Simulasi Ecotect Untuk Analisis RT_Ario Dkk

STUDI SIMULASI ECOTECT UNTUK ANALISIS WAKTU DENGUNG

1

January, 2012

STUDI SIMULASI ECOTECT UNTUK

ANALISIS WAKTU DENGUNG

1 aArio Bharata (34807)

2 bBinar L Suroto

(35059) 3 c

M Baghir F (35358) 4 d

Razdrizal Rizki

E (35122)

abcdJurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik,

Universitas Gadjah Mada

ABSTRAK

Selain bersifat teoritis, pembelajaran

akustik juga dapat dilakukan dengan melakukan

pengukuran langsung ataupun mensimulasikan

data menggunakan software-software tertentu.

Salah satu studi simulasi akustik yang mudah

adalah menggunakan software Ecotect yang

berbeda dari software simulasi yang sudah ada

sebelumnya. Ecotect sebagai software simulasi

akustik, cukup memadai untuk melakukan

pendekatan desain akustik ruang. Validasi hasil

simulasi terhadap hasil pengukuran lapangan

dilakukan pada tahap pertama untuk menguji

keandalan program. Ecotect mampu

menawarkan desain konstruksi 3D yang lebih

fleksibel dan melakukan beragam analisis mulai

dari yang sederhana sampai pada enclosure yang

kompleks bahkan sampai pada aspek biaya.

Dasar pengetahuan yang perlu diketahui dalam

analisis akustik suatu ruang adalah mengenai

waktu dengung (reverberation time). Dengan

mengetahui waktu dengung suatu ruangan dapat

diketahui sound pressure level dan directivity

patternnya dengan menggunakan beragam

metode, salah satunya metode ray tracing.

PENDAHULUAN

Ecotect adalah suatu software analisis bangunan

yang paling komperhensif dan inovatif dewasa

ini. Banyak fitur-fitur yang ditawarkan pada

Ecotect semakin mempermudah para perancang

bangunan di dalam pemodelan 3D yang

terintegrasi dengan berbagai analisis kerja dan

fungsi simulasi. Perancang bangunan dapat

terlebih dahulu mendapatkan informasi penting

terkait dengan performa vital dari suatu desain

bangunan sebelum benar-benar membangun

bangunan tersebut. Dapat dimulai dari analisis

iklim terperinci yang digunakan untuk

menghitung efektivitas potensi dari bermacam-

macam teknik desain pasif atau untuk optimasi

penggunaan sumber energi pencahayaan dan

angin. Selain itu Ecotect juga mampu

mengembangkan ide-ide desain yang ada dengan

melakukan beberapa pemodelan sketsa

sederhana sebelum sampai pada tahap desain

akhir.

Fitur sigfinikan yang ditawarkan dari

Ecotect antara lain adalah tampilan analisisnya

yang menarik. Mengganti tipe dari karpet yang

digunakan untuk lantai dan membandingkan

setiap penggantian bahannya terhadap respon

akustik ruang, waktu dengung, level

pencahayaan, dan suhu internal ruangan itu


2

sendiri, merupakan salah satu fitur yang

ditawarkan Ecotect. Dapat juga dilakukan

penambahan jendela yang kemudian dengan

segera dapat diketahui efek termal yang

ditimbulkan akibat penambahan itu, melihat

pengaruhnya terhadap pencahayaan daylighting,

radiasinya, serta total biaya pembangunannya.

Selain itu dalam hal akustik, dapat diketahui

juga persebaran partikel suara pada suatu

ruangan tertutup dan melihat pantulan

gelombang balik yang dihasilkan serta slowly

decay dalam 3D. Ecotect juga merupakan satu-

satunya software aplikasi untuk sejenisnya yang

mencantumkan analisis kenyamanan, emisi dari

efek rumah kaca, serta ketersediaan sumber

energi dan perbandingan langsung terhadap

biaya yang harus dikeluarkan.

Bagian penting dari Ecotect lainnya yaitu

pengembangan tampilan 3Dnya yang inovatif.

Sebuah sistem geometris CAD tradisional

sebelumnya melakukan pengembangan desain

awal 3D yang tidak sesuai. Spesifikasi

persyaratan inputan yang diberikan terlalu berat

sehingga menyulitkan dan memaksa para

desainer berpikir secara matematis untuk

mendapatkan hasil sketsa yang sesuai dengan

keinginan mereka. Oleh karena itulah dibuat

sistem konstruksi relational 3D yang fleksibel

dan intuituf yang mampu menghasilakan

hubungan antara elemen suatu bangunan mulai

dari yang sederhana sampai pada geometri yang

paling kompleks dan meningkatkan

pengembangan itu secara berkelanjutan.

