YAPI FİZİĞİ 1 YAPI AKUSTİĞİ 5. Bölüm Prof. Dr. Neşe Yüğrük Akdağ Yıldız Teknik Üniversitesi Yapı Fiziği Bilim Dalı
Sesin Kırınması Ses dalgalarının bir engelden ötürü doğrultu değiştirmesi olayına kırınma adı verilir. Ses ışınının rastladığı köşe, kenar, engel ve benzerlerinin boyutları, ses ışınının dalga boyundan küçükse, kırınma olayı gerçekleşir.
Üstte yer alan şekilde, açıklığın boyutundan daha büyük dalga boyuna sahip bir sesin kırınması şematik olarak yer almaktadır. Şekilde görüldüğü gibi, kaynaktan gelen düzlem dalgalar açıklıktan geçince, sanki bu açıklık bir ses kaynağıymış gibi, bu noktadan yayılan küresel dalgalara dönüşürler. Alttaki şekilde ise, daha büyük bir açıklıktan geçen ses dalgalarının kırınma biçimi görülmektedir.
Kırınma büyük oranda açıklığın ya da engelin boyutları ile, gelen sesin dalga boyuna bağlı olduğundan, belli bir koşul için, kırınmanın gerçekleşip gerçekleşmemesi, sesin frekansına bağlıdır. Örneğin, açık duran bir kapıdan, dalga boyu 3-5 cm olan sesler kırınmadan geçerken, dalga boyları 5-10 m olan sesler kırınırlar, yani dönerek yollarına devam ederler. Bu durum, gürültü denetimine yönelik önlemlerin saptanmasında, frekansa göre ayrıntılı incelemelerin yapılmasını gerektirir.
Açık havada ve kapalı mekanda kırınma Ses, açık havada ve kapalı mekanda kırınmasına yol açan pek çok elemanla karşılaşır. Sesin açık havada kırınmasına genelde, dağ, tepe, orman benzeri doğal yükseltiler ile, yapı, duvar benzeri yapay elemanlar yol açar.
Şekilde, yapıda oluşan değişik kırınma örnekleri yer almaktadır.
Gürültü denetimi açısından engeller Gürültünün olumsuz etkilerinin önlenmesinde, planlı bir biçimde ele alınması gereken gürültü denetimi aşamaları önem kazanır. Bu açıdan aşağıdaki sıranın izlenmesi en akılcı ve ekonomik yoldur. Gürültünün kaynakta denetimi, Gürültünün kaynak ile alıcı arasındaki iletim ortamında denetimi, Gürültünün alıcıda denetimi.
Gereksiz gürültü kaynaklarının ortadan kaldırılması, daha az gürültü çıkartan kaynakların seçilmesi, araç/makinelerin bakımının yapılması, titreşim denetimi yapılarak kaynak alanının büyümesinin önlenmesi gibi konuları kapsayan kaynakta denetim, kuşkusuz en etkili ve çoğu zaman en ekonomik denetim biçimidir. Bunun olanaklı olmadığı ya da yeterli olmadığı durumlarda, gürültünün, alıcıya ulaşırken yayıldığı ortamda denetimi gerekir.
Gürültü kaynağı ve alıcının konumuna göre, gürültünün yapı dışı, yapı kabuğu ya da yapı içinde yayılışı sırasındaki denetimi, bu aşamanın kapsamına girer. Yapı dışı gürültüler açısından, gürültünün yapıya ulaşmadan denetlenmesi, yapı kabuğuna düşen yükü önemli ölçüde azaltır. Bu açıdan, gürültü engelleri yararlanılacak elemanların başında gelir.
Ses ya da gürültünün, kaynaktan alıcıya ulaşırken denetlenmesinde, akustik engel niteliği taşıyan bir yükselti, kimi durumlarda önemli yararlar sağlar. Topoğrafik yapıdan ya da bitki örtüsünden kaynaklanan (dağ,tepe, orman gibi) yükseklikler doğal engellerdir ve yerleşim planlama ölçeğinde değerlendirilmeleri durumunda, gürültüden korunmuş bölgeler oluşturmada oldukça etkili olabilir. Yapay engeller ise, kaynak ile yapı(alıcı) arasında yer alan yapı, duvar, levha gibi değişik nitelikteki yüksekliklerdir. Kimi yapılar da, birbirlerine engel olacak biçimde yerleştirilebilir.
Doğal engel örnekleri
Yapay engel örnekleri
Bir engelden ötürü sağlanan gürültü azalmasının bağlı olduğu başlıca etkenler; engel yüksekliği ve kaynak ile alıcının engele olan uzaklıkları, engel gerecinin yüzey özellikleri, atmosferik etkenler, bitki ve zemin örtüsü, engel gerecinin ses geçirme kaybı değeri, sesin dalga boyu olarak sıralanabilir.
