدار العزل الصوف الصخري‬
4
Rockwool roof insulation‫الصوف الصخري سقف العزل‬
5
acoustic ceilings‫السقوف الصوتية‬
6
Rockwool insulation under floors‫عزل الصوف الصخري تحت الطوابق‬
7
facade insulation‫عزل الواجهة‬
13
14
15
‫في المسارح‪:‬‬
‫ لتقليل التردد‪ ،‬يجب أن تكون الحوائط الجانبية من مادة مشتتة للصوت وبها مساحات‬‫ماصة للصوت‪.‬‬
‫ الحائط الخلفي يجب عمله من مادة ماصة ومشتتة‪.‬‬‫ يجب مراجعة إحتماالت حدوث األصداء لجميع الزوايا الحادة‪.‬‬‫ أي فراغ خلف الشاشة يجب عمل أسطحه من مواد ماصة‪.‬‬‫ يجب السماح بالتفاوت في حجم الجمهور‪ ،‬ولذلك يجب أن تكون المقاعد ماصة بأقصى‬‫قدر ممكن‪.‬‬
‫ إستعمال الصوت المجسم يغير مفهوم التصميم الصوتي كليا‪ ،‬بعد نشر مكبرات‬‫الصوت حول القاعة‪.‬‬
‫ هذا يعني أن جميع أسطح الحوائط يجب أن تكون ماصة للصوت بما في ذلك محيط‬‫الشاشة‪ ،‬ويفضل أن تكون( الشاشة) مشتتة أيضا‪.‬‬
‫ وفقا للتقنيات الحديثة للتمثيل‪ ،‬يجب أال يزيد بعد أبعد مقعد عن ‪ 30‬مترا من مركز‬‫منطقة التمثيل‪.‬‬
‫ يجب تصميم العواكس العلوية بما فيها السقف لتوفير تقوية تصاعدية للصوت تجاه‬‫مؤخرة القاعة ويجب أن تكون العواكس منخفضة بالقدر العملي والجمالي المطلوب‪.‬‬
‫قاعات المحاضرات‬
‫ من الضروري االقتصاد في منطقة الجلوس والممرات البينية‪.‬‬‫ المقاعد المتدرجة تعطي صوتيات جيدة تتوافق مع خطوط رؤية جيدة لشاشة العرض‬‫ومنصة الشرح‪.‬‬
‫ وجود عاكس مائل علوي وسقف أفقي عاكس يعطي تقوية كافية للصوت في معظم‬‫الحاالت بشرط أال يكون السقف عاليا جدا‪.‬‬
‫ في حالة عدم إستعمال عاكس مائل فوق المنصة يجب أن يكون السقف أعلى المحاضر‬‫مشتتا للصوت‪.‬‬
‫‪ -‬يجب أن تعمل الحوائط خلف‪ .‬وحول المحاضر كعواكس عندما يدير ظهره للمستمعين‪.‬‬
‫ يجب منع االنعكاسات المتداخلة عند المنصة وذلك إما بعمل الجدران مائلة مع بعضها‬‫أو باستعمال مواد مشتتة للصوت‪.‬‬
‫ يجب أن تكون الحوائط على الجانبين مشتتة للصوت أو غير متوازية‪.‬‬‫‪ -‬يجب أن يكون الحائط الخلفي ماصا للصوت‪.‬‬
‫ يجب أن تكون المقاعد والطاوالت مبطنة‪ ،‬وإذا استعملت ظهور للطاوالت ( للكتابة‬‫عليها ) فيجب أن تكون مصنوعة من خشب رقائقي مثقب به حشوة ماصة للصوت‪.‬‬
‫‪ -‬يجب منع األصداء المحتمل حدوثها بين الحائط الخلفي والسقف‪.‬‬
‫العزل الصوتي‬
‫ان استعمال الجدران المجوفة بسمك حوالى ‪ 25‬سم يمكن ان يخفض من الصوت ما‬
‫مقداره ‪ 50_45‬ديسبل (وحدة شدة الصوت (‬
‫الجدران بسمك ‪ 12‬سم واكثر تعطي مقدار عزل يصل الى ‪ 40-35‬ديسبل وهذا يمكن‬
‫ان يكون كافيا للمنشئات السكنية‬
‫اما في المنشئات العامة كالمدارس والمستشفيات فيعمل سقف مستعار متصل‬
‫بالسقف االصلي ومغلف بمواد ماصة للصوت ويمكن عمل ذلك في الجدران ايضا‬
‫اما القاعات الموسيقية فتتطلب عزل عالى يصل الى ‪ 60_50‬ديسيبل ويتوقف هذا‬
‫العزل على عوامل منها‪:‬‬
‫‪- 1‬كثافة المادة‬
