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Barbaroux, Denise

L'influenza delle balconate sulla qualità acustica delle sale da concerto.

Rel. Arianna Astolfi, Tomás Ignacio Mendez Echenagucia. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta', 2014

Questa è la versione più aggiornata di questo documento.

Abstract:

INTRODUZIONE:

Negli ultimi anni i metodi di design e progettazione delle sale acustiche sono evoluti rapidamente. Questi nuovi sviluppi nel campo della progettazione permettono una maggiore libertà per quanto riguarda la forma delle varie architetture e questa rapida evoluzione nella progettazione architettonica richiede consulenti acustici che conoscano nuovi strumenti di analisi geometriche, adattate al nuovo processo di progettazione. La libertà di forma recentemente acquisita da architetti non è illimitata e può apparire come un requisito acustico, o come un vincolo. Questa apparente libertà deve essere usata per garantire una buona qualità acustica, incoraggiando, piuttosto che prevenire soluzioni creative.

Per valutare le qualità acustiche di una sala da concerto si fa riferimento a misure oggettive e soggettive. Tra le misure oggettive che andremo a esaminare ci sono il tempo di prima riverberazione (EDT, early decay time), la chiarezza (C80), l'intensità soggettiva del suono diretto (G, loudness of the direct sound) e la frazione della prima energia laterale (LF, lateral fraction).

Il problema affrontato nella tesi è stato quello di dare uniformità ai valori degli indici acustici citati, affinché i suddetti indici potessero essere conformi alla distribuzione della qualità acustica stessa, studiando la migliore forma della sala e in particolare la migliore forma delle balconate. Vengono analizzate le balconate, che possono essere presenti nelle sale da concerto: queste offrono vantaggi acustici, e possono modificare in maniera determinante i valori degli indici acustici elencati precedentemente.

Sono state studiate alcune ricerche di acustici che hanno partecipato all'International Symposium on Room Acoustics svoltosi a Toronto durante il giugno 2013, che si sono occupati di studiare i modi migliori grazie ai quali la geometria di una sala da concerto (e in particolare la balconata) può essere migliorata.

Quindi la tesi propone di trovare la migliore forma della concert hall e la miglior soluzione per le balconate, in modo che i valori degli indici citati prima possano essere ottimali.

Lo studio viene effettuato utilizzando alcuni software: Rhinoceros 5.0, software di modellazione virtuale, che ha permesso di costruire il modello parametrico. Il plug-in Python per Rhino è un linguaggio di programmazione, utilizzato nel nostro caso per poter generare il modello parametrico.

Pachyderm Acoustic Simulation, un altro plug-in di Rhino, che fornisce strumenti di livello professionale per la simulazione dell'analisi acustica con Rhinoceros.

Grasshopper è un linguaggio di programmazione visuale eseguito all'interno di Rhinoceros; è utilizzato principalmente per costruire algoritmi genetici.

Proprio grazie all'uso di questi strumenti è stato costruito un modello parametrico, ossia una sala parametrica, a forma rettangolare.

Sono stati definiti tre casi studio: due shoe box di dimensioni diverse, a forma fissa, e una shoe box a forma variabile. Alcune variabili sono sempre le stesse per tutti e tre i casi (nel terzo caso ci saranno anche le variabili della larghezza e dell'altezza). Sono stati definiti i range delle sale e delle variabili, e dopo sono stati lanciati i calcoli, effettuati tramite gli Algoritmi Genetici, che permettono di valutare le soluzioni di partenza e cercano di raggiungere risultati ottimali, e che sono durati circa 3 mesi e mezzo, tramite PC Asus, con processore Pentium(R) Dual-Core CPU, E5500, 2,80GHz, Memoria RAM 3,00 GB, Sistema operativo a 32 bit.

Per ogni sala abbiamo ottenuto risultati diversi tra di loro, che ci hanno permesso di valutare al meglio l'influenza delle balconate nelle shoe box studiate.

La tesi è strutturata in cinque capitoli.

