Mimar Kemaleddin Konferans Salonu

Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. Cilt 23, No 3, , Vol 23, No 3, , DEĞERLENDİRMESİ VE PERFORMANS İYİLEŞTİRME MİMAR KEMALEDDİN SALONU AKUSTİK PERFORMANS ÖNERİLERİ Cüneyt KURTAY, Demet IRKLI ERYILDIZ*, Gülsu ULUKAVAK HARPUTLUGİL** Mimarlık Bölümü, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Gazi Üniversitesi, Maltepe, Ankara. * Mimarlık Bölümü, Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi, Lefke Avrupa Üniversitesi, KKTC. ** Mimarlık Bölümü, Safranbolu Fethi Toker Güzel Sanatlar ve Tasarım Fakültesi, Karabük Üniversitesi, Karabük, [email protected], [email protected], [email protected] (Geliş/Received: ; Kabul/Accepted: ) ÖZET Bu çalışmada, Gazi Üniversitesi Rektörlük Binası içinde yer alan Mimar Kemaleddin Salonunun akustik performansının değerlendirilmesi amacıyla, salonun akustik analizleri gerçekleştirilmiştir. Akustik analiz için kullanılan ECOTECT v bilgisayar simülasyon programı yardımıyla, salonun mevcut durumuna ilişkin istatistik reverberasyon süreleri belirlenmiş ve ışın izleme yöntemi ile geometrik analizi yapılmıştır. Mimar Kemaleddin Salonu’nun akustik performansının iyileştirilmesine yönelik olarak salonun mevcut durumuna yansıtıcı ve yutucu paneller eklenerek, bitirme malzemeleri ses yutma kapasitelerine göre yeniden seçilerek 7 farklı model elde edilmiştir. Bu modellerin karşılaştırılması sonucunda, salonun müzik amaçlı kullanımı ve konuşma amaçlı kullanımının sıklığına bağlı olarak öneriler geliştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Akustik performans, mimari akustik, Mimar Kemaleddin Salonu, ışın izleme yöntemi, konferans salonu akustiği. ACOUSTICAL PERFORMANCE EVALUATION OF MİMAR KEMALEDDİN HALL AND ALTERNATIVES FOR PERFORMANCE IMPROVEMENT ABSTRACT In this study, acoustical performance of Mimar Kemaleddin Hall in Gazi University, Rectorate Building has been analyzed. The acoustic analysis of the hall has been performed by using a simulation program called ECOTECT v and the results were developed by means of statistical reverberation times and geometrical acoustic analysis. The existing base model of the Hall was modified by using acoustic panels and various finishing materials. By comparing the results of 7 modified models, suggestions were developed depends on main function of hall for speech or for music. Keywords: Acoustical performance, architectural acoustic, Mimar Kemaleddin Hall, ray-tracing method, conference hall acoustics. 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) gereksinimini karşılayacak ses düzeyi, frekans dağılımı ve çınlama süresinin belirlenmesi ile mekan akustik Bina performansını, iç ortamda kullanıcı konforunun performansının tanımlanması mümkün olmaktadır [4]. düzeyine bağlı değerlendirmek söz konusu olduğunda, iç ortam sıcaklığı, hava kalitesi, aydınlık düzeyi ile gürültü Bu çalışma kapsamında, bina performansı ana göstergesi ve ses denetimi, performansın ana belirleyicileri olarak olarak, akustik performans ele alınmaktadır. gösterilebilir. Gürültü ve ses denetimi, akustik biliminin Değerlendirme için ECOTECT v [5] isimli bir ana konusudur [1,2,3]. Akustik, sesin oluşumu, denetimi, bilgisayar programından yararlanılmış ve yılında iletimi, karşılanması ve bunların etkilerini inceleyen bir "Orta Muallim Mektebi ve Terbiye Enstitüsü" olarak bilim olarak tanımlanabilir. İç ortamda, kullanıcı Mimar Kemaleddin Bey tarafından tasarlanan ve bugün Gazi Üniversitesi Rektörlük Binası olarak kullanılmakta C. Kurtay ve vd. Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri olan bina içinde yer alan Mimar Kemaleddin Salonu İstatistik Reverberasyon Süresinin akustik performans analizi gerçekleştirilmiştir [6]. Hesaplanması (Statistical Reverberation Time Calculations) 2. AKUSTİK ANALİZ YÖNTEMİ (THE ACOUSTICAL ANALYSIS METHOD) Bir odadaki kaynak ses üretmeye başladığında, belirli bir noktada ölçülen ses yeğinliği doğrudan sesin Mimari akustik, özellikle sesin üretilmesi ve ulaşması ile birden bire yükselir ve toplam ses yayılması ile ilgilenmektedir. Bu noktada mekan düzeyine kadar dolaylı yansımalar da katılarak, bir geometrisi ve ses yutma kapasitelerine bağlı olarak dizi küçük artışlarla yükselmeye devam eder. bitirme malzemelerinin seçimi önem kazanmaktadır Sonunda, kaynaktan yayılan enerjinin oda yüzeyleri []. Bir mekanın akustik performansını tarafından soğurulan enerjiye eşitlendiğinde bir belirleyebilmek için, akustik analiz yöntemlerinden dengeye ulaşılır. Bu, çoğu malzemenin soğurmasının birini kullanarak, bir dizi matematiksel hesaplama ses yeğinliği ile orantılı olmasındandır; ses düzeyi yapmak gerekmektedir []. yükseldikçe, soğurma da yükselir [15, 16]. Geometrik