YAPI FİZİĞİ II HACİM AKUSTİĞİ

YAPI FİZİĞİ II HACİM AKUSTİĞİ Prof. Dr. Zerhan YÜKSEL CAN Ar. Gör. Aslı Özçevik Yıldız Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi Yapı Fiziği Bilim Dalı

Yapı Fiziği dersleri ve konular Yapı Fiziği 1 (güz yy) Yapı Fiziği 2 (bahar yy) Yapı Akustiği Isı-nem Hacim Akustiği Aydınlatma-renk Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 2

Amaç Konuşma ve müzik işlevli hacimlerde akustik konforun önemini vurgulamak. Konuşma ve müzik amaçlı hacimlerde önemli olan hacim akustiği ilkelerini vermek. Hacim akustiğinin konuşma ve müzik amaçlı hacimlerin tasarımını nasıl etkilediğini aktarmak. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 3

HACİM AKUSTİĞİ Hacim akustiği, hacim içindeki ses kaynağından çıkan seslerin, tüm dinleyicilere en iyi koşullarda ulaşmasını amaçlayan akustik dalıdır. Hacim akustiği işlevi konuşma ve müziğin dinlenmesi olan mekanlarda, amaca uygun işitsel konforun oluşturulmasına yönelik kuramsal ve uygulamaya dönük bilgileri içerir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 4

İçerik Yutulma, Yansıma Açık Hava- Kapalı Mekan Akustik ayrımları Hacim Tasarımında Akustiğin etkisi Salonun fiziksel sınırlarının belirlenmesi Hacim büyüklüğü Hacmin biçimlenişi Akustik kusurlar Salonun iç yüzeylerinin biçimlendirilmesi Kaynak dinleyici ilişkisi Sahne tasarımı Yüzey gereçlerinin seçimi Yutucu yüzeyler Yansıtıcı yüzeyler Dağıtıcı yüzeyler Seslendirme Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 5

2010-2011 Güz Yarıyılı Yapı Fiziği 2 G1 Sınav ve Uygulama Programı SINAVLAR SINAV UYGULAMA FİNAL (%) UYGULAMALAR 1. Yıliçi Sınavı (%15) 2. Yıliçi Sınavı (%15) Final Sınavı (%40) Mazeret Sınavı Hacim Akustiği (%15) Aydınlatma (%15) 1. Uygulama 2. Uygulama SUNUM 1. Uygulama SUNUM TARİH NOT: MAZERET SINAVINA YALNIZCA GEÇERLİ MAZERETİ OLANLAR KATILABİLECEKTİR. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 6

SALON/MEKÂN İNCELEMESİ UYGULAMASI ÖLÇÜTLERİ SALONLA İLGİLİ TEKNİK BİLGİLER SALONUN ADI YAPIM YA DA PROJELENDİRME TARİHİ KAPASİTESİ (Kaç kişilik olduğu) MİMARI AMACI/İŞLEVİ SALONUN FİZİKSEL SINIRLARI HACİM BÜYÜKLÜĞÜ HACİM BÜYÜKLÜĞÜNÜN İŞLEVE UYGUNLUĞU HACİM BÜYÜKLÜĞÜ DİNLEYİCİ SAYISI İLİŞKİSİ HACMİN BİÇİMLENİŞİ HACİM BİÇİMİ BOYUT ORANLARI SALONUN TEFRİŞİ, İÇ PLANLAMASI KAYNAK DİNLEYİCİ İLİŞKİSİ SAHNE TASARIMI SALONUN İÇ YÜZEYLERİNİN BİÇİMLENDİRİLMESİ VE YÜZEY GEREÇLERİNİN SEÇİMİ YÜZEY GEREÇLERİ YÜZEY BİÇİMLENİŞLERİ SONUÇ SALONUN/MEKÂNIN AKUSTİK AÇIDAN YORUMLANMASI, OLUMLU OLUMSUZ YÖNLERİNİN (HACİM AKUSTİĞİ PARAMETRELERİ BAĞLAMINDA) BELİRTİLMESİ AKUSTİK KUSURLAR Odaklanma, yankı, vurgusal yankı, ses tuzağı Salonlar ve gruplar (en çok 3 öğrenci) 7 Mart 2011 tarihine kadar kesinleştirilecek ve Arş Gör. Aslı Özçevik e yazdırılacaktır. Sunum sırası daha sonra belirlenecektir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 7

