Tiếng ồn và giải pháp kiến trúc giảm ồn trong nhà cao tầng

Với xu hướng thiết kế bền vững, nghiên cứu đánh giá về nguyên nhân, hiện trạng mức ồn, thành phần tiếng ồn và ảnh hưởng trong công trình kiến trúc đối với con người nhằm đưa ra những chiến lược, giải pháp thiết kế giảm ồn hiệu quả cho không gian kiến trúc.

Thực trạng – Tác động của tiếng ồn

Tiếng ồn là những âm không cần nghe, nó ảnh hưởng tới môi trường sống, làm việc, nghỉ ngơi, nghe nhìn và sức khoẻ con người. Tiếng ồn là những âm có biểu đồ không tuân theo quy luật hình sine và vượt mức ồn cho phép theo tiêu chuẩn của từng quốc gia. Nguồn ồn bao gồm: Nguồn ồn giao thông, nguồn ồn trang thiết bị trong công trình kiến trúc, nguồn ồn do hoạt động con người.

1. Tác động của tiếng ồn

Theo biểu đồ hình tháp (Hình 2) về mức độ nghiêm trọng của tiếng ồn đến sức khoẻ con người của tổ chức y tế thế giới (WHO), tiếng ồn ảnh hưởng đến sức khoẻ con người về mặt số lượng theo cấp độ sau:

Phần lớn con người ảnh hưởng tiếng ồn cảm thấy không tiện nghi dẫn đến mất tập trung tập trung, rối loạn giấc ngủ; Kế đến tiếng ồn gây nên sự căng thẳng, dễ bị kích động, tăng hormone căng thẳng. Cấp độ thứ 3 là tiếng ồn mang đến những nguy cơ sức khoẻ con người là huyết áp, bệnh mỡ trong máu, bệnh máu đông, và đường trong máu. Ở cấp độ 4 tiếng ồn dẫn đến các bệnh tật như chứng mất ngủ, bệnh tim mạch. Ở cấp độ cao nhất tiếng ồn gây nên tử vong.

Hiện nay theo thống kê của Viện Dinh dưỡng Việt Nam thì tỷ lệ người tử vong do bệnh tim mạch chiếm 33% cao nhất. Và bệnh tim mạch tỷ lệ thuận với quá trình đô thị hoá. Sự phát triển của dân số ở các đô thị kéo theo sự gia tăng của phương tiện cá nhân nhanh chóng, ảnh hưởng tiếng ồn đến sức khoẻ của người dân ở đô thị ngày càng nghiêm trọng.

2. Nguồn ồn

– Tiếng ồn giao thông

Tiếng ồn giao thông là nguyên nhân chính của tiếng ồn đô thị, sẽ tăng lên khi mật độ cũng như tốc độ phương tiện tăng lên. Sống và làm việc với môi trường tiếng ồn vượt mức ồn tiện nghi cho phép sẽ ảnh hưởng đến đến sức khoẻ, hiệu suất học tập, làm việc, là nguyên nhân của một số bệnh tật như trầm cảm, tim mạch. Nguy hiểm hơn khi tiếng ồn là nguyên nhân đến một số bệnh mất ngủ, tim mạch hoặc điếc.

Giảm mật độ phương tiện giao thông sẽ giảm được mức độ tiếng ồn của môi trường. Việc giảm nguồn ồn giao thông phụ thuộc rất nhiều vào các chính sách của chính phủ như: Phát triển giao thông công cộng, công tác quy hoạch mới cũng như chấn chỉnh giao thông đô thị hiện trạng,…

– Tiếng ồn do trang thiết bị công trình

Các thiết bị sử dụng trong công trình như đèn chiếu sáng, máy bơm, máy giặt,… phát ra khi con người sử dụng. Vì mức ồn do các trang thiết bị không lớn hoặc xuất hiện ở những thời điểm con người không nghỉ ngơi nên chúng ta ít chú ý. Nhưng trong những điều kiện thời gian nghỉ ngơi hay trong các không gian có yêu cầu đặc biệt như khán phòng, studio,… thì tiếng ồn của trang thiết bị trong công trình sẽ ảnh hưởng đến chất lượng âm trong không gian. Trang thiết bị trong công trình cần phải đạt mức ồn cho phép quy định để không ảnh hưởng đến nền ồn trong không gian kiến trúc. Cách bố trí, phương pháp lắp đặt của KTS và kỹ sư, góp phần giảm nguồn ồn do trang thiết bị phát ra.

