studi keakuratan pengukuran getaran mikro (studi kasus...

12

Studi Keakuratan Pengukuran Getaran Mikro(Studi Kasus Gedung Juo Chiun dan Rumah Sakit NCKUdi Taiwan)

Irda Yunita1, Shen Haw Ju2

Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Serambi MekkahJl. Tgk. Imum Lueng Bata Desa Bathoh, Kota Banda Aceh, Provinsi Aceh, Indonesia

Email: [email protected], [email protected]

Masuk : 19 Agustus 2016; Direvisi: 19 Agustus 2016; Diterima: 21 Agustus 2016

Abstract.Traffic-induced building vibrationis a major environmental problem, specifically forbuilding hospital and high-tech industries building, since it may result in structural damage and malfunctioning of sensitive equipment. The Juo Chiun Building and NCKU Hospital are the example of buildings in Taiwan that its location adjacent to the highway and are susceptible to vibrations due to traffic load.The experimental measurements can be performed to determine the traffic-induced vibrations in buildings. This journalfocuses on the investigation of the accuracy of the experimental instruments for the measurement of micro vibration, especially the micro vibration induced by road traffic. The measurement at two different buildingsconducts by usingdifferent voltages and sampling rates, then the results will be illustrated, analyzed visually, and compared in this journal in order to ensure the accuracy.Moreover, the maximum dB-frequency diagram obtained from field experiment will be studied. The maximum dB-frequency diagram results will be compared with the table of vibration guideline to indicate the appropriateness of the building as VC-A standard in semi-conductor industries building.Keywords: Building vibrations, Dominant frequency, Trafficload, NCKU Hospital, Juo Chiun Building

Abstrak.Getaran gedung akibat beban lalu lintasmerupakan masalah lingkungan yang utama, khususnya untuk bangunan rumah sakit dan gedung berteknologi tinggi karena dapat mengakibatkan kerusakan struktural dan gangguan fungsi dari peralatan sensitif di dalamnya. Gedung Juo Chiun dan Rumah Sakit NCKU adalah contoh bangunan di Taiwan yang lokasinya berdekatan dengan jalan raya dan rentan terhadap getaran akibat beban lalu lintas. Pengukuran eksperimen dapat dilakukan untuk menentukan pengaruh getaran lalu lintas pada bangunan. Fokus jurnal ini adalah pada investigasi keakuratan instrumen yang dipakai untuk pengukuran getaran mikro pada gedung yang disebabkan oleh beban lalu lintas jalan raya. Pengukuran pada dua gedung yang berbeda dilakukan dengan menggunakan perbedaan tegangan dan tingkat sampel, kemudian hasilnya diilustrasikan, dianalisa secara visual, dan dibandingkan untuk memastikan keakuratannya. Selain itu, diagram frekuensi dB maksimum yang diperoleh dari percobaan dibandingkan dengan tabel pedoman getaran untuk membuktikan kesesuaian gedung sebagai bangunan industri semi-konduktor standar VC-A.Kata Kunci: Getaran Gedung, Frekuensi Dominan, Beban lalu lintas, Rumah Sakit NCKU, Gedung Juo Chiun

PendahuluanAda banyak kemungkinan sumber getaran mikro pada gedung. Sumber getaran berdasarkan asalnya

dibagi menjadi dua jenis, yaitu: sumber eksternal dan sumber internal. Contoh sumber eksternal yaitu beban lalu lintas, aktivitas konstruksi yang berdekatan dengan gedung dan aktivitas seismik. Sumber internal contohnya sistem mekanikal gedung (HVAC and perpipaan) serta mobilitas manusia dan mesin.

