1
Evaluasi Kinerja Akustik Dari Ruang Kedap Suara Pada Laboratorium Rekayasa Akustik Dan Fisika Bangunan Teknik Fisika ITS Ferry Setyo Kurniawan, Wiratno Argo Asmoro Jurusan Teknik Fisika- Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Kampus ITS Keputih, Sukolilo, Surabaya – 60111 Telp : +6231-5947188 Fax : +6231-5923626 e-mail :
[email protected]
Abstrak— Ruang kedap suara merupakan ruangan yang di identifikasikan sebagai ruangan yang mampu untuk meredam suara atau peluruhan sebesar 0.3 – 0.5 detik. Dengan kemampuan tersebut maka desain akustik ruang harus menggunakan bahan serapan yang mampu meluruh sebesar peluruhan tersebut. Dengan kemampuan tersebut maka kualitas akustik dari ruang kedap perlu di evaluasi, sehingga kemampuan dari ruang kedap suara di laboratorium teknik fisika ITS bisa mencapai peluruhan tersebut. Dimana menurut pengukuran kriteria bising latar belakang menunjukkan hasil yang cukup tinggi sebesar 25 dB, waktu dengung sebesar 0.92 detik. Dari hasil simulasi dan perhitungan dengan komposisi bahan serapan yang sama menunjukkan bahwa bahan serapan yang digunakan pada ruang kedap suara cukup bagus yang mempunyai waktu dengung rata-rata keduanya sebesar 0.4 detik. pengukuran transmission loss (TL) yang di dapat dinding barat yang terdapat pintu memiliki nilai yang rendah yakni sebesar 9.920 dB. Dari nilai pengukuran dibandingkan dengan perhitungan TL menunjukkan rendahnya insulasi pada setiap dindingnya yaitu diakibatkan atau dipengaruhi oleh partisi setiap dindingnya dan suara masuk ke setiap celah-celah dinding. Hasil penambahan bahan pada dinding barat dan selatan dengan melihat transmission loss suatu bahan dapat memenuhi transmission loss dinding dengan rata-rata ±35 dB. Kata kunci—Ruang kedap suara, kriteria bising latar belakang, waktu dengung, transmission loss.
Laboratorium Rekayasa Akustik dan Fisika Bangunan Teknik Fisika ITS. Dan pada penelitian ini akan meneliti tentang ruang semi-anechoic Chamber dimana perambatan waktu dengung yaitu sebesar 0.3 - 0.5detik. Dan sebagai mana fungsinya maka sumber bunyi dari luar tidak akan masuk ke dalam suatu suang kedap suara dan suara dari dalam tidak boleh sampai ke luar ruangan. Untuk menentukan kualitas rambatan yang sesuai standart dari ruang semi-anechoic Chamber maka diperlukan perhitungan waktu dengung (RT) dan apa saja noise criteria (NC) yang dapat menimbulkan suatu kebisingan atau transmission loss pada ruang kedap suara Selanjutnya, perlu diketahui batasan masalah yang dikaji dalam tugas akhir ini yaitu Sumber suara pada waktu dengung yaitu berupa diffuse, ruang kedap suara yang di gunakan yakni ruang small room, dan fungsi ruang yang digunakan adalah semi-anechoic Chamber. Kemudian tujuan dari tugas akhir ini adalah menentukan parameter akustik dari transmission loss (TL), kriteria bising (NC) dan waktu dengung (RT), serta mengevaluasi nilai dari transmission loss (TL) dan waktu dengung sehingga memenuhi standart ruang kedap suara. II. DASAR TEORI
I. PENDAHULUAN
A
kustik Ruang terdefinisi sebagai bentuk dan bahan dalam suatu ruangan yang terkait dengan perubahan bunyi atau suara yang terjadi. Akustik sendiri berarti gejala perubahan suara karena sifat pantul benda atau objek pasif dari alam. Akustik ruang sangat berpengaruh dalam reproduksi suara, misalnya dalam gedung rapat akan sangat memengaruhi artikulasi dan kejelasan pembicara. Akustik ruang banyak dikaitkan dengan dua hal mendasar, yaitu : Perubahan suara karena pemantulan dan Gangguan suara ketembusan suara dari ruang lain. Dari keterangan diatas maka penelitian ini yang akan di bahas yaitu mengevaluasi ruang kedap suara pada Ruang