– Tiếng ồn do hoạt động của con người

Theo khảo sát của nhóm nghiên cứu tổ chức y tế thế giới năm 2003 thì tiếng ồn do hoạt động con người được xếp thứ 2 trong các nguồn ồn tác động đến con người trong thời gian ngủ. Nguồn ồn do con người gây ra phụ thuộc rất nhiều về dân trí cũng như văn hoá. Hiện nay, ở TP HCM, có những cơ sở sản xuất nằm đan xen với khu dân cư. Khi hoạt động sản xuất sẽ gây ra tiếng ồn lan truyền đến không gian ở khác. Ngoài ra, các hoạt động con người như: Nấu ăn, xây dựng sửa chữa, karaoke ngoài phố,… hoạt động không theo khung giờ cho phép cũng gây nên tình trạng tiếng ồn trong khu ở. Việc khắc phục tiếng ồn do hoạt động của con người, phụ thuộc rất nhiều về trình độ dân trí, quản lý của nhà nước, và quy hoạch đô thị.

Cơ sở khoa học

Thực tế cơ sở đo nguồn ồn giao thông trong các đô thị ở Việt Nam còn hạn chế về số liệu đo đạc, do đó các đơn vị hay cá nhân nghiên cứu khó có thể tiếp cận trong quá trình khảo sát. Mức âm của nguồn ồn chỉ được dự đoán qua các thống kê từ bài báo là vượt mức ồn cho phép ngoài nhà theo tiêu chuẩn tiếng ồn ngoài nhà ở khu vực thông thường là 70 dBA.

“Trước năm 2008, mức tăng trung bình tiếng ồn trên địa bàn TP HCM khoảng 0,2-0,4 dBA nhưng năm 2009, độ ồn đã gia tăng chóng mặt bằng 14 năm trước đó cộng lại. Trong 3 nguồn gây tiếng ồn chính: Hoạt động công nghiệp, giao thông, xây dựng- dịch vụ thì tại TP HCM, nguyên nhân của sự gia tăng mức độ ồn phần lớn đều do giao thông gây ra. Trong mấy năm gần đây, mỗi năm TP tăng 10% xe hơi cá nhân. Dự kiến, nhu cầu sử dụng xe hơi sẽ còn tăng cao hơn nữa và tắc nghẽn giao thông nghiêm trọng là điều khó tránh khỏi. Với tình hình này, ô nhiễm tiếng ồn sẽ còn tăng vùn vụt”, TS Nguyễn Đinh Tuấn cho biết.

Hình ảnh lưu lại từ ứng dụng “Decibel X” trong 3 thời điểm khác nhau (trước khi dừng đèn đỏ 84.7 dBA, dừng đèn đỏ 67.3 dBA, khi đèn xanh 86.7 dBA) tại nút giao thông đường Hùng Vương và Ngô Quyền, Quận 5, TP.HCM đều có mức trung bình rất cao trên 80 dBA. Với mức ồn giao thông khá cao, người dân sống trong các công trình nhà ở gần các trục đường sẽ chịu sự ảnh hưởng rất về tâm lý và sức khoẻ theo chứng minh của tổ chức y tế thế giới WHO.

1. Tiêu chuẩn mức ồn cho phép trong không gian mở

Tổ chức y tế thế giới đề xuất bảng mức ồn tối đa cho các không gian khác nhau trong công trình kiến trúc. Ví dụ đối với phòng ngủ là 35-45 dBA. Tuy nhiên, nếu áp dụng tiêu chuẩn này cho không gian ở Việt Nam hay một số nước đang phát triển là không thể vì công tác quy hoạch đô thị không theo kịp tốc độ đô thị hoá.

Theo dự thảo về tiêu chuẩn thiết kế “mức nền ồn tối đa cho phép trong công trình dân dụng” của PGS.TS.KTS Phạm Đức Nguyên cho thấy nền ồn cho phép trong công trình nhà ở của Việt Nam cao hơn so với mức nền ồn đề nghị của tổ chức y tế thế giới WHO rất nhiều là 10dBA (mức nền ồn trong công trình nhà ở của Việt Nam là 45-55 dBA tương ứng cung giờ 21h-6h và 6h – 21h).

2. Nguyên nhân

Tiếng ồn lan truyền giữa các không gian kiến trúc qua hai phương thức – truyền âm không khí và truyền âm va chạm.

Truyền âm không khí trực tiếp là có khoảng trống không khí giữa không gian ngoài nhà và trong nhà (hoặc khoảng trống, khe hở giữa các không gian trong nhà) dẫn đến tiếng ồn lan truyền trong không khí. Truyền âm giao động là do giao động sóng âm của phần tử không khí đến gặp vách ngăn sẽ làm cho vách bị uốn cong. Sự giao động của vách ngăn trở thành nguồn âm mới và có tần số sấp xỉ tần số uốn cong. Phương thức lan truyền tiếng ồn là do không khí và đại lượng đánh giá cách âm không khí ký hiệu là Rw, đơn vị là decibel (dB)

