Evaluasi kinerja Akustik dari Ruang Kedap Suara pada Laboratorium Rekayasa Akustik dan Fisika Bangunan Teknik Fisika -ITS
Ir. Wiratno Argo Asmoro, MSc . NIPN. 196002291987011001
Latar Belakang •
• •
Akustik 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 Laboratorium Rekayasa Akustik dan Fisika Bangunan Teknik Fisika ITS 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 noise criteria (NC) yang dapat menimbulkan suatu kebisingan dan transmission loss pada ruang kedap suara
Permasalahan • Berapakah nilai parameter dari waktu dengung (RT) pada ruang kedap suara, • Bagaimana menentukan ruang kedap suara yang dapat menyebabkan atau menimbulkan kebisingan, • Bagaimana menentukan nilai dari background noise dan noise criteria (NC) pada ruang kedap suara yang menyebabkan atau menimbulkan kebisingan, Dan • Bagaimana menentukan seberapa besar transmission loss pada ruang kedap suara.
TUJUAN • Tujuan dari tugas akhir ini yaitu sebagai berikut: 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.
• Beberapa batasan masalah yang terdapat pada tugas akhir kali ini adalah: • Sumber suara pada waktu dengung yaitu berupa diffuse. • Ruang kedap suara yang di gunakan yakni ruang small room • Fungsi ruang yang digunakan adalah semianechoic Chamber.
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.
• Background Noise 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. Demikian pula, kebisingan yang datang dari luar ruangan, seperti bising kendaraan dan lain-lain.
• Waktu Dengung (RT) didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan suatu energi suara untuk meluruh hingga sebesar sepersatujuta dari energi awalnya. RT pada umumnya dipengaruhi oleh jumlah energi pantulan yang terjadi dalam ruangan. Semakin banyak energi pantulan, semakin panjang RT ruangan, dan sebaliknya. Jumlah energi pantulan dalam ruangan berkaitan dengan karakteristik permukaan yang menyusun ruangan tersebut.
Metode Eyring Penggunaan metode ini yaitu untuk ruangan yang tersusun dari bidang batas yang sangat menyerap, seperti umumnya terjadi pada ruang studio atau ruang kedap suara, sehingga perlu pendekatan perhitungan dengan menggunakan metode ini. RT =
dimana V adalah volume ruang, S adalah luas permukaan penutup, dan α adalah koefisien absorbs dari bahan penutup
• Transmission Loss merupakan jumlah energi 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
• rumus transmission loss TL = L1 – L2 + 10 log S/A2 Dimana: L1 = Tingkat tekanan bunyi sumber suara (dB) L2 = Tingkat tekanan bunyi sumber penerima (dB) A2 = Penyerapan total ruang penerima S = Luas partisi (m2)
Metodologi penelitian • pengukuran waktu dengung (RT) •Pengambilan data untuk RT dilakukan di titik – titik pada gambar samping dimana pengambilannya secara diagonal. • untuk simber bunyi memakai metode “balloon burst” yakni sumber bunyi dengan suara letusan balon.
Peletakan titik-titik pengukuran waktu dengung (RT) Terdapat 3 titik pengukuran waktu dengung yakni 2 titik terdapat pada pojok kanan dan kiri (dinding yang behadapan lansung dengan ruang asisten) dan 1 titik terdapat di tengah. Pengambilan : selama 10 detik sebelum letusan dan mencatat 10 detik data pengukuran setelah ledakan
• Pengukuran Transmission Loss • Untuk gambar di samping yakni penentuan titik – titik pengukuran dimana titik sumber bunyi sejajar dengan sumber penerima. • Banyaknya titik di samping sebanyak 5 titik • sumber bunyi berupa sunyi suara tone yang di kuatkan dengan amplifier dan dikeluarkan oleh Sound.
Peletakan titik-titik pengukuran 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 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 di bunyikan.
Volume ruangan Panjang = 6.62 m Lebar = 3.15 m Tinggi = 2.58 m Ditanya : Volume ? Jawab : V = P x L x T = 3.62 x 3.15 x 2.58 = 29.419 m3
• Komposisi Material Dari ruang kedap Elemen
Dinding depan Dinding belakang Dinding kanan Dinding kiri Lantai Pintu Langit-langit Meja 1 Meja 2 Alat mesin pompa berbentuk kotak
Bahan Plester batu bata, Glaswool, yumen Kaca Plester batu bata, glaswool, yumen Plester batu bata, glaswool, yumen Plester batu bata, Glaswool, yumen Marmer, karpet Kayu, kaca Beton, glaswool, yumen kayu Kayu Steel
• Background Noise Background Noise (dB)
Titik Pengukuran ke 125 Hz
250 Hz
500 Hz
1000 Hz
2000 Hz
4000 Hz
1
25.93
30.37
33.19
31.42
31.54
30.82
2
26.51
30.82
35.27
33.18
31.46
30.45
3
29.82
32.23
34.21
32.15
30.47
30.35
Noise Criteria 125 Hz
250 Hz
500 Hz
1000 Hz
2000 Hz
4000Hz
44.45 dBA
40.16 dBA
36.85 dBA
32.16 dBA
29.80 dBA
29.48 dBA
Gambar disamping merupakan hasil plot dari nilai tabel noise criteria dimana ruang kedap suara memiliki noise criteria 25 dBA. Hasil nilai tersebut tidak sesuai dengan standard criteria kebisingan sebesar 15-20 dBA.
Transmission Loss Frekuensi
Titik Pengukuran ke125
250
500
1000
2000
4000
1
12.21
14.64
11.81
42.68
13.01
21.38
2
13.25
15.73
19.114
45.61
3.82
26.90
3
12.77
15.94
19.27
59.31
17.97
28.87
4
7.81
9.84
10.87
59.56
17.305
24.09
5
6.341
8.98
9.920
56.75
16.279
25.62
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. Dan terendah pada dinding barathal ini di sebabkan oleh koefisien serapan dinding yang rendah dan identifikasikan terdapat losses suara sehingga serapan dinding pada dinding barat menjadi rendah.