verileri de kullanarak daha hassas sonuçlar Reverberasyon Süresi (Reverberation Time) elde edebilmeye yönelik olarak çeşitli bilgisayar programlarından yararlanılabilmektedir [4,13,14]. Bu Yönetmeliğinde çınlama süresi olarak tanımlanan araştırma çerçevesinde, Mimar Kemaleddin Salo- reverberasyon süresi (RT) hesaplanması için W. C. nu’nun geometrik modellemesi ve akustik analizi için, Sabine [17] formülü kullanılmaktadır (1). ( 0,V ) İngiltere Cardiff Üniversitesi’nde geliştirilmekte olan RT = ECOTECT v programı kullanılmıştır. Program, bir dizi akustik analiz gerçekleştirebilme seçeneği (1) A sunmaktadır. Bu analizler, basit istatistik reverbe- rasyon sürelerinin belirlenmesinden, sofistike nokta Burada V kabuğun hacmi (m3) ve A’da kabuktaki analizi ve ışın izleme tekniklerine kadar geniş bir toplam soğurma olarak tanımlanmaktadır. alanı kapsamaktadır. ECOTECT bu basit formülü kullanarak, malzeme veri ECOTECT v ile, akustik analiz dışında, ısıl tabanındaki bilgiler yardımıyla, bir odanın reverberasyon performans analizi, gölge ve gölgeleme, yapay ve süresini hızlı bir şekilde hesaplayabilmektedir. doğal aydınlatma düzeyleri ve maliyet analizi gibi farklı analizler de gerçekleştirmek mümkündür. Üç Optimum Reverberasyon Süreleri (Optimum boyutlu modelleme gerektiren ve CAD uyumlu Reverberation Times) çalışabilen ECOTECT v, çoğunlukla tek bir alanda uzmanlaşan pek çok program yanında, bu Belirli reverberasyon süreleri için daha etkin hacimlere kadar farklı alanda analiz gerçekleştirebilen ender ulaşabilmeyi sağlamaya yönelik bir tavsiye programlardan biridir. oluşturabilmek için benzer bir formülasyon yararlı olabilir. Bilinen soğurma özelliklerine sahip bir dizi Mimar Kemaleddin Salonu’nun akustik analizini standart malzeme ve özel amaçlar için uygun optimum gerçekleştirebilmek için seçilen ECOTECT v, RT sınırları ile oda hacmi ile istenen RT arasında bir akustik analizde; istatistik reverberasyon süresi ve ilişki kurmak mümkündür. Şekil 1, özel akustik malze- akustik ışınlar yardımı ile geometrik analiz meler kullanılmamış standart bina konstrüksiyonuna gerçekleştirebilmektedir. dayalı olarak bu ilişkiyi göstermektedir [16]. Şekil 1. Hz ve üzerindeki optimum RT ile oda hacmi arasındaki ilişki (Relation between room volume and optimum RT at Hz and over) [16] Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri C. Kurtay ve vd. Bu orandan ve oditoryumdaki her bir seyircinin soğurma aslında mekan geometrisinden kaynaklı olmasın- miktarını arttırdığı gerçeğinden yola çıkarak, odaların dandır [22]. Basit şematik çizimlerle geometrik hacimleri, tasarım için daha anlamlı olacağı için kişi analiz, tasarımın erken aşamalarında bilgi verici olsa başına düşen m3 olarak belirlenmiştir. da, tasarım geliştikçe, daha fazla ve ayrıntılı geometrik bilgi ortaya çıkar ve bunların da analiz için Sabine Eşitliğinin Doğruluğunun İyileştirilmesi kullanılması gerekir. Mimarlar ve tasarımcılar ne (Improvement for Verifying of the Sabine Equation) kadar yutucu malzeme kullanılacağının belirlenmesi yanında ne tür bir yutucu kullanılmalı ve en uygun Bir odadaki soğurma yükseldikçe, Sabine formülü ile nereye yerleştirilmeli kararının da verecektir. Burada elde edilen sonuç daha az doğru hale gelmektedir. yansıyan ses ışınlarının göz önünde bulundurulması Soğurma katsayılarının olduğu ve reverberasyon oldukça yararlı olacaktır [16,23]. süresinin muhtemelen olacağı tamamen ölü bir odada, Sabine formülü sonlu bir RT sonucu verir. Daha Temel Varsayımlar (Basic Assumptions) az reverberant odaların ölçülen sonuçları ile daha uyumlu reverberasyon süresi değerleri veren eşitlikleri Tüm bilgisayar modellemelerinde olduğu gibi, elde etmeye yönelik birkaç farklı yaklaşım akustikte bazı basitleştirmeler yapılabilir. ECOTECT kullanılmaktadır. Bunlardan biri, Norris-Eyring [18, 19] v’de tüm geometrik akustik hesaplamalarda söz formülü, daha az yansımaların ulaştığı bir kesikli konusu olan varsayımlar [16]: • Tüm karmaşık oda yüzeyleri bir dizi düzlemsel sönümlenme varsaymaktadır. Bu aşağıdaki formülle ifade edilir (2); ( 0,V ) • Yayılan dalgalar düz hatta ilerleyen enerji poligonal yüzeyler bileşeni olarak azaltılmıştır. RT = −S ln (1 − a ) (2) paketleri ya da küçük ses quantumlarından • Bu yönü ile ses enerjisi bir enerji fonksiyonu oluşmaktadır. Burada S toplam yüzey alanı (m2) ve a ortalama olarak ele alınır, bu enerjinin toplanabileceği soğurma katsayısıdır. Bu eşitlik tamamen ölü bir • Bu ayrıca fazlanma ve parazit gibi dalga anlamına gelmektedir. odada doğru sayısını vermektedir ancak sadece tüm yüzeyler için aynı soğurma değerine sahip odalar • Yüzey ses soğurma katsayıları geliş açısından olgusunun olmadığı anlamına da gelir. için geçerli