Ecotect bisa digunakan antara lain untuk

melakukan pekerjaan sebagai berikut :

1. Menampilkan animasi bayangan dan

pantulan secara kompleks

2. Meng-generate diagram berkas

cahaya matahari secara menarik untuk

analisis pencahayaan alami (day

lighting)

3. Menghitung radiasi surya pada

beberapa permukaan dan pensentase

dari ”bayangan”

4. Menghitung beban panas bulanan dan

grafik temperatur tiap jam untuk zona

apapun

5. Melakukan trace terhadap berkas

partikel akustik pada bentuk ruang

tertutup apapun

6. Melihat persebaran partikel suara

disekeliling ruang tertutup dan

melihat kecepatan decaynya.

7. Secara cepat melakukan perhitungan

statistik dan raytraced terhadap waktu

dengung untuk space apapun, dan

masih banyak lagi.

DEFINITION

Waktu Dengung (Reverberation Times)

Dengung (reverberation) barangkali

merupakan suatu ciri akustik yang sangat jelas

dalam suatu ruangan tertutup. Hampir tiap orang

mungkin dengan tidak sengaja mengamati suara

dalam suatu ruangan besar yang ditimbulkan

oleh suatu sumber suara yang kemudian tiba-tiba

sumber suara tersebut distop. Yang terjadi


3

adalah suara di dalam ruangan tersebut tidak

langsung menghilang, melainkan masih dapat

terdengar untuk sementara waktu (setelah

sumber suara distop) secara perlahan kekerasan

suaranya akan menurun hingga akhirnya

menghilang. Hal ini terjadi karena adanya

refleksi dan porsi pelambatan suara yang sampai

ke telinga.

Dari uraian singkat di atas dapat diketahui

bahwa definisi Reverberation Time adalah

interval waktu dimana energi total suara yang

turun sebesar satu juta kali dari nilai awalnya.

Hal ini berkaitan dengan berkurangnya tingkat

suara dengung sebesar 60dB dari kondisi steady

state. Penurunan tingkat suara yang terjadi baik

pada suara langsung yang terpengaruh oleh jarak

(energi suara terserap oleh udara), maupun

merupakan hasil dari multi refleksi suara yang

mengandung fungsi penyerapandan pemantulan.

Reverberation Time atau yang biasa disingkat

RT dapat dihitung dari data ruangan yang

diketahui dengan rumus sederhana :

RT60 = 0,161

satuan dalam meter (m)

= 0,161

dimana

V : volume ruang (m3)

A : besar absorbs ruangan

( A = S1. + S2. + S3. + … )

: koefisien absorbsi rata-rata

Gambar 1. Ilustrasi definisi waktu dengung (RT)

Directivity pattern

Directivity pattern adalah uraian grafis

dari respon sebuah transduser yang digunakan

untuk menggambarkan emisifitas atau

penerimaan gelombang atau partikel suara

sebagai fungsi dari arah gelombang suara yang

ditransmisikan pada bidang tertentu dan pada

frekuensi tertentu. Contoh jenis-jenis dari pola-

pola ini adalah omni directional, cardiodid,

hyper-cardioid microphone polar.

Directivity pattern digunakan untuk

mengetahui ukuran pola radiasi dari sumber

yang menunjukkan berapa banyak energi total

dari sumber yang memancar dalam arah tertentu.

Dengan mengetahui banyaknya energi total dari

sumber, maka kita dapat menghitung banyaknya

energi yang diserap oleh permukaan dinding

(objek). Jika dimungkinkan untuk mengetahui

banyaknya energi yang diserap, maka kita bisa

melakukan variasi nilai-nilai koefisien absorbsi

dari material. Selain untuk mengetahui

banyaknya energi yang dipancarkan dan diserap,

kita secara visual dapat mengetahui arah


4

persebaran dari partikel-partikel tersebut. Hal ini

dapat memudahkan kita untuk menganalisis

akustika suatu ruangan dengan bermacam

sumber dan jenis material.

Ray tracing method

FORMULATION OF THE EMPIRICAL

THEORY

Rumus perhitungan waktu dengung yang

biasa digunakan dalam analisa akustik adalah

metode Sabine, metode Eyring dan Millington

Eksekusi Simulasi Ecotect

Simulasi ini bertujuan untuk mengetahui

pengaruh perubahan koefisien absorbsi terhadap

waktu dengung pada suatu ruangan. Kami

menggunakan contoh ruang sederhana dengan

dimensi 14m x 6,5m x 3m dengan material

pelapis dinding, ceiling dan lantai yang seragam.

Masing-masing bahan memiliki nilai koefisien

absorbsi untuk setiap frekuensinya.

Sumber suara yang dipakai adalah speaker

dengan jenis Column_Speaker_1000Hz dengan

intensitas keluaran 60 dB dan memiliki

directivity pattern sebagai berikut

Ada dua metode yang digunakan untuk

menganalisis nilai waktu dengung, yaitu

“Statistical Reverberation Time” dan “Acoustics

Response”. “Statistical Reverberation Time”

hanya bergantung terhadap faktor volumetrik

dan koefisien absorbsi bahan pelapis ruangan.

