Spor salonlarının çok amaçlı kullanımında  akustik performansın malzeme ve tasarım değişkenleri aracılığıyla incelenmesi
Examination of acoustic performance via material and design variables in multiuse sport halls
Yazar: ONUR TEKİN
Danışman: PROF. DR. SEVTAP YILMAZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Kapalı spor salonları = Indoor sports facilities ; Konser salonları = Concert halls ; Lisansüstü tezler = Postgraduation thesises ; Mimari akustik = Architectural acoustic

Özet:
Günümüzde giderek artan şehir nüfüsları ve kısıtlı arsa arzı sebebi ile kültürel etkinliklerin yapılabileceği çok amaçlı mekanların önemi ve kullanımı giderek artmaktadır. Şehir merkezlerinde yer alan mevcut spor salonları, bu konuya çözüm olarak sunulan en genel geçer uygulamadır. Büyük hacimleri ve sahip oldukları yüksek seyirci kapasitesi ile birlikte şehir içinde her daim canlı ve yaşayan bir mekan olarak kullanılmaları, akla yatkın bir çözüm önerisi olarak gözükmektedir. Ancak farklı müzik türlerindeki konserlerin özel bir akustik tasarım yapılmadan gerçekleştirildiği spor salonlarında, hacimdeki akustik kalite algısı düşmekte ve dinleyici memnuniyeti azalmaktadır.
Bu tez çalışması kapsamında, hedeflenen akustik kalite algısını ve dinleyici memnuniyetini sağlayabilmek amacı ile spor salonlarında iki farklı müzik türü için değişkenliği sağlayabilecek tasarım ve malzeme önerileri geliştirilmiştir. Geliştirilen önerilerin performansları, salonların yalın hallerine göre sağlanan değişim üzerinden değerlendirilmiştir.
Bu amaçlar doğrultusunda hazırlanan tez çalışması kapsamında altı ana bölüm yer almaktadır.
Çalışmanın ilk bölümünde, konser etkinliklerinin toplumsal hayat içindeki yerinden bahsedilmiş ve seyircilere hem görsel hem de akustik olarak doğru biçimde aktarılmasının önemi anlatılmıştır. Çok amaçlı salonlara duyulan ihtiyaçtan bahsedilerek, spor salonların bu amaçla kullanılması durumunda karşılaşılan sorunlar belirtilmiştir. Ayrıca, tez çalışması kapsamında izlenen süreç ve yöntemler detaylıca açıklanmıştır.
İkinci bölümde, hacim akustiği gereklilikleri ve bunların konser salonu tasarımlarına olan etkileri incelenmiştir. Tasarım aşamasında dikkat edilmesi gereken temel tasarım parametreleri ve kaçınılması gereken akustik kusurlar belirtilmiştir. Akustik kusurların görüldüğü durumlar ve önerilen çözümler, örnekler üzerinden görselleştirilerek anlatılmıştır. Salonların değerlendirilmesinde kullanılan nesnel ve öznel parametreler açıklanmış, nesnel parametrelerin hesap yöntemleri, öznel parametrelerin ise ilintili olduğu nesnel parametreler belirtilmiştir.
Üçüncü bölümde, rock ve pop gibi güçlendirilmiş müzik türlerinin karakteristiği anlatılmıştır. Spor salonlarının ve güçlendirilmiş müzik türlerinin ayrılmaz bir parçası olan elektro-akustik sistemlerin özellikleri ve çalışma prensipleri belirtilmiş, dikkat edilmesi gereken temel tasarım prensipleri derlenmiştir.
Dördüncü bölümde, tez kapsamında yapılan çalışma için tasarlanan salonun fiziki özellikleri belirtilmiş, inceleme yapılacak durumlar tanımlanmış ve değerlendirme yöntemleri belirlenmiştir. Spor salonu literatürden incelenen örnekler doğrultusunda geliştirilerek, klasik müzik ve güçlendirilmiş müzik için iki ayrı tasarım varyasyonu oluşturulmuştur. Üç ayrı modelde kullanılan malzemeler ve değişken sistemlerin içerdiği teknik detaylar açıklanmıştır. Hacim akustiği simülasyon programında hacim ayarları, ses kaynağı ve alıcı noktaları için yapılan kabuller belirtilmiştir. Değerlendirmelerde referans olarak alınan parametre değerleri belirtilerek karşılaştırma yöntemleri açıklanmıştır.
Beşinci bölümde, üç ayrı işlev için oluşturulan modellerin karşılaştırmaları, akustik düzenleme yapılmamış yalın hallerini temsil eden modeller ile akustik simülasyon programında yapılan hesaplamalar kullanılarak yapılmıştır. Karşılaştırmada kullanılan değerler grafik, şekil ve çizelgeler ile görselleştirilmiştir. Seçilen hacim akustiği parametreleri üzerinden yapılan değerlendirmeler üç ayrı salon modeli için de tekrarlanmış, ek olarak gerçek durumdaki orkestral ve elektro-akustik kaynak etkileri de karşılaştırmalara dahil edilmiştir.
Altıncı bölümde, yapılan tüm değerlendirmeler derlenerek incelenen üç durum arasında sağlanabilen değişkenlik oranı, aynı alıcı noktalarında elde edilen parametre değerleri üzerinden karşılaştırılmıştır. Değişken akustik uygulamalarının ve mimari tasarım etkenlerinin, akustik konfor şartlarına ve akustik kusurlara olan etkisine değinilmiştir. Arena plan tipinin doğasından gelen yanal yansıma yetersizliğinden, hacmin büyüklüğünden gelen yansımaların ortalama gidim mesafelerinin uzunluğundan bahsedilmiştir. Sonuç değerlendirmeleri yapılarak çalışmada elde edilen edinimler ve çalışmanın uygulanabilirliği sorgulanmıştır.