ve daha karmaşıktır. bağımsızdır. Odada kullanılan malzemelerin soğurma katsayıları çok çeşitli ise en uygun tahmin, Millington-Sette Böylece, bir geometrik akustik fonksiyonu [15,20,21] eşitliği ile elde edilir. Bu basit olarak, çerçevesinde, ECOTECT v, modellenen mekan Sabine eşitliğinde etkin bir soğurma katsayısının etrafında hava soğurulması ve yüzey soğurulması ae= -In(1-ai) yerine geçme durumudur ve formülü (3); ( 0,V ) yoluyla enerji kaybederek tahmini olarak sıçrayan ses ışınlarını oluşturmaktadır. ECOTECT v’deki ∑ −Si ln (1 − ai ) RT = (3) geometrik akustik fonksiyonunun birincil amacı yansıtıcıların ve yansıtan yüzeylerin doğru tasarımıdır. Burada Si; i’inci malzemenin yüzey alanı ve ai; onun soğurma katsayısıdır. Ses Işınları Kavramı (Sound Rays) İstatistik Formülün Geçerliliği (Validity of Dalga boyu ile karşılaştırıldığında oda boyutlarının Statistical Formulae) büyük olduğu düşünülüyor ise, ses dalgalarının ışık ışınlarıymış gibi düşünülmesi mümkündür. Bu ışık Yukarıda sözü edilen tüm eşitlikler özünde analojisine devam edilecek olursa, ses ışınları istatistikidir ve odanın biçimi, yutucu malzemelerin yansıma kurallarına dayalı olarak sert düzlemsel yeri, yansıtıcıların kullanımı gibi oda ile ilgili duvardan yansımaktadır [24]. geometrik bilgileri ihmal eder. Bu nedenle, reverberasyon sürelerini gösterebilseler bile, bir Ses ışını kavramı ve ses ışınının izlediği yolun odadaki, ayırt edilebilir ekolar, akustik gölgeler gibi geometrik analizi büyük mekanların ve akustik anomalilerin tahmini için kullanılamazlar. Bu oditoryumların tasarımında, eko ve flutter ekoların beklentiler için detaylı bir geometrik analiz gerekir. saptanmasında ve önlem alınmasında önemli bir rol oynar. Geometrik yaklaşımın bir sınırlılığı genellikle Geometrik Akustik (Geometrical Acoustics) sadece düşük (low order) yansımaların reverberant veya geç ulaşan ses alanında “kayıp” hale gelmesidir. İstatistiki yöntemler tasarımın erken aşamaları için Ayrıca sesin dalga boyuna göreli mekan boyutları, yararlıdır, ancak akustik hataların belirlenebilmesinde geometrik akustiğin sadece Hz frekans ve kapasiteleri oldukça sınırlıdır. Bu, çoğu hatanın üzerinde geçerli olabileceği anlamına gelmektedir. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, C. Kurtay ve vd. Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri ECOTECT, reverberasyon sürelerini, 63 Hz frekans ses düzeyinin ses yayılımı için “tersine kare kuralı- bandına kadar göstermektedir. Bunun oluşturulması (inverse square law)” uygulanarak hesaplan- doğrudan istatistik yöntemle yada geometrik olarak maktadır. Göreli sönümlenme basit olarak ışın türetilmiş verilerin istatistik yöntemle ele alınmasıyla yayılım zamanından doğrudan ışının ulaşma gerçekleşmektedir. zamanının çıkarılmasıdır. Bu değerler her yansımanın algılanan etkisi hakkında daha gerçekçi Akustik Işınlar (Acoustical Rays) bir fikir verir ve bu, bir ışının yansıdıkça, düzeyinin doğrudan sese göreli artacağı anlamına gelir. Bir mekan içindeki akustik ışınların dağılımı akustik tasarımın önemli bir parçasıdır. Bir kez geometri Her iki yöntemde de ECOTECT v, herhangi bir doğru bir şekilde oluşturulduğunda, ses yutucularının zamandaki herhangi bir ışının düzeyi ve sönümünü, miktarı ve yeri konusunda bir miktar esneklik elde düzey düşey eksende (y-ekseni), sönüm yatay eksende edilir [25, 26]. Bir mekan içinde ışınların dağılımı, (x-ekseni) olmak üzere iki boyutlu grafikte bir nokta duvarların ve diğer yüzeylerin bir ses kaynağını olarak göstermektedir. Çok sayıdaki ışının bir araya maksimum etkili yansıtmak üzere biçimlendirilmesi gelmesi ile, grafiğin farklı bölümlerinde noktaların ne için son derece değerli bir yoldur [27, 28]. sıklıkta yer aldığı görülebilmektedir. Grafikte bu renk yoğunluğu ile ifade edilmektedir. ECOTECT v [16] ile, interaktif olarak ışınların dağılımını izleyebilmek için, model içinde en az bir Grafik, farklı zamanlarda mekanın farklı tane ses kaynağına ihtiyaç vardır. Bu yöntem ile bölümlerindeki reverberasyon oranları dizisinin bir ışınlar, ses kaynağını merkeze alan ve kaynak resmini vermektedir. Bu veriden yola çıkarak en uygun vektörünün yönünde dairesel diskler oluşturarak çizgi gösterilmektedir. Grafikteki kırmızı çizgi, 60dB dağılır. Modele yeni bir nesne eklendiğinde veya yer boyunca en uygun çizgiyi, mavi çizgi ise ilk 10 değiştirildiğinde dağılan ışınlar otomatik olarak dB’deki en uygun çizgiyi vermektedir. güncellenmektedir. Böylece ses kaynağı hareket ettirilebilir veya yansıtıcılar doğru açı bulunana kadar Sönüm Hesaplanması (Calculations for Estimated döndürülebilir. Decay) Akustik Yanıt (Acoustical Response) ECOTECT v, çok sayıda rastgele ışınlar üreterek onların