Daire Planlı Ve Kubbe Bitişli Çok Amaçlı Salonlarda Akustik Performansın Tasarım Değişkenleri Aracılığıyla Simülasyon Programında İrdelenmesi - Aktı, Büşra (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014)
Tarih içinde belli fonksiyonlar için belli bina tasarımları gelişmeye başlamıştır. Müzik faaliyetleri balo salonlarında gerçekleştirilmiş ve müziğe olan ilgi artmaya başlayınca da müzik için özel yapılar tasarlanmaya başlamıştır. Tasarlanan yapıların temelini ilk faaliyetlerin yapıldığı balo salonları oluşturmuştur. Bu salonların dikdörtgen formundan yola çıkılmış, ardından farklı formlar denenmiştir. Müziğin önem kazanması ile birlikte gelişen akustik bilimi ve yeni gelişen uzmanları denenen farklı formlarda kusurlar belirlemiş, bu esnada gelişen ve biriken bilginin yardımıyla da eskilere dönüşler, ilerlemelerle gerçekleşmiştir.  Çok amaçlı salonlar öncelikli olarak konser, opera, tiyatro salonlarının dönüştürülmesiyle ortaya çıkmış, bunun tetikleyicisi ise ekonomik nedenler olmuştur. Çoklu amaca hizmet eden binanın bakımı, ayrı ayrı her bir amaca hizmet eden binaların toplam bakımından daha az maliyete sahiptir. Bu durum da bir salonda çok amaçlı kullanımı talep edilen bir özellik haline getirmiştir. Çok amaçlı salonlarda gerçekleşecek olan konuşma ve müzik faaliyetlerinin akustik gereklilikleri birbirilerinden farklı ve hatta bazen birbirine zıttır. Bu iki işlevi ortak bir paydada buluşturmak önceliktir ve zorludur. Çoğu zaman işlevlerden birinin ön planda olması ve ona daha uygun tasarımın sağlanması yolu tercih edilir. Çok amaçlı bir salon tasarımının ele alındığı bu çalışmada salonun konuşma ve müzik için durumları incelenmiştir ve işlevlere aynı önem verilip ikisi de aynı payda da ele alınmıştır. Çalışma kapsamında belirlenen plan tipi ise tam dairedir ve üçüncü boyutta kubbe ile bitmektedir. En çok tercih edilen dikdörtgen, at nalı, fan ve elmastan farklı bir plandır. Arena tipi kabul edilir. İçbükey yüzeylerin akustik açıdan getireceği olumsuz etkiler de aynı bağlamda incelenmiştir. Birinci bölümde, çok amaçlı salonlarla ilgili kısa bir giriş yapılmıştır. Akustiğin mimari tasarım sürecinde en baştan itibaren düşünülmesi gerektiğine vurgu yapılır, mükemmel akustiğin olmadığına bazı fonksiyonlar için oldukça uygun olduğundan bahsedilir. Bu çalışmanın amacı, kapsamı ve yöntemi de burada ele alınmıştır. Bir ana salondan yola çıkılarak iki tip varyasyon geliştirilmiş, sonuçta üç ayrı irdeleme elemanı elde edilmiştir. Bunlarda ayrı ayrı ölçümler yapılarak kendi içlerinde ve birbirleri arasında bir karşılaştırmaya gidilmiştir.  