Mimari mekanların akustik sınıflandırılması İşlevi dinlemeye yönelik olmayan mekanlar (Hizmet mekanları) Bekleme salonları Giriş holleri Bankalar Restaurantlar Spor sal. Ofisler Yemekhaneler İşlevi dinlemeye yönelik olan mekanlar Sinemalar Konferans salonları Oditoryumlar Sınıflar Topl. odaları Tiyatro, konser, opera salonları Dini mekanlar Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 8

Orange - Fransa Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 9

Epidaurus - Yunanistan Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 10

Vienna, Grosser Musikvereinssaal, 1870 Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 11

Concertgebouw (1888) Hollanda Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 12

Boston Simphony Hall, 1900- ABD Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 13

Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 14

Berlin Philharmony, 1963 Almanya Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 15

Neus Gewandhaus, 1981 Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 16

Philharmony Hall, Munich Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 17

Christchurch Town Hall YYeni Zellanda Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 18

YUTULMA ve YANSIMA Bir yüzeye ya da bir nesneye gelen ses enerjisi üç temel biçimde davranır; yansır, yutulur, geçer. Gelen ses Yansıyan ses Yutulan ses Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 19

SESİN YUTULMASI Sesin yutulması, ses enerjisinin başka bir tür enerjiye dönüşmesi demektir. Ses genelde önce kinetik enerjiye sonra da ısı enerjisine dönüşerek yutulur. Gereçlerin ses yutuculuğu yutma çarpanı ile belirlenir. Ses yutma çarpanı, yansımayan sesin gelen sese oranıdır ve yüzde olarak gösterilir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 20

YUTMA ÇARPANI (a) Ses yutma çarpanı a, yansımayan sesin gelen sese oranıdır ve yüzde olarak gösterilir. Yutma çarpanı= Yansımayan ses (yutulan+geçen) Gelen ses Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 21

YUTMA ÇARPANI (a) Yutma çarpanı a, 0 ile 1 arasında değişen değerler alır. a, 1 e doğru yaklaştıkça yutuculuk artar. Yutma çarpanı gerecin özellikleri ile sesin frekansına bağlı olarak değişir. Mimari akustikte gereçlerin ses yutma çarpanları 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz olmak üzere altı frekansta verilir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 22

Ses yutma çarpanlarından örnekler gereç 125 250 500 1000 2000 4000 Hz Hz Hz Hz Hz Hz Düz beton 0.01 0.01 0.03 0.03 0.04 0.07 Latalar üstünde ahşap pano 0.20 0.16 0.14 0.12 0.11 0.10 İnce halı 0.03 0.03 0.04 0.10 0.19 0.35 Kalın halı 0.15 0.16 0.22 0.45 0.60 0.68 Yetişkin dinleyici(oturmuş) 0.28 0.37 0.42 0.45 0.48 0.48 Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 23

Sesin Yutulması Sesin yutulması üç ayrı süreçle olur. Birbirinden temel ayrımlar gösteren bu yutulma biçimleri, gözenekli gereçlerde yutulma, titreşen levhalarda yutulma ve rezonatörlerde yutulma olarak sıralanabilir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 24

YUTUCU GEREÇ TİPLERİ Gözenekli gereç Yutma çarpanı (a) Titreşen levha Yutma çarpanı (a) Frekans (f) taşıyıcı Rezonatör boyun Yutma çarpanı (a) Frekans (f) boşluk Frekans (f) Alçak frekanslar yüksek frekanslar Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 25

Gözenekli Gereçler Gözenekli gereçler, içinde pek çok sayıda kılcal borular, delikler, ya da çok ince aralıklar bulunan, organik ya da inorganik gereçlerdir. Bu kılcal borular ya da aralıklar dış havaya açıktır ve içleri hava ile doludur. Halı, keçe, kumaş, perde, özel levha ve sıvalar, cam yünü, taş yünü bu tür gereçlere örnektir. Gözenekli gereç örnekleri Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 26

