PERENCANAAN MEJA PENYELAMAT DAN PELINDUNG SAAT TERJADI GEMPA Syamsul Bahri Purnomo Jurusan Teknik Mesin Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Kampus Sukolilo, Surabaya Jawa Timur, Indonesia Telp. (031) 5946230, Fax. (031) 5922941, E-mail:
[email protected]
Abstrak Indonesia merupakan salah satu Negara yang rawan gempa bumi karena karena letak geologi wilayah Indonesia diantara 3 lempengan utama dunia, yaitu lempengan samudra pasifik, lempengan samudra Hindia-Benua Australia (Indo-Australia) dan Lempengan Eurasia.. Gempa yang terjadi tidak hanya merusak fasilitas umum, tetapi juga memakan banyak korban jiwa.oleh sebab itulah diperlukan berbagai usaha untuk memperkecil angka kematian akibat gempa dengan mendesain alat pelindung berbentuk meja makan. Karena hampir setiap rumah memiliki meja makan Dalam kajian perancangan meja sebagai penyelamat dan pelindung gempa ini. Dilakukan dengan perhitungan kekuatan material meja saat menerima reruntuhan ,mekanisme pengangkatan dan perhitungan beban dilakukan dengan metode finite element analys. Dari hasil perhitungan didapatkan gaya akibat beban impact sebesar 2126,17 newton atau 6,19 kali dari berat reruntuhan ketika diam. Diameter minimal tali baja yang digunakan 3,01 mm , putaran yang dirancang diturunkan dari 28 Rpm menjadi 1,5 Rpm, dan untuk perhitungan biaya yang dibutuhkan dalam produksi skala masal adalah Rp 3.706.913,00 untuk 100 unit atau Rp 3.706.913,00 Kata kunci : Gempa, Meja, Kekuatan, Biaya
1.
Pendahuluan Indonesia adalah salah satu negara yang rawan gempa Bumi, karena geologi wilayah Indonesia terletak diantara 3 lempengan utama dunia, yaitu lempengan samudra pasifik, lempengan samudra Hindia-Benua Australia (Indo-Australia) dan Lempengan Eurasia. Setiap pergerakan dari lempengan ini berpotensi mengakibatkan gempa Bumi. Setiap terjadi Peristiwa gempa Bumi tidak hanya merusak bangunan dan fasilitas transportasi saja, tetapi memakan korban jiwa juga. Seperti halnya gempa Padang pada september 2009 Jumlah Korban diperkirakan mencapai angka 1117 orang (kompas, 15 Oktober 2009). Angka ini merupakan jumlah korban yang sangat besar, angka korban gempa di padang telah menambah daftar jumlah korban gempa di seluruh Indonesia, seperti yang terjadi pada gempa di Tasikmalaya (September 2009) yang memakan korban sebanyak 79 orang tewas (kompas, 8 September 2009), gempa Yogyakarta (2006), gempa Nias (2005) dan masih banyak gempagempa lainnya. korban jiwa tersebut bukan diakibatkan secara langsung oleh gempa, tetapi diakibatkan oleh keruntuhan bangunan pada saat terjadi gempa. Runtuhnya bangunan saat terjadi gempa akan menimpa orang yang berada
didalamnya sehingga dapat menimbulkan lukaluka bahkan kematian.
Gambar.1.1. Gempa Padang 2009 Gambar diatas diambil pada saat terjadi gempa di Padang, gempa ini banyak memakan korban, tentu saja angka korban Gempa haruslah di minimalisir. Gempa terakhir yang terjadi di Indonesia belum tentu gempa yang paling akhir di Indonesia dan Gempa terbesar yang pernah ada di Indonesia juga belum tentu yang paling besar nantinya di Indonesia ini. Oleh karena itu Indonesia haruslah siaga dalam menghadapi bencana alam gempa. Saat Gempa terjadi banyak korban yang terkurung dalam ruangan karena tidak bisa keluar, sedangkan desain pada kebanyakan bangunan hanya memiliki pintu yang ukuran
tidak terlalu besar untuk mengeluarkan seluruh manusia yang terperangkap didalam bangunan. Dalam panduan simulasi penyelamatan siaga Gempa yang telah diberikan pada masyarakat, sebaiknya manusia yang masih berada dalam ruangan berlindung di bawah meja agar tidak tertimpa benda keras secara langsung. Cara berlindung dibawah meja ini sebenarnya merupakan cara yang paling baik menyelamatkan diri ketika terjadi gempa. Hanya saja saat bangunan benar-benar jatuh dapat mengakibatkan korban terkurung. Oleh sebab itulah muncul gagasan untuk membuat meja yang tidak hanya menyelamatkan manusia dari gempa saja, tetapi juga dapat mengeluarkan korban yang terjebak dalam reruntuhan. Dasar Teori Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi di permukaan bumi. Gempa bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak bumi (lempeng bumi). Kata gempa bumi juga digunakan untuk menunjukkan daerah asal terjadinya kejadian gempa bumi tersebut. Bumi kita walaupun padat, selalu bergerak, dan gempa bumi terjadi apabila tekanan yang terjadi karena pergerakan itu sudah terlalu besar untuk dapat ditahan.