Berdasarkan review dari beberapa literatur, ditemukan bahwa meskipun mekanisme utama yang menghasilkan getaran mikro seperti kereta api atau lalu lintas jalan raya sekarangtelah diketahuidengan baik, masih ada beberapa studi yang dilakukan bertujuan untukmemproteksi bangunan yang terkena pengaruh transmisi getaran tanah, terutama gelombang permukaan Rayleigh, yang bergerak dari

Jurnal Serambi Engineering, Volume I, Nomor 1, Agustus 2016

13

sumber ke penerima (Krylov, V. V: 2007). Meskipun getaran tanah yang dirasakan oleh penghuni gedung bergantung pada periode getaran,

tingkat getaran, arah, frekuensi getaran, kecepatan kendaraan, dan ketidakrataan jalan, tanggapan dari para penghuni gedung dapat menunjukkan peningkatandari sekedar ketidaknyamanan menjadi keluhan besar (Maeda, S: 1998).Hal tersebut juga menjadi masalah serius dan rumit karena dapat menyebabkan bangunan bergetar dan bergemuruh sehingga memproduksi kerusakan pada peralatan penting yang sensitif di dalam bangunan. Getaran mikro yang disebabkan lalu lintas saat ini menjadi masalah lingkungan utama dan juga merupakan pertimbangan penting dalammendesain pusat penelitian maupun fasilitas perawatan kesehatan. Karena getaran semacam ini dapat mempengaruhi aktivitas-aktivitas sensitif, sebagian besarfasilitas penelitian dan kesehatan memiliki tingkat sensitivitas getaran. Contoh aktivitas yang sensitifmisalnya penggunaan mikroskop, litografi , pencitraan dan operasi berbasis laser.

Getaran mikro akibat beban lalu lintas utamanya disebabkanolehkendaraan berat seperti truk atau bus (Hunaidi, O et all: 1997). Penyebab lainnya yaitu kendaraan yang melewati suatu permukaan jalan tidak rata dengan kecepatan relatif tinggi. Dinamisasi dan osilasi roda yang dihasilkan oleh kendaraan yang melintas berinteraksi dengan permukaan jalan menyebabkan getaran tanah yang signifikan, yang akan dikirim dari sumber melalui tanah kepada bangunan di dekatnya sehingga menghasilkan masalah lingkungan. Fokus penelitian di dalamjurnal ini adalah pada akurasi pengukuran getaran mikro akibat beban lalu lintasterhadap gedung. Lalu lintas yang diperhatikan yaitu semua jenis kendaraan yang melintasi jalan, tidak terbatas pada kendaraan berat seperti truk atau bus saja. Hasil dari percobaan lapangan diharapkan dapat mencerminkan kondisi yang lebih jelas daripada pendekatan teoritis ataupun numerik. Hasil analisis akan memberikan pertimbangan tegangan dan tingkat sampel yang lebih baik untuk digunakan dalam eksperimen getaranmikro.

Metodologi PenelitianPengukuran eksperimen di lapangan menggunakan program DAQ (Data Acquisition System)

dengan variasi pada penggunaan tegangan dan tingkat sampel yang diterapkan samauntukkedua gedung. Perbedaan tegangan dan tingkat sampel yang digunakan dijelaskan lebih detail di tabel 1 berikut ini.

Tabel 1. Variasi dalam penggunaan tegangan dan tingkat sampel pada eksperimen

Nomor Percobaan Tegangan(Volt) Tingkat sampel (Hz) 1 10 512 2 1 512 3 0.1 512 4 0.01 512 5 1 128 6 1 256 7 1 512 8 1 1024

2.1. Peralatan EksperimenPeralatan yang dipakai dalam penelitian ini yaitu: seismic accelerometer, low frequency integrator,

A/D converter dan baterai portabel.

Irda Yunita, Studi Keakuratan Pengukuran Getaran Mikro

14

2.1.1 Seismic Accelerator (Model 731 A)Accelerometer adalah sebuah perangkat yang mengukur getaran atau percepatan gerak suatu

struktur. Accelerometer yang digunakan dalam penelitian ini adalah Model 731A yang diproduksi oleh Wilcoxon Research. Accelerometermemiliki kemampuan penginderaan

getaran pada tingkat yang sangat rendah, dengan perangkat yang memiliki sensitivitas 10 V/g. Model 731A terdiri dariaccelerometertiga arah yang dikombinasikan dengan piringan baja untuk menjaga stabilitas. Dengan cara ini, accelerometer mengukur getaran di tiga arah,yaitu: sumbu X, sumbu Y dan sumbu Z. Setiap posisi accelerometer bereaksi terhadap getaran di sumbu yang berbeda. Outputpada alat accelerometer memiliki tiga sinyal (saluran), masing-masing mewakili getaran untuk salah satu dari tiga sumbu. Dalam percobaan, accelerometer diletakkan di tanah atau lantai struktur yang diteliti.