Akustik ruang merupakan salah satu ilmu rekayasa bunyi yang mempelajari perilaku suara di dalam suatu ruang. Akustik ruang berhubungan dengan kualitas suara pada bangunan, yang dipengaruhi oleh penilaian secara obyektif maupun subyektif. Saat ini pengetahuan tentang desain akustik ruang didasarkan pada riset dan pengalaman para scientist dalam merancang suatu ruang beberapa abad yang lalu. Ruang kedap suara merupakan ruangan yang khusus dibuat untuk memenuhi fungsi ruang kedap suara dimana menurut kebutuhannya memiliki waktu dengung (RT) sebesar 0.3 sampai 0.5 detik Berikut rumus untuk menghitung nilai waktu dengung dengan metode eyring ditunjukkan pada persamaan 1, dimana V adalah volume ruang, S adalah luas
2 permukaan penutup, dan α adalah koefisien absorbs dari bahan penutup.[1] RT=
. [
×
(
)]
(1)
Dimana sebelum mengetahui nilai waktu dengung sebaiknya mengetahui nilai bising latar belakang dimana Bising latar belakang dapat didefinisikan sebagai suara yang berasal bukan dari sumber suara utama atau suara yang tidak diinginkan. Dalam suatu ruangan tertutup, bising latar belakang dihasilkan oleh peralatan mekanikal atau elektrikal di dalam ruang seperti pendingin udara (air conditioning), kipas angin, dan seterusnya. Besaran bising latar belakang ruang dapat diketahui melalui pengukuran Tingkat Tekanan Bunyi (TTB) di dalam ruangan pada rentang frekuensi tengah pita oktaf antara 125 Hz sampai dengan 4 kHz, dimana hasil pengukuran digunakan untuk menentukan kriteria kebisingan ruang dengan cara memetakannya pada kurva kriteria kebisingan (Noise Criteria – NC).[2] Untuk mengetahui tingkat bunyi yaitu mengetahui Leq, dimana Leq merupakan tingkat bunyi dimana tingkat bunyi ini mewakili tingkat bunyi yang berubah pada waktu atau terhadap waktu. Li 1 Leq 10 log ( t i 10 10 ) dBA T Li 10 atau Leq 10 log ( Pi 10 ) (2)
1.
Penentuan dan pengukuran titik-titik pengukuran pada RT (Reverberation Time)
Pengukuran dan penentuan titik-titik obyek pada RT ruang kedap ini ada tiga titik pengukuran yaitu tengah, pojok kiri ruangan dan pojok kanan ruangan. Pengukuran ini bertujuan untuk memberikan variasi nilai pada RT, variasi ini berguna untuk memberikan validasi nilai pada perhitungan RT. Setelah ditentukan titik-titiknya maka langkah pengambilan data yaitu sebagai berikut: sumber suara berupa letusan balon dan penerima suara menggunakan SLM (Sound Level Meter) yang dihubungkan pada laptop menggunakan FFT Analyzer untuk dicatat data pengukurannya per detik, dimana setiap detiknya dapat memuat 30 data pengukuran. Cara pengambilan datanya yaitu pertama mencatat data pengukuran pada FFT Analyzer selama 10 menit sebelum letusan, data ini digunakan sebagai background noise bising sebelum letusan. Kedua, mencatat 10 menit data pengukuran setelah ledakan, data ini bertujuan dapat mengetahui berapa menit waktu yang dibutuhkan untuk peluruhan RT (Reverberation Time). Untuk setiap titiknya dilakukan pengukuran sesuai pengambilan tersebut. berikut gambar pengambilan data RT: Sumber suara
Berikutnya yaitu menentukan transmimision loss merupakan jumlah energy bunyi yang berkurang (lewat udara) pada suatu partisi, dinding atau jendela yang dinyatakan dalam decibel. Rugi transmisi sama dengan jumlah decibel, berkurangnya energi bunyi datang pada partisi bila melewati struktur.[3] Berikut rumus transmission loss: TL = L1 – L2 + 10 log
(3)
Dimana: L1 = Tingkat tekanan bunyi sumber suara (dB) L2 = Tingkat tekanan bunyi sumber penerima (dB) A2 = Penyerapan total ruang penerima S = Luas partisi (m2) Transmimision loss komposit dimana TL ini Untuk menghitung pengurangan bising dari dinding komposit. 1 TLavg 10 log( avg )
Dimana: tavg
(4)
= koefisien transmisi rerata III. METODOLOGI
Pada penelitian ini metodologi yang akan dilakukan yaitu sebagai berikut:
Gambar. 1. Sistematika Pengambilan Data RT (Reverberation Time)
Gambar 1 menunjukkan sistematika dari pengambilan data dari RT (Reverberation Time) dimana pengukuran dilakukan 3 kali yaitu pojok kanan, pojok kiri dan tengah. Sumber suara berupa balon yang diletuskan dan dterima oleh SLM (Sound Level Meter) dan di konversi oleh FFT analyzer berupa angka-angka (dB). 2.