Engel Etkinliğinin Yüksek Olmasında Önem Taşıyan Etkenler Engel kaynağa mümkün olduğu kadar yakın olmalıdır. Bu sağlanamıyorsa, alıcıya yakın olması da uygundur. Ancak, alıcı ve kaynak arasında ortalarda yer alması, etkinliğini önemli oranda düşürür.
Örneğin, engelin kaynağa çok yakın konumlandırılabildiği demiryolu kenarlarına uygulanan engellerle, karayolu trafiğine oranla, daha yüksek gürültü azalması sağlanabilmektedir. Engel kullanımının en yaygın olduğu ülkelerden biri olan Japonya da, demiryolu kenarlarına uygulanan engeller, 1.5-2.0 m dolaylarında iken, otoyol kenarlarına 3.0 m den 8.0 m ye ulaşan engeller uygulanmaktadır. Amerika da ise, otoyol kenarlarındaki engeller, genellikle 6.0-7.0 m yüksekliğindedir. En yüksek engel gereksinimi ise, havaalanı çevresinde doğmaktadır.
Demiryolu Kenarında Ahşap Engel Kullanımı
Engelin etkinliğinin yüksek olmasında engel yüzeyinin ses yutuculuğunun fazla olması da önemlidir. Bu durum özellikle engelin paralel yüzey oluşturacak biçimde yolun her iki tarafında da kullanılması ya da çevresinde konut yerleşimi bulunan dar sokaklarda uygulanması durumlarında önem taşır. Bu nedenle, özellikle, engelin kaynağa bakan yüzünün ses yutucu gereçlerden oluşması olumlu olur.
Engelde kullanılan gerecin sağladığı ses geçiş kaybı ise, kırınamayan seslerin engelin arkasında oluşturduğu akustik gölge bölgesinin niteliğini bozmayacak değerde olmalıdır. Bu açıdan, gerecin kütle ağırlığının 25-50 kg/m 2 arasında olması yeterli olur.
Engellerde en çok kullanılan gereçler beton, metal, ahşap, cam,polikarbon ve plastiktir. Engeller tek bir gereçten oluşturabildiği gibi, birden fazla gerecin bir arada kullanımları da söz konusu olabilir. Gereç seçiminde, engelin kullanım yeri ile ilgili bazı belirleyiciler (ses geçiş kaybı, dış etkenlere dayanıklılık vb.) ve çevre ile malzeme, biçim, renk benzeri açılardan uyumu önem kazanır. Engel yapım sistemlerinin gelişmesi ve kullanılabilen gereç seçeneklerinin artması ile, günümüzde kullanılan engellerin, kent görüntüsünü bozmayacak biçimde, çevre ile uyumlu olarak uygulanabilirlikleri olanaklı hale gelmiştir.
Engellerde Kullanılan Gereçlerden Örnekler -BETON ENGELLER-
Engellerde Kullanılan Gereçlerden Örnekler -BETON ENGELLER-
Değişik biçimlenişteki engel örnekleri
Engellerde Kullanılan Gereçlerden Örnekler -METAL ENGELLER-
Engellerde Kullanılan Gereçlerden Örnekler -AHŞAP ENGELLER-
Engellerde Kullanılan Gereçlerden Örnekler -PLASTİK ENGELLER-
Engellerde Kullanılan Gereçlerden Örnekler -METAL-CAM (ya da polikarbon) ENGELLER-
Engelden ötürü gürültü azalmalarında, sesin frekansı da etkilidir. Sesin kırınması dalga boyu ile ilişkili olduğundan, dalga boyu uzun olan kalın seslerin, bir engelle karşılaştıklarında kırınma olasılığı yüksektir. Bu nedenle, engelin sağladığı gürültü azalmalarının, kırınma olasılıkları daha düşük olan ince sesler için yüksek olacağının bilinmesi gerekir. Öte yandan, atmosferik etkenler (rüzgar, sıcaklık vb.) ve zemin etkisi gibi çevresel etkenlerin de belli oranda etkisi olabilir. Özellikle, baskın rüzgarın söz konusu olduğu durumlarda, rüzgarın esiş doğrultusuna bağlı olarak, engelin etkinliğinin artacağı ya da azalacağı göz önüne alınmalıdır.
Sınırlı ya da sınırsız olsun, bir engelin sağlayacağı gürültü azalmasının saptanmasına yönelik olarak geliştirilmiş pek çok hesap yöntemi vardır. Bu yöntemlerden bazıları aşağıdaki bölümlerde örneklenmiştir.
