Abstrak— Telah dilakukan perancangan panel akustik gantung untuk memperbaiki kualitas akustik Lapangan Futsal Indoor Pertamina ITS. Panel dirancang berdasarkan waktu dengung hasil pengukuran pada frekuensi 500 Hz yakni sebesar 3.89 detik dan waktu dengung efektif gedung olahraga sebesar 2.0 detik. Hal ini menunjukkan bahwa lapangan tersebut mengalami cacat akustik. Untuk mengurangi cacat akustik tersebut dilakukan simulasi pemasangan panel akustik gantung dimana hasil terbaik dalam penelitian ini didapat waktu dengung sebesar 2.31 detik. Dan pengurangan waktu dengung dipengaruhi paling besar oleh luas panel daripada bentuknya.
Kata Kunci—Lapangan Futsal Indoor, Panel Akustik Gantung, Waktu Dengung.
I. PENDAHULUAN
EBUAH pertandingan olahraga misalnya sepakbola sudah menjadi hal yang lumrah sorak-sorai teriakan penonton memberikan semangat kepada tim yang dibela. Dampak yang dihasilkan adalah komunikasi antar pemain dalam satu tim terganggu karena suara penonton terdengar cukup keras bahkan lebih keras daripada suara pemain. Teriakan penonton semakin menggema ketika pertandingan sepakbola dipertandingkan di lapangan indoor.
Teriakan suara penonton pada lapangan indoor dimana arsitektur dari lapangan tersebut tertutup terasa lebih keras disebabkan oleh fenomena akustik. Fenomena tersebut adalah suara yang dihasilkan dipantulkan ke permukaan baik dinding, atap, maupun lantai di lapangan tersebut. Semakin keras permukaan dari material pembentuk lapangan tersebut menyebabkan semakin keras suara yang terdengar. Fenomena semakin keras tersebut dalam akustik disebabkan nilai waktu dengungnya (reverberation time) semakin tinggi.
Begitu halnya dengan lapangan futsal indoor di ITS hasil kerja sama dengan Pertamina, berdasarkan pengalaman dan pengamatan singkat terdapat keluhan dari pemain berkenaan dengan suara penonton yang cukup mengganggu komunikasi pemain dalam tim. Hipotesa awal Lapangan Futsal indoor Pertamina ITS memiliki waktu dengung yang cukup tinggi berdasarkan dari material dinding, atap, dan lantai yang keras sehingga dipastikan bersifat reflektif yang menyebabkan naikknya nilai waktu dengungnya.
Berdasarkan latar belakang tersebut maka pada tugas akhir ini dilakukan perbaikan kualitas akustik untuk mendapatkan
nilai waktu dengung sesuai dengan kriteria. Fokus dari tugas akhir ini adalah tidak melakukan perubahan pada gedung yang sudah ada, tetapi memberikan tambahan material penyerap akustik sekaligus memberikan efek artistik. Material akustik yang akan digunakan diaplikasikan pada panel yang digantung di atap yang kemudian disebut dengan panel akustik gantung. Model dan besar penyerapan suara sesuai dengan kebutuhan dari waktu dengung yang akan dicapai berdasarkan simulasi.
II. DASAR TEORI A. Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik longitudinal yang ditransmisikan melalui suatu medium elastis (misalnya udara) yang kemudian diterima dan dipersepsi oleh telinga manusia. Gelombang bunyi memiliki perilaku tertentu jika menumbuk sebuah benda yakni energinya akan dipantulkan, diserap, disebarkan, atau dibelokkan tergantung pada sifat akustik benda tersebut.
• Refleksi (Pemantulan) Bunyi
Bunyi akan memantul apabila menabrak beberapa permukaan sebelum sampai ke pendengar. Pemantulan dapat diakibatkan oleh bentuk ruang maupun bahan pelapis permukaannya. Permukaan pemantul yang cembung akan menyebarkan gelombang bunyi sebaliknya permukaan yang cekung seperti bentuk kubah dan permukaan yang lengkung menyebabkan pemantulan bunyi yang mengumpul dan tidak menyebar sehingga terjadi pemusatan bunyi.