Penentuan dan pengukuran titik-titik pengukuran pada TL (Transmission Loss)
Pengukuran dan penentuan titik-titik obyek pada TL (Transmission Loss) ruang kedap suara terdapat lima titik dimana setiap titiknya berjarak kurang lebih 1 meter dari dinding dan dua meter untuk jarak antar titik. Hal ini bertujuan
3 untuk memberikan perbedaan pada nilai saat pengambilan data. Dimana pengambilan datanya yaitu sumber suara berupa tone suara berdurasi 10 detik yang di keraskan oleh sound system dan pengukuran diambil pada saat suara impuls di bunyikan. Berikut gambaran pengambilan data TL:
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengukuran dan analisa ini diperlukan untuk mendukung desain yang ada pada ruang kedap suara, variabel yang dibutuhkan untuk mendukung desain akustik dari ruang kedap suara yakni: RT (Reverberation Time), TL (Transmission Loss), NC (Noise Criteria) beserta simulasi software
(A) Gambar. 2. Sistematika Pengambilan Data TL (Transmission Loss)
Gambar 2 menunjukkan dari sistematika pengambilan data TL (Transmission Loss) dimana pengukuran sebanyak 5 kali dimana titik-titik tersebut telah berjarak antar berjarak kurang lebih 1 meter dari dinding dan dua meter untuk jarak antar titik. Ketika suara tone di bunyikan saat itu juga pengambilan data dilakukan lewat SLM yang di teruskan pada software FFT analyzer untuk mengetahui seberapa besar (bunyi) daya serap dari dinding yang terkena suara dari luar. 3.
Perhitungan dengan metode eyring
Perhitungan ini dilakukan setelah mengetahui komposisi dari bahan serapan dari ruang kedap suara dan mengetahui luasan dari permukaan ruang kedap suara, kemudian dihitung dengan menggunakan rumus sesaui pada persamaan 1. 4.
(B)
Gambar. 3. (A) Letak Titik Pengukuran Variabel Akustik RT. (B) Letak Titik Pengukuran Variabel Akustik TL
Pada gambar 3 (a) merupakan gambar penempatan titik-titik pegukuran pada RT (Reverberation Time) dimana terdapat tiga titik pengukuran yang ditunjukkan pada gambar tersebut yakni A1, A2, dan A3. Dan gambar yang berikutnya yaitu TL (Transmission Loss) terdapat lima titik pengukuran seperti ditunjukkan pada gambar 3 (B). Berikut merupakan hasil dari penelitian ini, yaitu sebagai berikut: 1.