Gözenekli Gereçler Gözenekli gereçler ince sesleri (yüksek frekanslı sesleri) yutar. Gözenek boyutu ve derinliği yutuculukta etkilidir. Gözeneklerin dış hava ile temasının engellenmemesi gerekir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 27

Değişik kesit özellikleri bulunan gözenekli gereçler ve frekanslara göre değişen yutma çarpanları Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 28

Gözenekli gereç özelliği gösteren bazı gereçlerin 6 frekans için yutma çarpanları Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 29

Titreşen Levhalar Titreşebilme özelliği olan levha niteliğindeki gereçler akustikte titreşen levha olarak anılır. Ahşap kaplamalar, pencere, kapı gibi yüzeyler, asma tavan elemanları titreşen levhalara örnektir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 30

Titreşen Levhalar Titreşen levhalar kalın sesleri (alçak frekansları) yutar. Titreşen levhanın yutuculuğu, levhanın gerecine, boyutuna, kalınlığına ve tesbit biçimine bağlıdır. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 31

Değişik kesit özellikleri bulunan titreşen levhalar ve frekanslara göre yutma çarpanları değişimi Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 32

Titreşen levha özelliği gösteren malzemelerin 6 frekans için yutma çarpanları Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 33

Tavanda ek ses yutucu elemanlar (titreşen levhaların kullanımına bir örnek) Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 34

Gözenekli gereç ve titreşen en levhanın n bir arada kullanılmas lması Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 35

Hem gözenekli gereç hem de titreşen levha özelliği gösteren malzemelerin 6 frekans için yutma çarpanları Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 36

Asma tavanlarda hem gözenekli gereç hem de titreşen levha özelliği gösteren malzemelerin kullanımı Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 37

YANSIMA Bir yüzeye gelen ses enerjisi, yüzey,n özelliklerine ve sesin dalga boyuna bağlı olarak değişen biçim ve büyüklüklerde o yüzeyden yansır. Yüzeylerin ses enerjisini niceliksel olarak ne oranda yansıttığı yüzeyin yansıtma çarpanı ile belirlenir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 38

Yansıtma çarpanı Yansıtma çarpanı r harfiyle simgelenir ve oransal bir büyüklüktür. r = 1-a Sert, titreşmeyen, gözeneksiz, düzgün yüzeyler, akustik açıdan yansıtıcı yüzeylerdir. Mermer, sıvalı, boyalı duvar, taş vb. yüzeyler ses yansıtıcıdır. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 39

Düzgün yansıma Gelen ışın yüzeyin normali ile eşit açı yaparak yansır. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 40

Yayınık yansıma Gelen ışın geliş doğrultusundan bağımsız olarak değişik doğrultulara yansır. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 41

Sesin yansıması, dalga boyuna göre önemli farklılıklar gösterir. Kısa dalga boylu ince sesler ile uzun dalga boylu kalın seslerin düzgün yansıma yapabileceği yüzeyler farklıdır. Yüzeyin düzgünsüzlükleri, gelen sesin dalga boyundan küçükse yansıma düzgün olur. Örneğin 3 metre dalga boyu olan bir kalın ses, yüzeyinde 30 cm lik girinti çıkıntılar olan bir yüzeyden düzgün yansır. Oysa, 3 cm dalga boyu olan bir ince ses aynı yüzeyin girinti ve çıkıntılarından yansır. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 42

İÇ BÜKEY ve DIŞ BÜKEY YÜZEYLERDEN YANSIMA İÇ BÜKEY YÜZEY DIŞ BÜKEY YÜZEY Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 43

AÇIK HAVA KAPALI MEKAN AÇIK HAVA KAPALI MEKAN Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 44

AÇIK HAVA Açık havada yansıtıcı yüzeyler yoksa- yalnızca dolaysız ses vardır. Dolaysız ses kaynaktan çıkıp hiçbir yüzeyden yansımadan alıcıya ulaşan sestir. Ses doğrultulu dur. Ses yeğinliği uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır. Sabit uzaklıkta sabit ses düzeyi vardır. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 45

AÇIK HAVA Sesin kalitesi kaynaktan çıktığı gibidir. Kaynak sustuğunda ses de biter. Ses kaynağının yeri işitsel olarak kolayca belirlenebilir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 46

