Âm Thanh Truyền Qua Không Khí Và Âm Thanh Truyền Qua Kết Cấu Khác Nhau Như Nào?

Sự thoải mái về âm thanh là một điều rất quý giá và quan trọng trong các công trình. Đó là lý do tại sao các công trình cần tư vấn âm học, thiết kế âm học công trình, và cách âm trong kết cấu công trình cần đảm bảo cách ly hoặc giảm thiểu hoàn toàn âm thanh truyền qua không khí và âm thanh truyền qua kết cấu. Cùng viện DASM tìm hiểu tất cả thông tin cần thiết về 2 loại âm thanh này qua bài viết dưới đây.

Âm thanh là gì?

Âm thanh là thuật ngữ chung để chỉ các dao động cơ học trong một môi trường đàn hồi, có thể là khí, chất lỏng hoặc chất rắn. Những dao động này lan truyền qua môi trường dưới dạng sóng âm. Sóng âm trong không khí là sự biến đổi về áp suất và mật độ.

Theo cách nói thông thường, âm thanh là những gì chúng ta cảm nhận được bằng hệ thống thính giác - gồm tai và não. Âm thanh có ích là âm thanh dễ chịu mà chúng ta cảm nhận được dưới dạng âm nhạc hoặc giọng nói trong cuộc trò chuyện. Ngược lại, tiếng ồn - như tiếng các phương tiện giao thông hay tiếng từ các công trường xây dựng - thường bị coi là gây khó chịu hoặc phiền toái.

Âm thanh trong không khí (Airborne Sound) và Âm thanh do tác động (Impact Sound) khác nhau như nào?

Mức âm thanh - decibel, cường độ và khoảng cách

Dải tần số âm thanh, tần số nghe được

Khi nào âm thanh trở thành tiếng ồn?

Khi âm thanh có tác động gây rối, căng thẳng hoặc gây hại đến môi trường, ta gọi đó là tiếng ồn. Thông thường, yếu tố khiến con người cảm thấy âm thanh là tiếng ồn là do âm lượng của nó.

Việc một âm thanh có bị coi là tiếng ồn hay không phần lớn phụ thuộc vào cảm nhận và đánh giá của người nghe. Tiếng ồn có thể làm rối loạn chu kỳ ngày/đêm, giảm khả năng tập trung và gây rối loạn giấc ngủ. Dù cơ thể có thể dần thích nghi khi tiếp xúc lặp lại, tiếng ồn vẫn có thể gây hại tiềm ẩn đến sức khỏe thể chất và tinh thần.

Âm thanh trực tiếp

Âm thanh trực tiếp là âm thanh đầu tiên đến tai người nghe trong một không gian kín - tức là âm thanh không bị phản xạ. Âm thanh môi trường hoặc âm thanh khuếch tán đi theo một hướng gián tiếp, thông qua các bề mặt phản xạ hoặc lệch hướng, sau đó mới đến tai.

Âm thanh trực tiếp giúp tai định vị nguồn phát âm - tức là hướng phát ra âm thanh. Trong khi đó, âm thanh môi trường góp phần tạo nên độ vang hoặc khả năng nghe rõ trong không gian. Ví dụ: nếu thời gian chênh lệch giữa âm thanh trực tiếp và phản xạ đầu tiên là 30 mili giây, người nghe sẽ cảm giác như đang ở trong một căn phòng rộng lớn.

Các loại âm thanh

Khi một môi trường rắn (như tường) bị kích thích bởi sóng âm, ta gọi đó là âm thanh truyền qua kết cấu hay tiếng ồn truyền qua kết cấu (structure-borne sound). Ngược lại, khi không khí - một môi trường khí - bị kích thích, đó là âm thanh truyền qua không khí hoặc tiếng ồn truyền qua không khí (airborne sound).

Hai loại này có thể chuyển hóa qua lại tại ranh giới giữa vật thể và không khí. Âm thanh truyền qua kết cấu có thể di chuyển với tốc độ khoảng 330 m/s, và trong bê tông, có thể nhanh gấp 10 lần - khoảng 3.400 m/s.

Âm thanh truyền qua kết cấu là gì?

Âm thanh truyền qua kết cấu tường, sàn hoặc vật thể rắn khác có thể được tạo ra theo nhiều cách:

• Âm thanh kết cấu trực tiếp: do tác động lực trực tiếp vào vật rắn - như khi khoan tường bằng máy khoan. Âm thanh va chạm (impact sound) cũng thuộc dạng này - ví dụ như tiếng bước chân trên sàn.
• Âm thanh kết cấu gián tiếp: hình thành khi âm thanh từ nguồn khí (như loa lớn) mạnh đến mức khiến vật thể rắn rung lên.

Chúng ta không thể nghe âm thanh kết cấu, nhưng có thể cảm nhận được - ví dụ tiếng bass mạnh từ nhạc techno làm rung cơ thể. Để tai nghe được âm thanh kết cấu, nó cần chuyển lại thành âm thanh truyền qua không khí khi đến bề mặt.

Làm sao đo âm thanh truyền qua kết cấu?

Đo bằng bộ chuyển đổi âm thanh kết cấu - thiết bị chuyển dao động cơ học thành tín hiệu điện analog. Các chỉ số thường đo là: biên độ dao động, vận tốc dao động và gia tốc dao động.

Làm sao giảm được tiếng ồn truyền qua kết cấu?

Giảm âm thanh kết cấu (structure-borne sound) không phải chuyện dễ, vì nó lan qua tường, trần, sàn - nói chung là mấy thứ cứng như đá, bê tông, thép… Nhưng đừng lo, dưới đây là những cách cực kỳ hiệu quả để giảm nó:

1. Tách rời kết cấu (Decoupling)

• Dùng vật liệu cách ly giữa các phần kết cấu để ngăn truyền rung động.
• Ví dụ: Dùng miếng đệm cao su, lớp xốp chuyên dụng, hoặc hệ thống treo trần cách âm.
• Trong xây nhà hoặc làm phòng thu, hay dùng vách đôi không chạm nhau (double stud wall) - mỗi bên vách riêng biệt, âm không lan qua được.

