Fisika
Bangunan
Yang dimaksud dengan Ilmu Fisika Bangunan adalah : Ilmu yang mempelajari keadaan ruang (sifat/kondisi fisik, non emosional) di dalam bangunan yang dapat ditangkap atau dirasakan oleh indera manusia, yang meliputi:
1. Penciuman
: berbagai aroma yang dapat dideteksi oleh hidung.
2. Penglihatan
: meliputi berbagai ujud, textur, warna yang dapat ditangkap oleh mata. Hal ini bisa
terjadi bila ada cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda tersebut. Kalau tidak
ada cahaya atau gelap gulita, maka tidak akan ada benda yang kelihatan.
3. Pendengaran
: berkaitan dengan suara dan telinga
4. Peraba
: berbagai keadaan yang dapat dirasakan oleh kulit manusia, keras-lunak,
panas-dingin, basah-kering dan lainsebagainya. Sebagian besar yang dirasakan
manusia melalui media udara.
5. Perasa
: berbagai rasa yang dideteksi oleh lidah manusia, jadi hanya khusus untuk
benda yang dimakan
Dari kelima hal yang dapat dirasakan
oleh panca indra manusia tersebut hanya rasa yang tidak dibahas dalam fisika
bangunan, karena rasa disini hanya berkaitan dengan lidah. Jadi hanya
barang-barang yang dimakan oleh manusia saja yang dapat dirasakan. Sedang aspek
lain (penciuman, penglihatan, pendengaran dan peraba) dapat mempengaruhi dan
dirasakan oleh manusia di dalam ruang. Interaksi antara kondisi ruang tersebut
dapat melewati media udara. Alat-alat peraba kita (yang berada pada semua
permukaan kulit) dapat merasakan panas, dingin, dan sebagainya, dengan media
udara. Jadi yang dimaksud dengan Fisika Bangunan di sini, bukanlah fisik dari
bangunan itu sendiri, melainkan kondisi fisik pada ruang yang dilingkupi oleh
bangunan itu sendiri. Dan perlu diketahui pula bahwa bangunan di sini tidak
berarti gedung yang tertutup rapat, melainkan dapat pula berbentuk setengah
terbuka, tanpa atap, atau tanpa dinding. Yang penting kesan adanya ruang sudah
terjadi.
Permasalahan
1. Angin
Arah dan kecepatan
angin adalah pertimbangan penting pada
sebuah tapak disemua iklim. Variasi angin
musiman dan harian harus dipertimbangkan
secara hati-hati dalam mengevaluasi potensi
untuk ventilasi ke interior ruangan dan ruangan dan halaman
luar gedung pada saat cuaca panass, menyebabkan
kehilangan panas pada saat cuacu dingin dan akan
mempengaruhi beban lateral pada struktur bangunan.
a. Angin antar benua dan samudera
serta akibatnya. Angin antar benua/samudera adalah penyebab utama andanya
siklus musim kemarau dan musim hujan didaerah-daerah.
· Kecenderungan
udara untuk mengalir dari tempat bertekanan tinggi kearah yang bertekanan
rendah.
· Kecenderungan
angin-angin dari daerah-daerah lintang utara untuk berserong ke kanan bila
mengalir ke khatulistiwa.
c. Tekanan dan hisapan angin
Ada dua kekuatan
yang dapat mengena rumah dari angin,
yaitu tekanan angin (beban positif) dan hisapan angin (beban
negatif). Tekanan angin bisa dirasakan disebelah sisi angin datang dan
hisapan terasa pada sisi angin pergi.
Akibat desakan angin pada bagian dinding
yang mendesak terus kerangka balok, nok kuda-kuda atap dan pendukung. Garis
lengkung yang digambar adalah kecenderungan balok-balok untuk melengkung
akibat desakan dinding.
2. Gempa
a. Peta gempa bumi
Susunan bola bumi :
· Inti bagian dalam
· Inti bagian luar
· Daging bumi
· Kulit bumi
Sebab utama yang menimbulkan
gempa bumi :
§ Pendinginan
kulit bumi yang disertai pengeriputan.
§ Akibat
erosi kulit bumi dan pengendapannya.
§ Terurainya
radioaktif dalam inti bumi.
b. Getaran gempa bumi
Ada 3 getaran gempa :
- Gelombang Longitudinal yaitu gelombang yang menggerakkan bahan yang dilaluinya bergetar maju-mundur atau kian kemari berhimpitan dengan arah rambatan gelombang. Disebut juga gelompang P (primary wave).
