OPTIMASI KINERJA AKUSTIK PADA BATAKO EXPOSE DENGAN CAMPURAN ABU ONGGOK AREN Disusun oleh: ZULFA KAMILA RAHMAYANTI M0208063 SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Mei, 2013
HALAI\{AN PENGESAHAN Skripsi denganjudul Optimasi lfuerja Akustik pada Batako Expase dengan Campuran Abu Onggok Aren. Yang ditulis oleh: Nama NIM :ZulfaKamilaRahmayanti : M0208063 Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada Hari ; \kt^i$ Tanggal : 3o \({.i?r\} Anggota Tim Penguji: l. Drs,Iwan Yahyq M.Si. NIP. 19670730 199302 l 001 2. Utari, S.Si., M.Si. NIP. 19701206 200003 2 00r 3. 4. Iftairuddin, S.Si., M. Phil., Ph.D NrP. 19701018 199702 l00t Nuryani, S.Si., M.Si., Ph.D NrP. 19690303 200003 r 001 Disahkan oleh Ketua Jurusan Fisika t997021 001
HALAMAN PENGESAHAN Skripsi dengan judul: Optimasi Kinerja Akustik pada Batako Expose dengan Campuran Abu Onggok Aren. Yang ditulis oleh: Nama NIM : Zulfa Kamila Rahmayanti : M0208063 Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada Hari : Tanggal : Anggota Tim Penguji: 1. Drs, Iwan Yahya, M.Si. NIP. 19670730 199302 1 001 2. Utari, S.Si., M.Si. NIP. 19701206 200003 2 001 3. Khairuddin, S.Si., M. Phil., Ph.D NIP. 19701018 199702 1 001 4. Nuryani, S.Si., M.Si., Ph.D NIP. 19690303 200003 1 001 Disahkan oleh Ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D NIP. 19680508 1997021 001 ii
PERNYATAAN KEASLIAN Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual skripsi saya yang berjudul OPTIMASI KINERJA AKUSTIK PADA BATAKO EXPOSE DENGAN CAMPURAN ABU ONGGOK AREN adalah hasil kerja saya atas arahan pembimbing dan sepengetahuan saya hingga saat ini. Isi skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis. Surakarta, Mei 2013 Zulfa Kamila R iii
MOTTO "Cukuplah Allah menjadi Penolong kami dan Allah adalah sebaik-baik Pelindung." (Q.S Ali Imron: 173) Dan bersabarlah dalam menunggu ketetapan Tuhanmu, maka sesungguhnya kamu berada dalam penglihatan Kami (Q.S Ath Thuur: 52) PERSEMBAHAN: Bapak dan Ibu tercinta Kakak dan adik yang tersayang Sabil, pengganggu sekaligus penghibur setia iv
ABSTRAK Telah dilakukan optimasi kinerja serapan akustik batako ekspose dikaitkan dengan fraksi abu onggok aren sebagai bahan baku serta konfigurasi resonator Helmholtz di dalam struktur batako. Pengujian kinerja dilakukan secara eksperimen mengacu kepada prosedur ASTM E-1050-98. Dalam hal ini terdapat empat variasi fraksi abu onggok aren yakni sebesar 0%, 5%, 10%, 15%, dan 20% serta dua ragam konfigurasi resonator jamak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa batako dengan fraksi abu onggok sebesar 10% memiliki paduan kinerja serapan akustik dan mekanik terbaik. Adapun konfigurasi jamak resonator Helmholtz identik mampu memberikan peningkatan kinerja yang lebih baik di bentang frekuensi rendah dibandingkan struktur resonator kompleks dengan rongga ganda yang terkoneksi. Serapan akustik terbaik diperoleh pada bentang frekuensi (376-488) Hz dengan nilai koefisien serapan α sebesar 0,54 dan kuat tekan sebesar 2,84 MPa. Kata kunci : batako ekspose, onggok aren, Resonator Helmholtz, koefisien serapan bunyi. v
ABSTRACT Sound absorption performance optimization of expose brick has been conducted in associated with the fraction of sugar palm ash in its raw material and configuration of Helmholtz Resonators inside the brick structure. The testing was conducted experimentally refer to ASTM E- 1050-98 standard procedure. In this case there are four variations sugar palm ash fractions of 0%, 5%, 10%, 15%, and 20% as well as two array resonator configurations. The results showed that the brick with fraction of 10% sugar palm ash has the best combination of mechanical and sound absorption performance. As for the configuration of array identical Helmholtz resonator giving better performance improvement at low frequency span than complex resonator structure with coupled cavity where the best performance occur on (376-488) Hz frequency range with the absorption coefficient α of 0.54 and compression strength of 2,84 MPa. Keywords: exposed brick, sugar palm ash, Helmholtz resonator, the sound absorption coefficient vi