İkinci bölüm, konser, konferans ve çok amaçlı salonların tarih içindeki gelişimi ve kullanımlarıyla ilgilidir. Konser salonlarının kullanımının nasıl başladığı, müziğin gelişimi ile beraber konser salonlarının da gelişme gösterdiği ve gelişme aşamasında karşılaşılan kusurlardan ve bu kusurlardan yola çıkılarak ideal durumların oluşturulmaya çalışıldığından bahsedilmiştir. Konuşma salonlarında destek sağlayan bir ses sistemi olmadan konuşma yapılabilmesine olanak sağlanmalıdır ve konuşma anlaşılırlığının sağlanması akustik gerekliliklerden biridir. Kadın ve erkek sesleri farklı ses yüksekliklerine sahiptir ve bu seslerin fark edilmesi, anlaşılması konuşma anlaşılırlığı açısından önemli bir disiplindir. Bu bağlamda, bu bölümde, konuşma sesinin içeriği ve oda akustiğinin etkilerinden, konuşma için büyük salonlardaki temel akustik gereksinimlerden bahsedilmiştir. Çok amaçlı salonlarla ilgili kısımda kültürel etkinlikler amacıyla inşa edilmiş birçok modern salonun birbirinden farklı pek çok faaliyete nasıl ev sahipliği yaptığından bahsedilir. Hangi faaliyetin öncelikli olarak seçileceğinin belirlenmesinin ve salonun o faaliyete göre tasarlanmasının ama bununla beraber diğer kullanımlar için de ayarlamaların yapılmasına imkân sağlaması gerektiğinin altı bir kez daha bu bölümde çizilir.  Üçüncü bölümde, akustik bilimi ile ilgili anlatımlarda bulunulmuş, sesin odadaki davranışına değinilmiştir. Bütün salonlarda geçerli olacak olan tasarım parametrelerine çok amaçlı faaliyet adı altında yer verilir. Bir salonu tasarlamanın adımlarını oluşturan bu tasarım parametreleri ayrı başlıklar altında toplanarak detaylandırılmıştır. Dinleyicilerin ve performansçıların salon içerisindeki görsel ve akustik konforunu etkileyecek bu parametrelere değer aralıkları verilerek optimum tasarım referansı sağlanmıştır. Akustik koşulları olumsuz etkileyen akustik kusurlardan bahsedilir. Eko, uzun gecikmeli yansımalar, tekrarlayan ekolar, ses odaklanmaları verilebilecek örneklerdir.  Dördüncü bölümde, akustiğin müzisyenler ve akustik uzmanları arasındaki ortak dilinin gelişimine giriş yapılır. Bu bağlamda, akustik biliminde sesin salon içindeki davranışı, dinleyici kulağında algılanışının belli parametrelere dayandırıldığından bahsedilir. Hesaplanabilir olan ve salon tasarımını etkileyen parametreler objektif parametrelerdir, salondaki fiziksel koşullardan etkilenirler. Sübjektif parametreler ise ölçülüp hesaplanamamaktadır, bu parametreler dinleyicilerin salon akustiği ile ilgili farklı görüşlere sahip olmasının açıklamasının yapılmasını sağlayan parametrelerdir. Objektif parametrelerden bazıları şunlardır; çınlama süresi (T), erken düşme süresi (EDT), çift kulakla kalite indeksi (BQI), ses gücü (G), bas oranı (BR), ilk gecikme zaman aralığı (ITDG), erken yanal enerji oranı (LF80), belirginlik (D50), müzik için netlik (C80), konuşma için netlik (C50), merkez zaman (Ts)… Sübjektif parametrelerden bazıları ise şunlardır; samimiyet (intimacy), canlılık (liveness), sıcaklık (warmth), ses şiddeti (loudness), ferahlık (spaciousness), parlaklık (brilliance)… Beşinci bölüm, kabuller, ölçümler ve değerlendirmeler bölümüdür. Literatürden alınan tasarım parametrelerine uygun olarak tasarlanan, üç salon mevcuttur. Ana bir salon tasarlanmış ve bu salondan yola çıkılarak karşılaştırma yapılacak noktalar belirlenmiş, plan tipi