Struktur Bangunan Tenda Pneumatik Sistem Knock Down Sebagai Tempat Penampungan Sementara Untuk Korban Bencana

Transkripsi

1 Seminar Nasional Pascasarjana VIII ITS, Surabaya 13 Agustus 2008 ISBN No Struktur Bangunan Tenda Pneumatik Sistem Knock Down Sebagai Tempat Penampungan Sementara Untuk Korban Bencana Ir. Hery Budiyanto, MSA, PhD Jurusan Teknik Arsitektur Universitas Merdeka Malang Abstrak Masalah penanganan penampungan penduduk dan fasilitas darurat selalu muncul pada daerah bencana yang hingga kini banyak menggunakan tenda dan bangunan darurat, menggunakan sistem struktur dan teknologi konvensional sehingga perlu waktu lama dan biaya besar. Struktur pneumatik merupakan sistem struktur bangunan tenda dengan bahan lembaran tipis (misalnya: kain parasit) fleksibel, distabilkan oleh perbedaan tekanan dengan medium udara, perbedaan tekanan dalam dan luar tenda akan membentuk sistem pneumatic ; Struktur mampu menahan gaya luar, karena tekanan dalam berubah menjadi medium penahan dan menjadi elemen strukural membentuk struktur pneumatik penahan beban. Riset mengenai Model dan Prototipa Struktur Pneumatik telah dilakukan pada tahun Kelebihan struktur ini adalah: investasi awal lebih murah, kecepatan dan kemudahan pembangunan, pemeliharaan mudah, elemen membran struktur dapat dibuat knockdown dan disimpan dalam gudang ukuran 2x3 m2. Proses pembuatan tenda pneumatik bahan parasit coated ukuran 36 m2 dapat menampung 20 orang, dibuat seminggu, dirakit 3 jam dan digelembungkan selama 30 menit. Kondisi dalam tenda cukup nyaman untuk kegunaan menampung penduduk, rumah sakit darurat, maupun posko darurat. Berdasarkan kelebihan tersebut sistem struktur ini dapat dikembangkan terutama untuk kegunaan temporer guna menampung korban bencana, sehingga direkomendasikan untuk diterapkan secara nasional. Katakunci: struktur bangunan, tenda pneumatik, bencana Abstract The problem of handling the people s accommodation and emergency facilities always appear at the disaster territory. Until now, the handling of accommodation for disaster s victims and the placement of the emergency facilities problem usually using tent and any other emergency buildings that built using conventional structure and technology system and its needs too long time and high cost. The pneumatic structure is a tent structure building that built by thin layer material (e.g.: parachute fabric) flexible, stabilized by pressure difference using air as a medium, the pressure difference inside and outside the tent will make a pneumatic condition; The inflated membrane resisted external forces, because pressure medium have changed into support medium and become structural element and shaped a pneumatic structure and to be a load resistor. Research of the Model and Prototype Pneumatic Structure has done in The benefits of this structure are: a cheaper initial investation, quick and easy built, easy to maintenance, the membrane structure element can be build by knock down system, and it can be store at a 2x3 m 2 warehouse. The pneumatic tent of 36 m 2 built using coated parachute fabric that can accommodate up to 25 persons, finished in a week, assembled in 3 hours, and inflated in 30 minutes. The inside condition of the tent was pleasant enough to be used as the accommodation place for the disaster s victims, emergency hospital, or emergency office. From those benefits, this structure system can be developed, especially for the temporary purpose (for example, as the accommodation place for the disaster s victims), so it s highly recommended to be applying nationally. Keyword: building structure, pneumatic tent, disaster 1. Pendahuluan Masalah penanganan penampungan penduduk dan fasilitas darurat yang selalu muncul pada daerah bencana, misalnya : tsunami, gempa bumi, longsor, kebakaran, dan lain-lain. Kejadian bencana yang sering terjadi di seluruh wilayah di Indonesia memerlukan kesiapan dan penanganan yang cepat dan efektif. UNDP dalam Program Pelatihan Kesiapan Bencana memberikan arahan bahwa kesiapan menghadapi bencana akan meminimalisir akibat-akibat yang merugikan