Berdasarkan pada Jurnal “The effect of power hand tool dynamic and workstation design on handle kinematics and muscle activity” yang di publikasikan oleh Seoungyeon A. Oh, Robert G. Radwin dari Departement of Industrial Engineering, University of Wisconsin- Madison telah melakukan percobaan pada sukarelawan wanita dan laki-laki antara 18 hingga 36 tahun. dengan tinggi badan 173,3 cm dan rata-rata berat badan 69,3 kg. didapat grafik percobaan menampilkan gaya reaksi tangan yang ergonomic terhadap waktu digambarkan seperti gambar dibawah ini.
2.
Gambar 2.6 Perwakilan moment reaksi gaya Jadi berdasarkan Grafik diatas didapat untuk kekuatan tangan yang akan digunakan yaitu maksimal 120 N dengan Kecepatan bolak-baliknya setiap 3 detik sekali.
3.
Metodologi konsep atau sketsa dari alat berdasarkan analisa kebutuhan (list of requirement). Konsep produk tidak diberi ukuran detail tetapi hanya bentuk dan dimensi dasar produk. Gambar.2.1. Zona Gempa Bumi Dunia Gambar diatas adalah Zona yang sering terjadi gempa-gempa tektonik dan juga vulkanik di Dunia. Zona gempa dunia terbagi atas dua jalur, yaitu Jalur Circum Pasifik dan Jalur Mediteranian. Jalur Circum Pasifik adalah jalur wilayah dimana banyak terjadi gempa-gempa dalam dan juga gempa- gempa besar yang dangkal. Jalur ini terbentang mulai dari Sulawesi, Filipina , Jepang, dan kepulauan Hawai Jalur Mediteranian adalah jalur wilayah dimana banyak terjadi gempa-gempa besar yang membentang dari benua Amerika, Eropa ,Timur Tengah, India , Sumatera, Jawa dan Nusa Tenggara.
untuk bangunan perumahaan. Pada jenis ini meja mengandalkan sirine untuk memberitahu bahwa masih korban masih selamat dan butuh pertolongan untuk dikeluarkan dari reruntuhan bangunan. Adapun gambar susunan detail dari meja ini memiliki rangka seperti dibawah ini.
Gambar 3.1 Pengembangan metode pengangkat beban. Pada gambar diatas diulas dengan gambar bahwa bagaimana prinsip kerja dari meja penyelamat . meja ini digunakan untuk melindungi sekaligus mengeluarkan korban dari reruntuhan. dengan metode pengangkat dari tuas pada meja. Selain itu pengembangan konsep yang akan dilakukan adalah dengan menggunakan sinyal suara seperti gambar di bawah ini.
meja dirancang untuk mengangkat beban, adapun pada tahapan pengangkat meja memiliki mekanisme dengan bantuan dari roda gigi untuk mereduksi bebanuntuk pengangkat.
Gambar 3.4. Mekanisme Pengangkat tahap pendukung dalam rancangan yang akan dilakukan, dengan memanfaatkan software komputer yairu software Autocad 2008, software 3ds MAX , dan Software ansys
Gambar 3.8 Aplikasi software yang digunakan. 4. Hasil dan Pembahasan Alas Meja (Kayu merbau)
Gambar 3.2 Pengembangan konsep metode sinyal suara. Gambar 3.2 diatas adalah metode meja penyelamat menggunakan sinyal suara. meja ini tidak dapat mengeluarkan korban Karena beban dari reruntuhan jauh lebih besar dari meja
Alas meja yang dgunakan pada meja ini menggunakan kayu merbau. adapun kekuatan alas adalah sebagai berikut.