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Alloh SWT atas segala limpahan nikmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat dan salam senantiasa penulis sampaikan kepada Rosulullah SAW sebagai pembimbing seluruh umat manusia. Skripsi yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar sarjana sains dengan judul Optimasi Kinerja Akustik pada Batako Expose dengan Campuran Abu Onggok Aren. Dalam penyusunan laporan ini, penulis tidak lepas dari bimbingan, pengarahan dan bantuan dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Drs. Iwan Yahya, M.Si. selaku Pembimbing I yang telah mendampingi selama penelitian, memberi motivasi, dan saran dalam penyusunan skripsi. 3. Utari, S.Si., M.Si. selaku Pembimbing II yang telah mendampingi selama penelitian, memberi motivasi, dan saran dalam penyusunan skripsi. 4. Drs. Cari, MA, Ph.D selaku pembimbing akademis atas motivasi dan saransarannya selama menjalani perkuliahan. 5. Keluarga Ginact ( Dian, Tessa, Bugar, dan Ardi), Keluarga Akustik (Eki, Restu, Ida, Nining, dan Erna), teman-teman 2008, dan adik tingkat yang telah menjadi semangat selama proses perkuliahan. Penulis juga berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat dan memberi tambahan ilmu bagi pembaca. Aamiin. vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN... iii HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN iv HALAMAN ABSTRAK... v HALAMAN ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan Masalah... 3 1.3. Batasan Masalah... 4 1.4. Tujuan Penelitian... 4 1.5. Manfaat Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2. 1. Gelombang Bunyi... 5 2. 2. Gelombang Bunyi di Udara... 5 2. 3. Material Penyerap Bunyi 7 2.4. Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon... 8 2.4.1. Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon 8 2.4.2. Fungsi Pindah (Transfer Function) 10 2. 5. Resonator Helmholtz... 11 2.6. Batako.. 13 2.7. Serat Aren 14 2.8. Kuat Tekan (Compressive Strenght) 15 viii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3. 1. Waktu dan Tempat Penelitian... 16 3. 2. Alat dan Bahan... 16 3.2.1. Alat 16 3.2.2. Bahan. 16 3.2.3. Skema Alat Penelitian 16 3. 3. Metode Penelitian... 18 3.3.1. Persiapan Alat dan Bahan. 18 3.3.2. Pembuatan Sampel Uji. 19 3.3.3. Set Up dan Kalibrasi Alat 20 3.3.4. Pengujian Koefisien Serap Bunyi. 21 3.3.5. Pengujian Kuat Tekan.. 21 3.3.6. Perekaman Digital dan Display Grafik.. 22 3.3.7. Analisa Data.. 22 3.3.8. Kesimpulan 22 3. 4. Pemodelan Resonator Helmholtz pada Sampel... 23 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Koefisien Serap Bunyi 24 4. 1. 1. Variasi Konfigurasi Resonator... 24 4. 1. 2. Variasi Fraksi Abu Serat Aren terhadap Semen. 27 4. 2. Pengujian Kuat Tekan... 30 4. 2. 1. Variasi Konfigurasi Resonator... 30 4. 2. 2. Variasi Fraksi Abu Serat Aren terhadap Semen. 31 4. 3. Analisa Hasil Uji Pada Sampel... 32 BAB V PENUTUP 5. 1. Kesimpulan... 35 5. 2. Saran... 35 DAFTAR PUSTAKA... 37 LAMPIRAN-LAMPIRAN... 39 ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Perpindahan aliran (udara) ketika gelombang bunyi melewati medium... 5 Gambar 2.2. Karakteristik Penyerapan 8 (a) Penyerap Berpori 8 (b) Penyerap Membran 8 (c) Penyerap Resonator Tunggal dan Multiple Helmholtz. 8 Gambar 2.3. Tabung impedansi dua mikropon... 9 Gambar 2.4. Respon sistem... 9 Gambar 2.5. Resonator tunggal dan analogi rangkaian RLC-nya... 11 Gambar 2.6. Resonator Tree dan analogi listriknya... 13 Gambar 2.7. Batako hollow block... 14 Gambar 3.1. Pengujian respon frekuensi dengan seperangkat alat Brüel & Kjær... 16 Gambar 3.2. Pengujian kuat tekan dengan Material Testing Machine... 17 Gambar 3.3. Tahap-tahap penelitian... 18 Gambar 3.4. Design sampel uji variasi posisi lubang resonator... 20 Gambar 3.5. Sampel batako dengan variasi posisi resonator... 23 (a) Model A... 23 (b) Model B... 23 (c) Model C 23 Gambar 4.1. Pengujian koefisien serap bunyi variasi konfigurasi resonator Helmholtz... 25 Gambar 4.2. Pengujiann koefisien serap bunyi variasi fraksi abu serat aren terhadap semen... 28 Gambar 4.4. Pengujian kuat tekan pada variasi konfigurasi resonator Helmholtz... 30 Gambar 4.5. Pengujian kuat tekan pada variasi fraksi abu serat aren terhadap semen... 31 x
Gambar 4.6. Klasifikasi kelas material berdasarkan ISO 11654: 1997.. 33 Gambar 4.7. Batako expose Model A... 34 xi
DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Komposisi massa bahan sampel batako... 19 Tabel 3.2. Karakteristik besaran sampel... 20 xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Mix Design Sampel Batako... 39 Lampiran 2. Perhitungan Nilai Kuat Tekan... 40 Lampiran 3. Penjabaran Analisa Metode Tabung Impedansi Dua Mikropon... 41 Lampiran 4. Hasil Pengujian Koefisien Serap Bunyi... 46 Lampiran 5. Hasil Pengujian Kuat Tekan... 50 Lampiran 6. Alat dan Bahan... 54 Lampiran 7. Alat Pengujian Sampel. 56 Lampiran 8. Hasil Pengujian AAS Abu Serat Aren.. 57 xiii