Pengukuran noise criteria Pengukuran diambil pada saat suasana sekitar seperti aktiivitas sehari-hari dan diambil pada jam 10.00. Data pengukuran noise criteria ini ini berdasarkan pada titik-titik pengukuran pada RT (Reverberation Time). Dimana hasil dari pengukuran noise criteria ini dapat dilihat pada kurva noise criteria sebagai berikut:
Proses Desain Ruang Kedap Suara
Desain pada ruang kedap suara ini sesuai dengan kondisi pada saat pengambilan data yakni terdapat dua meja dan satu panel mesin pompa yang berbentuk kotak. Desain pada ruang kedap ini bertujuan mengetahui waktu dengung atau RT berdasarkan simulasi. Simulasi yang digunakan yakni software akustik setelah desain dibuat sesuai kondisi asli pada saat pengambilan data dengan menentukan koefisien serap pada setiap lapisan dinding dan bahan-bahan meja dan panel mesin pompa. Dengan melihat langkah-langkah simulasi diatas akan mampu meminimalisir waktu dengung sehingga berkisar RT (Reverberation Time) sesuai yang diharapkan yakni sekitar 0.3 sampai 0.5 detik. desain ruang ini untuk memvalidasi ruang kedap suara sesuai dengan koefisien serapan pada ruangan kedap pada laboratorium rekayasa akustik dan fisika bangunan. Gambar 4. Kurva hasil plot dari nilai noise criteria
4 Gambar 4 merupakan hasil plot dari nilai tabel noise criteria dimana ruang kedap suara memiliki noise criteria 25 dB. Hasil nilai tersebut tidak sesuai dengan standard criteria kebisingan studio rekaman sebesar 15-20 dB berdasarkan buku ilmu fisika bangunan (Heinz Frick, Antonius Ardiyanto, dan AMs Darmawan). 2.
Pengukuran TL (Transmission Loss) Pengukuran TL (Transmission Loss) pengukurannya memakai software akustik untuk mencatat hasil dari transmisi yang hilang setelah sumber bunyi di kenai dinding pada ruang kedap suara. Berikut hasil dari transmission loss:
Tabel diatas bertujuan untuk mengetahui seberapa besar perbedaan antara pengukuran dan perhitungan transmission loss dengan asumsi semua partisi pada dinding barat tertutup. Dari tabel 2 ternyata mengalami perbedaan yang sangat tinggi pada pengukuran dinding barat yakni sebesar 25.37 dB, Tabel 3. Tabel penambahan bahan TL komposit pada dinding
barat
Tabel 1. Hasil dari pengukuran transmission loss Titik Pengukuran ke-
Frekuensi
1 2
125 12.27 13.32
250 14.71 15.80
500 11.88 19.18
1000 43.74 45.68
2000 12.99 3.81
4000 21.45 26.99
3
13.31
16.47
19.805
59.84
18.36
29.40
4
9.05
11.07
12.11
60.02
18.28
25.33
5
5.69
8.34
9.27
56.10
15.66
24.97
Keterangan diatas yaitu : Tabel diatas merupakan nilai dari transmission loss dari setiap titik pengukuran. Untuk titik pengukuran 1 dan 2 yaitu transmission loss pada dinding selatan (yang terdapat jendela). Untuk titik pengukuran 3 yaitu transmission loss pada dinding timur (dekat ruang asisten). Untuk titik pengukuran ke-4 dinding utara dan dinding barat untuk titik pengukuran ke-5. Dari hasil pada tabel 1 menunjukkan titik pengukuran tertinggi ke-3 yakni pada dinding timur hal ini dipengaruhi oleh koefisien serap dinding dan luas dinding yang bisa menyebabkan transmission loss tersebut menjadi tinggi. Dan terendah pada dinding barat, hal ini di sebabkan oleh koefisien serapan dinding yang rendah dikarenakan terdapat pintu yang mempunyai koefisien serapan yang rendah. Pada dinding kiri juga di indikasikan terdapat kebocoran suara, hal ini di perkuat oleh dinding kiri mempunyai transmission loss yang paling rendah di antara dinding yang lain. Perhitungan Transmission loss komposit Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui Transmission loss pada suatu dinding dimana perhitungan ini untuk menghitung pengurangan bising dari dinding komposit.
Dari tabel 3 menunjukkan bahwa transmission loss komposit yang semula dari pengkuran sebesar 9.920 dB dengan ditambah dari bahan rangka kayu 2/4 jarak 16ʺ ditutup papan gipsum setebal 1/2ʺ di kedua sisinya yang memiliki transmission loss bahan sebesar 33 dB mampu meningkatkan TL komposit dinding barat sebesar 24. 28 dB menjadi 34.196 dB dan dengan ini bahwa penambahan bahan tersebut dengan menaikkan dB sebesar 34.196 dB bila di bandingkan dengan TL komposit sebenarnya dari bahan dinding barat memenuhi TL yang diinginkan dengan kenaikan sebesar 25 dB. Tabel 4. Tabel TL dinding selatan dengan luasan 9,33 m2
3.