Sınırsız engellerden ötürü oluşan gürültü azalmasının hesaplanması GA= 10log10 (3+20N) GA= Engelden ötürü oluşan gürültü azalması (db) N= (2fd/c) N= Fresnel sayısı f= frekans (Hz) d= uzaklık ayrımı (A+B-C) c= Sesin havada yayılma hızı (340 m/s)
Engelden ötürü gürültü azalmasının hesaplanmasında kullanılan simgeler
Engel nedeniyle oluşan gürültü azalmasının belirlenmesi Şekil 1
Sınırlı engellerden ötürü oluşan gürültü azalmasının hesaplanması Sınırlı engellerde, engelin etkinliğinde, yüksekliğinin yanı sıra, uzunluğu da önem kazanmaktadır. Sınırlı engellerde, gürültü azalmasının hesaplanmasında, Şekil 1 ve Şekil 3 te yer alan grafiklerden yararlanılabilir. Şekil 3
Sınırlı Engellerden Ötürü Sağlanan Gürültü Azalmasının Hesabına Örnek Şekil 4 te görülen iki yapı arasında, 4 m yüksekliğinde ve 20 m uzunluğunda bir engel yer almaktadır. Yapılardan birinin penceresinde, 2 m yükseklikte bir klima cihazı gürültü çıkartmaktadır. Karşısında yer alan yapının penceresinde, engelsiz durumda, 500 Hz te 65 db oluştuğu bilindiğine göre, engel uygulamasından sonra, gürültü düzeyi ne kadar olur?
Şekil 4
Sınırlı engellerin etkinliğinin hesaplanmasında, düşey ve yatayda oluşan gürültü azalmalarının birlikte değerlendirilmesi gerekir. Bu nedenle, öncelikle engelin üç yanından oluşan gürültü azalmaları belirlenir. d(1,2,3) = uzaklık ayrımı d1= 0,20 m (d1= (AB+BC-AC)) GA= 12 db (Şekil 1 den) d2= 4,65 m (d2= (AD+DC-AC)) GA= 24 db (Şekil 1 den) d3= 4,65 m (d1= (AF+FC-AC)) GA= 24 db (Şekil 1 den)
Toplam gürültü azalması, 12 db, 24 db, 24 db lik azalmaların birlikte değerlendirilmesi ile saptanır. Öncelikle 24 db ve 24 db birlikte değerlendirilirse; Yüksek azalma-düşük azalma = 24-24= 0 ise;yüksek azalmadan çıkartılacak değer= 3 db (Şekil 3 ten) 24 db-3= 21 db 21 db ve 12 db in değerlendirilmesi; Yüksek azalma-düşük azalma = 21-12= 9 db ise;yüksek azalmadan çıkartılacak değer= 9,5 db (Şekil 3 ten) 21 db-9,5 db=11,5 db Engelli durumda gürültü düzeyi= 65 db-11,5 db= 53,5 db
ÖRNEK UYGULAMA Bölgenin Gündüz Zamanı İçin Oluşturulan Gürültü Haritası
ÖRNEK UYGULAMA Bölgenin Gece Zamanı İçin Oluşturulan Gürültü Haritası
ÖRNEK UYGULAMA Engel Uygulandıktan Sonra Bölgenin Gündüz Zamanı İçin Oluşturulan Gürültü Haritası
ÖRNEK UYGULAMA Engel Uygulandıktan Sonra Bölgenin Gece Zamanı İçin Oluşturulan Gürültü Haritası
Bağdat Caddesi
Bağdat Caddesi
ENGELLERİN AÇIK PLANLI BÜROLARDA KULLANIMI Bölücü elemanlar, bürolarda çalışanların duvarlarla ayrılmalarını önledikleri gibi insanların tamamen açık bir alanda bulunmaktan duyacakları rahatsızlığı da ortadan kaldırır. Bölme elemanlarını akustik konfor açısından ele aldığımızda, uygun tasarlanmaları durumunda söz konusu elemanlar gürültü engeli özelliği taşıyarak gürültü denetimi açısından önemli yararlar sağlarlar.
ENGELLERİN AÇIK PLANLI BÜROLARDA KULLANIMINA ÖRNEKLER
Örnek hacmin mevcut durumu
Örnek hacimde iyileştirmeler Engel h: 1.50 m
Örnek hacimde iyileştirmeler Engel h: 1.70 m
Hacim içinde kullanılan bir engelin etkinliğinin yüksek olmasında göz önüne alınması gereken etkenler Engel amaca uygun olarak yeterli uzunlukta ve yükseklikte olmalıdır. Kaynak ile engel arasındaki uzaklık belli değerler içinde kalmalıdır. Çünkü engel kaynaktan uzaklaştıkça etkinliği azalır. Açık planlı büro hacimlerinde engelleri kullanırken engelden ötürü kırınan seslerin yanı sıra, direk tavana giderek yansıyan sesleri de göz önünde bulundurmak gerekir. Tavan yüzeyinden yansıyan sesler tekrar hacme yayılır. Bu nedenle tavan yüzeyinde ses yutucu gereçler kullanarak sesin yansımasını önlemek gerekir.
Açık planlı bürolarda bölücü elemanların sesi engellemesi
Hacmin toplam ses yutuculuğunun arttırılması
Hacim içinde engel uygulaması