gürültü

GÜRÜLTÜ
6.1 Giriş
İnsan çevresini ciddi bir şekilde tehdit eden önemli bir problem de "gürültü" dür.
Gürültüyü arzu edilmeyen seslerin atmosfere yayılması şeklinde ele almak uygundur.
Son zamanlarda iş yerlerindeki makineleşme, oto yollarının yaygınlaşması ve
trafik yükünün artması hava yolu taşımacılığının yaygınlaştırılması gürültüyü, çevre
kirlenmesi ve korunması ile ilgili önemli bir problem haline getirmiştir. Bunun için de
toplumda gürültü seviyesini belirli seviyelerde tutmak, gürültüyü kaynağında azaltmak
üzere kanunî ve idarî düzenlemelere geçilmiştir.
Çevremizdeki ses tipleri kuş cıvıltılarından, jet gürültülerine kadar çok değişiktir.
Gürültü genellikle istenmeyen, veya devamına tahammül edilemeyen seslerdir.
Gürültünün esasını ses teşkil ettiğinden ses hakkında kısaca bilgi verilmesi uygun
görülmüştür. Gürültü ölçümlerinin gayesi, mevcut gürültünün daha önce belirlenmiş
kriterlerle mukayese edilerek, kabul edilebilirliği hakkında bir karara varılmasının temin
edilmesidir.
6.2. GÜRÜLTÜNÜN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Gürültünün "arzu edilmeyen sesler" şeklinde tarif edildiği daha önce belirtilmişti.
Ses ise moleküllerin mekanik titreşimi sonucu meydana gelir ve dalga hareketi ile
atmosfere yayılır.
6.2.1. Titreşim ve Dalga
Herhangi bir madde hareket eder veya titreşirse, sahip olduğu enerjinin küçük bir parçası
ortama ses şeklinde yayılarak kaybolur. Partiküller denge durumundan sadece sonsuz küçük
bir mesafede, Şekil 6.1'de gösterildiği gibi, ses dalgalarının yayılma yönünde titreşirler.
Şekil 6.1. Tek bir devir esnasında bir parçacığın hareketi
Ardışık partiküller arasında transfer edilecek olan hareket için geçen zaman ve dolayısıyle
titreşimin yayılma hızı, ortamın elastisitesine bağlı olarak:
(6.1)
şeklinde ifade edilir. Burada k bir sabit, E ortamın elastisite modülü ve p ortamın
yoğunluğudur. 20°C sıcaklık ve normal şartlar altında, sesin atmosferdeki yayılma hızı 344
m/sn'dir. Atmosferde ses hızının sabit olması halinde dalga boyu, iki ardışık sıkışma veya
gevşeme arasındaki zaman olarak tariflenebilir. Bu sıkışıp gevşemelerin birim zamandaki sayısı
titreşimin frekansını meydana getirir. Buna göre dalga boyu;
(6.2)
şeklinde ifade edilir. Burada; X dalga boyu, T ardışık iki sıkışma arasındaki zaman, v sesin
havadaki yayılma hızı, f titreşimin frekansıdır. Normal şartlardaki ses hızı için dalga boyu ile
frekansı arasındaki nomogram Şekil 6.2'de gösterilmiştir.
Şekil 6.2. Normal şartlarda dalga boyu frekans değerleri
6.2.2. Sesin Kuvveti, Enerji Yoğunluğu ve Şiddeti
Her gürültü kaynağının bir karakteristik ses kuvveti vardır. Bu ses basıncı
kaynağın fiziksel özellikleri yanında, maruz kalanlann mesafesi, sıcaklık, hız gradyanı
gibi diğer çevre şartlarına bağlıdır. Bunun için de gürültülerin mukayese ve
sıralamasında çok kullanılan mutlak bir ölçüdür. Ortamın birim hacminin ihtiva ettiği
akustik enerji herhangi bir gürültü ortamının temel parametresidir. Enerji yoğunluğu
ses basıncına bağlı olarak
(6.3)
denklemi ile ifade edilir. D enerji yoğunluğu, P ses basıncıdır. Diğer parametreler daha
önce tarfılendiği_ gibidir.
Şiddet, sesin yayıldığı ortamın birim alanından, dalga yayılma yönüne dik
doğrultuda birim zamanda geçen akustik enerji olarak tariflenir. Çeşitli akustik
ortamlar için farklı değerler alır. Ses dalgalarının sadece kaynak doğrultusundan geldiği
serbest bir ortam için:
(6.4)
şeklinde ifade edilir. I sesin şiddetidir.
İdeal yankının meydana geldiği bir odadaki gibi, yaygın bir ortam için sesin
herhangi bir yönden gelmesi mümkündür. Bu durumda net şiddet sıfırdır. Bununla
beraber sadece bir yönden gelen ve bir düzlemin birim alanından geçen sesin şiddeti:
şeklinde ifade edilir. Burada pv'ye ortamın karakteristik akustik impedansı adı verilir.