2. Dùng lớp giảm chấn (Damping layers)

• Các vật liệu như màng giảm chấn (damping membranes) hoặc tấm chống rung được kẹp giữa hai lớp vật liệu cứng (như tường thạch cao).
• Chúng hấp thụ năng lượng rung, giảm âm thanh truyền qua.

3. Thêm khối lượng (Mass-adding)

Vật nặng hơn truyền âm kém hơn (về lý thuyết). Nên bạn có thể:

• Dán thêm tấm thạch cao, tấm xi măng, hoặc tấm vật liệu cách âm chuyên dụng.
• Dùng tường gạch, bê tông nặng thay vì tường nhẹ nếu có thể.

4. Cách ly hệ thống kỹ thuật

Đường ống nước, điều hoà, quạt thông gió thường gây rung và lan âm. Giải pháp:

• Gắn bằng khớp mềm, keo cách âm, hoặc dùng treo cách ly.
• Không để chúng chạm trực tiếp vào kết cấu nhà.

5. Hạn chế điểm truyền rung (flanking paths)

• Âm thanh kết cấu có thể “lách luật”, đi vòng qua các lỗ kỹ thuật, khe cửa, khe gió, đường điện…
• Giải pháp:
• Trám kín mọi khe hở bằng keo chuyên dụng.
• Lắp door seals, cửa cách âm, và bịt kín hộp điện nếu xuyên tường.

6. Chống rung sàn và trần

Nếu âm truyền qua trần nhà hay sàn thì:

• Dùng sàn nổi cách âm (floating floor).
• Gắn trần treo có khung cao su hoặc lò xo cách ly.
• Tránh gắn loa bass vào tường/sàn, nó truyền âm rất mạnh.

Muốn xử lý âm thanh truyền qua kết cấu hiệu quả thì phải kết hợp nhiều phương pháp: vừa cách ly, vừa tăng khối lượng, vừa hút rung. Đặc biệt, công trình đang trong gia i đoạn thiết kế, cần tính toán đến các vấn đề tiếng ồn có thể xảy ra và có giải pháp xử lý phù hợp ngay từ khi lên bản vẽ để tối ưu hiệu quả và chi phí thi công.

Âm thanh truyền qua không khí là gì?

Âm thanh truyền qua không khí hay còn gọi là tiếng ồn truyền qua không khí là âm thanh di chuyển qua không khí từ nguồn phát dưới dạng sóng âm. Tai người có thể nghe được trong khoảng 20 - 20.000 Hz.

Làm sao đo tiếng ồn truyền qua không khí?

• Đo bằng đơn vị decibel (dB) - biểu thị mức áp suất âm thanh.
• 0 dB là ngưỡng nghe được nhỏ nhất; 140 dB là ngưỡng đau tai.
• Thang đo là logarit, nên tăng/giảm 10 dB được cảm nhận như gấp đôi/giảm một nửa.
• Chỉ số dB(A) là thang đo có điều chỉnh để loại bỏ năng lượng ở tần số thấp mà tai ít nhạy cảm.

Làm sao giảm tiếng ồn truyền qua không khí?

• Dựa vào hiện tượng hấp thụ âm thanh.
• Vật liệu mềm, xốp hấp thụ tốt hơn bề mặt cứng, phẳng.
• Các bức tường dày và nặng (gạch nung, bê tông, đá vôi…) cách âm tốt hơn.
• Với tường nhẹ, có thể xây thêm lớp tường thứ hai cách âm.
• Tránh khe hở hoặc lỗ nhỏ trong tường để không làm giảm hiệu quả cách âm.

Các lớp hấp thụ âm thanh được chia từ loại A đến E, theo mức độ hấp thụ:

• Loại A: hệ số hấp thụ từ 0.9 đến 1.0 - hấp thụ âm tốt nhất.
• Loại E: hệ số từ 0.15 đến 0.25 - hấp thụ âm thấp nhất.

Sự khác nhau giữa âm thanh truyền qua không khí và âm thanh truyền qua kết cấu

Sự khác nhau cơ bản giữa 2 loại âm thanh này đó chính là môi trường truyền âm khác nhau:

Airborne sound truyền qua không khí. Còn Structure-borne sound truyền qua vật thể rắn như đá, bê tông, gỗ.

Âm thanh truyền qua kết cấu như tiếng bước chân, máy móc trong công trình là ví dụ điển hình.

Âm thanh truyền qua kết cấu có thể trở lại thành âm truyền qua không khí khi đến bề mặt và lúc này mới được tai nghe thấy.

Giải pháp xử lý âm học chuyên nghiệp từ DASM

Ngay từ giai đoạn thiết kế, các vấn đề liên quan đến âm thanh, âm học cần được đưa vào phân tích kỹ lưỡng. Việc xác định đúng loại âm thanh, thử nghiệm và lựa chọn giải pháp phù hợp chính là chìa khóa giúp giảm thiểu tối đa âm thanh truyền qua không khí, mang lại không gian yên tĩnh, thoải mái và chất lượng sống vượt trội.

Viện DASM luôn sẵn sàng đồng hành cùng các doanh nghiệp, kiến trúc sư và kỹ sư xây dựng trong quá trình kiểm soát âm thanh - độ rung - chấn động trong công trình.

Liên hệ ngay viện DASM để nhận tư vấn chuyên sâu và giải pháp cách âm, chặn tiếng ồn tối ưu cho dự án của bạn!