sönümlenmesini incelemektedir. Bu veriler ile, ECOTECT v [16] ile, mekanın akustik yanıtını her frekans bandı için ortalama sönüm eğrisi belirlemek için geometrik akustik ışınları kullanan bir oluşturulmaktadır. Bu eğri tüm sönümlenen ışınların analiz gerçekleştirilebilmektedir. Eğer modelde ortalamasının ters entegre enerji fonksiyonudur. Bu akustik ışınlar oluşturulmuş ise, bu analiz yöntemi ile gerçek reverberasyon süresinin gösterilmesini de sağ- ışının üç boyutlu izlediği yol ve akustik sönümü lar. Bu genellikle, ışınların otomatik olarak birbirinden belirlenebilir. ayrıldığı ve istatistiki olarak önemli olan yüzeylerin önemsiz olanlarına göre ağırlığı olduğundan istatistiki Akustik sönüm ile ilişkili olarak bir ışının üç boyutlu yönteme göre daha doğrudur. Eğer bir yüzey yeterince yansıma yolu, işitsel mekanın tasarımı için oldukça geniş ve açıksa, küçük ve saklı yüzeylere göre daha güçlü bir araçtır [29,30]. fazla ışının çarpma olasılığı var demektir. Gerçek bir mekanda, bu, etki derecesiyle doğrudan benzerdir. Sönümlenme mutlak ses düzeyi ya da göreli ses düzeyi kullanılarak iki yolla elde edilmektedir. İstatistiki yöntemler fiziksel geometriyi dikkate • Mutlak ses düzeyinin analizinde, her ışın almadıkları için, mekandaki akustik açıdan önemli yüzeyleri diğerlerinden ayırması söz konusu değildir. birleşecek bir ses enerjisi ile başlar. Işın yayıldıkça Ancak, her yüzeye ulaşan çarpma sayısını ve yüzeyin her yüzey yansıması ve havanın soğurma etkisi soğurma katsayısını toplayarak ve rastgele ışın üretme ışının ses enerjisini azaltır. Bu negatif ses düzeyi ya yöntemi ile mekandaki tüm ses yutumu hakkında çok da bir ses azalmasına neden olur. Işın ses kaynağı daha iyi bir bilgiye ulaşmak mümkündür. tarafından yayılan ses partikülleri olarak kabul edildiğinde, geometrik yayılmanın yayıldığı kadar Ortalama serbest yol uzunluğu boyunca, bu veri, enerjisini azaltmakta olduğu göz önünde mekanın alternatif reverberasyon sürelerinin bulundurulmaz. Burada, tüm ışınlar sabit bir hızda oluşturacak, istatistiki reverberasyon hesaplamalarında yol aldığı için (20°C havada m/sn) her ışının kullanılmak üzere istatistiki reverberasyon süresi • Göreli ses düzeyinin analizi ise, yayılan ışının her sönüm değeri her zaman aynıdır. formülüne bilgi oluşturmaktadır. Böylece alternatif bir reverberasyon süresi grafiği oluşturmak ve istatistiki iki değeri de aynı noktaya ulaşan doğrudan sesin yöntem grafiği ile karşılaştırmak mümkündür. düzeyi ve sönümünü karşılaştırır. Bu, ses enerjilerinin doğrudan karşılaştırması olduğu için, geometrik yayılım, karşılaştırma öncesi her ışının Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri C. Kurtay ve vd. 3. ECOTECT v ile Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Analizi (Acoustical Anaysis of Mimar Kemaleddin Hall by ECOTECT v) Bu araştırma çerçevesinde, Mimar Kemaleddin Salonu’nun akustik performansının belirlenebilmesi ve gerekli iyileştirmelerin yapılabilmesine yönelik ECOTECT v programında modellenen salonun önce mevcut durumu analiz edilmiş, elde edilen veriler doğrultusunda, salonun uygun yerlerine yansıtıcı ve yutucu paneller, ayrı ayrı ve bir arada uygulanarak elde edilen yeni modellerin analizi yapılmış ve en iyi sonucu veren model belirlenmeye çalışılmıştır. Mimar Kemaleddin Salonu’nun mevcut durumuna ve geliştirilen her modele ayrı bir isim verilmiştir. Bu Şekil 2. Mimar Kemaleddin Salonu, ECOTECT isimler ve modelin hangi değişiklikleri içerdiği Tablo programı ile çizilen üç boyutlu modeli (3D Model of Mimar Kemaleddin Hall prepared by ECOTECT program) 1’de görülebilir. ışın hesaplamaları kullanılmıştır. ECOTECT Tablo 1. Model isimleri ve içerikleri. (Model names v programı ile, Mimar Kemaleddin Salonu iç and their definitions) yüzeylerinde 16 yansımalı ışının sahnedeki ses Model adı İçeriği kaynağından nasıl dağıldığı ve yansıdığı salonun plan Mimar Kemaleddin Salonu mevcut ve kesit düzleminde, ışın izleme görselleştirilerek MODEL-1 durumu belirlenebilmektedir (Şekil 3,4). Mevcut duruma sadece halı kaplama MODEL-2 uygulaması ile elde edilen model Mevcut Durumun Değerlendirilmesi (Evaluation Mevcut duruma sadece yutucu of Existing Hall) MODEL-3 panellerin eklenmesi ile elde edilen model Mimar Kemaleddin Salonu’nun mevcut durumuna ait Mevcut duruma sadece yansıtıcı bitirme malzemeleri ve bu malzemelerin hesapla- MODEL-4 panellerin eklenmesi ile elde edilen malarda kullanılan ses yutuculuk katsayısı değerleri model Tablo 2’de verilmektedir. Mevcut duruma yutucu ve yansıtıcı MODEL-5 panellerin birlikte eklenmesi ile elde Reverberasyon Sürelerinin Belirlenmesi edilen model (Determination of Reverberation Times) Mevcut duruma halı kaplama ve MODEL-6 yutucu panellerin