varyasyonları geliştirilmiştir. Ana “salon 1”, aynı salon planının daha dik eğimden yararlanılmış hali “salon 2” ve bu dik eğimli salonun teraslı oturumlardan yararlanılarak ele alındığı hali ise “salon 3” olarak anılmıştır. Salonların teknik verileri ve çizimlerine bu bölümde yer verilmiştir. Planlara ait çizimler Autodesk Autocad 2010 programı ile çizilmiştir. Planlara ait modeller Google Sketchup 13 programı ile yapılmıştır. Analizlerin yapılacağı program olan Odeon 10.0 Combined akustik simülasyon programından kısaca bahsedilmiş, simülasyon için gerekli kabullere değinilmiştir.  Üç salonda ortak olarak kullanılan malzemelerden bahsedilmiş, analizlerin yapılmasını sağlayacak olan kaynak ve alıcı noktalarının konumlandırılmasına değinilmiştir. Daha sonra salonların her biri için ayrı ayrı akustik ölçümler alınmış, bunların verilerine dayanılarak salonlar arasında parametre bazında bir karşılaştırmaya gidilmiştir. Salon içinde müzik ve konuşma işlevlerini etkileyen parametreler ayrı ayrı incelenmiştir. Bu bağlamda irdelenen parametreler; T30, EDT, C80, D50, LF80, Ts, G ve STI’dır. Parametrelerin 1000 Hz’deki değerleri salonların genelinde ve kritik görülen alıcı noktalarında ele alınmış, grafikler, enerji diyagramları, ışın analizleri aracılığıyla irdelenip yorumlanmıştır.  Sonuç olarak tartışılan tasarım farklılıklarının akustik performansa etkisinin irdelenmesi ve hangi tipin hangi sebeple daha iyi bir performans sergilediğine ulaşılması amaçlanmıştır. Dairenin doğasından gelen odaklanma kusuru öngörülmüştür ve akustik ölçümlerde bunun akustik performansa etkisi açık bir biçimde görülmüştür. Salon içerisinde dinleyicilere yanal olarak yansıma sağlayan yüzeylerin olmaması sebebiyle oluşturulan teras duvarlarının yanal yansıma sağlamaya katkısının olup olmayacağı da bu çalışmanın sonuçları arasında değerlendirilir.  Altıncı bölüm, sonuç ve öneriler bölümüdür. Bu bölümde çalışma kapsamında parametreler bazında alıcı noktalarında ve salon genelinde değerlendirilen salonların tasarım değişkenlerinin T30, EDT, C80, D50, LF80, TS, G ve STI parametreleri üzerindeki etkilerinin neler olduğundan bahsedilmiştir. Salonlarda konuşma ve müzik için önemli olan parametrelerin nasıl etkilendiğine değinilmiştir. Mimari tasarımın akustik parametrelere, akustik konfora ve akustik kusurlara etkisi üzerinde durulmuştur. Daire plan tipinin doğasından gelen odaklanma kusurundan, yansıma yollarının uzamasının neden olduğu eko kusurundan, belirlenen tasarım değişkenleri olan malzeme farkı, zemin eğimi, teras oturumu ve teras duvarlarının oluşturduğu etkilerden bahsedilmiştir. Sonuç değerlendirmelerinin irdelenen parametreler üzerindeki etkileri tablo halinde bu bölümde verilmiştir. Salon içindeki oturma bölümleri ön grup, orta grup ve arka grup olarak ele alınmış ve bu bölümlere göre salon içindeki akustik performans müzik ve konuşma bağlamında değerlendirilmiştir. Sonuçlar bir tablo halinde verilmiştir. Daha sonra salonlar karşılıklı olarak değerlendirilmiş ve sonuç olarak bu salonlar arasında en iyi akustik performansa sahip salon belirlenmiştir.  