Perbaikan Kualitas Akustik
Lapangan Futsal Indoor Pertamina ITS
Menggunakan Panel Akustik Gantung
Mohammad Romy Hidayat, Andi Rahmadiansah, ST. MT.
Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: andi@ep.its.ac.id
S
• Absorbsi (Penyerapan) Bunyi
Penyerapan bunyi adalah perubahan energy bunyi menjadi satu bentul lain, biasanya adalah energy panas. Saat bunyi menabrak permukaan yang lembut dan berpori maka bunyi akan terserap olehnya sehingga permukaan tersebut disebut penyerap bunyi. Bahan-bahan tersebut menyerap bunyi sampai batas tertentu, tapi pengendalian akustik yang baik membutuhkan penyerapan bunyi yang tinggi. Adapun yang menunjang penyerapan bunyi adalah lapisan permukaan dinding, lantai, langit-langit, isi ruang seperti penonton dan bahan tirai, tempat duduk dengan lapisan lunak, karpet serta udara dalam ruang.
• Diffusi (Penyebaran) Bunyi
Bunyi dapat menyebar menyebar ke atas, ke bawah maupun ke sekeliling ruangan. Suara juga dapat berjalan menembus saluran, pipa atau koridor.ke semua arah di dalam ruang tertutup
• Difraksi (Pembelokan) Bunyi
Difraksi bunyi merupakan gejala akustik yang menyebabkan gelombang bunyi dibelokkan atau dihamburkan di sekitar penghalang seperti sudut, kolom, tembok dan balok.
B. Waktu Dengung
Salah satu fenomena yang timbul jika di dalam suatu ruangan dibangkitkan suara adalah. Jika dinding-dinding ruangan cukup reflektif maka suara yang tiba pada permukaan tersebut akan dipantulkan kembali. Jika energi suara dari sumber cukup besar atau sumber meradiasikan energi suara secara terus menerus, maka suara akan dipantulkan berkali-kali dan kondisi inilah yang disebut dengung.
Secara teoritis, persamaan Waktu Dengung dapat diturunkan dari gambar sebagai berikut.
Setelah mengalami pemantulan sebanyak n kali maka kerapatan energi dari suatu berkas gelombang suara adalah: (1) dimana adalah waktu bebas rata-rata antara dua pantulan yang berturutan dan dinyatakan sebagai: dengan
adalah jarak bebas rata-rata; adalah volume ruangan dan adalah luas total dinding ruangan.
Waktu total yang dibutuhkan untuk melalui pantulan adalah: sehingga harga dapat ditentukan sebagai berikut: kerapatan energi setelah kali pantulan atau setelah waktu adalah:
(2) sehingga dalam bentuk tekanan suara dapat ditulis:
(3) selanjutnya dalam bentuk Tingkat Tekanan Suara:
(4)
Sedangkan Waktu Dengung suatu ruangan didefinisikan sebagai: waktu yang dibutuhkan oleh ruangan tersebut untuk meluruhkan energi suara sebesar 60 dB. Oleh karena itu, persamaan di atas dapat diselesaikan sebagai berikut:
(5) atau
(6) jika total absorpsi suara dan kecepatan rambat suara dalam udara m/dt maka Waktu Dengung dapat dituliskan sebagai berikut:
(7) Rumus Waktu Dengung ini dikenal dengan rumus Eyring. Untuk ruangan yang mempunyai koefisien absorpsi suara
rata-rata maka nilai sehingga
dan dalam hal ini dikenal dengan Waktu Dengung Sabine:
(8) Dari penurunan rumus di atas, maka konsep Waktu Dengung dapat menjelaskan beberapa hal yang berhubungan dengan respons ruangan terhadap medan suara yang timbul di dalamnya, antara lain sebagai berikut.
o Besar kecilnya Waktu Dengung berhubungan erat dengan volume ruangan dan koefisien absorpsi rata-rata yang dimiliki oleh dinding-dinding ruangan tersebut. Semakin besar penyerapan oleh dinding-dinding ruangan maka semakin kecil atau ruangan semakin tidak berdengung, sebaliknya semakin banyak luasan bahan yang bersifat memantulkan suara maka semakin besar pula harga tersebut. Sedangkan, semakin besar volume ruangan maka harga akan semakin besar, atau ruangan akan semakin berdengung.