birlikte eklenmesi ile ECOTECT v, reverberasyon sürelerinin elde edilen model hesaplanmasında Sabine, Norris-Eyring ve Millington Mevcut duruma halı kaplama ve Sette yöntemlerinin üçüne ait sonuçları da MODEL-7 yansıtıcı panellerin birlikte eklenmesi grafikselleştirmektedir. Mimar Kemaleddin ile elde edilen model Salonu’nun mevcut durumuna ait İstatistiki Mevcut duruma halı kaplama, yansıtıcı reverberasyon sürelerinin belirlenmesinde, kullanıcı MODEL-8 ve yutucu panellerin birlikte eklenmesi sayısı olarak hesaplamalara katılmış, koltuk ile elde edilen model yüzeylerinin kumaş kaplı olduğu varsayılmış ve ECOTECT v salon hacmini ,18 m3 olarak Mimar Kemaleddin Salonu mevcut durumuna ait hesaplamıştır. akustik analizini gerçekleştirebilmek için, öncelikle salon CAD programları yardımı ile üç boyutlu modellenmiş, bu model ECOTECT v programına aktarılarak, modeli programda çalışır hale getirmek üzere gerekli düzenlemeler yapılmıştır (Şekil 2). Sahneye yerleştirilen bir ses kaynağından, 6, 8, 12 ve 16 yansımalı, , , ve ışın için ayrı ayrı yapılan hesaplamalar sonucunda, 16 yansımalı ışın hesabının daha hassas sonuçlar Şekil 3. Mimar Kemaleddin Salonu sahnesindeki bir verdiği belirlenerek, yapılan analizlerde 16 yansımalı ses kaynağından 16 yansımalı ses dağılımının ışın izleme yöntemi ile belirlenmesi-Kesit. (Determination of 16th order sound distrubition from the sound source on the stage of Mimar Kemaleddin Hall by ray tracing method-Section.) Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, C. Kurtay ve vd. Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri Tablo 2. Mimar Kemaleddin Salonu mevcut durumunda kullanılan malzemelerin ses yutuculuk katsayısı değerleri. Geometrik Akustik Analizi (Analysis of Geometrical Room Acoustics) Salonun, geometrik akustik analizi gerçekleş- tirildiğinde, hacmin biçimi ve yüzey geometrisi de hesaplamalara dahil edilmektedir. Bu analiz sonucu elde edilen, salonun mutlak ses düzeyleri ve göreli ses düzeylerine ait grafikler Şekil 5 ve 6’da verilmektedir. Hz ve Hz için mutlak ve göreli ses düzeylerine ait en uygun reverberasyon süresi, en uygun early decay süresi, ortalama soğurma katsayısı ve ortalama free path uzunluğu değerleri Tablo 3’de verilmektedir. Örnek olarak Hz için elde edilen mutlak ses düzeyleri ve göreli ses düzeyleri grafikleri verilmiştir (Şekil 5,6). Şekil 4. Mimar Kemaleddin Salonu sahnesindeki bir Ayrıca, salonun, her frekans bandı için ortalama sönüm ses kaynağından 16 yansımalı ses dağılımının ışın eğrisi ve geometrik verileri, ışın izleme yöntemi ile izleme yöntemi ile belirlenmesi-Plan. (Determination of analize dahil edilen alternatif reverberasyon süreleri 16th order sound distrubition from the sound source on the stage of Mimar Kemaleddin Hall by ray tracing method-Plan.) grafiği de elde edilmiştir. Şekil 7’de görülen ortalama sönüm eğrisi için, Mevcut salon verileri ile yapılan hesaplamalar ile, noktada yansıma ile yapılan analizde, , m² salonun tam boş (%0), %25 dolu, %50 dolu, %75 etkin alan ve , m3 etkin hacimde, ortalama free dolu ve tam dolu (%) durumlarına göre, istatistiki path uzunluğu 10,25 m olarak bulunmuştur. reverberasyon süreleri elde edilmiştir. İstatistiki reverberasyon süreleri, salonun doluluk oranlarına Bu analiz ile birlikte elde edilen, alternatif reverberasyon göre karşılaştırıldığı gibi, ayrıca salon pencerelerini süreleri grafiği Şekil 8’de verilmektedir. kapatan perdelerin açık veya kapalı olma durumlarına göre de bir değerlendirme gerçekleştirilmiştir. Mimar Kemaleddin Salonu’na ait, istatistiki reverbe- rasyon süreleri ile ışın izleme yöntemine dayalı alternatif reverberasyon süreleri arasındaki karşılaştırma Tablo 4’de verilmektedir. Şekil 5. Mimar Kemaleddin Salonu mutlak ses düzeyleri grafiği. (Mimar Kemaleddin Hall – Absolute sound levels) Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri C. Kurtay ve vd. Tablo 3. Mimar Kemaleddin Salonu mevcut durumuna ait mutlak ve göreli ses düzeyi değerleri. (Absolute and Relative sound levels of Mimar Kemaleddin Hall) EN İYİ REVERBERASYON SÜRESİ (60db.) sn EN İYİ öncül sönüm(early decay) SÜRESİ (10db.) sn ORT. SOĞURMA KATSAYISI Hz GÖRELİ SES DÜZEYİ ORT. Serbest Yol (Free path) UZUNLUĞU m EN İYİ REVERBERASYON SÜRESİ (60db.) sn EN İYİ öncül sönüm(early decay) SÜRESİ (10db.) sn Hz ORT. SOĞURMA KATSAYISI ORT. Serbest Yol (Free path) UZUNLUĞU m EN İYİ REVERBERASYON. SÜRESİ (60 db.) sn EN İYİ öncül sönüm(early decay) SÜRESİ (10db.) sn Hz MUTLAK SES DÜZEYİ ORT. SOĞURMA KATSAYISI ORT. Serbest Yol (Free path) UZUNLUĞU m EN İYİ REVERBERASYON SÜRESİ (60db.) sn EN İYİ öncül sönüm(early decay) SÜRESİ (10db.) sn Hz ORT. SOĞURMA KATSAYISI ORT. Serbest Yol (Free path) UZUNLUĞU m Şekil 6. Mimar Kemaleddin Salonu göreli ses düzeyleri grafiği. (Mimar Kemaleddin Hall – Relative sound levels) Şekil 7. Mimar Kemaleddin Salonu ortalama sönüm eğrisi. (Estimated decay graphic for Mimar Kemaleddin Hall) Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, C. Kurtay ve vd. Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri Tablo 4. Salona ait istatistiki ve alternatif reverberasyon süreleri karşılaştırması. (Comparison of the Statistical and alternative reverberation times of the Hall) HESAPLAMA İSTATİSTİKİ REVERBERASYON SÜRELERİ ALTERNATİF REVERBERASYON SÜRELERİ YÖNTEMİ NORRIS Hz sn. sn. EYRING Hz sn sn. MILLINGTON Hz sn. sn. SETTE Hz sn sn. Hz sn. sn. SABİNE Hz sn. sn. Şekil 8. Mimar Kemaleddin Salonu alternatif reverberasyon süreleri grafiği.(Alternative Reverberation time graphics for Mimar Kemaleddin Hall) Akustik İyileştirme Uygulamaları zemini tamamen halı kaplanmış, sahnenin üzerine (Implementations for acoustical improvements) Şekil 9’da görüldüğü biçimde yansıtıcı paneller uygulanmış ve salonun arka duvarında traverten ile Mimar Kemaleddin Salonu’na yansıtıcı ve yutucu kaplı olan tüm yüzeyler (Şekil 10) yutucu paneller ile malzemeler uygulanarak ve zeminin halı kaplanması kaplanmıştır. durumunda elde edilecek akustik iyileştirmeleri belirlerken, karşılaştırma tabanı olarak, salonun İstatistiki Reverberasyon ve Alternatif perdelerinin kapalı olduğu ve %75 dolu olduğu durum Reverberasyon Süreleri Karşılaştırması göz önüne alınmıştır. Salonun iyileştirme (Comparison of the Statistical and Alternative çalışmalarında denenen bitirme malzemeleri ve ses Reverberation Times) yutuculuk değerleri Tablo 5’de verilmektedir. Tablo 6’da yer alan istatistiki ve alternatif İyileştirmeler gerçekleştirilirken, her malzemenin tek reverberasyon süreleri incelendiğinde mevcut durum tek ve bir arada uygulandığı 7 farklı model elde ile önerilen modeller arasındaki farklılıklar edilmiştir. Her model kendi içinde avantaj ve saptanabilmektedir. dezavantajlara sahip olmakla birlikte, burada optimum çözümü karşılayabilen modelin belirlenmesi Model-1 (Mevcut durum) ve Model-2 (yerde halı amaçlanmıştır. İstatistiki hesaplamalar ve geometrik uygulaması) en yüksek reverberasyon sürelerine sahip analiz ile elde edilen her modele ait sonuçlar Tablo olan örnekleme çalışmalarıdır. Yer döşemesinin parke 6’da verilmektedir. ve halı ile kaplı olmasının reverberasyon süresi üzerindeki etkisi azdır. Burada seçilen halının akustik Akustik iyileştirmeye yönelik yapılan malzeme özellikleri de rol oynamaktadır. Bu modellerin seçiminde, konuşma amaçlı salon akustiğine daha uygulanması salonun ağırlıklı fonksiyonunun müzik uygun olabileceği düşüncesi ile, salonun parke olan amaçlı olması durumunda yararlı olacaktır. Tablo 5. Mimar Kemaleddin Salonu akustik performansının iyileştirilmesi çalışması için denenen yutucu ve yansıtıcı malzemelerin ses yutuculuk katsayısı değerleri. (The Sound Absobtion Coefficients of reflected and absorbant finishing materials of alternative models for improvement of acoustical performance of Mimar Kemaleddin Hall) 63 Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Yutucu yüzey 0,94 0,95 0,97 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 Yansıtıcı yüzey 0,02 0,00 0,02 0,01 0,01 0,00 0,01 0,01 Halı kaplama 0,05 0,05 0,08 0,08 0,22 0,28 0,37 0,37 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri C. Kurtay ve vd. Tablo 6. Her modele ait istatistiki hesaplamalar ve geometrik analiz sonuçları. ( Statistical calculations and geometrical analysis results of the models) Model-1 Model-2 Model-3 Model-4 Model-5 Model-6 Model-7 Model-8 Hz Toplam Yutma REVERBERASY ON SÜRELERİ Hz Hz sn. sn sn Norrıs Eyrıng Hz sn sn sn Mıllıngton Hz sn. sn sn Sette Hz sn sn sn Hz sn. sn sn Sabıne Hz sn. sn sn En İyi Revb. Süresi (60db.) sn sn sn sn sn sn sn sn En İyi Early Decay sn sn sn sn sn sn sn sn GÖRELİ SES DÜZEYİ Süresi (10db.) Ort. Yutma Hz Katsayısı Ort. Free Path Uzunluğu m m m m m m m m En İyi Revb. Süresi (60db.) sn sn sn sn sn sn sn sn En İyi Early Decay Süresi (10db.) sn sn sn sn sn sn sn sn Ort. Yutma Hz Katsayısı Ort. Free Path Uzunluğu m m m m m m m m En İyi Revb. Süresi (60 db.) sn sn sn sn sn sn sn sn En İyi Early Decay sn sn sn sn sn sn sn sn MUTLAK SES DÜZEYİ Süresi (10 db.) Ort. Yutma Hz Katsayısı Ort. Free Path Uzunluğu m m m m m m m m En İyi Revb. Süresi (60 db.) sn sn sn sn sn sn sn sn En İyi Early Decay Süresi (10 db.) sn sn sn sn sn sn sn sn Hz Ort. Yutma Katsayısı Ort. Free Path Uzunluğu m m m m m m m m seafoodplus.info Path Uzunluğu m m m m m m m m Etkin Yüzey Alanı ESTİMATED DECAY (m2) Hz Etkin Hacim (m3) Nokta Sayısı / Yansıma Sayısı / / 89 / 29 / / 41 / 27 / / 40 Hz sn sn Norrıs Eyrıng Hz sn sn Reverb. Mıllıngton Hz sn sn Süresi Sette Hz sn sn Hz sn sn Sabine Hz sn sn Şekil 9. Yansıtıcı panel uygulaması. (Implementation of the reflected panels) Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, C. Kurtay ve vd. Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri 4. SONUÇ VE ÖNERİLER (CONCLUSIONS AND PROPOSALS) Gazi Üniversitesi, Mimar Kemaleddin Salonu hem tarihi hem de mimari özellikleri açısından önemli bir mekandır. Yıllardır eğitim ve kültür alanında pek çok etkinliğe mekan oluşturan bu salon halen yoğun olarak kullanılmaktadır. Mevcut kullanımı sırasında bazı akustik problemler yaşanması, salonun olası bir restorasyonu sırasında tarihi ve mekansal özelliklerini bozmadan akustik iyileştirme yapılması konusunu da gündeme getirmiştir. Bu çalışma çerçevesinde yapının mevcut durumuna ilişkin reverberasyon sürelerinin hesaplanması ve akustik yanıtların belirlenmesi için, bir bilgisayar simülasyon programından yararlanılmıştır. Kullanılan bilgisayar Şekil Yutucu panel uygulaması. (Implementation of programı, ECOTECT v’dir ve ışın izleme yöntemi the absorbant panels) kullanarak analizler gerçekleştirilmiştir. Konuşma amaçlı salon kullanımının ağırlıklı olması Mimar Kemaleddin Salonu mevcut durumunun analizini durumunda Model-4 (yalnızca yansıtıcı yüzey gerçekleştirebilmek için, öncelikle salon CAD uygulaması) ve Model-5 (arka duvarlarda soğurucu programları yardımı ile üç boyutlu modellenmiş, bu malzeme kullanımı ve yansıtıcı yüzey uygulaması) ve model ECOTECT v programına aktarılarak, modeli Model-6 (Mevcut duruma halı kaplama ve yutucu programda çalışır hale getirmek üzere gerekli panellerin birlikte eklenmesi ile elde edilen model) düzenlemeler yapılmıştır. en uygun modellerdir. Burada arka duvarda kullanılan soğurucu yüzey uygulamasının etkin rolü Sahneye yerleştirilen bir ses kaynağından, 6, 8, 12 ve görülmektedir. Konferans ve ders amaçlı kullanımlar 16 yansımalı, , , ve ışın için için bu uygulamanın yararı açık olarak görülmektedir. ayrı ayrı yapılan hesaplamalar sonucunda 16 Model-8 (yansıtıcı yüzey, arka duvarlarda soğurucu yansımalı ışın hesabının daha hassas sonuçlar malzeme kullanımı ve yerde halı uygulaması) verdiği belirlenerek, yapılan analizlerde 16 yansımalı Model-3 (Mevcut duruma sadece yutucu panellerin ışın hesaplamaları kullanılmıştır. eklenmesi) ve Model 7 (yansıtıcı yüzey ve yerde halı uygulaması) konuşma ağırlıklı fonksiyonlara uygun Mevcut salon gün-ay verileri ile yapılan hesaplamalar olmakla birlikte müzik performansları için de ile, salonun tam boş (%0), %25 dolu, %50 dolu, %75 kullanılabilir. dolu ve tam dolu (%) durumlarına göre, reverberasyon süreleri belirlenmiş ve Geometrik Analiz Değerlendirmesi (Evaluation of değerlendirilmeleri yapılmıştır. Ayrıca salon the Geometrical Analysis) pencerelerini kapatan perdelerin açık veya kapalı olma durumlarına göre de bir çalışma yapılarak Mevcut salon verileri ile yapılan hesaplamalar ile, yukarıdaki bölümlerde değerlendirilmiştir. salonun tam boş (%0), %25 dolu, %50 dolu, %75 dolu ve tam dolu (%) durumlarına göre belirlenen Tüm analizler mevcut durum ve iyileştirmeye yönelik reverberasyon süreleri incelendiğinde: Reverberasyon 7 model için gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları sürelerinin salonun doluluk oranıyla ters orantılı olduğu karşılaştırılarak uygulama amacına uygun modeller görülmektedir. Burada salonun geometrisi, boyutları ve önerilmiştir. Mimar Kemaleddin Salonu modeli için barındırdığı izleyici sayısı arasında bir ilişki ideal konuşma (speech) ve müzik reverberasyon bulunmaktadır. İzleyici sayısı arttıkça reverberasyon süreleri mevcut durum ve önerilen modeller için süresi azalmaktadır. Ayrıca salon pencerelerini kapatan değerlendirilmiştir. Tablo 6’da her model için Hz perdelerin açık veya kapalı olma durumunda salonun ve Hz de istatistiki ve alternatif reverberasyon akustiği üzerindeki etkisi saptanmış olup, perdelerin süreleri yer almaktadır ve bölüm de müzik ve kapalı olmasının reverberasyon süresini azaltma etkisi konuşma fonksiyonlarına uygun olabilecek görülmüştür. modellerin değerlendirilmesi yapılmıştır. İyileştirmeye yönelik çalışmalar ise Bölüm ’de Sonuç olarak akustik iyileştirmeye yönelik salonun belirtildiği gibi fonksiyona göre seçim yapılması kullanım amacının yoğunluğunun bilinmesi önem konusunda fikir vermektedir. taşımaktadır. Salonun konuşma yada müzik amaçlı kullanımı farklı akustik önlemler alınmasını gerektirmektedir. Müzik amaçlı kullanım daha uzun bir reverberasyon süresi gerektirmekte ve yansıtıcı Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri C. Kurtay ve vd. yüzey eklenmesi ile oluşturulan modellerin daha iyi Topaktaş, L., Analysis of Sound