Transmission loss komposit dinding barat No
1 2 3
Bagian partisi
Luasan dimensi S (m2)
TL (dB) 500 Hz
τ = antilog (-TL/10)
τxS
Batu bata
6.167
40
0.0001
0.000617
Pintu Kayu
1.82
31
0.000794
0.001446
Kaca
0.135
26
0.002512
0.000339
τkomposit = (τ × S)/(S)
0.000296
TLKomposit= 10 Log (1/ τkomposit)
35.29
Tabel diatas bertujuan untuk mengetahui seberapa besar perbedaan antara pengukuran dan perhitungan transmission loss dengan asumsi semua partisi pada dinding barat tertutup. Dari tabel diatas ternyata mengalami perbedaan yang sangat tinggi pada pengukuran dinding barat yakni sebesar 25.37 dB, hal ini berarti kebocoran pada dinding barat sebesar 25.37 dB. Ini membuktikan bahwa dinding sebelah barat mengalami losses suara. dengan asumsi semua partisi pada dinding barat tertutup
Penambahan bahan TL komposit pada dinding barat No Bagian partisi
Luasan dimensi S (m2)
TL (dB) 500 Hz
τ = antilog (-TL/10)
τxS
Pengukuran 1
Batu bata
6.167
11
0.0001
0.000617
2
Pintu Kayu
1.82
8
0.000794
0.001446
3
Kaca
0.135
5
0.002512
0.000339
0.000501
0.003090822
Penambahan bahan rangka kayu 2/4 jarak 16ʺ ditutup papan gypsum setebal 1/2ʺ di kedua sisinya
6.167
33
τkomposit = (τ × S)/(S)
0.000296
TLKomposit= 10 Log (1/ τkomposit) (dB)
34.196
Dari tabel 4.7 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
Transmission loss komposit dinding selatan No Bagian partisi
Luasan dimensi S (m2)
TL (dB) 500 Hz
τ = antilog (-TL/10)
τxS
Batu bata
8.61
40
0.0001
0.000861
2
Kayu
0.162
22
0.00631
0.001022
3
Kaca
0.73
26
0.002512
0.001834
1
τkomposit = (τ × S)/(S)
0.000398
TLKomposit= 10 Log (1/ τkomposit) (dB)
33.99
Tabel diatas mengalami perbedaan yang sangat tinggi pada pengukuran dinding timur yakni sebesar 14.87 dB, hal ini berarti dinding barat mengalami sebesar 14.87 dB.
Penambahan bahan TL komposit pada dinding selatan No Bagian partisi
Luasan dimensi S (m2)
TL (dB) 500 Hz
τ = antilog (-TL/10)
τxS
Pengukuran 1
Batu bata
8.61
27
0.001995
0.017179
2
Pintu Kayu
0.162
15
0.031623
0.005123
3
Kaca
0.73
9
0.125893
0.091902
Penambahan bahan timah lembaran tebal 1/32ʺ
8.61
27
0.001995
τkomposit = (τ × S)/(S)
0.001841
TLKomposit= 10 Log (1/ τkomposit) (dB)
32.78
0.017179
Dari tabel diatas 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. Dengan asumsi semua sisi-sisi partisi tertutup.
Pengukuran waktu dengung (RT) Frekuensi Titik Pengukuran 125
250
500
1000
2000
4000
1
0.65
0.81
0.81
0.81
0.81
0.81
2
0.58
0.87
0.98
0.87
0.87
0.87
3
0.84
0.84
1.03
0.94
0.94
0.94
rata-rata
0.745
0.825
0.92
0.875
0.875
0.875
Pada tabel diatas menunjukkan RT rata-rata sebesar 0.92 detik pada frekuensi 500 Hz. Dengan hasil tersebut tidak sesuai dengan waktu dengung yang di rekomendasikan atau yang disarankan 0.3 -0.5 detik dan dengan hasil tersebut maka ruang kedap tersebut terdapat cacat akustik berupa kebocoran suara dimana kebocoran suara pada dinding ruang kedap, kebocoran suara ini dapat mengganggu kualitas akustik dari ruangan kedap suara.
• Perhitungan waktu dengung dengan menggunakan metode eyring
HASIL SIMULASI Hasil simulasi pada titik pertama
Hasil simulasi pada titik kedua
Hasil simulasi pada titik ketiga
Hasil waktu dengung dari simulasi Titik ke-
α500
1
0.40
2
0.51
3
0.53
Rata-rata (detik)
0.48
Hasil Perhitungan Waktu Dengung Ruang kedap suara dengan pengurangan luasan pada kaca. Frekuensi
125
250
500
1000
2000
4000
0.10
0.087
0.223
0.081
0.14
0.39
luasan pada kaca dinding depan yang semula 0.9 m2 menjadi 0.285 m2 Dari hasil pengurangan luasan ini di dapat waktu dengung 0.223 detik Hz. Bila di bandingkan dengan perhitungan sebelumnya dapat menurunkan sebesar 0.177 detik.
Hasil perhitungan waktu dengung ruang kedap suara dengan penggantian ketebalan bahan serapan yumen 50 mm Frekuensi 125
250
500
1000
2000
4000
0.2
0.134
0.156
0.1
0.10
0.09
dengan mengubah ketebalan yumen yakni dinding terluar dari dinding lapisan dalam ruang kedap suara, memberikan pengurangan peluruhan waktu dengung sebesar 0.156 detik.
•
•
•
•
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. 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.
Terima Kasih