Abstract:
Nowadays, the importance and need of multiuse spaces where cultural activities can held in are gradually increasing due to increasing city population and limited land supply. Existing sports halls that are located in the city centers are the most common dwellings offered as a solution to this issue. Their use as a commonly used and living space in the city seems to be plausible solution due to their large volume and high audience capacity. However, the concerts which are held in sports halls without a special acoustic design, cause decrease in listeners' satisfaction and the perception of acoustic quality generally.
The most basic characteristics of sports halls that may cause acoustic problems are having a large volume and a small seating area as against it. For this reason, long reverberation times (T) seems to be typical. Good design of electro-acoustic systems and sound absorbing materials, which are applied to ceiling/walls are significant solutions to set reverberation times below the limit values.
Within this study, design and material proposals are made for the sufficient listeners' satisfaction and the perception of acoustic quality in both symphonic (classical) and amplified (rock/pop) music concerts which are held in sports halls. Developed proposals are compared with its' primitive versions that do not contain special acoustic applications.
For these purposes, thesis consists of six main sections.
In the first chapter, the impact of concert events in communal living and the importance of transferring them perfectly both visually and acoustically to the audience are explained. Ever increasing need of multiuse performance venues and the problems encountered in the use of sport halls for this purpose are discussed. In addition, process steps and the methods followed within this study are explained in detail. 
In the second chapter, room acoustics requirements and their impacts on concert hall designs are examined. Factors, which affect room acoustics, are summarized in four titles:
•	Situations that may cause acoustic defects and proposed solutions for these situations are explained with illustrations. 
•	Objective and subjective acoustic parameters, which are needed to be used for the evaluation of room acoustic quality, are explained in detail. For instance, equations for the objective parameters and correlations between the subjective parameters and the objective parameters are given. 
•	Basic design parameters to take into consideration and probable acoustic defects related with them to be avoided are indicated.
In the third chapter, characteristics of the amplified music like rock and pop are mentioned. An electro-acoustic system's, which is an integral part of amplified music genres and all sports halls' design features, operation and design principles are investigated. Especially, design parameters (critical distance and time delay) which were used within this study are explained in detail.
In the forth chapter, the physical properties of the hall designed for this study are explained and cases to be examined are defined. The sports hall design was developed in accordance with the examples examined from the literature and two different design variations of it were created additionally: One of them is for classical (symphonic) music and the other one is for amplified (rock/pop) music. The materials used in three different models and the technical details of variable acoustic solutions are explained. Additionally, calculation parameters, source-receiver properties and job lists defined at Odeon Room acoustics software are indicated. Objective acoustic parameters, which were used for the evaluation and comparison within this study, are listed and presented clearly.
In the fifth chapter, comparisons of models, which were created for three separate functions, are made with primitive forms (indicated with Y.H.) of themselves:
•	S1, essential form of the sports hall that was acoustically designed for the basketball matches.
•	S2, second form of the sports hall that was acoustically designed for the classical (symphonic) music concerts are held in the hall.
•	S3, third form of the sports hall that was acoustically designed for the amplified (rock/pop) music concerts are held in the hall.
Primitive forms of themselves were created via using generic materials instead of specially designed variable acoustic solutions: Ceiling was chosen as steel trapeze, rear wall and parter walls were chosen as concrete. Comparisons between the primitive ones and the acoustically designed ones are illustrated with graphics and diagrams. 
At the same time, the impact of orchestral and electro-acoustic source, which would be used in the actual conditions of use, are examined within this chapter. It is determined that using orchestral source instead of omnispeaker source was increased the uniformity of objective acoustic parameters' distribution. Reflections, which were showed an increase by the use of different instruments could be interpreted positively. Additionally, it is determined that using electro-acoustic source instead of omnispeaker source was increased the reverberation times due to delayed speakers. This situation could be interpreted negatively for speech intelligibility.
In the sixth section, provided variability between three halls are examined and evaluated within the same receiver locations. Selected receiver locations are defined as Amax and Amin. Amax is one of the receivers that maximum sound pressure level (SPL) difference is observed between three halls. While, Amin is one of the receivers that minimum sound pressure level (SPL) difference is observed between three halls. Summative assessments are made by comparisons of three halls.
Designed halls for the study are all arena planned as a natural result of using sports hall. While the designs were developing, the ratios were taken from the literature. According to the values obtained for all design variations, it is obvious that arena plan type with extensive dimensions has adverse effects on the acoustic point of view. 
Firstly, the extensive form of a sports hall intensifies the late sound energy ratio in the rear part of the hall and it causes adverse acoustical conditions. Additively, excessive lengths of mean free paths are observed because of the large volume. Arena plan type's basic design characteristics, which include the lack of lateral and rear walls cause insufficient lateral reflections, especially in the middle part of the hall.
As a result of the evaluations made for the three design variations, it is understood that the comparisons made by taking the general average of the hall were insufficient to represent the amount of change. For this reason, grid and receiver comparisons should be looked at for analysis that is more detailed.
As a result of the arrangements and variable acoustic applications, it is seemed that the sports halls can be used in concerts as a multiuse space. Due to the provided variability in absorption, the desired acoustic conditions were achieved in case of the hall is used with both passive acoustics (classical music) and active acoustics (sports and amplified music). It is observed that the sound field was made more homogeneous. Therefore, the objective parameters are distributed in a narrower range throughout the hall for all design variations.
Consequently, design proposals developed within this study to obtain acoustical comfort conditions for all listeners can be presented as a solution for these events, which are held in many sports halls without a special acoustic design. With the electronic control systems, it is evaluated that sound technicians can make their usage easily. Besides, the cost of an investment can be compansated in a short time with the events to be held in.