Maksimum Pada beban distribusi normal Pada gambar 4.3 dapat dilihat bahwa beban maksimum yang didapat meja apabila dikenakan gaya terdistribusi normal.
1.
beban terpusat di tengah
Gambar 4.2 Analisa bahan pada alas meja Kayu memiliki Ultimate Strange sebesar 40 Mpa, sedangkan pada percobaan diatas untuk kayu dengan tebal 2 cm tegangan maksimum stress yang berlaku adalah 2.5628 MPa. pada rancang bangun ini diberikan beban pada 4 titik pembebanan, dengan gaya sebesar 6485.84 N. setelah dilakukan pembebanan degan menggunakan Ansys11 didapat type kontur tegangan maksimum seperti gambar dibawah ini: distribusi normal
Gambar 4.5 Tegangan Maksimum Pada beban titik tengah Pada gambar 4.4 dpat dilihat bahwa beban maksimum yang didapat meja apabila dikenakan gaya tepat pada titik tengah meja maka di dapat besar tegangan maksimum pada meja adalah 6.5825 MPa. 2. kemudian beban terletak di pinggir meja bagian pojok.
Gambar 4.4 Tegangan dan deformasi
Gambar 47 Tegangan Maksimum Pada beban di pojok tengah meja Pada gambar 4.4 dpat dilihat bahwa beban maksimum yang didapat meja apabila dikenakan gaya tepat pada titik pojok pinggir meja maka di dapat besar tegangan maksimum pada meja adalah 41.471 MPa
Gambar 4.6 Tegangan Maksimum Pada beban di pojok ujung meja Pada gambar 4.4 dpat dilihat bahwa beban maksimum yang didapat meja apabila dikenakan gaya tepat pada titik pojok pinggir meja maka di dapat besar tegangan maksimum pada meja adalah 13.878 MPa.
Beban terletak di pinggir meja bagian tengah
5. Konklusi Setelah dilakukan perancangan perhitungan secara teknik dan analisa keuangan maka didapat hal yang dijadikan kesimpulan yaitu: 1. Tegangan maksimum meja pada tiap titik adalah • Tegangan maksimum pada pembebanan distribusi normal adalah sebesar 3.5348 X106 Pa atau 3,53 Mpa • Tegangan maksimum pada pembebanan dititik tengah adalah sebesar 6.5825 X106 Pa atau 6,5Mpa • Tegangan maksimum pada pembebanan dititik pinggir bagian pojok meja adalah sebesar 1.3878 X107 Pa atau 13.87 Mpa • Tegangan maksimum pada pembebanan dititik pinggir bagian tengah meja adalah sebesar 4.1471 X107 Pa atau 41,47 Mpa 2. Daya yang dibutuhkan untuk mekanisme pengangkatan meja adalah 0.071 HP 3. Transmisi yang input yang digunakan adalah kecepatan 28 Rpm dan transmisi output 1,5 Rpm 4. Jenis tali yang digunakan untuk pengangkatan • Diameter minimum total tali 16,86 mm
• 5.
6.
Jenis tali yang digunakan tali baja
Perhitungan biaya produksi masal dengan skala 100 unit membutuhkan dana sebesar Rp 245.342.000,00. Perhitungan biaya produksi 1 meja dari produksi masal yaitu Rp 3.706.913,00
Daftar Pustaka [ [1] Robert C.Juvinall. 1967. Engineering Consideration of Stress, Strain, and Strength. New York.McGraw-Hill Book Company. [2] Deutschman, Aaron D. 1975, Machine Design, Theor and Practice. New York Macmillan Publishing Co., Inc. [4] Rudenko, N.1992. Mesin Pengangkat. Erlangga. [5] U. Agya and H.G. Shabbir, “Life Cycle of single Landed Houses in Indonesia” , School of Energy and environment, King Mongkut’s University of Technology, Bangkok, Thailand (2008) pp. 1913-1914 [6] Boen.T, “Building A safer Aceh, Reconstruction of Houses, One YearAfter The December 26 2004 Tsunami”. WSSI Confrence, Jakarta [7] Radwin Robert and A Seoungyeon, “The effect of power hand tool dynamic and workstation design on handle kinematics and muscle activity”, Departement of Industrial Engineering University of Wisconsin, USA.