Gambar 1. Seismic Accelerometer Model 731A

2.1.2. Low Frequency Integrator (GT-3524)Low Frequency Integrator Model GT-3524 diproduksi oleh perusahaan G-TECH instrument.

Model GT-3524 ini memiliki 4 saluran input ICP, 8 output yang terdiri dari 4 output acceleration (percepatan) dan 4 output velocity (kecepatan) serta satu output SCSI yang berisi semua 8 saluran output yang dijelaskan sebelumnya. Low frequency Integrator akan mentransfer getaran ke dalam bentuk tegangan dan data akan dikirimkan ke laptop pengguna. Model GT-3524 dirancang khusus untuk meningkatkan kemampuan Seismic Accelerometer Model 731A dengan memberikan penguatan sinyal, penyaringan selektif, dan integrasi sinyal untuk menghasilkan sinyal output velocity (kecepatan). Alat ini juga memberikan arus konstan yang diperlukan untuk memperkuat daya amplifier internal dari accelerometer.

2.1.3 A/D Converter (NI USB-6218)A/D Converter NI USB-6218 ini diproduksi oleh National Instrument (NI). Alat ini dapat mengubah

inputtegangan ke dalam bentuk digitalhingga 250k sampel per detik. Ada 32 saluran input pada perangkat ini, tapi hanya 6 saluran yang diperlukan dalam percobaan ini. Channel 1, 2 dan 3 pada A/D Converter NI USB-6218 menunjukkan kecepatan dari Integrator 1, 2 dan 3. Channel 4, 5 dan 6 menunjukkan percepatan dari Integrator 1,2 dan 3. Perangkat ini terhubung ke laptop pengguna.

Gambar 2. (a) Low Frequency Integrator (b) A/D Converter


15

Ketika percobaan dilakukan di ruang terbuka dan latop pengguna tidak bisa bertahan untuk waktu yang lama, disarankan untuk menggunakan baterai portabel. Baterai portabel ditunjukkan pada Gambar 3 (a) adalah baterai isi ulang 24 V yang memasok listrik ke Low Frequency Integrator Model GT-3524. Baterai jenis ini terdiri dari dua baterai isi ulang 12 V. Gambar 3 (b) adalah baterai isi ulang 12 V untuk laptop pengguna. Laptop memerlukan adaptor untuk dihubungkan ke baterai portabel yang sesuai untuk tegangan yang berubah-ubah.

Gambar 3. (a) Baterai 24Vuntuk GT-3524 (b) Baterai 12 V untuk laptop

2.2. Program Data Acquisition system (DAQ) Program Data Acquisition system (DAQ) adalah proses pengambilan sampel dari sinyal yang mengukur kondisi fisik di dunia nyata dan mengkonversi sampel yang dihasilkan menjadi nilai numerik digital yang dapat diolah oleh komputer. Data Acquisition system(disingkat dengan DAS atau DAQ) mengubah gelombang analog menjadi nilai digital untuk mempermudah proses analisa data.Dalam percobaan ini, caranya adalah dengan menggunakan programaa.exe untuk mengeksekusi DAQ tersebut.

2.2.1 Pengaturan Pendahuluan dari Program aa.exePercobaan yang berbeda memiliki cara yang berbeda puladalampengaturan parameter program

yang dipakai saat pengukuran. Oleh karena itu, parameter dari program harus ditetapkan sebelum pengukuran eksperimen dimulai. Parameter tersebut adalah dari nomor (1) ke (10) padaGambar 4. pengaturan pendahuluan ini sangat penting untuk hasil eksperimen yang akurat dan terpercaya. Data yang harus dimasukkan ke dalam kotak dialog untuk input control datasebelum eksperimen dimulaiadalah sebagai berikut:

1) Input channels; channel yang digunakan dalam percobaan dapat dipilih dengan cara “mencentang”di kotak channel yang tersedia atau secara manual mengetik di “input channels”

2) Tegangan; Pada kotak dialog, pengguna harus memasukkan rentang tegangan di kisaran nilai positif dan negatif, contohnya plus atau minus 5 sebagai wakil dari 5 V . Nilai batasnya adalah 10, yang berarti bahwa rentang tegangan antara plus atau minus 10 V, harus diatur untuk memastikan program bekerja dengan lancar. Variasi perbedaan tegangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 10 V, 1 V, 0,1 V, dan 0,01 V.