20 °C'deki hava için bu değer 407 kg/m2-sn2'dir.
6.2.3. Kaynak Tipleri
Gürültü kaynaklan fiziksel olarak:
a) Düzlem kaynak
b) Nokta kaynak
c) Çizgi kaynak
olmak üzere 3 grupta ele alınabilir. Gürültü kontrolü çalışmalarında düzlem kaynaklara
çok nadir rastlandığından sadece nokta ve çizgi kaynak hakkında bilgi verilmiştir.
i. Nokta Kaynak
Gürültü kaynaklarının boyutları gürültüye maruz kalanlara olan mesafelerine
nazaran küçükse böyle kaynaklar nokta kaynak olarak düşünülebilir. Sanayi
kuruluşlarının, hava meydanlarının ve trafikte seyreden her bir vasıtanın gürültüleri bu
gruba dahil edilebilir. İdeal bir nokta kaynak Şekil 6.3'de gösterilmiştir. Nokta
kaynakta meydana gelen ses enerjisi bütün yönlerde eşit olarak dağılır.
Şekil 6.3. Bir nokta kaynaktan yayılan ses dalgalan
Kaynaktan uzaklaştıkça ses dalgalarının enerjisi daha geniş küre yüzeylerine yayılır
(şekil 6.4).
Şayet ortamda enerjinin kaybolmadığını düşünülürse, bütün enerji yarıçaplı küre
kabuğuna taşınır. Böylece sesin şiddeti bu küre kabuğunun alanına bölünerek;
(6.6)
şeklinde ifade edilebilir.
ii. Çizgi Kaynak
Çizgi kaynak türbülanslı bir akışkanı taşıyan boru veya ara mesafeleri yakın olan
bir dizi nokta kaynağın tamamı olarak gözönüne alınabilir. Bu gruba otoyolları ve
demiryolları ile bir seri makinanm yanyana bulunduğu fabrikalar dahil edilebilir. Şekil
5.6'daki sonsuz uzunlukta ve birim boydaki enerjisi sabit olan bir çizgi kaynağın belirli
bir parçasını göz önüne alalım.
Şekil 6.4. Bir nokta kaynaktan yayılan ses
Böylece bir çizgi kaynağın ses dalgalan sadece bu çizgiye dik istikâmette yayılır.
Çizgiden eşit uzaklıkta bulunan her hangi iki nokta aynı dalga yüzeyi üzerinde bulunur
ve aynı özelliğe sahiptir. Burada dalgalar eksenleri çizgi kaynak olan aynı merkezli
silindirik yüzeyler meydana getirir. Kaynağın birim boyundan serbest bırakılan enerji
birim zamanda silindirik yüzeylerde aynı mesafeyi kateder. Verilen bir yarıçap için sesin
şiddeti kaynağın bu kısmı tarafından neşredilen enerjinin silindirik yüzeye bölünmesi
ile:
şeklinde ifade edilir.
Nokta ve çizgi şeklindeki kaynaklardan yayılan gürültülerin mesafe ile azalması
Şekil 6.6 da gösterilmiştir. Mesafe iki misline çıktığı zaman gürültünün şiddeti nokta
kaynaklarda 6 dB, çizgi kaynaklarda ise 3 dB azalır.
Şekil 6.5. Çizgi kaynaktan ses dalgalarının yayılması.
6.3. GURULTUNUN ATMOSFERDE YAYILMASI
6.3.1. Giriş
Atmosferde yayılan gürültünün şiddetinin mesafe ile azaldığı daha önce belirtilmişti. Bunun yanında, hava ve sıcaklık gradyanları, çalkantı ve ortamın viskozitesi
de gürültünün yayılmasına ciddi bir şekilde tesir eder. Ortamın viskozitesi gürültünün
frekansını azaltır ve yayılma güzergâhını değiştirir. Gürültü kontrol ve ölçmeleri, daha
çok insanların yaşadığı yer yüzeyinde yapılmaktadır. Bunun için kaynakla gürültüye
maruz kalanlar arasındaki engeller dolayısıyla meydana gelen absorbsiyon ve
yansımalar, gürültü kontrolü bakımından önemli bir yer tutar. Bunlar mutlaka nazarı
dikkate alınmalıdır.
6.3.2. Rüzgârın Tesiri
Atmosfer normal şartlar altında gerçek bir akışkan olduğundan, akışkanların bütün
özelliklerine sahiptir. Havanın viskoz bir ortam dolayısıyla yer yüzeyinde hava
moleküllerinin hareketi sıfırdır ve burada sınır tabakası teşekkül eder. Bu kaynaktan
neşredilen gürültü dalgaları belirli bir atmosfer tabakasına geldiğinde, değişik yönlerde
ve değişik yüksekliklerde farklı hızlara sahip olabilir (Şekil 6.6).