o Waktu Dengung yang besar menunjukkan makin banyak jumlah pantulan yang terjadi di dalam Gambar. 2. Kerapatan energi satu berkas suara setelah mengalami pantulan
ruangan tersebut. Oleh karena itu, di dalam suatu ruang yang „berdengung‟ suara kita akan dipantulkan juga berkali-kali oleh dinding-dinding ruangan tersebut, sehingga menjadi tidak jelas. Dengan kata lain, di dalam ruangan dengan yang besar maka komunikasi wicara akan menjadi tidak jelas, akan tetapi untuk keperluan mendengarkan musik mungkin ruang seperti ini dianggap baik. Oleh karena itu, untuk keperluan tertentu maka diperlukan suatu perencanaan akustik terhadap ruangan tersebut, salah satunya adalah perencanaan Waktu Dengung, , agar memenuhi fungsi yang diinginkan.
o Dalam hubungannya dengan akumulasi bising di dalam suatu ruangan, maka semakin besar bahan-bahan penyerap suara yang dipasang pada dinding-dinding ruangan atau semakin besar (total absorpsi) ruangan maka semakin rendah kemungkinan pemantulan suara. Dengan kata lain, medan bising yang terjadi akan semakin cepat „diluruhkan‟ oleh ruangan tersebut. Ini berarti pengaruh pantulan akan semakin kecil, selanjutnya di dalam ruangan akan semakin rendah dan hanya dipengaruhi oleh komponen suara langsung saja.
C. Bahan Penyerap Bunyi
Pemilihan bahan penyerap bunyi yang tepat untuk melapisi elemen pembentuk ruang sangat dipersyaratkan untuk menghasilkan kualitas suara yang memuaskan. Bahan-bahan penyerap bunyi yang digunakan dalam perancangan akustik yang dipakai sebagai pengendali bunyi dalam ruang-ruang bising dapat dipasang pada dinding ruang atau di gantung sebagai penyerap ruang yakni yang berjenis bahan berpori dan panel penyerap serta karpet.
• Bahan Berpori
Bahan berpori merupakan suatu jaringan selular dengan pori-pori yang saling berhubungan. Bahan akustik yang termasuk kategori ini adalah papan fiber, plesteran lembut, mineral wools dan selimut isolasi.
Karakteristik dasar dari semua bahan berpori seperti ini adalah mengubah energi bunyi yang datang menjadi energi panas dalam pori-pori dan diserap, sementara sisanya yang telah berkurang energinya dipantulkan oleh permukaan bahan.Bahan akustik berpori dapat dibagi menjadi 2 kategori, yakni: unit akustik siap pakai, dan bahan yang disemprotkan.
• Panel Penyerap
Panel Penyerap merupakan bahan kedap yang dipasang pada lapisan penunjang yang padat (solid baking) tetapi terpisah oleh suatu rongga. Bahan ini berfungsi sebagai penyerap dan akan bergetar bila tertumbuk oleh gelombang bunyi. Getaran lentur dari panel akan menyerap sejumlah energi bunyi yang datang dan mengubahnya menjadi energi panas. Cara pemasangan disesuaikan dengan bentuk ruang,
Dapat disemen pada permukaan yang padat, dipaku, dibor pada kerangka kayu atau digantung pada langit-langit.
Kelebihan dari bahan ini adalah kemudahannya untuk disusun sesuai desain yang diinginkan karena tersedia dalam ukuran-ukuran yang bervariasi, mudah dalam pemasangannya serta ekonomis dan merupakan penyerap bunyi yang efisien karena menyebabkan karakteristik dengung yang merata pada seluruh jangkauan frekuensi. Jenis bahan yang termasuk penyerap panel antara lain: panel kayu, hardboard, gypsum board dan panel kayu yang digantung di langit-langit.
• Karpet
Karpet selain digunakan sebagai penutup lantai, juga digunakan sebagai bahan akustik karena kemampuannya mereduksi dan bahkan meniadakan bising benturan dari atas atau dari permukaan seperti suara seretan kaki, bunyi langkah kaki, pemindahan perabot rumah dan sebagainya. Karpet juga dapat diterapkan sebagai bahan pelapis dinding, untuk memberikan peredaman suara yang lebih optimal. Makin tebal dan berat karpet maka makin besar pula daya serap dan kemampuannya dalam mereduksi bising.