3) Nama file; Ketika nama file dimasukkan, file (.Txt ) berarti file tersebut disimpan dalam bentukteks dan file (.DAT) mewakilifile dalam bentuk biner. Menggunakan file (.Txt) sebagai nama file memberikan kemudahan ketika membuka file menggunakan editor software seperti Notepad, namun memiliki keterbatasan dalam presisi penyimpanan data. Dalam penelitian ini, digunakan file (.Txt) untuk keseluruhan lokasi percobaan.

4) Konfigurasi hardware; Gambar4 poin (6) menunjukkan nilai satu (1), mengindikasikan bahwa konfigurasi hardwarenya merupakan Referenced Single-Ended (RSE). RSE adalah metode paling sederhana dan umum digunakan dalam transmisi sinyal listrik melalui kabel. Satu kawat membawa tegangan (HI +) yang merupakan sinyal sedangkan kawat lainnya (LOW -) dihubungkan ke


16

tegangan referensi, yaitu Ground/Low Level Ground (LLGND). 5) Tingkat sampel; merupakan frekuensi sampel untuk setiap saluran per detik. Variasi

perbedaantingkat sampelyang digunakan dalam percobaan ini yaitu128 Hz , 256 Hz, 512 Hz, dan 1024 Hz.

6) Total waktu pengukuran; Ketika pengguna tidak membutuhkan fungsi timer, metode manual dapat menjadi pilihan terbaik . Pengguna hanya harus mengatur jam dan menit ke (-1) dan kemudian klik manual pada menu “Measurement” (Shortcut ALT + M ) kemudian “Start Measurement” (Shortcut ALT + S). Klik “Start Measurement” berarti sistem monitoring yang mengukur tegangan akan mulai mengukur. “Stop Measurement” digunakan untuk menghentikan sistem pemantauan untuk mengukur.

7) Nama A/D converter; Sistem pemantauan dirancang untuk bekerja bersamaan denganA/D converter NI USB-6218. Oleh karena itu, perlu untuk mengklik Program “Measurement and Automation” pada laptop pengguna untuk memeriksa apakah namaA/D converteryang digunakan dalam percobaan sudah benar atau sesuai.

Gambar 4. Pengaturan Pendahuluan dari program aa.exe

2.2.2 Program Pengolahan Data Hasil EksperimenData yang diperoleh dari pengukuran eksperimen diproses menggunakan program pengolahan data

yaitu FFT dan dB. Tujuan dari program FFT.exe adalah untuk mentransfer data dari bentuk domain waktu (time domain) ke dalam domain frekuensi (berdasarkan metode Fast Fourier Transformation). Program dB.exe menggunakan metode One-third Octave Banduntuk mentransformasi data pada saat respon puncak, getaran daerah sekitar maupun getaran di dalam gedung itu sendiri dalamdomain frekuensi.

Langkah-langkah untuk menggunakan kedua program ini relatif sama. Untuk langkah pertama, program FFT.exe harus dijalankan dengan mengklik ikon program. Selanjutnya, peneliti harus menginput parameter pertama yaitu nama file dari data hasil percobaan yang masih dalam bentuk domain waktu (.Txt). Langkah terakhir adalah memasukan parameter kedua yaitu nama file dari output yang diinginkan (hasil) yang akan berbentuk domain frekuensi. Nama file output harus dalam (. DAT). File output akan disimpan secara otomatis dalam folder yang sama dengan file input. Prosedur analitis untuk transformasi data eksperimen dari domain waktu ke domain frekuensi menggunakan program dB.exe memiliki prosedur yang sama seperti program FFT.exe.