Dopo il primo capitolo con l'introduzione troviamo il secondo capitolo dove analizziamo l'oggettodi studio. Affrontiamo il problema trattato nella tesi e alcuni principi dell'acustica, come la risposta all'impulso, e le misure oggettive sviluppate, quali il tempo di prima riverberazione (EDT, early decay time), la chiarezza (Cso), l'intensità soggettiva del suono diretto (G, loudness of the direct sound) e la frazione della prima energia laterale (LF, lateral fraction). In seguito parliamo dello stato dell'arte: le balconate e la loro influenza nella progettazione delle sale da concerto, lo studio di alcune ricerche inerenti con le balconate e le riflessioni laterali, particolarmente interessanti nell'argomento di tesi illustrato, infine le sale rettangolari, o shoe box, e alcuni classici esempi di questo tipo di sala.

Il terzo capitolo tratta della proposta elaborata nella tesi. Cosa sono gli Algoritmi Genetici, usati per i calcoli, l'Algoritmo Genetico multi-obiettivo e la struttura dell'Algoritmo Genetico.

Il quarto capitolo parla dell'esperimento svolto e del suo sviluppo. Vengono citati gli strumenti utilizzati per la creazione del modello parametrico, e il metodo con il quale sono stati effettuati i calcoli.

Infine l'ultimo capitolo elenca i risultati ed è diviso in tre sotto capitoli, a seconda dei tre casi studio trattati.

Relatori: Arianna Astolfi, Tomás Ignacio Mendez Echenagucia
Soggetti: A Architettura > AF Edifici e attrezzature per il tempo libero, le attività sociali, lo sport
S Scienze e Scienze Applicate > SA Acustica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta'
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/3659
Capitoli:

1. Introduzione

2. L'oggetto di studio

2.1 II problema

2.2 L'acustica delle sale da concerto

2.2.1 La risposta all'impulso

2.2.2 Le maggiori misure oggettive

2.2.2.1 II tempo di prima riverberazione o early decay time (EDT)

2.2.2.2 La chiarezza (C80)

2.2.2.3 Strenght (G)

2.2.2.4. Prima energia laterale (LF)

2.3 Stato dell'arte

2.3.1 Le balconate nella progettazione delle sale acustiche

2.3.2 Ricerche effettuate

2.3.2.1 Prima ricerca: come può essere ottimizzata la geometria di una concert hall?

2.3.2.2 Seconda ricerca: ottimizzazione di una sala da concerti con strumenti di modellazione parametrica e simulazioni acustiche wave-based

2.3.2.3 Terza ricerca: progettazione acustica di una sala con uso di geometrie curve

2.3.2.4 Quarta ricerca: studio del design di una sala tramite algoritmi genetici

2.3.3 Sale rettangolari o shoe box

3. La proposta di tesi

3.1 L'utilizzo di algoritmi genetici

3.2 L'algoritmo genetico multi-obiettivo

3.2.1 II concetto di dominanza

3.2.2 II pareto front

3.3 La struttura dell'Algoritmo Genetico

3.3.1 II modello parametrico Hall Generator

4. L'esperimento

4.1 Gli strumenti

4.1.1 Rhinoceros 5.0

4.1.2 Python

4.1.3 Pachyderm Acoustic

4.1.4 Grasshopper

4.2 Descrizione dei casi studi

4.2.1 Le Funzioni di Fitness

4.2.2 La scelta dei materiali

5. I risultati

5.1 Risultati del primo caso studio (Sala A)

5.1.1 EDT vs C80

5.1.2 EDT vs G

5-1.3 EDT vs LF

5.1.4 C80 vs G

5.1.5 C80 vs LF

5.1.6 G vs LF

5.1.7 Le sale esaminate

5.2 Risultati del secondo caso studio (Sala B)

5.2.1 EDT vs C80

5.2.2 EDT vs G

5.2.3 EDT vs LF

5.2.4 C80 vs G

5.2.5 C80 vs LF

5.2.6 G vs LF

5.2.7 Le sale esaminate

5.3 Risultati del terzo caso studio (Sala con più variabili)

5.3.1 EDT vs C80

5.3.2 EDT vs G

5-3-3 EDT vs LF

5.3.4 C80 vs G

5.3.5 C80 vs LF

5.3.6 G vs LF

5.3.7 Le sale esaminate

6. Le conclusioni

Appendice

1. Lo script Hall Generator Sala A

2. Sale shoe box

3. Pareto front Sala A

4. Pareto front Sala B

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