KAPALI MEKAN Kapalı mekanda iki tür ses vardır; 1. Dolaysız ses 2. Yansışmış ses Dolaysız ses: Kaynaktan çıkıp hiçbir yüzeyden yansımadan alıcıya gelen ses Yansışmış ses: Kaynaktan çıkıp pek çok yüzeyden pek çok kez yansıdıktan sonra alıcıya gelen sesler bütünü Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 47

KAPALI MEKAN Kapalı mekanda ses = Dolaysız ses + Yansışmış ses Kapalı mekanda ses alanı = Dolaysız ses alanı + Yayınık ses alanı Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 48

KAPALI MEKAN Doğrultulu ses açık havadaki gibi uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Yayınık ses hacmin yutuculuğuna bağlı olarak artar. Yayınık ses düzeyi teorik olarak- hacmin her noktasında aynıdır. Ses kalitesi hacmin çeşitli özelliklerine bağlı olarak artar ya da azalır. Düzey (db) Yansışmış ses düzeyi Toplam ses (dolaysız ve yansışmış seslerin tümü Dolaysız sesin uzaklıkla azalması Kaynaktan uzaklık (m) Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 49

KARŞILAŞTIRMA Açık hava Dolaysız ses Doğrultulu ses alanı Ses düzeyi sabit ve kaynak gücüne bağlı Kaynaktan uzaklaştıkça ses, uzaklığın karesiyle azalır. Ses kalitesi kaynaktan çıktığı gibidir. Kapalı Mekan Dolaysız + Yansışmış ses Doğrultulu + yayınık ses alanı Ses düzeyi yansışmış ses nedeniyle artar Uzaklıkla azalma, yayınık ses alanına bağlı Ses kalitesi artabilir ya da azalabilir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 50

Hacim tasarımında akustiğin etkisi Salonun fiziksel sınırlarının belirlenmesi Hacim büyüklüğü Hacmin biçimlenişi Akustik kusurlar Salonun iç yüzeylerinin biçimlendirilmesi Kaynak dinleyici ilişkisi Sahne tasarımı Yüzey gereçlerinin seçimi Yutucu yüzeyler Yansıtıcı yüzeyler Dağıtıcı yüzeyler Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 51

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Hacim büyüklüğü Dinleyici sayısı Hacmin amacı N = 1,54 V 0,75 N = Maksimum dinleyici sayısı V = 1000 m³ N = 1,54x 1000 0,75 = 274 kişi V = 5000 m³ N = 1,54 x 5000 0,75 = 915 kişi Amaç Tiyatro, sinema Opera Çok amaçlı salonlar Konser salonları Kişi başına hacim (m³) 4-6 6-8 6-8 8-10 Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 52

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Hacim biçimlenişi Hacmin biçimi, genel geometrik yapısı, hacmin yanıt eğrisi ile simgelenen önemli bir akustik kriterin belirleyicisidir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 53

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Hacim biçimlenişi Erken salon tasarımları bir biçimde dairesel formları esas alsa da sonraki yüz yıllarda dikdörtgen ve açılı biçimler tercih edilmiştir. Aspendos tiyatrosu, Antalya (161-180 AD) Teatro Olimpico, Vicenza (1580) Grosser Musikvereinssall; Viyana (1870) Berlin Philarmony (1963) Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 54

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Hacim biçimlenişi (a) Dikdörtgen plan (b)yelpaze plan (c) At nalı plan (d) Merkezi ve gelişigüzel plan Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 55

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Hacim biçimlenişi Dikdörtgen planlarda akustik açıdan uygun boyut oranları Boyut oranları 1 : 2 : 3 1 : 1,9 : 2,5 1 : 1,7 : 2,7 1: 1,6 : 2,5 1 : 1,6 : 2,6 1: 1,5 : 2,5 Oranın adı Uyumlular Vern. O. Knudsen Avrupa John. E. Volkman Altın Oran P. Sabine Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 56

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Hacim biçimlenişi Dikdörtgen planlı salonlara örnekler Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 57

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Dikdörtgen planlı salonlar Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 58