2.3 Langkah-Langkah EksperimenPada setiap gedung, sumbu X dan sumbu Y dari seismic accelerometer diposisikan ke arah utara dan

barat, masing-masing untuk mendeteksi gerakan horizontal lantai. Sumbu Z mendeteksi getaran vertikal dari lantai. Setelah mengatur posisi, Langkah pertama dalam menyiapkan peralatan eksperimen adalah membuat semua sensor dalam posisi mantap di atas lantai. Selain itu juga perlu untuk mengkonfirmasi letak dasar baja dari seismic accelerometer dengan menggunakan waterpas gelembung. Memeriksa arah


17

X, Y dan Z dari seismic accelerometer di setiap posisi dengan menggunakan kompas adalah langkah berikutnya. Kabel input dan outputpada Low Frequency Integratorjuga harus diperiksa oleh peneliti. Saluran input berisi 3 kabel yang berasal dari sumbu X, Y dan Z dari seismic accelerometer. CH-1, CH-2 dan CH-3 INPUT pada Low Frequency Integratorberarti getaran yang terdeteksi dari masing-masing sumbu X, Y dan Z. Untuk 6 saluran output Low Frequency Integrator, CH-1, CH-2 dan CH-3 OUTPUT berarti tingkat kecepatan (velocity)getaran yang diperoleh dari CH-1, CH-2 dan CH-3 INPUT. CH-3, CH-4 dan CH-5 OUTPUT merupakan getaran dari tingkat percepatan (accelerometer) yang diperoleh dari CH-1, CH-2 dan CH-3 INPUT.

Setelah pengaturan peralatan eksperimen selesai, prosedur berikutnya yaitu menghubungkan semua peralatan eksperimen dan menguji program. Memulai program DAQ (aa.exe) dan menyimpan data rekaman dalam file adalah prosedur akhir percobaan. Waktu pengukuran ditetapkan secara manual oleh peneliti. Program ini akan mencatat getaran bangunan yang disebabkan oleh lalu lintas jalan raya secara otomatis. Setelah 900 detik (15 menit), pengukuran dihentikan secara manual oleh peneliti dan data hasil percobaan dapat digunakan untuk proses selanjutnya yaitu analisa data.

3. Hasil dan Pembahasan3.1 Perilaku dan Perbandingan Getaran pada Gedung 1

Gedung Juo Chiun terletak di Jalan Changrong, Kota Tainan, Taiwan. Gedung 7 lantai ini dibagi menjadi dua bagian yang digunakan bersama-sama oleh Jurusan Teknik Sipil dan Teknik Lingkungan National Cheng Kung University (NCKU) sebagai ruang belajar bagi siswa dan laboratorium. Pengukuran eksperimen dilakukan di lantai 6 berdekatan dengan lift. Peralatan eksperimen terhubung dan diletakkan di lantai. Hasil eksperimen ditunjukkan pada Gambar5 dan Gambar 6 dengan penjelasan sebagai berikut:(1) Getaran mikro pada gedung akan menjadi besar ketika frekuensi alami dari gedung mendekati

frekuensi dominan dari lalu lintaskendaraan yang melintas. Kendaraan berat adalah penyebab utama dari getaran gedung. Tingkatan getaran juga bertambah sesuai dengan kecepatan dan tinggi kendaraan serta kedalaman dan ketidakrataan permukaan perkerasan jalan.

(2) Diagram frekuensi dB padaGambar 5 menunjukkan kondisi getaran dengan variasi dalam penggunaan tegangan. Pada arah X, Kondisi 10 V menunjukkan pola yang berbeda dari kondisi lainnya. Kondisi ini mungkin disebabkan bahwa 10 V adalah nilai default (nilai batas) dimana peralatan dan program dapat bekerja dengan baik. Tegangan 0,1 V memiliki nilai yang kecil, sehingga menghasilkan kekuatan spektrum yang lebih baik. Pada kondisi tegangan 0,1 V, pola getaran yang ditunjukkan cukupbaik, menunjukkan frekuensi maksimum atau dominan dengan jelas. Hal yang sama pada tegangan 0,01 V. Tegangan 1 V hanya menunjukkan sedikit kemiripan dengan dua kondisi tegangan sebelumnya.

(3) Getaran vertikal pada arah-Y dan Z menunjukkan konsistensi yang sama dengan pola getaran pada arah-X.