Şekil 6.6. Farklı hızlara sahip tabakaların sınırında gürültü dalgalarının yayılması
Yeryüzeyindeki bir gözleyiciye göre rüzgârın etkisi Şekil 6.7 de gösterilmiştir. Bu durumda
rüzgârın yönüne göre, kaynağın bir tarafında gürültünün şiddeti artarken diğer tarafında ölü
bir bölge ortaya çıkmaktadır.
Şekil 6.7. Sınır tabakasında gürültü dalgalarının kırılması
6.3.3. Sıcaklığın Tesiri
Gürültü dalgalarının atmosferdeki hızı hava sıcaklığı ile artar. Halbuki atmosferde hava
sıcaklığı yükseklikle azalır. Yükselen gürültü dalgaları düşük sıcaklıktaki bir atmosfer
tabakasına girerse yayılma hızını kaybeder ve ses dalgaları iki tabakanın sınırında kırılır.
Neticede rüzgarsız bir havada yer yüzeyinden yükselen gürültü dalgaları hız gradyanmın
büyüklüğüne bağlı olarak bükülür ve kaynaktan belirli mesafelerde ölü noktalar teşekkül etmeye
başlar. Bununla beraber, inversiyon tabakasının meydana geldiği hallerde, atmosferde hava
sıcaklığı yükseklikle arttığından gürültünün yayılma hızı da yükseklikle artar ve ölü noktalar
teşekkül etmez (Şekil 6.8).
6.3.4.Gürültünün Absorbsiyonu
Gürültünün yayıldığı ortamdaki maddeler gürültüyü meydana getiren ses dalgalarının
yansıması veya yutulması bakımından önem taşır. Bazen yeryüzünde bulunan tabiî
engeller (bitki örtüsü vs.) önemli derecede azaltır. Bu azaltma yüksek frekanslı gürültü
dalgalarında daha etkilidir. Aynı zamanda engellerin yüzeyde meydana getirdikleri
etkili pürüzlülük de önemlidir. Meselâ küçük çimenlerin meydana getirdiği azaltma
küçük olmakla beraber, yüksek çayırların veya mısır bitkilerinin tesiri gürültü şiddetini
100 metrede 20 dB azaltacak kadar yüksektir.
6.3.5. Yansıma.ve Absorbsiyon
Gürültü dalgaları bir yüzeye rastladığında enerjinin bir kısmı geri döner, bir kısmı
yüzey içine nüfuz eder, bir kısmı da yüzey tarafından absorbe edilir. Bu parçaların
büyüklüğü yüzey tipine bağlıdır. Gürültü kaynağı ile gürültüye maruz kalanlar arasında
çeşitli engellerin bulunması, gürültünün ölçülmesini ve kontrolünü güçleştirir.
a) N
ormal
b) Sıcaklık
inversiyonu
c) Ses"kanalı7
Şekil 6.8 (a). Sıcaklığın yükseklikle değişimi
-t—: ------------------------------ . ---- _ ----- —*—.-*.
jekil 6.8. (b). Gürültünün normal ve inversiyon halindeki atmosferde yayılması
Absorbsiyonun ve nüfüziyetin küçük olduğu yüzeyler akustik bakımından sert
yüzeylerdir. Yatay ve sert bir düzlemdeki gürültü dalgalarının yansıması Şekil 6.9 da
gösterilmiştir.
Şekil 6.9. Gürültünün yansıması.
Yüzeylerin ses dalgalarını absorbe etmesi, etkili pürüzlülük, porozite ve fleksibilite
gibi malzemenin çeşitli özelliklerine bağlıdır. Yüzeylerin absorbe etme özelliği 0 ile 1
arasında değişen absorbsiyon katsayısı ile ifade edilir. Ab-sorblama özelliği fazla olan
malzemeler gürültü kontrolünde büyük ölçüde kullanılır.
6.4. GÜRÜLTÜNÜN ÖLÇÜSÜ ve GÜRÜLTÜ KRİTERLERİ
6.4.1. Gürültü Dalgalarının Özellikleri
Bütün ses dalgaları belirli fiziksel parametrelerle karakterize edilir. Bunlar basit
olarak ses sinyallerinin frekans ve genliği (amplitüd) olarak ifade edilir. Genlik ve
frekansın sabit olması halinde olaylar basit olarak ifade edilir. Genlik ve frekansın sabit
olması halinde olaylar basit olarak ele alınabilirse de, bu parametrelerin zamanla
değişken olması gürültü ile ilgili hadiseleri karmaşık hale
6.3.4.
Ses dalgalarının en basit şekli, sinüzoidal olarak yayılan değişken gen-likli (amplitüd) ve sabit
frekanslı olanıdır. Bu basit ses dalgaları Şekil 6.10 da gösterilmiştir. Gürültü dalgalarının
amplitüdlerine ait çeşitli ölçüler de aynı şekilde gösterilmiştir.
Frekans
Şekil 6.11. Gürültü sinyalleri
a) Sinüzoidal,
b) Birleşik iki sinüzoidal.
d) Rastgele gürültü.
c) Kare dalga,