- Gelombang Transversal yaitu yang bergerak tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang. Disebut juga gelombang S (secondary wave).
- Gelombang yang berjalan pada permukaan tanah. Disebut gelombang L (large wave).
c. Saran-saran bangunan tahan
gempa
Catatan-catatan Tropical building section
dari Building Research Station di garden England menyarankan sebagai berikut :
- Bangunan-bangunan berkerangka kayu, karena kayu adalah meterial yang kuat dan cukup elastis.
- Kekuatan pasangan batu atau bata sebagian terbesar tergantung dari perekatnya.
- Dinding-dinding tanah dari tanah liat selalu roboh.
- Pilar-pilar atau tiang-tiang dari bata atau batu tak bertulang seumunnya berbahaya.
- Dalam bangunan-bangunan berkerangka, dinding-dinding panel mudah lepas dari frame bila tidak diikat kuat.
- Alas yang baik adalah penting dan dalam daerah-daerah kaya gempa mereka harus diikat kontinyu dengan besi
- Dinding-dinding hiasan, plesteran-plesteran dan bagian-bagian bangunan yang lepas sangat mudah jatuh.
- Bangunan-banguan yang dibangun dengan tingkat bawah yang berat, tingkat atas yang ringan dengan atap yang ringan lebih
- bertahan dari pada bangunan-bangunan dengan atap-atap berat dan dinding-dinding ringan.
Pencahayaan alami (penerangan alami
siang hari)
Pencahayaan alami
ini memberi manfaat psikologi disamping
kegunaan praktis berupa pengurangan energi
untuk pencahayaan buatan. Intensitas sinar matahari
berubah sesuai dengan waktu, musim dan lokasi. Intensitas sinar
matahari berubah sesuai dengan waktu, musim
dan lokasi. Senar matahari dapat dibaurkan oleh
awan, kabut dan uap air dan dipantulkan dari tanah atau
permukaan lain yang berada disekitar bangunan.
1. Macam-macam sinar matahari
a. Macam-macam sinar
· Ultra Violet
(jingga ultra)
· Infra merah
(infrared)
· Adalah pembawa
utama daya kalor dari matahari. Sinar ini
merupakan sinar panas yang menjadi syarat mutlak kehidupan dan penghidupan
makhluk-makhluk bumi.
· Cahaya terang
· Sinar kosmik
(kosmos = semesta alam)
2. Terang alami
Terang yang berasal dari matahari.
a. Terang secara langsung
1) Cahaya langsung dari
matahari pada bidang kerja.
2) Cahaya pantulan dari
benda-benda sekitar.
3) Cahaya pantulan dari
halaman, yang untuk kedua kalin dipantulkan oleh langit-langit dan/atau dinding
ke arah bidang kerja.
4) Cahaya yang jatuh dilantai
dan dipantulkan lagi oleh langit-langit.
b. Terang secara tidak
langsung yaitu sebagai pantulan cahaya matahari oleh awan-awan serta
benda-benda yang berada di sekitar kita.
3. Persyaratan Bukaan bangunan
Pemerintah memiliki aturan melalui
UU no 28 Tahun 2002 tentang Bangunan Gedung bagian persyaratan sistem
pencahayaan, antara lain :
a. Pencahayaan
alami meliputi perencanaan pencahayaan alami
dan penentuan besarnya iluminasi.
b. Bengunan gedung
hunian rumah tinggal, pelayanan kesehatan,
pendidikan dan bangunan pelayanan umum
harus mempunyai bukaan untuk pencahayaan alami.
c. Pencahayaan
buatan, meliputi tingkat iluminasi, konsumsi
energi, perencanaan sistem pencahayaan,
penggunaan lampu, daya maksimum yang
diizinkan dan daya pencahayaan buatau di
luar bangunan gedung.
d. Pencahayaan
buatan untuk pencahayaan darurat harus
dapat bekerja secara otomatis dan mempunyai
tingkat pencahayaan yang cukup untuk evakuasi yang aman.