Tasarım parametrelerinin akustik performans ve konfor üzerindeki etkileri unutulmamalı, salon içinde optimum durum sağlanmaya çalışılmalıdır. Ele alınan tasarım değişkenleri; malzeme farkı, zemin eğimi, teras oturumu, teras duvarı; salon içindeki toplam enerjiyi, alıcılara ulaşan erken ve toplam enerjiyi ve bunun sonucunda da akustik parametreleri etkilemektedir.  Bu çalışmanın sonucu olarak; ele alınan üç salonda parametrelerin nasıl değişiklik gösterdiği değerlendirilmiştir. Akustik konforun daha iyi olduğu koltuklar arka grup koltuklarıdır. Çünkü bu koltuklar sesi ileten yüzeyler olan arka duvar ve tavana en yakın olan koltuklardır. Böylece, erken yansımalar, yanal yansımalar ve erken enerji buralarda daha fazladır. Bunun sonucunda da buralardaki işitme şartları; konuşma anlaşılırlığı, konuşma iletimi, ses ile çevrelenme hissi ve salon içindeki samimiyet hissi açısından daha iyidir. İçbükey yüzeyler salon içinde odaklanmalara neden olmaktadır. Odaklanma kusurunun artmaması amacı ile tavan formu bu çalışmada da olduğu gibi odaklanma üretmeyecek şekilde seçilmelidir. Arka duvarlarda yansıtıcı ve yutucu malzeme kullanımı ile beraber bu malzemelere yüksek saçıcılık değerleri verilerek eko ve odaklanma kusurları çözülmeli veya minimize edilmelidir. Yüksek eğimin yansıma yollarını uzatması nedeniyle eko kusurunu artırdığı unutulmamalıdır. Saçıcılık katsayısının artırılmasının verimli sonuçlar çıkarması için zemin eğimi ile desteklenmesi gerekmektedir. Dik kullanılan bir eğim saçıcılığın salon içindeki etkisini olumsuz yönde etileyecektir. Yansıma yollarının uzamasına sebebiyet vermemek ve saçıcılık artışının verimli olmasını sağlamak amacıyla salondaki zemin eğimi dik seçilmemelidir. Plan düzleminde dairenin yarıçapı büyük tutulmayarak bu kusurun çözümüne katkı sağlanabilir, yarıçapın küçülmesiyle yansıma yolları kısalacaktır. Salon içinde tavan geometrik olarak alıcılara yansımaları iletse de ulaşan toplam enerji ve yansıma miktarını artırmak amacıyla tavan yansıtıcılarından yararlanılabilir. Teras kullanımında dikkatli olunmalıdır.  Bu çalışma kapsamında ele alınan teras tipinin salon içi enerji iletimine engel olduğu ve yanal yansımalara katkı sağlamadığı görülmüştür. Parterlerin birer atlayarak bütün halinde yükseltildiği teras kullanımı olumlu sonuçlar çıkarmamaktadır. Alıcıların bu teras konumlandırmasında olduğu gibi terasların aralarında kalmaları aldıkları enerji miktarlarını düşürmüştür. Bunun sonucunda da konuşma anlaşılırlığı, konuşma iletimi, ses ile çevrelenme hissi ve salon içindeki samimiyet hissi düşmüştür. Salon içinde akustik kontrol amaçlı kullanılan malzemelerin salon içindeki ses düşüşünün kontrol altına alınmasına ve akustik konfora katkı sağladığı unutulmamalıdır. Salon içi malzemeler uygun yapı elemanlarında uygun yutuculuk, yansıtıcılık ve saçıcılık değerlerinde kullanılmalıdır.

