BAB V PENGEMBANGAN DESAIN KOMPONEN DINDING PREFABRIKASI 5.1. Pengembangan Desain Mengingat pengembangan sistem prefabrikasi ini ditujukan untuk pembangunan rumah secara massal, sistem ini akan lebih menguntungkan pada kondisi-kondisi dimana sistem prefabrikasi merupakan pilihan sistem konstruksi yang paling baik. Pengembangan sistem prefabrikasi ini lebih ditekankan pada pengembangan panel dinding, yang didasari oleh kecepatan membangun untuk mengurangi biaya tenaga kerja. Penekanan pengembangan sistem prefabrikasi pada dinding dikarenakan berdasarkan hasil analisis pada lima sistem prefabrikasi, komponen dinding merupakan bagian yang proses konstruksinya memakan waktu cukup lama. Selain itu, apabila dilihat dari segi biaya, mengacu pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, biaya pekerjaan dinding memiliki persentase terbesar. Oleh karena itu perlu dikembangkan suatu sistem prefabrikasi yang dapat mengurangi waktu konstruksi komponen dinding tersebut, yang kemudian dapat mengurangi biaya pekerjaan dinding. Konsep penyederhanaan jenis pekerjaan didasari oleh prosentase komponenkomponen pekerjaan terhadap komposisi biaya konstruksi yang terdapat dalam Pedoman Teknis Pembangunan Bangunan Gedung Negara yang dikeluarkan oleh Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, dimana pekerjaan struktur dan pekerjaan dinding memiliki prosentase yang cukup besar terhadap biaya, yaitu 20-25 % untuk struktur dan 10-15 % untuk dinding, maka apabila pekerjaan tersebut digabungkan dalam bentuk panel dinding yang dapat mendukung beban, selain dapat mengurangi jenis pekerjaan, juga dapat mengurangi biaya konstruksi. 90
5.1.1. Usulan Desain 5.1.1.1.Rancangan Desain Pengembangan rancangan dinding prefabrikasi mengambil dasar rumah dengan luasan 36 m 2. Rumah ini dapat berupa rumah tunggal atau kopel dengan kemungkinan untuk dikembangkan sejalan dengan perubahan kebutuhan penghuninya. Rumah prefabrikasi ini terdiri dari sebuah kamar tidur, sebuah kamar mandi, dapur, ruang makan dan ruang tamu. Modul perencanaan yang digunakan adalah kelipatan dari 3 M (1 M = 10 cm), merupakan ukuran dasar serta penyesuaian terhadap ukuran material yang digunakan. Dimensi ruang yang digunakan adalah 290 cm dan 140 cm dengan modul pengisi sebesar 10 cm sebagai ruang untuk komponen dinding. Gambar 55. Denah Bangunan terbentuk dari komponen-komponen dinding, yang berfungsi ganda, yaitu sebagai komponen struktural sekaligus arsitektural sebagai dinding pengisi. Komponen dinding terbuat dari GRC (Glassfibre Reinforced Concrete) dimana tidak diperlukan lagi rangka dari besi, karena sudah diperkuat oleh tulangan serat kaca. 91
Rangka atap dapat terbuat dari berbagai bahan, seperti baja ringan maupun kayu. Sementara penutup atap sebaiknya dari bahan yang ringan, seperti asbes gelombang, genteng keramik atau panel gelombang. Untuk komponen lantai yang digunakan harus dapat dibongkar dan dipasang lagi, tanpa menggunakan adukan. Modul komponen lantai harus sesuai dengan modul ruang, agar tidak terjadi pemotongan-pemotongan yang mengakibatkan banyaknya buangan. 5.1.1.2. Sistem Dikarenakan salah satu kriteria agar proses kontruksi berjalan dengan cepat adalah kesederhanaan jenis komponen, maka untuk komponen dinding ini menggunakan sistem panel kombinasi panel merupakan kombinasi sistem rangka dan block. Sistem panel tersebut berfungsi sebagai load bearing wall, sehingga tidak diperlukan lagi rangka dinding (kolom balok). Pada panel ini yang direncanakan sebagai kombinasi antara sistem rangka dan sistem block, kekuatan sistem rangka dan sistem block digabungkan, yaitu dengan penggunaan metoda dinding geser dengan rangka dan pemerataan gaya pada rusuk-rusuk yang terdapat dalam panel. Kekuatan bangunan tercapai karena setiap jarak tertentu terdapat kolom dan balok yang terdapat dalam panel dinding. Selain kesederhanaan jenis komponen, kriteria lain yang dapat terpenuhi adalah kesederhanaan jenis pekerjaan yang harus dilakukan. Semakin sedikit jenis pekerjaan yang harus dikerjakan, maka proses konstruksi dapat berjalan dengan cepat. 