2 melalui tindakan pencegahan yang efektif, rehabilitasi dan pemulihan serta pengiriman bantuan dan pertolongan secara tepat waktu (Kent, 1994). Bantuan dan pertolongan antara lain dimaksudkan agar korban bencana yang jumlahnya cukup banyak segera dapat ditampung dalam bangunan yang layak huni dan nyaman. Hingga saat ini penampungan penduduk korban bencana dan penempatan fasilitas darurat banyak menggunakan tenda dan bangunan darurat yang dibangun menggunakan sistem struktur dan teknologi konvensional yang memerlukan waktu lama serta biaya yang besar. Untuk itu tenda pneumatik merupakan salah satu solusi tepat untuk memecahkan masalah penampungan penduduk korban bencana yang dapat dibangun dengan waktu yang cepat (kurang dari 1 jam), biaya yang murah dan dapat menampung penduduk dengan jumlah banyak untuk sebuah tenda. Bangunan tenda pneumatik sebelum dan sesudah bencana dapat disimpan pada gudang dengan volume penyimpanan yang kecil, karena bahan strukturnya (membran kain) dapat dilipat dan sewaktu-waktu dapat diangkut ke daerah bencana menggunakan truk atau pickup (Hery, 2007). Struktur tenda pneumatik ini diharapkan menjadi prototip struktur yang dapat digunakan untuk penampungan penduduk korban bencana, rumah sakit darurat maupun posko penanggulangan bencana dalam skala nasional. 2. Prinsip dasar struktur pneumatik Struktur pneumatik merupakan sistem struktur bangunan tenda yang dibangun dari bahan lembaran tipis (membran) fleksibel, distabilkan oleh perbedaan tekanan dengan medium: gas cair, busa, atau bahan-bahan butiran halus. Apabila komposisi membran fleksibel diberikan medium yang menyebabkan terjadinya perbedaan tekanan maka akan membentuk suatu pneumatik (dari bahasa latin pneuma yang berarti gelembung berisi udara; Membran yang digelembungkan mampu menahan gaya-gaya luar, karena medium tekanan berubah menjadi medium penahan dan menjadi elemen strukural sehingga terbentuk suatu struktur pneumatik penahan beban (Hery, 1992; Herzog, 1976). Bangunan tenda dengan bahan yang beratnya tidak lebih dari 3 kg/m2 mampu menaungi tanah dengan bentang lebih dari 100 meter (Otto, 1973) meskipun menggunakan perbedaan tekanan yang tidak terlalu besar antara ruang dalam dan luar (Luchsinger, at.al., 2004). Purwanto (2000) menjelaskan bahwa Struktur pneumatik pada mulanya hanya dikembangkan sebagai struktur bidang penutup atap dan untuk bangunan berbentang lebar. Namun sekarang mulai digunakan untuk berbagai fungsi bangunan, bahkan dapat digunakan untuk memikul beban lantai pada bangunan bertingkat sedang (Medium Rise Building). Keandalan sistem struktur pneumatik dapat dinilai dari 4 aspek, yaitu : kekuatan, keindahan, penghematan, dan kecepatan dalam pembangunannya (Hery, 1992; Hery, 2007). Struktur bangunan tenda yang ditumpu udara harus selalu mempunyai tekanan udara internal sedikit lebih besar daripada tekanan udara, untuk menjamin elemen membran berada dalam keadaan tarik (Gambar 1). Tekanan aktual internal tidak boleh terlalu besar agar tetap dapat memberikan rasa nyaman kepada pengguna bangunan (Schodek, 1980). Apabila beban eksternal merata, maka tekanan internal yang digunakan untuk memikul beban juga merata. Dengan demikian membran hanya berfungsi sebagai pemisah. Karena beban eksternal relatif kecil, maka tekanan internal yang diperlukan