Gambar 5 Perbandingan getaran dengan variasi tegangan arah-X, Y dan Z (512 Hz)


18

(4) Kondisi getaran yang diperoleh dengan menggunakan variasi tingkat sampel ditunjukkan pada Gambar 6. Pada arah-X, tingkat sampel 128 Hz dan 256 Hz bersama-sama menunjukkan getaran yang kecil. pola yang dihasilkan menyerupai garis lurus dan miring. Di sisi lain, tingkat sampel 512 Hz dan 1024 Hz menunjukkan pola getaran yang jelas. Penjelasan dari kondisi ini adalah karena tingkat sampel 512 Hz dan 1024 Hz mengukur lebih banyak sinyal getaran per detik dibandingkan dengan 128 Hz dan 256 Hz.

(5) Pada arah-Y, tingkat sampel 128 Hz dan 256 Hz menunjukkan pola getaran yang jelas dan lebih tinggi dibandingkan dengan arah-X, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. Tingkat sampel 512 Hz dan 1024 Hz menunjukkan pola getaran yang mirip dengan arah-X.

(6) Pada arah-Z, getaran di 128 Hz terlihat kecil di awal grafik dan terdapat amplitudo yang besar di pertengahan grafik. Tingkat sampel 256 Hz juga memiliki getaran kecil di awal tetapi banyak ge-taran yang terlihat jelas di ujung grafik. Tingkat sampel 512 Hz menunjukkan perubahan tiba-tiba, dimana pola getaran yang dihasilkan sangat berbeda denganarah-X dan Y. Pola getaran di 512 Hz memiliki getaran kecil pada awal grafik. Hasil ini juga terlihat pada kondisi 1024 Hz. Kondisi ini kemungkinan terjadi karena efek resonansi dalam arah vertikal bangunan.

Gambar 6. Perbandingan getaran dengan variasi tingkat sampel arah-X, Y, Z (1 V)

3.2 Perilaku dan Perbandingan Getaran pada Gedung 2Rumah Sakit NCKU adalah rumah sakit nasional yang dibangun pada tahun 1985 dan secara resmi

dibuka untuk umum pada tanggal 12 Juni 1988. Rumah Sakit NCKU merupakan bangunan dari baja dan semen dengan 12 lantai di atas tanah dan 2 lantai di bawah tanah. Luas bangunan keseluruhan adalah 112.860 meter persegi. Sebelah barat gedung berbatasan dengan Jalan Sheng Li, sebelah utara denganJalan Dong Feng dan sebelah selatan adalah Jalan Xiao Dong. Di gedung ini, mereka menye-diakan pelayanan medis, pelayanan pendidikan, dan penelitian. Di lantai 3 Rumah Sakit ini terdapat ruangan operasidimana banyak peralatan sensitif yang digunakan. Pengukuran eksperimen dilakukan di lantai 3 di dalam gedung Rumah Sakit NCKU bersebelahan dengan ruang operasi. Hasil eksperimen ditunjukkan pada Gambar 7 dan Gambar 8 dengan penjelasan sebagai berikut:(1) Perbandingan diagramfrekuensi dB dengan variasi tegangan pada Gambar 7. Dalam dua arah-X

dan Y, pola getaran di semua kondisi tegangan (10 V, 1 V, 0,1 V, dan 0,01 V) terlihat sama satu sama lain. Fenomena ini juga terlihat dalam hasil pengukuran eksperimen yang diperoleh Ge-dung Juo Chiun pada arah yang sama, di mana beberapa variasi tegangan memberikan pola yang sama. Namun untuk kasus di Gedung Juo Chiun, perbedaan pola masih jelas diamati untuk kon-disi 10 V. Fenomena ini terjadi karena percobaan tidak dilakukan secara simultan pada waktu yang sama. Percobaan dilakukan secara berurutan untuk setiap tegangan sementara lalu lintas di jalan tidak konstan. Hal ini juga dapat berpengaruh pada hasil pengamatan.

(2) Pada arah-Z, secara umum pola getaran untuk semua kondisi tegangan terlihat mirip,namun tiga kondisi tegangan (10 V, 1 V, dan 0,01 V) memiliki getaran lebih kecil di awal grafik dibandingkan


19

dengan 0,1 V.Tegangan 0,1 V menunjukkan pola getaran yang lebih baik dibandingkan dengan tegangan lainnya.