5.1.1.3.Komponen Metoda konstruksi dengan prefabrikasi sangat kritis terhadap berat komponen. Keberhasilan penggunaan metoda ini ditentukan oleh teknik pemasangan komponen dan metoda transportasi. Oleh karena itu diperlukan komponen yang seringan mungkin untuk memudahkan transportasi dan pemasangan. 92
Salah satu cara agar komponen memiliki bobot ringan adalah dengan menggunakan agregat bahan plesteran dan agregat beton ringan, atau beton bertulang serat kaca atau Glass Fiber Reinforced Concrete. Selain itu dengan penyederhanaan jenis komponen dapat memudahkan transportasi dan pemasangan. Komponen yang direncanakan adalah komponen yang dapat berfungsi sebagai komponen struktural sebagai pendukung beban (load bearing wall) dan komponen pengisi, sehingga tidak diperlukan lagi kolom dan balok. Konsep dinding geser (shear wall) dengan rangka pengaku diterapkan pada komponen panel untuk mengatasi gaya lateral. Rangka berfungsi sebagai penyalur beban sementara dinding berfungsi sebagai pengaku. Dalam komponen panel ini rangka panel berfungsi sebagai kolom dan balok (rangka) dan dinding panel berfungsi sebagai pengaku. Gambar 56. Komponen Panel Karena bangunan akan mengalami gaya lateral yang menyebabkan geser dan bangunan akan mengalami retak, pola pemasangan komponen dilakukan seperti pola pemasangan dinding bata. 93
Gambar 57. Konsep Panel Ukuran komponen, yaitu ukuran 70 x 60 cm. Ukuran komponen tersebut dapat mengakomodasi ukuran modul ruang 300 cm x 300 c m dengan ketinggian dinding 280 cm. Gambar 58. Dinding Panel Dengan mengambil dasar modul terkecil 30 cm, dapat mengakomodasi modul bukaan pintu 210 x 90 cm dan 210x 60 cm serta dapat mengakomodasikan ketinggian ambang jendela yaitu antara 70 cm. Pemasangan komponen menggunakan sistem sambungan kering, yaitu sambungan baut dan sambungan kait (plus-minus). Konsep low skilled juga menjadi pertimbangan. Berat komponen tidak lebih dari 30 kg, sehingga dapat diangkat dan 94
dipasang oleh 1-2 orang pekerja tanpa dibutuhkan lagi peralatan khusus dalam pemasangan. Berat komponen dengan modul 70 x 60 cm adalah 27 30 kg. Penggunaan modul 120 x 240 cm, walaupun cepat dalam proses konstruksi, terkendala berat komponen, yaitu berkisar antara 90-120 kg sehingga pemasangan harus dilakukan oleh 3 orang atau lebih dan dibutuhkan peralatan khusus untuk pemasangan. Komponen dibuat berongga untuk mengurangi berat komponen dan sebagai tempat insulasi atau untuk mempermudah pemasangan instalasi mekanikal elektrikal. Gambar 59. Komponen 5.1.1.4. Sistem Sambungan (Joint) Sistem sambungan diarahkan pada sistem sambungan kering (dry joint) dengan tujuan mempercepat proses konstruksi. Sistem sambungan antar panel menggunakan sistem sambungan kering dengan sistem kait dan kunci. Sistem sambungan kait ini mengambil prinsip mainan Lego yang saling berkait antar komponen. Sistem sambungan harus dapat berfungsi sebagai tie-down anchor untuk menahan gaya angkat vertikal, horizontal anchor untuk menahan komponen agar tidak terlepas dari komponen lainnya akibat beban gravitasi dan lateral shear load dan shear anchors untuk menahan komponen agar tidak terlepas. 95