4. Syarat teknis dan
perhitungan
Standar Nasional
Indonesia tenteng tata cara perancangan penerangan
alami siang hari untuk rumah dan
gedung (SNI 03-2396-1991) adalah sebagai berikut :
a. Ruang Lingkup
Tata cara ini
digunakan untuk memperoleh sistem penerangan
alami sesuai syarat kesehatan, kenyamanan
untuk rumah dan gedung, meliputi persyaratan-persyaratan
pokok sistem penerangan alami siang hari dalam ruangan.
b. Ringkasan
Penerangan alami siang hari yang
baik adalah sekitar jam 08.00 sampai jam 16.00, dimana
banyak cahaya yang masuk dalam ruang
dan tingkat penerangannya ditentukan oleh
hubungan geometris antara titik ukur dan lubang cahaya.
c. Penggolongan kualitas
penerangan
- Kualitas A : kerja halus sekali, pekerja cermat terus (seperti menggambar detail, menjahit kain warna gelap, dsb
- Kualitas B : kerja halus, cermat tidak intensif (seperti : menulis, membaca, merakit komponen kecil, dsb).
- Kualitas C : kerja sedang, pekerjaan tanpa konsentrasi yang besar (seperti : pekerjaan kayu, merakit suku cadang yang agak besar, dsb).
- Kualita D : Kerja kasar, pekerjaan hanya detail-detail yang besar (seperti : pada gudang, lorong lalu lintas orang, dsb). Dengan persyaratan teknis : d=jarak lubang cahaya ke dinding (M), fl min TUS = 40% dari fl min TUU dan tidak boleh kurang 0,10d.TUU = titik ukur utama dan TUS = titik ukur samping.
- Penempatan faktor langit didasarkan atas keadaan langit terang merata dan kekuatan terangnya dilapangan terbuka sebesar 10.000 lux.
- Faktor yang mempengaruhi kualitas penerangan : perbandingan las lubang cahaya dan luas lantai, bentuk dan letak lubang cahaya, refleksi cahaya didalam ruangan.
- Untuk meningkatkan kualitas penerangan alami siang hari didalam ruangan, hendaknya ruangan menerima cahaya lebih dari satu arah. Kasa nyamuk dapat mengurangi cahaya masuk 15%.
Pencahayaan buatan (rekayasa
mekanisasi)
1. Pengertian cahaya buatan
Pencahayaan buatan ialah
cahaya yang dihasilkan oleh elemen-elemen hasil
pabrikasi. Kuantitas dan kualitas cahaya
yang dihasilkan berbeda - beda tergantung jenis lampu yang
digunakan.
2. Sumber terang buatan
Ada tiga jenis utama sunber cahaya
buatan yaitu :
a. Lampu Pijar
Lampu pijar
memiliki filamen yang memberikan cahaya
ketika dipanaskan, menjadi pijar oleh
aliran listrik. Lampu ini menyediakan
sumber cahaya, memiliki efikasi rendah,
mempresentasikan warna (render) dengan cukup
baik, dan mudah untuk dipadamkan oleh
reostat.
b. Lampu Fluoresens
Lampu fluoresens
adalah lampu discharge tubular dimana
cahaya dihasilkan dari fluresens lapisan
fosfor didalam tabung. Lampu ini
menyediakan sumber cahaya linier dan
memiliki efikasi sebesar 50 sampai 80
lumen per watt. Kemampuan merepresentasikan
warna (rendering) yang dimiliki bervariasi.
c. Lampu High-Intensity
Discharge (HID)
Lampu High-Intensity
Discharge (HID)adalah lampu discharge yang
memiliki jumlah cahaya signifikan yang dihasilkan dari
pelepasan listrik
melalui uap logam
didalam tabung kaca tertutup. Lampu HID
menggabungkan bentuk lampu pijar dengan efikasi lampu fluoresens.
- Lampu-lampu merkuri menghasilkan cahaya dengan pelepasan listrik dalam uap merkuri.
- Lampu logam halida konstruksinya sama dengan lampu merkuri, tetapi memiliki tabung dimana ligam halida ditambahkan untuk menghasilkan cahaya dan memperbaiki color rendering.
- Lampu high-pressure sodium (HPS) menghasilkan spektrum cahaya putih keemasan yang luas yang dihasilkan dari pelepasan listrik pada uap sodium.
3. Penempatan sumber terang
Cahaya yang
menyebar memancar dari sumber cahaya yang
banyak atau luas serta permukaan pemantul.
Iluminasi yang datar dan hampir seragam meminimalisasi
kontras dan bayangan, serta dapat menyulitkan pembacaan
tekstur. Disisi yang lain cahaya terarah meningkatkan
persepsi bentuk dan tekstur dengan menghasilkan variasi bayangan
dan Brightness pada permukaan benda yang disinari Sementara cahaya
yang menyebar bermanfaat untuk penglihatan umum, cahaya ini bisa
menjadi monoton. Beberaa pencahayaan terarah dapat
mengurangi permasalahan ini dengan menyediakan
aksen visual, memberikan variasi luminasi
dan menambah terang permukaan kerja.