pada struktur yang ditumpu udara juga dapat relatif kecil. P2 P1 tekanan internal P1>P2 P1 = tekanan internal P2 = tekanan eksternal Gambar 1: Prinsip struktur tenda pneumatik yang ditumpu udara 3. Penelitian Model dan Prototipa Struktur Pneumatik Penelitian tentang model dan prototipa struktur pneumatik telah dilaksanakan pada tahun 2007 (Hery, 2007) dengan metoda eksperimental yaitu melakukan aplikasi uji coba terhadap berbagai variabel (Cowan, 1968), antara lain pengujian pengaruh bahan membran terhadap berbagai kondisi cuaca (variabel kekuatan bahan struktur terhadap sinar matahari, dan hujan), pengujian terhadap variabel berbagai jenis sambungan dan variabel kenyamanan termal bagi orang yang menempatinya. Pelaksanaan penelitian ini dimulai dengan melakukan kajian literatur, dilanjutkan dengan pembuatan desain (bentuk struktur pneumatik, pola dasar lembaran membran), komponen dan elemen struktur) yang dilaksanakan di Lab. Komputer; Selanjutnya dirancang dan dibuat 3 (tiga) buah model struktur tenda yang didukung udara (pneumatik) berupa model struktur berskala 1 : 5 dengan bahan membran yang berbeda (plastik, kain blacu, kain tetoron) dan dirakit (dibangun) di luar ruang, diuji pengaruh bahan terhadap kekuatan dan ketahanan struktur terhadap cuaca, sambungan antar komponen, kecepatan bangun dan kenyamanan pengguna/penghuni (selama 1 minggu); Kemudian dilakukan pembuatan prototipa struktur dengan skala 1 : 1 dengan pilihan bahan dan sistem sambungan yang paling efisien. Prototipa ini diuji (selama 1 minggu) terutama aspek kenyamanan untuk berbagai fungsi darurat, antara lain untuk tempat 2

3 KELEMBABAN (% TEMPERATUR penampungan sementara dan kantor tim penanggulangan bencana yang dibangun di Lapangan Parkir. 3.1 Hasil Uji Kekuatan Bahan dan Sambungan Pengujian kekuatan bahan dilakukan dengan mengukur kekuatan maksimum bahan dalam menerima beban tarik, sehingga didapatkan angka regangan maksimum bahanbahan membran. Masing-masing bahan membran dibuat dengan lebar 1 cm, kemudian dilakukan pengujian menggunakna alat ukur timbangan pegas. Pengujian dilaksanakan 2 (dua) tahap, yaitu pada hari pertama dan pada hari ke-30 dimana bahan dan sambungan diletakkan di luar ruang sehingga terkena cuaca (hujan, panas, dingin) sehari-hari (Lihat tabel 1). bahwa bahan kain parasit baik tebal maupun tipis mengalami penurunan kekuatan tidak terlalu besar dibandingkan dengan bahan plastik dan kain blacu. Ketahanan terhadap cuaca dimungkinkan karena bahan ini dilapisi dengan bahan coating sehingga bahan ini direkomendasikan untuk menjadi komponen struktur pneumatik. Tabel 1: Regangan Maksimum Bahan Membran Regangan Maksimum Pengujian Hari ke 1 Hari ke 30 Bahan Plastik 1 kg/cm2 0,3 kg/cm2 Kain Blacu 4 kg/cm2 1,3 kg/cm2 Kain Parasit 9 kg/cm2 8,2 kg/cm2 Tebal Kain Parasit Tipis 6 kg/cm2 5,1 kg/cm2 Sambungan Jahitan 2 kg/cm2 1,8 kg/cm2 Kretekan 1,6 kg/cm2 1,55 kg/cm2 Sumber: Hery, Pengujian Model Struktur Aspek-aspek yang diuji pada model struktur adalah pengujian penggelembungan dan Pengujian aspek tekanan, temperatur dan kelembaban dalam dan luar model struktur Pengujian penggelembungan Gambar 3: Grafik Waktu Penggelembungan Model Struktur Berdasarkan hasil pengujian tersebut didapatkan bahwa untuk menggelembungkan model struktur pneumatik rata-rata memerlukan waktu 1,764 menit dengan waktu terlama 2,88 menit Pengujian aspek tekanan, temperatur dan kelembaban dalam dan luar model struktur Hasil pengujian aspek tekanan, temperatur dan kelembaban dalam dan luar model struktur dapat dilihat pada grafik berikut: 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, PERBEDAAN TEMPERATUR temp. luar temp. dalam Gambar 4: Perbedaan Temperatur Luar dan