Tabel 2. Tabel TL komposit pada dinding barat dengan luasan 8.13m2
. Tabel 4. mengalami perbedaan yang sangat tinggi pada pengukuran dinding timur yakni sebesar 14.87 dB, hal ini berarti dinding barat mengalami sebesar 14.87 dB
5 Tabel 5. Tabel TL dinding selatan dengan penambahan bahan dinding
5.
Perhitungan Waktu Dengung Dengan Metode Eyring Pemilihan elemen interior atau material dari ruang kedap pada perhitungan ini berdasarkan bahan yang dipakai oleh ruang kedap suara. Pemilihan bahan-bahan interior ini berdasarkan yang di gunakan pada ruang kedap suara, dengan pemilihan tersebut di pilih yang mendekati kondisi pada ruang kedap suara Tabel 7. Hasil Perhitungan Waktu Dengung Ruang kedap suara
Dari tabel 5 menunjukkan bahwa transmission loss komposit yang semula dari pengkuran sebesar 19.114 dB dengan ditambah dari bahan timah lembaran tebal 1/32ʺ yang memiliki transmission loss bahan sebesar 27 dB mampu meningkatkan TL komposit dinding timur sebesar 13.66 dB menjadi 32.78 dB dan dengan ini bahwa penambahan bahan tersebut dengan menaikkan dB sebesar 32.78 dB bila di bandingkan dengan TL komposit sebenarnya dari bahan dinding barat telah memenuhi TL yang diinginkan dengan kenaikan sebesar 15 dB. 4.
Data Pengukuran Waktu Dengung (RT) Pengukuran diambil pada saat suasana sekitar tenang atau sepi dan diambil pada jam 14.30. dimana sumber suara berupa impuls yang di ambil dari letusan balon. Dengan bunyi letusan balon tersebut dapat mengetahui nilai waktu dengung pada ruangan kedap suara. Respon data dari letusan balon di terima oleh sound level meter yang di hubungkan pada FFT Analyzer sehingga dapat melihat hasil dari respon letusan balon tersebut. titik-titik pengukuran terlihat pada gambar 3 (A). Dimana mendapatkan nilai sebagai berikut: Tabel 6. Data hasil pengukuran waktu dengung Frekuensi
Titik Pengukuran 1 2 3 rata-rata
125
250
500
1000
2000
4000
0.65 0.58 0.84 0.745
0.81 0.87 0.84 0.825
0.81 0.98 1.03 0.92
0.81 0.87 0.94 0.875
0.81 0.87 0.94 0.875
0.81 0.87 0.94 0.875
Pengukuran waktu dengung pada ruang kedap suara dimaksudkan untuk memberikan parameter, dikarenakan sudah terdapat benda-benda yang terdapat dalam ruang kedap suara berupa meja dan lain-lain. Mengingat standart pada ruang kedap memiliki waktu dengung sangat rendah maka dengan memperhatikan hal-hal tersebut maka pengukuran ini dilakukan. Pada tabel 6 menunjukkan RT rata-rata sebesar 0.92 detik. Dengan hasil tersebut tidak sesuai dengan waktu dengung yang di rekomendasikan atau yang disarankan dan mengalami cacat akustik.
Dari tabel 7 hasil perhitungan waktu dengung ruang kedap suara dengan menggunakan metode eyring pada frekuensi 500 Hz didapat waktu dengung 0.4 detik. Dengan perhitungan pendekatan tersebut dengan nilai waktu dengung yang di sarankan hamper mendekati nilai sesungguhnya. Tabel 8 Hasil perhitungan waktu dengung ruang kedap suara dengan pengurangan luasan pada kaca. 125 0.10
250 0.087
Frekuensi 500 1000 0.223 0.081
2000 0.14
4000 0.39
Pada tabel 8 menunjukkan bahwa dengan mengurangi luasan pada kaca dinding depan yang semula 0.9 m2 menjadi 0.285 m2 mengakhibatkan penurunan waktu dengung sebesar 0.147 detik pada frekuensi 250 Hz dan mengurangi waktu dengung sebesar 0.177 detik frekuensi 500 Hz. Dengan melihat hasil tersebut maka pengurangan atau penambahan luasan kaca pada ruang kaca perlu diperhatikan karena akan mengubah waktu dengung pada ruang kedap suara.