Dari analisis gaya sebelumnya, untuk mengatasi gaya-gaya yang terjadi agar dinding menjadi rigid adalah sambungan plus minus (kait) untuk mengatasi gaya guling dan gaya geser vertikal. Gambar 60. Joint untuk Mengatasi Gaya Lateral Untuk mengatasi gaya lateral, sambungan antar komponen adalah sambungan kait pada sumbu z dan x. Gambar 61. Sambungan Vertikal Agar tidak terjadi deformasi bangunan sambungan kait. akibat geser vertikal, pada sumbuu z diberi 96
Gambar 62. Sambungann Horizontal Gayaa guling diatasi dengan memberikan sambungan kait dengann posisi bersilang, agar dapat menahan gaya guling dari arah depan maupun dari belakang. Sementara sistem kunci dengan baut dan plat dipergunakan untuk memperkuat sambungan antar panel agar tidak bergeser atau terlepas. Gambar 63. Joint Antar Panel 97
Gambar 64. Joint Antar Panel pada Panel 30 x 70 cm 5.1.1.5.Material yang Digunakan Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan suatu sistem prefabrikasi berupa panel dinding berusuk sehingga tidak diperlukan lagi rangka dinding (kolom balok). Pada panel ini yang direncanakan sebagai kombinasi antara sistem rangka dan sistem block, dimana kekuatan sistem rangka dan sistem block digabungkan, yaitu dengan penggunaan metoda dinding geser dengan rangka dan pemerataan gaya pada rusukrusuk yang terdapat dalam panel. Material yang digunakan pada dinding panel beton berusuk adalah material GRC dimana beton rusuk atau tulangannya adalah serat kaca. Dengan menggunakan GRC, tulangan baja serta kolom dan balok tidak diperlukan lagi, karena telah tergantikan oleh serat kaca. Apabila dibandingkan dengan bahan beton biasa, bahan plastik, atau baja kelebihan dari GRC adalah adanya serat kaca memberikan kekuatan tekan, flexural, dan impact yang lebih tinggi daripada beton biasa, GRC dapat memberikan fleksibilitas dalam 98
rancangan, serat berbobot ringan yang dapat mengurangi beban pada struktur yang sudah ada. Kelebihan lain adalah GRC tidak akan berkarat atau mengalami korosi, merupakan bahan anorganik dan ramah lingkungan. Kekurangan dari GRC adalah harganya yang lebih mahal dibandingkan dengan beton biasa, akan tetapi dapat terjadi pengurangan biaya konstruksi secara keseluruhan sekitar 30 % karena pengurangan pada dimensi struktur, berkurangnya ongkos kirim dan perakitan, apabila menggunakan GRC precast finishing dapat dilakukan sepenuhnya di pabrik sehingga dapat menghemat waktu pengerjaan di lapangan. Penggunaan serat kaca sebagai tulangan berdasarkan kelebihannya dibandingkan dengan material lain. Keuntungan serat kaca, menurut Sumners (2007) adalah kekuatan mekanikal yang dimiliki oleh serat kaca lebih tinggi daripada yang dimiliki oleh baja, cocok dengan matriks-matriks organik sehingga dapat dikombinasikan dengan resin sebaik apabila dikombinasi dengan matriks semen mineral. Serat kaca juga memiliki konduktivitas thermal yang rendah, yang dapat mengurangi kesenjangan thermal dan dapat menyimpan panas. Selain itu tahan terhadap abrasi, dan dikarenakan ukuran dan bentuknya, dimungkinkan untuk membuat komposit dengan ukuran yang tipis yang memiliki kekuatan tekuk yang baik. Serat kaca ramah lingkungan karena dapat didaur ulang. Karena kelebihan tersebut penggunaan GRC pada komponen diharapkan dapat meningkatkan efektivitas konstruksi di lapangan melalui penghematan bahan, waktu dan tenaga kerja, serta meningkatkan kualitas bangunan. 5.1.2. Hasil Desain 5.1.2.1. Tipe dan Varian Komponen Dari usulan desain yang telah dikemukakan sebelumnya, maka dikembangkan tipetipe komponen serta dikembangkan variannya. Komponen yang dikembangkan adalah modul 70 x 60 cm. Terdapat dua varian komponen yang dikembangkan. 99