Along the history, specific building designs have been developed for some specific functions. Musical events were carried out in the prom halls and with the rising attention on music special building types were started to be designed for musical functions. Foundation of the new designs obviously based on the prom halls in which the initial events had been made. Had started with this halls’ rectengular shape and then tried new approaches. Growing acoustic science as music came into prominence and new developing specialists pointed out some faults in different types of buildings, meanwhile bringing backs occured with progress by the help of developing and accumulating knowledge.  Primarily multi purpose halls appeared by concert, opera, theatre halls’ being converted. The trigger of it was the economical reasons. Maintenance of a building which has multiple purpose was less costly than several buildings’ maintenance which have one purpose for each. In this case multi purpose utilization in a hall became a requested feature. The acoustical requirements for music and speech are different than each other and sometimes even the contrary. Priority is to find the least common denominator and this is rough to provide. Most of the time one of the functions come to the fore and design way is determined in accordance with this one more coherent than the other function. In this work, multi purpose function is chosen, speech and music function are being investigated and even interest is given to both function. Within this work, determined plan type is circle and in the section with dome shaped finishing. It is a different plan type  than the most prefered rectengular, horseshoe, fan and diamond plan types. Accepted as arena type. Faults from the curved surfaces in terms of the acoustics are examined as well during the work.  In the first chapter, entrance information about multi purpose halls is mentioned. It is emphasized that the acoustics should be taken into account from the start of design process and that there is not perfect acoustics but an acoustics suitable for some functions. Also the purpose, scolpe and methodology of this work are discussed. Starting with a main hall, two different variations are developed. Ultimately three different plans are derived for examination. A comparison way between them and in itselves is chosen by the measures done for each.  In the second chapter, concert, conference and multi purpose halls’ developing process during the history are mentioned. How the usage of concert hall was started, how concert halls made progress with development of music. From the faults encountered, ideal approaches were tried to be formed. In the speech halls, speech is supposed to be made easily without a reinforcement sound system and intelligibility of the speech is a requirement which should be provided. Sound levels of male and female are different. Distinguishing of these sounds is an important discipline to provide. Concordantly, in this chapter, content of the speech voice, effects of the room acoustics and principle acoustical requirements in a big hall for speech are talked about. In the part of multi purpose halls, many modern cultural facilities’ welcoming several different functions is talked about as well. Once again it is emphasized that in a design process of a hall one of the functions should be coming to the fore and the hall should be more proper for this usage. At the same time the hall ought to be be giving opportunity to make arrangements in it for different usages.  In the third chapter, design parameters which are valid for all the design steps of a hall are talked about under the title of multi purpose hall design requirements. These parameters which are defining the design process’ steps are gathered under individual titles and detailed under them. Also given value ranges for these parameters to provide an optimal design reference due to they affect the visual and acoustical comfort of the audience and the performes in a hall. Acoustical faults which affect the acoustical quality in a hall also find place in this chapter. Echo, long-delayed reflections, flutter echos, sound concentrations are some of the acoustical faults.  In the forth chapter prelude for the common language between musicians and acousticians is done and also laid stress on acoustical parameters. Behaviour of sound, perception in the ear of listener are based on these parameters. Computable parameters are the objective ones which are being affected by the physical conditions. Subjective parameters are not computable and these are used to bring an explanation to the different perception of acoustics in a room by the audience. Some of the objective parameters are as followed; reverberation time (T30), early decay time (EDT), binaural quality index (BQI), strength of sound (G), bass ration (BR), initial time delay gap (ITDG), early lateral fraction (LF80), definition (D50), clarity for music (C80), centre time (Ts)… Some of the subjective parameters are as followed; intimacy, liveness, warmth, loudness, spaciousness, brilliance…  Fifth chapter is the chapter of acceptions, acoustic measurements and examinations. Based on literature search, one main hall is designed and in accordance with this plan two different plans are derived by specifying the design points to be examined. From the main hall, points to be discussed are pointed out and after plan variations are improved. Main hall “hall 1”, same hall but with steeper slope “hall 2” and the hall achieved from hall 2 but with terraced audience is refered as “hall 3”. Technical data of the halls and the drawings included.  