6 Tabel 9 Hasil perhitungan waktu dengung ruang kedap suara dengan penggantian ketebalan bahan serapan yumen 50 mm. 125 0.2
250 0.134
Frekuensi 500 1000 0.156 0.1
2000 0.10
3.
4000 0.09
Tabel 9 menunjukkan dengan mengubah ketebalan yumun yakni dinding terluar dari dinding lapisan dalam ruang kedap suara memberikan pengurangan peluruhan waktu dengung sebesar 0.156 detik. 6.
Hasil Simulai pada Ruang Kedap Suara Simulasi dimaksudkan untuk mempermudah perhitungan waktu dengung yang terjadi pada ruangan yang sesungguhnya. Simulasi ini juga mampu mendesain ruangan terhadap kualitas akustik ruang dengan cara eksperimen dapat lebih mudah dilakukan saat ini, tidak lagi diperlukan waktu yang panjang dan biaya yang mahal dalam mendesain kualitas akustik ruangan yang sesuai dengan tujuan pembangunan ruang tersebut. dengan simulasi ini dapat mengetahui waktu dengung atau RT (reverberation time).
4.
VI. SARAN Dari kesimpulan diatas maka penulis dapat merekomendasikan pemberian bantalan karet yang termasuk bahan absorber. Dan menutup celah pada bingkai jendela dinding kanan dan timur serta penambahan bahan dinding dari dinding barat dan timur. Dengan penambahan bahanbahan tersebut diharapkan insulasi pada ruangan kedap suara dapat sesuai dengan fungsi ruang kedap.
Gambar 5. hasil simulasi pada titik pertama dan kedua
DAFTAR PUSTAKA [1]
[2] Gambar. 6. hasil simulasi pada titik ke-3
Dari hasil simulasi pada gambar 5, dan 6 pada T-30 didapat rata-rata waktu dengung pada simulasi yaitu sebesar 0.48 detik. V. KESIMPULAN Dari penelitian yang dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Hasil pengukuran menunjukkan nilai krteria bising (NC) sebesar 25 dB, waktu dengung 0.92 detik dan transmission loss pada dinding barat 9.92 dB, dinding timur 19.27 dB, dinding utara 10.87 dB dan dinding selatan 19.114 dB. Dari semua pengukuran tersebut menunjukkan bahwa tidak sesuai dengan standart dari ruang kedap suara. 2. Hasil perhitungan dengan penambahan bahan rangka kayu 2/4 jarak 16ʺ ditutup papan gipsum setebal 1/2ʺ di kedua sisinya di dinding sebelah barat meningkatkan transmission loss sebesar 24. 28 dB menjadi 34.196 dB. Penambahan bahan timah lembaran tebal 1/32ʺ di dinding sebelah selatan
meningkatkan transmission loss sebesar 13.66 dB menjadi 32.78 dB. Hasil perhitungan didapat waktu dengung sebesar 0.4 detik. Dengan mengurangi luasan pada jendela menunjukkan waktu dengung sebesar 0.223 detik. Dengan mengganti ketebalan sebesar 50 mm atau 5 cm menunjukkan waktu dengung sebesar 0.156 detik. hasil simulasi menunjukkan bahwa bahan serapan yang digunakan pada ruang kedap suara mempunyai waktu dengung sebesar 0.48 detik pada frekuensi 500 Hz. Perbedaan antara pengukuran dan perhitungan transmission loss menunjukkan rendahnya transmission loss di akibatkan dan dipengaruhi oleh partisi setiap dindingnya sehingga suara dapat masuk ke setiap celah partisi dinding.
[3]
Yuniar S “ Perancangan Akustik Ruang Multifungsi Pada Teater A ITS Dengan Desain Modular” ITS (2011). Sarwono, Joko “ Kriteria Akustik Gedung Serba Guna Salman ITB”, ITB (2010). Galih .M, Avininda “Pengendalian tingkat kebisingan pada automatic car wash di PT. In n out” Teknik Fisika ITS. (2011).