Truyền âm va chạm là những rung động của nguồn dao động biến thành sóng âm lan truyền trong kết cấu và bức xạ vào không gian bên cạch. Phương thức lan truyền tiếng ồn là do kết cấu và đại lượng đánh giá cách âm va chạm ký hiệu là Ln,w, đơn vị là decibel (dB)

3. Thể loại công trình nghiên cứu và các lớp công trình

Hiện nay mô hình ở chung cư cao tầng đang tăng lên rất nhanh cùng với sự gia tăng dân số của TP.HCM. Nghiên cứu những giải pháp kiến trúc bền vững gắn liền với mô hình ở này trong điều kiện thực trạng của TP là sự cần thiết. Những giải pháp thiết kế kiến trúc giảm ảnh hưởng tiếng ồn đô thị đối với không gian ở sẽ góp phần rất lớn về sức khoẻ đối với cư dân nói riêng và xã hội nói chung.
Các giải pháp thiết kế đặc thù dựa trên các lớp của công trình do đó việc dựa vào cấu trúc 06 lớp công trình từ cuốn sách “How building learn” của Stewart Brand để đưa ra những giải pháp kiến nghị cụ thể cho từng lớp.

Các giải pháp kiến nghị

Đối với công trình chung cư cao tầng và nguồn ồn giao thông, trong 6 lớp công trình của Stewart Brand, chúng ta chú trọng đến lớp1,2,3: Vị trí khu đất, phần móng và kết cấu, phần vỏ công trình, phần tường ngăn chia công trình.

1. Phần vị trí khu đất, quy hoạch và phân khu chức năng – SITE
2. Phần móng và kết cấu khung chịu lực công trình – STRUCTURE
3. Phần vỏ công trình: tường bao, cửa sổ, cửa đi, mái công trình – SKIN
4. Phần tường ngăn chia bên trong công trình – SPACE
5. Phần kỹ thuật công trình ( hệ thống HVAC và M&E công trình) – SERVICE
6. Phần trang thiết bị bên trong công trình – STUFF

Quy hoạch, phân khu chức năng trong công trình – Site

Quy hoạch tổng thể và phân khu chức năng trên tổng mặt trong khu ở và chung cư hiện nay là giải pháp ít tốn kém nhất cho cách âm chống ồn của đô thị nói chung và công trình kiến trúc nói riêng. Phân khu chức năng theo trình tự mức ồn cho phép trong công trình sẽ giúp đảm bảo được nền ồn của từng khu chức năng hợp lý. Quá trình thiết kế này sẽ giúp giảm thiểu sử dụng giải pháp cách âm chủ động tăng chi phí.

Phân khu chức năng giữa các không gian khác nhau theo mức độ ồn cần chú ý trên mặt bằng và mặt cắt.

Việc phân bố không gian chức năng khác nhau bên trong công trình theo mức độ nền ồn sẽ giảm được mức ồn lan truyền trực tiếp hay dán tiếp do va chạm.

Hình ảnh mặt cắt ngang qua trục đường cho thấy việc ứng dụng cây xanh cảnh quan kết hợp với các cấu trúc tường chống ồn trong khuôn viên khu đất xây dựng sẽ góp phần giảm tiếng ồn hiệu quả. Ở đây, cấu tạo, vật liệu của tường chống ồn cũng như độ nghiêng của cấu trúc này sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả chống ồn. Bên cạnh đó vật liệu và cấu trúc tạo nên thẩm mỹ, kiến trúc cho tường. Giải pháp này được các nước phát triển áp dụng rất nhiều trong những đô thị có quỹ đất giới hạn và giá trị đất cao vì không thể áp dụng giải pháp khoảng cách hay cây xanh chống ồn.

Móng và kết cấu công trình – Structure

Tiếng ồn giao thông lan truyền vào các công trình chung cư cao tầng theo 2 phương thức: Truyền âm không khí và truyền âm va chạm.

Tiếng ồn ở trục đường do sự rung động khi các phương tiện giao thông di chuyển lan truyền theo nền đất vào phần móng của các chung cư cao tầng. Hiện nay, vì giá trị của đất xây dựng, các khu chung cư cao tầng được xây dựng rất gần với trục đường dẫn đến việc ảnh hưởng của tiếng ồn do rung động là rất lớn. Việc đưa ra các giải pháp chống ồn cho phần móng sẽ góp phần giảm tiếng ồn giao thông lan truyền vào công trình kiến trúc. Giải pháp xây dựng tường chắn chống ồn cho phần móng, các phần hồ cảnh quan,… nhằm ngăn chặn nguồn dao động lan truyền sẽ ngăn được tiếng ồn lan truyền.

Phần đánh dấu màu xanh trên tổng mặt bằng của khu tổ hợp chung cư Vista, quận 2 TP.HCM cần phải có những giải pháp chống ồn cho kết cấu như: Tường chống giao động chôn dưới nền đất, hồ cảnh quan, tường chống ồn trên mặt đất nhằm giảm mạnh tiếng ồn trên trục đường xa lộ Hà Nội cũng như của tuyến Metro trong tương lai.