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ YELPAZE PLANLI SALONLAR Yelpaze biçimi daha çok dinleyicinin sahneye eşit uzaklıkta konumlandırılmasına olanak tanır bu nedenle de mimarlar tarafından tercih edilir. Ancak geniş ve büyük yelpaze biçimli salonlarda dinleyici alanının ortasındaki akustik koşullar yanal yansımaların yetersizliğinden ötürü kötüdür. Bu alanlar hacimlilik ve ses gücü (strenght) açısından da yetersizdir. Bu nedenle yelpazenin açıklık açısı önem kazanır. Yelpaze biçimi salonlarda arka duvar nedeni ile odaklanma ve yankıya yol açabilir. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 59

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ YELPAZE PLANLI SALONLAR Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 60

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Dikdörtgen ve yelpaze plan tiplerinin karşılaştırılması Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 61

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Dikdörtgen ve yelpaze plan tiplerinin karşılaştırılması Değişik plan tiplerinin yararlı yanal yansıtma alanlarının karşılaştırılması A dikdörtgen B yelpaze C ters yelpaze D yanal yansıtıcılı dikdörtgen E iyileştirilmiş yanal yansıtıcılı ters yelpaze E Ters yelpaze daha çok yanal yansıma sağlar. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 62

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ AT NALI PLANLI SALONLAR LA SCALA MİLANO 1778 BURGTHEATER VİYANA, 1741 Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 63

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ AT NALI PLANLI SALONLAR At nalı planlı salonlarda daha fazla sayıda dinleyiciyi sahneye eşit uzaklıkta yerleştirme imkanı vardır. At nalı planlı salonlarda dinleyici yutuculuğu düşeyde de düzgün dağılır. Süslemeler ve girinti çıkıntılar sesin hacme yayılmasını kolaylaştırır. Bununla birlikte at nalı salonlarda toplam yutuculuk arttığından RT göreceli olarak daha kısa olur. Yapım teknolojilerindeki gelişmeler ve değişen mimari beğeniler günümüzde mimarların at nalı biçimini tercih etmemelerine yol açmaktadır. LA SCALA MİLANO 1778 Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 64

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ AT NALI PLANLI SALONLAR LA SCALA MİLANO 1778 BURGTHEATER VİYANA, 1741 Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 65

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ MERKEZİ YA DA GELİŞİGÜZEL PLANLI SALONLAR Bu salon biçimlerinin kökeni salonun akustik kalitesini koruyarak orkestra alanını dinleyici alanına yakınlaştırma isteğinden kaynaklanmıştır. Bu istek, karmaşık çözümler gerektirir. Kaynağa yakınlık çok sayıda yansıma sağlamaya yönelik olarak konumlandırılmış yansıtıcı yüzeyler sayesinde yüksek açıklık (definition) ve samimilik sağlar. Gelişigüzellik doğal bir ses dağıtımı ya da en azından farklı yansıtıcı yüzeyler eklenmesi ile değişiklik yapılmasına olanak sağlar. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 66

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ MERKEZİ YA DA GELİŞİGÜZEL PLANLI SALONLAR Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 67

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ MERKEZİ YA DA GELİŞİGÜZEL PLANLI SALONLAR Dinleyicilerin yakınlığı kesitte değişik yansıtıcı yüzeyler kullanılmasını kolaylaştırır.bu salonlara ÜZÜM BAĞI tipli salonlar da denir. Christchurch Town Hall Philharmony Hall, Munich Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 68

SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Özet Dikdörtgen plan genelde iyi yanal yansıma sağlar ve yüksek akustik kalite oluşturur. Bu biçim özellikle müzik için tercih edilir. Yelpaze planın akustik performansı genişliğine ve işlevine bağlıdır. Daha fazla dolaysız ses ve yanal ses gerektiren konuşma amaçlı işlevler için bu biçim daha uygundur. At nalı plan tiyatro ve opera için uygundur ancak klasik müzik için uygun değildir. Merkezi ya da gelişigüzel planların akustik başarısı yanal ve tavan yansıtıcılarının tasarımına bağlıdır. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 69

Unutmayın Tüm hacim tiplerinin olumlu ve olumsuz yönleri vardır. Akustik danışmanın rolü mimari konsept ile akustik kalite arasındaki dengeyi sağlamaktır. Prof. Dr. Zerhan Yüksel Can 70