Dalam Model Struktur Pnaumatik kesimpulan: a) Terdapat perbedaan temperatur yang tidak terlalu besar antara bagian luar dan dalam model struktur; b) Pada kondisi cuaca mendung, temperatur di luar lebih tinggi atau sama dengan di dalam model struktur, sedangkan pada cuaca gerimis dan hujan, temperatur di luar lebih rendah atau sama dengan di dalam struktur, d)temperatur maksimum di luar model struktur 30,50 o C disebabkan karena cuaca mendung hingga hujan JAM Uji Perbedaan Kelembaban Gambar 2: Uji Penggelembungan Model Struktur Uji Penggelembungan dilaksanakan dengan melakukan 10 (sepuluh) kali penggelembungan model struktur pneumatik dengan hasil sebagaimana tabel dan grafik berikut: PERBEDAAN KELEMBABAN Kelembaban Luar Kelembaban Dalam JAM Gambar 5: Perbedaan Kelembaban Luar dan Dalam Model Struktur Pneumatik 3

4 Tekanan (incixhg) Kelembaban (%) kesimpulan: a) Terdapat perbedaan kelembaban maksimum 6% antara bagian luar dan dalam model struktur, b) Kelembaban dalam model pada pagi dan sore hari lebih besar dari kelembaban di luar model, c) Kelembaban maksimum di dalam model struktur 91% disebabkan karena cuaca hujan pada sore hari 3.3 Pengujian Prototipa Struktur Pengujian waktu perakitan dan penggelembungan Uji Perbedaan Temperatur PERBEDAAN TEMPERATUR Temp. Luar Jam Temp. Dalam Gambar 7: Uji Perbedaan Temperatur Prototipa kesimpulan: a) Terdapat perbedaan temperatur yang tidak terlalu besar antara bagian luar dan dalam struktur, b)temperatur maksimum di luar struktur 30,00 o C, sedangkan temperatur maksimum di dalam prototipa struktur adalah 27,50 o C Uji Perbedaan Kelembaban KELEMBABAN Kelembaban Luar Jam Kelembaban Dalam Gambar 7: Grafik Perbedaan Kelembaban Gambar 6: Pengujian Waktu Penggelembungan Prototipa Struktur Tabel 2: Kebutuhan Waktu Operasional Prototip Struktur o N Aktivitas Waktu 1 Pembuatan bahan 3 hari membran (kain parasit) 2 Pembuatan pintu 3 hari 3 Perakitan 3 jam membran 4 Pemasangan 30 menit blower 5 Penggelembungan 20 menit 6 Pembongkaran 1 jam Pengujian aspek tekanan, temperatur dan tekanan dalam dan luar model struktur Hasil pengujian aspek tekanan, temperatur dan kelembaban dalam dan luar model struktur dapat dilihat pada grafik berikut: kesimpulan: a) Terdapat perbedaan kelembaban maksimum 6% antara bagian luar dan dalam struktur, b) Kelembaban dalam prototipa lebih besar dari kelembaban di luar, c) Kelembaban maksimum di dalam struktur 76% disebabkan karena cuaca hujan pada pagi hari Uji Perbedaan Tekanan PERBEDAAN TEKANAN Tek. Luar Tek. Dalam Gambar 8: Grafik Perbedaan Tekanan Udara Pada Prototipa Struktur kesimpulan: a) Terdapat perbedaan tekanan udara maksimum 0,03 incihg antara bagian luar dan dalam struktur, b) Tekanan udara dalam prototipa struktur tenda lebih besar dari pada di Jam 4

5 luar, c) Tekanan Udara maksimum di dalam struktur tenda adalah 29,58 incihg Pengujian Kenyamanan Gambar 9:Suasana di Dalam Prototipa Tenda Pneumatik padapengujian Kenyamanan Berdasarkan interview kepada responden yang memasuki prototipa tenda pneumatik didapatkan bahwa sebagian besar responden merasakan cukup nyaman ketika memasuki dan tinggal di dalam tenda minimal 10 menit. Kelemahan pada prototipa struktur ini adalah pada outlet blower, dimana kecepatan angin yang berhembus cukup kencang sehingga orang yang berada di dekatnya terasa terganggu dengan tiupan angin tersebut. Kelemahan ini dapat dierbaiki dengan menggunakan diffuser ada ujung outlet pipa angin. 