Perhitungan waktu dengungnya menggunakan

rumus Sabine yang dipengaruhi oleh volume,

luas permukaan, dan koefisien absorbsi material.

Sedangkan “Acoustics Response”, perhitungan

waktu dengungnya tidak berdasarkan

perhitungan rumus, tapi berdasarkan perhitungan

dengan ray tracing (menyebarkan partikel bunyi

ke ruangan). Jumlah partikel yang digunakan

sebanyak 1000 partikel. Hasil analisis metode ini

dianggap mendekati nilai sebenarnya, karena

nilai waktu dengung yang dihasilkan

berdasarkan simulasi. Semakin banyak jumlah


5

partikel yang digunakan, maka hasil analisis

mendekati nilai sebenarnya.

Analisis

Setelah melakukan simulasi, kami mendapatkan

berbagai macam data keluaran untuk setiap jenis

material yang kami variasikan. Disini kami

menggunakan tiga jenis material yang telah

sebelumnya kami seleksi dengan perbandingan

koefisien absorbs yang sedikit ekstrim. Setelah

hasil kami peroleh, kami membandingkan

reverberation time pada material antara

perhitungan dengan menggunakan Sabine untuk

RT60 dengan perhitungan yang telah

disimulasikan pada acoustic response.

Perbandingan reverberation time menunjukkan

perbedaan yang cukup besar pada tiap material.

Perbedaan ekstrim terjadi pada material Conc

Block Plaster dimana pada frekuensi 500 Hz

hingga 16000 Hz. Pada perhitungan RT60

menunjukkan nilai RT yang cukup rendah,

namun pada acoustic response menunnjukkan

nilai yang besar hingga mencapai belasan detik.

Untuk kedua material lain, perbedaan yang

muncul tidak terlalu besar.

Statistical Reverberation time

Ray Tracing

Untuk membandingkan nilai reverberation time

antar material, kita harus mengetahui factor –

factor yang mempengaruhi nilai reverberation

time. Salah satu yang mempengaruhi adalah

koefisien absorbs. Kami menggunakan koefisien

absorbsi yang berbeda cukup besar untuk

mengetahui respon dari ruangan yang kami uji.

Kami membandingkan material Conc Block

Plaster dengan material Framed Plasterboard.

Ditunjukkan pada tabel tersebut bahwa nilai

koefisien absorbsi untuk tiap frekuensi pada

material no 2 dan no 3 memiliki perbedaan yang

cukup besar.


6

Material 3

Statistical Reverberation time

Ray Tracing

Grafik material kedua menunjukkan tingkat

lamanya waktu dengung dalam ruangan tersebut

jauh lebih besar dibandingkan dengan material

ketiga yang hanya sepersepuluh dari material

kedua khususnya pada frekuensi 500 Hz sampai

16 kHz. Selain itu, perbandingan banyaknya

terjadi refleksi hampir dua kalinya. Pada

material kedua dengan 327 kali refleksi dan

material ketiga dengan 181 kali refleksi.

Banyaknya terjadi pantulan dapat menjadi

ekuivalen dengan lamanya partikel suara yang

merambat di dalam ruangan.

Dapat disimpulkan dari hasil yang kami telah

peroleh bahwa nilai reverberation time untuk

tiap material dengan koefisien absorbsi yang

berbeda, maka akan berbeda pula hasilnya.

Selain itu hasil dari perhitungan simulasi

menggunakan ray tracing dengan perhitungan

menggunakan metode Sabine dapat

memunculkan hasil yang berbeda. Perbedaan ini


7

ditimbulkan dari adanya pengikutsertaan faktor

nilai volume efektif, banyaknya refleksi, dan

perhitungan lainnya yang tercantum pada

perhitungan acoustic response (ray tracing) yang

tidah ditemukan pada metode sederhana Sabine.

Simpulan

Berdasarkan simulasi ecotect yang telah

dilakukan, semakin besar koefisien absorpsi

suatu material, reverbration time yang terjadi

pada ruangan akan semakin cepat. Fungsi

koefisien absorpsi suatu material adalah untuk

menyerap suara yang mengenai permukaan.

Semakin besar koefisien absorpsi, maka proses

penyerapan suara akan semakin banyak,dan

berakibat suara yang direfleksikan oleh suatu

permukaan akan semakin kecil, sehingga

reverbration time terjadi dengan cepat.

Referensi

Kinsler E, Lawrance, Fundamental of Acoustic

Simulasi Ecotect Untuk Analisis RT_Ario Dkk

Documents

Transcript of Simulasi Ecotect Untuk Analisis RT_Ario Dkk