Nguồn ồn trong nhà do va chạm sẽ lan truyền theo kết cấu. Khả năng lan truyền của tiếng ồn theo kết cấu phụ thuộc rất nhiều vào độ đặc chắc của kết cấu và liên kết kết cấu. Kết cấu khung hay sàn có độ đặc chắc cao thì khả năng lan truyền tiếng ồn xa và ngược lại.

Hình khối và vỏ bao che công trình – Skin

Lớp vỏ bao che công trình chung cư không chỉ đóng vai trò thẩm mỹ, tạo ra tiện nghi về nhiệt, thông gió, chiếu sáng mà còn đáp ứng về tiện nghi tiếng ồn của không gian kiến trúc bên trong. Khả năng giảm âm của lớp vỏ hiệu quả đáng kể khi hình khối hoặc chi tiết cấu tạo của lớp vỏ công trình được nghiên cứu thiết kế hợp lý.

Khả năng xuyên qua của tiếng ồn phụ thuộc vào góc tới của tia âm. Khi tia âm vuông góc với vỏ bao che thì khả năng xuyên qua là lớn nhất. Do đó hình khối kiến trúc ảnh hưởng đến lượng âm thanh xuyên qua của tiếng ồn.

Hệ thống ban công, tường ngoài và cửa đi, cửa sổ đóng vai trò rất lớn trong việc giảm mức tiếng ồn giao thông từ bên ngoài vào trong công trình.

Hệ thống ban công nếu có của công trình có tác dụng tạo ra vùng bóng âm và giảm tiếng ồn cho công trình chung cư cao tầng từ tầng 4 trở lên theo nghiên cứu của Lucia Busa, Simone Secchi, Stefino Baldini về “Ảnh hưởng của vỏ công trình trong chống ồn công trình”. Kích thước chiều rộng, sâu của ban công ảnh hưởng đến khả năng chống ồn. Hình dạng, cấu tạo của ban công cũng ảnh hưởng đến tiếng ồn giao thông. Ngoài ra, vật liệu sử dụng cho trần ban công cũng thay đổi tiếng ồn giao thông đối với công trình.

Đối với hệ thống tường ngoài thì sử dụng tường hai lớp cách âm. Kết cấu liên kết giữa 2 lớp cần được chú ý trong quá trình thi công để tráng hiện tượng cầu âm. Vật liệu hoàn thiện bên ngoài nên nghiên cứu sử dụng dạng tiêu âm, tránh phản xạ giữa các khối công trình gây hiện tượng cộng hưởng càng làm tiếng ồn to thêm.

Đối với Việt Nam nói chung và TP HCM nói riêng, các căn hộ cần phải mở cửa thông thoáng, đây là một trong những thách thức đối với chống ồn cho thể loại công trình này. Phương thức lan truyền trong quá trình mở cửa chủ yếu theo phương thức không khí truyền âm và khi đóng cửa là theo phương thức truyền âm giao động. Để đảm bảo nền ồn đạt tiêu chuẩn cho không gian bên trong công trình khi thông gió tự nhiên thì phải quy hoạch đảm bảo tiếng ồn lan truyền đến bên ngoài cửa sổ đúng với mức ồn cho phép.

Trong trường hợp thực tiễn của TP HCM cũng như các đô thị lớn với mức ồn đến bề mặt công trình chung cư là vượt mức cho phép, do đó cấu trúc, vật liệu của cửa sẽ đóng vai trò rất lớn cho việc giảm thiểu tiếng ồn giao thông vào trong công trình kiến trúc. Hiện nay các công trình chung cư cao cấp có sử dụng các loại cửa nhôm kính hay nhựa lõi thép kính có độ kín cao và khả năng cách âm rất hiệu quả. Với loại cấu tạo cửa kính 2 lớp vừa khai thác được hiệu quả về tầm nhìn cảnh quan đồng thời giảm tiếng ồn giao thông.

Kết luận

Nghiên cứu đã chứng minh được tác hại của tiếng ồn trong công trình kiến trúc đối với sức khoẻ con người cũng như là phát triển kinh tế xã hội ở TP HCM nói riêng và các đô thị Việt Nam nói chung.
Nhận biết nguyên nhân và phương thức lan truyền tiếng ồn đối với thể loại công trình chung cư cao tầng, những cá nhân, tổ chức tham gia trực tiếp hay gián tiếp có thể tác động đến sự hoàn thiện công trình về mặt tiện nghi âm thanh. Với những giải pháp đề xuất cụ thể sẽ góp phần vào trong công tác thiết kế thể loại công trình chung cư cao tầng nhằm đem lại những không gian sống bền vững cho cộng đồng.

Ths. KTS. Trần Nhân Hải

Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 06-2019