III. METODOLOGI PENELITIAN A. Penentuan obyek pengukuran
Sebagai obyek pengukuran, dipilih Lapangan Futsal Indoor Pertamina ITS Karena ketika diadakan pertandingan futsal dengan penonton yang banyak, pemain sulit berkonsentrasi dan sulit berkomunikasi akibat bising. Ide yang ingin diimplementasikan terhadap lapangan ini adalah mendesain panel akustik gantung untuk mengurangi waktu dengung. Diharapkan nantinya lapangan ini memenuhi waktu dengung yang direkomendasikan utnuk sport hall yakni sebesar 2.0 detik.
Lapangan Futsal Indoor Pertamina ITS memiliki panjang 59.2m, lebar 43.2m, tinggi 22.5m dan volume ruangan ± 45000 m3. Dengan material penutup permukaan berupa dinding bata dilapisi plester licin dicat dengan warna krem, pintu terbuat dari kayu, lantai beton cor yang dilapisi keramik, tribun berupa beton cor yang sebagian dilpisi parket kayu, jendela merupakan jendela bebahan kaca, dan atap baja.
B. Pengambilan dan Pengolahan Data
Pengukuran lapangan indoor dilakukan dalam 2 (dua) tahapan yaitu pengukuran background noise dan respon impuls berupa RT (Reverberation Time) untuk mencari cacat akustik dalam lapangan. pengukuran tersebut dilakukan pada waktu pagi hari sekitar pukul 08.00 – 09.00 WIB . Pengukuran lapangan ini dilakukan pada 4 titik ukur yaitu 3 titik di atas tribun, 1 titik di tengah lapangan dengan menggunakan Sound Level Meter (SLM) yang dihubungkan pada laptop menggunakan FFT Analyzer untuk dicatat data pengukurannya. Pengukuran waku dengung (RT) menggunakan ledakan petasan pada titik tengah lapangan.
Setelah pengambilan data perekaman suara respon impuls dilakukan, yaitu menyimpan data perekaman dalam format excel, kemudian selanjutnya hasil tersebut diolah dengan menggunakan metode regresi linear. Kemudian hasil dari perhitungan dan pengambilan data berupa waktu dengung, maka langkah selanjutnya adalah mencari koefisien absorbs dari tiap – tiap sisi ruangan, berikut dengan jenis bahan yang tepat dan dimensinya.
C. Proses Desain Panel Akustik Gantung
Desain Panel Akustik Gantung dibuat dalam 8 Jenis untuk kemudian masing-masing jenis dibandingkan keefektifannya mengurangi waktu dengung mengacu pada standar waktu dengung untuk sport hall sebesar 2.0 detik
D. Simulasi
Dengan model ruang serta rancangan panel-panel akustik gantung, dilakukan simulasi untuk mengetahi kualitas akustik yang akan didapat sebelum dan setelah pemasangan panel-panel pada ruang kemudian dibandingkan satu sama lain.
IV. ANALISADATADANPEMBAHASAN Pada bab ini akan dipaparkan mengenai kondisi akustik pada ruang lapangan futsal indoor Pertamina ITS berdasarkan pengukuran waktu dengung dan pengaruh pemasangan panel akustik gantung hasil berdasarkan simulasi yang dilakukan. A. Analisa Data
Data pengukuran yang dibutuhkan sebagai penunjang perancangan panel akustik gantung pada lapangan futsal indoor Pertamina ITS adalah bising latar belakang dan waktu dengung yang diukur pada 3 titik pada tribun dan 1 titik di lapangan seperti pada gambar 3.1. Pengukuran dilakukan pagi hari pukul 08.00 – 09.00 dengan menggunakan Sound Level Meter yang dihubungkan pada laptop yang kemudian merekam data dengan menggunakan FFT Analyzer.
Dari pengukuran yang telah dilakukan untuk data bising latar belakang didapatkan data sebagai berikut.