Field in sonuç verdiği gözlemlenmektedir. Konferans ya da Enclosed Spaces by Ray Tracing Technique, , ders amacı için kullanım ise yerde ve arka duvar Unpublished Master’s Thesis, M.E.T.U. yüzeylerinde soğurucu malzeme kullanılan Ankara modellerde daha iyi sonuçlar vermektedir. Arıkan, S. and Çalışkan, M., Odalardaki Ses Düzeyi Dağılımının Bilgisayar Aracılığı ile Kullanım sıklığı açısından müzik ve konuşma Belirlenmesi, TÜBİTAK, 1. Ulusal Makine eşdeğerde ise değişebilir (hareketli) yüzey tasarımına Teorisi Sempozyumu, Eylül, ODTÜ, gidilmeli ve akustik amaçlı paneller bilgisayar Ankara. simulasyonu yardımıyla gereksinime göre yeterli Irklı Eryildiz, D., The Acoustical Properties of miktar ve yerlerde yansıtıcı ve soğurucu yüzey Ancient Theatres: Their Computer Simulation malzemeleri ile oluşturulmalıdır. and Measurements. The III rd International Symposium on Lycia, Vol.1, November, TEŞEKKÜR (ACKNOWLEDGEMENT) Diracdelta, “Reverberation time”, Diracdelta Bu çalışmanın bir bölümü Gazi Üniversitesi Bilimsel Science and Engineering Encyclopedia, version Araştırma Projeleri birimi tarafından desteklenen , seafoodplus.info, (son erişim 06/ numaralı BAP Projesi kapsamında tarihi, Mayıs, ). yapılmıştır. Bize bu olanağı sağlayan Gazi Marsh, A. J., “Performance Analysis and Üniversitesine teşekkür ederiz. Conceptual Design, Part A-Discussion”, Doctor of Philosophy Thesis, The University of Western KAYNAKLAR (REFERENCES) Australia School of Architecture and Fine Arts, Australia, 1. Shankland, R.S., “The development of Sabine, W. C., “Collected Papers on Acoustics”, Architectural Acoustics”, American Scientist, Harvard University Press, Massachusetts, USA, Vol. 60, March-April, pp (re-printed in ). 2. Lawrence, A., Architectural Acoustics, Elseveier Eyring, C. F., “Reverberation time in dead seafoodplus.info Norfolk rooms”, Journal of the Acoustic Society of 3. Kuttruff, H., Room Acoustics, Applied Science America, volume:1, pp. , Publishers Ltd.,LondonApplications”, Mc A. C. Gade, “Acoustics of Concert Halls and Graw Hill Book Company, NewYork, USA (re- Rooms”, Chapter-9, edited by Rossing, T., printed by ASA), “Springer Handbook of Acoustics”, Springer 4. Moore, J.E., Design For Good acoustics and publications, Noise Control, The MacMillan Press Ltd.., Millington, G., “A Modified Formula for London Reverberation” Journal of the Acoustic Society 5. ECOTECT v, seafoodplus.info, (son of America, volume:4, pp. 69, erişim tarihi, Mayıs, ). Sette, W. J., “A New Reverberation time 6. Kurtay C.,(Proje Yürütücüsü) Gazi Üniversitesi Formula”, Journal of Acoustic Society of Rektörlük Binasındaki Mimar Kemaleddin America, volume:4, pp. , Salonu'nun Yapay Aydınlatma ve Akustik Held, B.R., Mitchell,B.W., Hurst,C.J., and Açıdan İrdelenmesi. Gazi Üniversitesi Bilimsel Mitchell,L.D., Sound Pressure Level Prediction Araştırma Projesi No: 06/, in Large Rooms Using Geometric Acoustics, seafoodplus.info, Proceedings, Inter-Noise76, pp 7. Ginn, K.B., Architectural Acoustics, Brüel and Funkhouser, T., Tsingos, N., Carlbom, I., Sondhi, Kjaer, Naerum Offset, Denmark. M., West, J. E., Pingali, G., Ngan, A., A Beam 8. Beranek, L.L., Music, Acoustics and Tracing Method for Interactive Architectural Architecture, John Wiley and Sons Inc Acoustics, Journal of the Acoustics Society of 9. Cremer, L. and Müller, H.A., Principles and America, Volume (2), February, pp. , Applications of Room Acoustics, Vol.1, Translated by T.J. Schultz, Applied Science Shaw, N., “Architectural Acoustics”, First Pan- Publishers, London and New York American / Iberian Meeting on Acoustics, Kirszenstein, J., An Image Source Computer Cancun, Mexico, December, Model for Room Acoustics Analysis and Knudsen,O.V. and Harris, C.M., Acoustical Electroacoustic Simulation, Applied Acoustics, Designing in Architecture, Acoustical Society of Vol, pp America. . Sorguç, M., Analysis of Sound Field in Enclosed Izenour, G.C. Theatre Design, Mc Graw-Hill Spaces by Method of Image Sources, Book Company Unpublished Master’s Thesis, M.E.T.U. Krokstad,A., Strom,S. And Sorsdal,S., 15 years Ankara Experience with Computer Ray Tracing, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3, C. Kurtay ve vd. Mimar Kemaleddin Salonu Akustik Performans Değerlendirmesi ve Performans Iyileştirme Önerileri Applied Acoustics, Vol, No.4, pp Schroder,M.R., Toward Better Acoustics for Concert Halls, Physics Today, October, pp, Krokstad,A., Strom,S. And Sorsdal,S., Calculating the Acoustical Responce of a Room Sirel, Ş., Yapı Akustiği I, Temel Bilgiler, İnkilap by Ray Tracing, Journal of Sound and ve Aka Basımevi, İstanbul. Vibration, Vol.8, pp Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 23, No 3,