Gambar 7. Perbandingan getaran dengan variasi tegangan arah-X, Y dan Z (512 Hz)

(3) Untuk diagram frekuensi dB dengan variasi tingkat sampel, grafiknya ditunjukkan pada Gambar 8. Pada arah-X, pola getaran 128 Hz kecil. Getaran yang diukur dengan menggunakan tegangan 128 Hz kecil, sehingga menyebabkan kehadiran amplitudo yang sangat besar di tengah-tengah grafis, sementara bagian lain tidak menunjukkan perbedaan amplitudo. 512 Hz dan 1024 Hz menunjuk-kan pola getaran yang baik, meskipun getaran di awal grafik pada 512 Hz kecil.

(4) Pada arah-Y, 128 Hz dan 256 Hz masing-masing masih menunjukkan getaran kecil di awal dan tengah grafik. Pola getaran pada dua kondisi tingkat sampel lainnya (512 Hz dan 1024 Hz) sudah mulai terlihat jelas.

(5) Dalam arah vertikal atau arah-Z dengan kondisi 128 Hz dan 256 Hz, getaran kecil muncul di awal grafik. Pola getaran 512 Hz dan kondisi 1024 Hz terlihat sama antara satu dengan yang lain dan pola getaran yang dihasilkan juga memiliki getaran kecil di awal.

Gambar 8. Perbandingan getaran dengan variasi tingkat sampel arah-X, Y dan Z (1 V)

3.2 Diagram Frekuensi dB maksimumSetelah melakukan analisa terhadap perilaku dan perbandingan getaran pada masing-masing Ge-

dung Juo Chiun dan Rumah Sakit NCKU, selanjutnya dipilih satu dari diagram dB-frekuensi yang diperoleh dari percobaan sebagai perwakilan gedung 1 dan 2. maksimum dB dalam diagram tersebut akan diperiksa dengan menggunakan program dB.exe. Penjelasannya adalah sebagai berikut:(1) Untuk Gedung Juo Chiun, diagram dB-frekuensi menunjukkan dB maksimum pada ketiga arah

berkisar 50-dB, yang menunjukkan bangunan ini cocok sebagai bangunan industri semi-konduk-tor standar VC-A (Gambar 9).

(2) Untuk Rumah Sakit NCKU, diagram dB-frekuensimenunjukkan dB maksimum pada ketiga arah


20

berkisar pada 40-dB, yang menunjukkan bangunan ini bahkan cocok sebagai bangunan industri semi-konduktor standar VC-D yang memiliki standar getaran lebih rendah lagi (Gambar 10).

Gambar 9. Diagram Frekuensi dB-maksimum di Gedung Juo Chiun (0,1 V & 512Hz)

Gambar 10. Diagram Frekuensi dB-maksimum di RS NCKU (0,1 V & 512 Hz)

Description of use

Workshop

Office

Residential day

Operation room

VC-A standard in semi-conductor industries

VC-D standard in semi-conductor industries

Max. level of vibration

90 dB

84 dB

78 dB

72 dB

66 dB

48 dB

Description

Distinctly perceptible vibration. Appropriate for workshops and non-sensitive areas.Perceptible vibration. Appropriate for offices and non-sensitive areas.Barely perceptible vibration. Appropriate for sleeping areas in most instances.Vibration and not perceptible. Adequate in most instance for optical microscopes to 100X.Adequate in most instance for optical micro-scopes to 400X, microbalances, optical balances, proximity and projection aligners, etc.Adequate in most instance for optical micro-scopes (TEM and SEM), microbalances, optical balances, proximity and projection aligners, etc.

Tabel 2. Pedoman Rekomendasi Getaran (S.H, Ju : 2011)

Kesimpulan Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan sebagai

berikut:(1) Kisaran getaran 10V adalah setara dengan 25,4 mm/s dan resolusi 16-bit (216) dari A/D converter

untuk rentang pengukuran 0,01 V, 0,1 V, 1 V, dan 10 V. Dengan demikian, 0.1 V setara dengan 0,254


21

mm/s. Resolusi minimal 0,1 V adalah (0,254 mm/s) / 216 = 3,876 x 10-6 mm/s. Getaran pada kondisi 0,1 V menunjukkan pola terbaik dibandingkan dengan kondisi tegangan lainnya (0,01 V, 1 V, dan 10 V). Kondisi ini menunjukkan penggunaantegangan 0,1 V memberikan akurasi pengukuran yang terbaik dan disarankan untuk pengukuran getaran mikro. Sebaliknya, pengukuran dengan tegangan 10 V menunjukkan hasil yang terburuk. Kecenderungan ini terjadi pada kedua lokasi eksperimen. Hal ini terjadi karena resolusi 10 V tidak bisamencakupberbagai getaran mikro.