Designed rooms are drawn via Autodesk AutoCAD 2010, and three dimensional model is created by Google Sketch Up 13 programs. Also ceiling ray analysis performed. Used materials which are common in three models, source-receiver positions and numbers are also mentioned. Acoustic measurements are performed for each hall and from this point results are derived to make a comparison between them via the checking design points which are determined at the beginning of the design process as the key of the design. Each parameter which affect the music or the speech are discussed by the results between halls. Examined parameters are early decay time (EDT), reverberation time (T30), clarity for music (C80), definition (D50), early lateral fraction (LF80), strength of sound (G), centre time (Ts), sound transmission index (STI).  Evaluations are done in 1000 Hz frequency for both specific receivers and the whole room in general. Effect of geometry over the parameters is explained according to measured values for the receivers at 1000 Hz, receiver area grid analysis, the ray reflection graphs and reflectograms.  As a result it is aimed to determine the effects of the discussed design differences on acoustical performance of the halls and to conclude with the result of which type of the plan performs a better acoustic performance with which reason. Within the scope of this study effect of architectural design on acoustical performance of the halls is examined. The focusing defect from the nature of circle is predicted and by the acoustical measurements its effect on acoustical parameters are observed clearly. It is evaluated in the results of this work if there is a lateral reflection contribution of the terrace seating’s side walls, which are done cause of the lack of side walls providing lateral reflections to the audience, or not.  The sixth chapter is the conjuctions and suggestions chapter. In this chapter, the effects of the design variables of the halls, which are examined at recevier points and with average values in hall-wide, how affected the acoustical parameters which are T30, EDT, C80, D50, LF80, Ts, G and STI is mentioned. Layed stress on that architectural design process influences acoustical parameters, acoustical comfort and acoustical defects. Also made reference of focusing defect which is from the nature of circle plan type, echo defect from the long reflection paths and the effects of specified design variables that are material effect, floor rake, terrace seating and terrace walls. A table which is made by all of the examinations and assesments in terms of parameters is given in this chapter. Seatings in the hall are handled as front group, middle group and back group. With regard to these groups in the halls, acoustical performance is evaluated as part of music and speech performances. The results are given as a table. Thereafter, mutual assesment is done and as a result the hall which has the best performance among the three is determined.   Influences of the design process on acoustical comfort and performance should be remembered and the optimal case should be provided. The design parameter variables at hand; material effect, floor rake, terrace seating, terrace walls have an impact on the total energy in the halls, the early and total energy which is receiving to the receivers and consequently also has an impact on acoustical parameters.  As a result of this work; how parameters changed in these three halls at hand is evaluated. The seatings which have better acoustical comfort than the other seats are back group seats. Because these are the closest ones to the back wall and ceiling so that they have more of the early reflections, lateral reflections and early energy. As a result, hearing conditions here are better than the other seats (front and middle group) in terms of speech intelligibility, speech transmission, envelopment by sound and intimacy of the hall. Concave surfaces cause focusing defect in the hall. In order to keep focusing defect not increasing, the form of the ceiling should be picked in a way, as in this work,  in which it won’t cause focusing. Absorbing and reflecting materials that are used on back walls to eliminate or minimize these defects (echo and focusing) should have a high scattering coefficient as well to contribute to the solution of these defects. Deep floor rake increases the echo defect by providing longer reflection paths, it should be kept in mind. It can contribute to the solution of echo problem to keep smaller the radius of the circle on the plan plane.  Although the ceiling is delivering the reflections to the receivers geometrically, in order to increase the amount of the total energy and reflections, ceiling reflectors can be used. Should have care on usage of the terraces in the hall. Terrace type at hand in this work is posing an obstacle on energy transmission and is not contributing to the lateral reflections. In the case which the receivers are between the terraces, the receiving early and total energy to the audience is decreased and consequently speech intelligibility, speech transmission, envelopment by sound and intimacy of the hall is decreased. It should be remebered that materials which are used for acoustical control contribute to taking under control the sound decrease in a hall and acoustical comfort. Materials should be used on proper building components with proper absorbing, reflecting and scattering coefficients.
Examination Of Circle Planned And Dome Finished Multi Purpose Halls’ Acoustical Performance By Design Parameter Differences With Simulation Software Aid
Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2014
Keywords: Mimari akustik Çok amaçlı salon Ses odaklanması Eko; Architectural acoustics Multipurpose hall Focusing; sound concentration Echo