Dari pengukuran dan perhitungan yang telah dilakukan yakni dengan metode T-30, didapatkan data waktu dengung sebagai berikut.
Berdasarkan waktu dengung hasil pengukurang, dirancang ruang simulasi yang mendekati kondisi akustik sebenarnya yakni didapatkan waktu dengung sebesar 4.05 detik.
Berikutnya adalah Perancangan 8 jenis panel akustik gantung seperti gambar terlampir yang kemudian disimulasikan untuk mendapatkan waktu dengung pada frekuensi 500 Hz di 32 titik pendengar dengan 3 titik sumber suara seperti pada gambar berikut.
Gambar. 4. Titik Pengukuran.
Tabel 1.
Hasil Pengukuran Bising Latar Belakang
Titik 125Hz 250Hz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz All 1 34.86 36.28 36.48 36.46 34.36 33.67 50.39 2 34.85 35.94 36.26 35.3 33.74 33.82 49.92 3 36.74 37.78 36.59 35.41 34.35 34.99 50.8 4 34.29 35.33 34.01 35.16 33.62 33.66 49.64 Rata-rata 35.19 36.33 35.84 35.58 34.02 34.04 50.19 Tabel 2.
Hasil Pengukuran Waktu Dengung Titik 500Hz 1 3.88 2 3.94 3 3.87 4 3.87 Rata-rata 3.89
Dari simulasi yang dilakukan didapatkan data sebagai berikut:
B. Pembahasan
Berdasarkan data hasil pengukuran waktu dengung, diperoleh waktu dengung pada frekuensi 500 Hz sebesar 3.89 detik. Nilai ini terbilang besar dibandingkan dengan waktu dengung efektif untuk sport hall sebesar 2.0 detik. Untuk mengurangi waktu dengung ini dirancang ruang simulasi yang mendekati kondisi sebenarnya yakni waktu dengung sebesar 4.05 detik pada frekuensi 500 Hz.
Selanjutnya adalah perancangan 8 konfigurasi panel akustik gantung dengan koefisien absorbsi yang sama yang kemudian disimulasikan untuk dibandingkan efektifas pengurangan waktu dengungnya. Dari analisa data hasil simulasi bisa dilihat bahwa pada saat sumber suara pada titik A1, konfigurasi panel 3 memiliki efektifitas paling buruk menghasilkan waktu dengung sebesar 3.21 detik sedangkan yang terbaik adalah konfigurasi panel 6 dengan waktu dengung sebesar 2.26 detik. Pada saat sumber suara pada titik A2, konfigurasi panel 3 memiliki efektifitas paling buruk menghasilkan waktu dengung sebesar 3.46 detik sedangkan yang terbaik adalah konfigurasi panel 7 dengan waktu dengung sebesar 2.34 detik. Pada saat sumber suara pada titik A3, konfigurasi panel 2 memiliki efektifitas paling buruk menghasilkan waktu dengung sebesar 3.2 detik sedangkan yang terbaik adalah konfigurasi panel 8 dengan waktu dengung sebesar 2.24 detik. Sedangkan untuk rata2 keseluruhan dengan 3 titik sumber bunyi, konfigurasi panel 3 memiliki efektifitas paling buruk dengan waktu dengung sebesar 3.29 detik
sedangkan yang paling mendekati standar waktu dengung efektif untuk sport hall adalah konfigurasi panel 8 dengan waktu dengung sebesar 2,31 detik.