‫‪- 2‬طبيعة المواد‬
‫‪- 3‬سمكها الموضوع داخل البناء‬
‫‪- 4‬طريقة ربطها مع بعضها البعض‬
‫‪- 5‬طريقة ونوع وضعها في البناء‬
‫كلما كان سمك الجدار كبيرا كلما كان ذا عزل اكبر للصوت ويفضل اال تتصل الجدران‬
‫المجوفة مع بعضها البعض اال في النهايات فقط وان اي اتصال يخفض العزل الصوتي‬
‫طريقة امتصاص الصوت‬
‫ان مواد البناء المالوفة كالزجاج وبياض الجص واالسمنت تعكس ما يقرب من ‪ %95‬من‬
‫الموجات الصوتية وتستمر باالنعكاس الى ان تتالشى‬
‫استمرار انعكاس الصوت يعني تداخل في األصوات السابقة مع الالحقة وحدوث ضوضاء‬
‫غير واضحة السمع وهذا مايدعى بالتردد‬
‫ان هناك مقدارا من التردد يمكن ان يكون مقبوال في مكان ما ‪….‬يتوقف مقدار التردد‬
‫على عوامل اهمها‪:‬‬
‫حجم الغرفة‪ ....‬ونوع استعمال المنشا للخطابة او الموسيقى او غيرها ‪....‬و نوع الصوت‬
‫ان كان مباشرا او منقوال ‪....‬كهربيا ومكبرا ‪....‬وذو مصدر واحد او اكثر في المنشا‬
‫لقد وجد بالتجربة ان وقت التردد المقبول ‪ 3_2.5‬ثوانى‬
‫اليجاد عدد الوحدات الممتصة في اي قاعة تحسب المساحة السطحية لمكونات سطوح‬
‫القاعة وتضرب في معامل االمتصاص لكل منها وان المجموع يعطي قابلية امتصاص‬
‫القاعة للصوت‬
‫وتستعمل مواد كثيرة المتصاص الصوت اهمها‬
‫‪ -1‬الواح مكونة من صب قطع صغيرة من الياف المعادن واسمنت بورتالندي وتعمل بمساحة مربعة‬
‫‪x 30 30‬او ‪x 20 20‬سم‬
‫‪ -2‬الواح مكونة من صب مادة الجص مع الياف في الوجه والداخل وتكون باشكال‬
‫مربعة او مستطيلة‪.‬‬
‫‪ -3‬الواح من مواد ورقية ومثبقة الوجه وباشكال مختلفة‬
‫‪ -4‬الواح من رغوة البالستيك مثقبة او محببة الوجه‬
‫هناك فرق شاسع بين عزل الصوت او امتصاص الصوت ‪........‬االول نمنع الصوت او‬
‫الضوضاء الخارجية من ازعاج مستخدم المبنى {المستشفى‪,‬المدرسة‪ ,‬المكتبات او‬
‫الدوائر الخاصة والعامة من ضوضاء الطرقات‪.‬ويمكن عزل صوت الطائرات المدنية‬
‫او العسكرية في مختلف مباني المطارات ‪.‬‬
‫اما امتصاص الصوت فهو تقليل حدة الصوت التي تتكون في داخل المبنى بحيث‬
‫يمكن التحدث واالستماع بصورة طبيعية {قاعات المحاضرات ‪ ,‬واالجتماعات و‬
‫دور العرض }‪.‬‬
‫يحتاج االنسان الى ‪11‬م‪ 3‬لكي يكون استماعه جيد ومريح‬
‫وعند وجود اعداد كبيرة من االشخاص في قاعة صغيرة نوع ما يلجا المعماريون الى‬
‫تعليق ستائر سميكة واستخدام مقاعد مخملية الكساء لكي تتضاعف مساحة االمتصاص‬
‫الصوتي‬
‫ويبتعد عن استعمال المواد المعدنية العاكسة للصوت واألنوار التي تبعث حرارة‬
‫عالية الن كثافة الهواء عامل مهم في انتقال الصوت‪.‬‬
‫المرتدات الصوتية عبارة لوحات عضوية شفافة محدبة‬
‫وترص على سور المدرسة او المستشفى بصورة متدرجة وغير متصلة ببعضها البعض‬
‫لتعكس موجات الصوت خارج محيط المبنى بصورة دائرية لتتشتت حدة الصوت‬
‫وتتستعمل على الطرق السريعة لتتجنب القرى والمدن المتاخمة للطرق السريعة صخب‬
‫الحركة‪.‬‬