Gabungan ddari pencahayaan menyebar dan
pencahayaan terarah biasanya lebih disukai dan bermanfaat, terutama
jika terdapat bermacam- macam tugas yang harus dilakukan
4. Sistem penyinaran
Tujuan utama
sistem pencahayaan ialah menyediakan iluminasi
yang memadai bagi kinerja tugas visual.
Level iluminasi yang disarankan untuk
beberapa tugas tertentu hanya menyebutkan kuantitas
cahaya yang harus tersedia. Bagaimana jumlah
cahaya ini mempengaruhi bagaimana suatu benda atau ruang dapat
dilihat.
Ada tiga jenis sistem penyinaran
yaitu :
a. Penyinaran Langsung yaitu
sinar cahaya dari sumber cahaya dan yang dipantulkan oleh
bidang-bidang reflektor diarahkan langsung pada
bidang kerja.
b. Penyinaran
tidak langsung memakai penerangan yang menghalang halangi
sinar cahaya datang langsung pada bidang kerja.
c. Penyinaran
bawur (difus) yaitu cara penerangan yang
arah sinarnya dibuat serba kemana-mana, dari
mana-mana serta merata sehingga tidak tampak keras.
5. Pengaruh dinding,
langit-langit, lantai dll
a) Sudah umum
dapat dikatakan bahwa semakin muda warna bidang-
bidang ruangan (dinding, lantai, langit-langit,
perabot rumah dan lain- lain) ataupun mendekati warna
putih, penerangan ruangan semakin baik dan
ekonomis karena jumlah cahaya yang
dipantulkan kembali oleh bidang-bidang itu tidak sedikit.
b) Lantai-lantai
sebaiknya jangan terlalu putih bila ruangan sudah
cukup penerangannya, karena membuat mata
penat. Lantai yang agak gelap menyejukkan mata.
c) Warna muda
ringan (warna pastel) menggairahkan dan
mengungkapkan rasa fajar muda.
d) Warna putih
merupakan pemantul baik sekali tetapi
berkesan dingin atau steril.
e) Kaca-kaca
jendela biasanya lebih mengganggu daripada menolong
karena menghamburkan banyak cahaya keluar
dan memberikan bayang-bayang refleksi yang menganngu.
Radiasi matahari (orientasi/posisi
bangunan terhadap arah radiasi)
Tujuan Utama : mempertahankan
keseimbangan antara periode kekurangan panas dimana
radiasi diperlukan dan periode kelebihan panas dimana
radiasi matahari harus dihindari.
Lintasan matahari di langin bervariasi tergantung pada musim dan lokasi tapak.
Bentuk-bentuk dan orientasi yang di
anjurkan :
1. Daerah Dingin
- Mengurangi area permukaan bangunan akan mengurangi eksposur terhadap suhu rendah.
- Memaksimalkan serapan radiasi matahari.
- Mengurangi kehilangan panas melalui radiasi konduksi dan penguapan.
- Menyediakan pelindung angin
- Daerah Temperatur Sedang
- Perpanjangan bentuk bangunan dalam arah timur-barat dan memaksimalkan bidang selatan.
- Meminimumkan eksposur bidang timur dan barat, yang biasanya lebih hangat di musim panas dan lebih dingin dimusim dingin daripada bidang selatan.
- Menyeimbangkan pemanasan matahari dengan bayangan peneduh pada setiap musim.
- Memberi pergerakan udara ketika cuaca panas, perlindungan terhadap angin ketika cuaca dingin.
3. Daerah Panas-kering
· Bangunan harus
membentuk halaman dalam
· Mengurangi
pemanasan matahari akibat konduksi.
· Mengupayakan
pendinginan melalui fitur kolam air dan
tumbuh - tumbuhan.
· Sebaiknya
memasang kisi peneduh matahari pada jendela dan ruang
outdoor.
Salam kenall.. mau sedikit bertanya nih. Untuk artikel fisika bangunan ini sumbernya dari mana ya? Adakah buku referensinya? terima kasihh..
BalasHapusMasukkan komentar Anda...Cobaa ajaa klo dilengkapii lagii dengan gambar nya
BalasHapus