Pada simulasi kedelapan konfigurasi panel tersebut konfigurasi panel 5, 6, 7 dan 8 memiliki kemiripan yakni memiliki 4 panel yang dipasang dekat dan sejajar dengan langit-langit sedangkan konfigurasi panel 1, 2, 3 dan 4 tidak memiliki panel ini. Dari kedua kelompok jenis panel tersebut dapat dilihat bahwa perbedaan rata-rata waktu dengung yang tidak terlalu jauh. Kelompok konfigurasi panel 1, 2, 3 dan 4 memiliki perbedaan maksimum dari rata-rata waktu dengung sebesar 0.39 detik, sedangkan kelompok konfigurasi panel 5, 6, 7,dan 8 memiliki perbedaan maksimum dari rata-rata waktu dengung sebesar 0.05 detik. Perbedaan paling mendasar yang menyebabkan jauhnya waktu dengung antara kedua kelompok tersebut adalah luasan panel akustik yang dimiliki, sedangkan untuk variasi bentuk memiliki pengaruh kecil terhadap pengurangan waktu dengung yang dihasilkan.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari tugas akhir yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa hasil pengukuran awal waktu dengung sebesar 3.89 detik menunjukkan bahwa Lapangan Futsal Indoor Pertamina ITS mengalami cacat akustik dan hasil simulasi menunjukkan bahwa kualitas akustik dapat diperbaiki dengan pemasangan panel akustik gantung dimana hasil terbaik didapat pada pemasangan konfigurasi panel akustik 8 dengan waktu dengung sebesar 2.31 detik. Dan dari perbandingan kedelapan konfigurasi panel akustik didapatkan bahwa luas panel berpengaruh paling besar dalam mengurangi waktu dengung dibandingkan dengan bentuknya.
Adapun saran yang dapat diberikan dalam tuags akhir kali ini adalah untuk penelitian selanjutnya mempertibangkan pengukuran Distribusi Tingkat Tekanan Bunyi (TTB) agar dapat menguji untuk kualitas kejelasan suara yang dapat ditransmisikan dalam lapangan tersebut.
LAMPIRAN
Gambar.6. Konfigurasi Panel 1 Gambar. 5. 3 Titik Sumber Suara dan 32 Titik Penerima.
Tabel 3.
Waktu Dengung Rata-rata Setiap Panel Titik Smbr Panle 1 Panel 2 Panel 3 Panel 4 Panel 5 Panel 6 Panel 7 Panel 8 A1 2.82 3 3.21 3.05 2.29 2.26 2.3 2.27 A2 2.97 2.85 3.46 3.16 2.39 2.42 2.34 2.42 A3 2.92 3.2 3.19 3.19 2.3 2.4 2.4 2.24 Rata-rata 2.9 3.01 3.29 3.13 2.33 2.36 2.35 2.31
UCAPAN TERIMA KASIH
Atas terselesaikannya penelitian ini, saya ucapkan terimakasih kepada Allah SWT, kepada kedua orang tua terkasih dan saudara-saudari tercinta, kepada Bapak Dr. Ir. Totok Soehartanto, DEA selaku Ketua Jurusan Teknik Fisika, Bapak Andi Rahmadiansah, ST, MT selaku dosen pembimbing, Bapak Dr. Dhany Arifianto, ST. M.Eng selaku kepala laboratorium Akustik dan Fisika Bangunan, Ibu Katherin Indriawati, ST. MT. selaku dosen wali, kepada bapak/ibu dosen dan para karyawan di Teknik Fisika, teman-teman Teknik Fisika dan teman-teman-teman-teman serta emua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Candra, Budi S, “Sutdi Kualitas Akustik Berdasarkan Waktu Dengung dan Bising Latar BEelakang Masjid – Masjid Besar di Surabaya,” Surabaya, (2011).
[2] Syahadatin, Yuniar, “Perancangan Ruang Multifungsi pada Teater A ITS dengan Desain Modular,” Surabaya, (2011).
[3] Mediastika, E Christina, “Material Akustik Pengendali Kualitas Bunyi pada Bangunan,” Yogyakarta, (2009).
[4] Basuki, I,”Penentuan Kualitas Akustik Ruang pada Masjid Berdimensi
Joglo dengan Menerapkan Pengukuran Berbasis Monaural”, Surabaya,
(2005).
[5] Barron, Randall F, “Industrial Noise Control and Acoustics,” Marcel Dekker, New York, (2001).
[6] Mediastika, C.E, “Akustika Bangunan Prinsip Prinsip dan Penerapannya di Indonesia,” Erlangga, Jakarta, (2005).
Gambar.13. Konfigurasi Panel 8 Gambar.12. Konfigurasi Panel 7
Gambar.11. Konfigurasi Panel 6 Gambar.10. Konfigurasi Panel 5 Gambar.9. Konfigurasi Panel 4 Gambar.8. Konfigurasi Panel 3 Gambar.7 Konfigurasi Panel 2