(2) Akurasi terbaik untuk pengukuran menggunakan tingkat sampel yang berbeda diperoleh pada kondisi 512 Hz dan 1024 Hz. Sebaliknya, Getaran pada kondisi 128 Hz dan 256 Hz menunjukkan tingkat akurasi yang tidak baik. Hal ini terjadi karena data yang diperoleh dalam bentuk waktu (time domain) tidak padat, terutama untuk tingkat sampel 128 Hz. Penggunaaan tingkat sampel yang sangat tinggi, seperti lebih dari 1024 Hz, tidak disarankan karena memerlukan lebih banyak memori komputer tetapi tidak dapat meningkatkan akurasi pengukuran.

(3) Kondisi akurasi terbaik (tegangan 0,1 V, 512 Hz dan 1024 Hz dari tingkat sampel) hanya cocok diterapkan untuk pengukuran menggunakan peralatan yang sama yang digunakan dalam percobaan ini, untuk meneliti getaran mikro akibat beban lalu lintas jalan raya atau lingkungan (induksi getaran mikro akibat aktivitas seismik tidak termasuk) pada bangunan gedung teknologi tinggi dan gedung rumah sakit. Percobaan lain dengan kondisi peralatan yang berbeda mungkin memiliki akurasi yang berbeda.

(4) Nilai dB maksimum untuk gedungJuo Chiun dan Rumah Sakit NCKU adalah masing-masing 50 dB dan 40 dB. Berdasarkan tabel pedoman rekomendasi getaran, kedua bangunan ini cocok sebagai bangunan industri semi-konduktor standar VC-A.

SaranBerdasarkan kesimpulan di atas, ada beberapa saran yang diharapkan dapat menyempurnakan

penelitian selanjutnya tentang pengukuran getaran mikro:(1) Sangat diharapkan selanjutnya akan ada studi lebih lanjut terhadap topik pengukuran mikro

akibat beban lalulintas ini. Peneliti dapat membuat model bangunan dengan menggunakan programFinite Element Method(FEM) yang dilengkapi dengan detail balok, kolom dan dimensi lainnya dari gedung yang diteliti. Perbandingan percobaan lapangan dan permodelan dengan menggunakan program FEM bisa memberikan hasil yang lebih tepat.

(2) Percobaan dapat dilakukan secara serentak menggunakan lebih dari satu buah laptop untuk memastikan kondisi lalu lintas yang diukur persis sama untuk setiap kondisi.

ReferensiAlHunaidi, M. O., Rainer, J. H., & Tremblay, M. Control of traffic-induced vibration in buildings using

vehicle suspension systems. 1996.Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 15(4), 245-254.Hunaidi, O., & Tremblay, M.Traffic-induced building vibrations in Montreal. 1997.Canadian Journal of

Civil Engineering, 24(5), 736-753.Ju, S. H. Finite element investigation of traffic induced vibrations. 2009.Journal of Sound and Vibration,

321(3-5), 837-853.Korkmaz, K. A., Ay, Z., Keskin, S. N., & Ceditoglu, D. Investigation of Traffic-induced Vibrations on

Masonry Buildings in Turkey and Countermeasures.2011.Journal of Vibration and Control, 17(1), 3-10.

Maeda, S., Morioka, M., Yonekawa, Y., Kanada, K., & Takahashi, Y. Experimental studies of subjective response to road traffic-induced building vibration. 1998. Industrial Health, 36(2), 112-119.

Krylov, V. V. Control of traffic-induced ground vibrations by placing heavy masses on the ground surface. 2007.Journal of Low Frequency Noise Vibration and Active Control, 26(4), 311-320.


studi keakuratan pengukuran getaran mikro (studi kasus...

Documents