4. Kesimpulan 4.1 Aspek Desain Struktur Pneumatik Pembuatan desain bentuk struktur pneumatik diupayakan menggunakan bentuk-bentuk sederhana agar mudah dalam pelaksanaan konstruksinya dan menghindari adanya ketidaksesuaian antara desain dan prototipa struktur Perbedaan bentuk antara desain dan prototipa pada penelitian ini ditemukan terjadi tertama pada bagian diagonal atap membran, terjadi karena berat bahan membran mempengaruhi bentuk akhir struktur. Desain sambungan diupayakan simpel, mudah dilaksanakan, dan menjamin kedap terhadap cuaca. Sambungan yang menggunakan unsur jahitan akan mengurangi kekuatan komponen membran 4.2 Aspek Pelaksanaan Pembuatan, perakitan dan penggelembungan sistem struktur pneumatik membutuhkan waktu yang sangat cepat. Pembuatan membran hanya memerlukan 6 hari, pembuatan pintu 3 hari, dan perakitan serta penggelembungan memerlukan waktu tidak lebih dari 1 hari bangunan sudah dapat dipergunakan. Bahan membran yang tipis dan ringan lebih mudah diaplikasikan untuk sistem struktur pneumatik Pelapisan (coating) menggunakan alat spray tidak dapat menjamin penutupan pori-pori kain secara sempurna sehingga pada percobaan menggunakan kain blacu tidak dapat digelembungkan dengan sempurna. Sedangkan coating dari pabrik (kain parasit coated) memiliki kekedapan terhadap udara sangat baik sehingga dapat digelembungkan dengan sempurna. 4.3 Aspek Kenyamanan Perbedaan temperatur antara bagian luar dan dalam bangunan tidak lebih dari 2,5 derajad celsius, oleh karenanya apabila pembangunan struktur pneumatik akan dilaksanakan di daerah yang iklimnya relatif panas perlu ditambahkan sistem penghawaan buatan (AC). Tekanan udara yang ditimbulkan oleh blower di dalam bangunan pneumatik rata-rata 0,25 mm Hg. Kelebihan tekanan ini tidak mempengaruhi kenyamanan dan kesehatan penghuninya. 5. Rekomendasi Daerah Kabupaten/Kota yang rawan terhadap bencana perlu melengkapi diri dengan bangunan Tenda Pneumatik sehingga apabila sewaktu-waktu terjadi bencana lebih cepat melakukan evakuasi terhadap penduduk korban bencana Sistem struktur ini perlu disosialisasikan secara nasional Penelitian lanjut perlu dilakukan terutama berkaitan dengan manufacturing struktur tenda pneumatik. DAFTAR PUSTAKA Cowan, HJ et.al Models in Architecture. London: Elsevier Publishing Company. Chassagnoux, Alain. et.al Teaching of Morphology. International Journal of Space Structures. Vol.17 No. 2 & 3. Brendwood (UK): Multi Science Publishing Ltd. Dent, Roger N Principles of Pneumatic Architecture. London: Elsevier Publishing Company. Hery, Budiyanto Kajian dan Perancangan Bangunan dengan Konsep Struktur Pneumatik yang Ditekankan pada Aspek Teknik dan Metoda Konstruksi, Kasus Studi: Struktur Atap Pneumatik Membran Tunggal yang Ditumpu Udara pada Gedung Olah Raga. Tesis S2. Bandung: Institut Teknologi Bandung. Hery, Budiyanto Ujicoba Model Dan Prototipa Tenda Pneumatik Sistem Knock Down Sebagai Bangunan Penampungan Sementara Untuk Korban Bencana. Laporan Hibah Penelitian PHK-A2. Malang: Jurusan Teknik Arsitektur Universitas Merdeka Malang. 5

6 Herzog, Thomas Pneumatic Structures, a handbook for the architect and engineer. London: Crosby Lockwood Staples. Intent Membran Structures. Belgia: Kortrijk. Intent, Inc. Itek Air Cell Technology. Pennsylvania: Inflatable Technology- USA, Inc. Kent, Rudolph Kesiapan Bencana: Program Pelatihan Manajemen Bencana. Edisi Kedua. Jakarta: UNDP. Luchsinger, Rolf H. et.al., Pressure Indicated Stability: From Pneumatic Structure to Tensairity. Article No.JBE , Journal of Bionic Engineering. Vol.1. No.3, hal Changchun: PR China Jilin University - Nanling Campus. Purwanto Perkembangan Struktur Pneumatik Memperkaya Desain Arsitektur. Jurnal Dimensi. Vol 28, No. 1. Surabaya: Universitas Kristen Petra. Otto, Frei Tensile Structures. Cambridge: The MIT Press. Pahl, Peter Jan Structuraal Models for Architectural and Engineering Education.. Cambridge: Massachusetts Insitute of Technology. 6