Konstruksi Rammed Earth
Latar Belakang
Rammed earth pada dasarnya adalah batuan sedimen buatan manusia. Alih-alih dikompresi selama ribuan tahun di bawah lapisan tanah yang dalam, ia terbentuk dalam hitungan menit dengan memadatkan kotoran yang disiapkan dengan benar secara mekanis. Pemadatan dapat dilakukan secara manual dengan alat seperti palu, secara mekanis dengan mesin pembuat batu bata yang dioperasikan dengan tuas, atau secara pneumatik dengan alat pemadatan yang digerakkan oleh udara. Pemadatan dinamis menggunakan manual atau power tamper tidak hanya memampatkan tanah, tetapi juga menggetarkan partikel kotoran individu, menggesernya ke dalam susunan yang paling rapat. Setelah selesai, rammed earth kira-kira sekuat beton.
Rumah yang dibangun dari rammed earth memiliki beberapa keunggulan dibandingkan konstruksi rangka kayu. Dindingnya tahan api, tahan busuk, dan tahan rayap. Dinding tebal 18-24 inci (45,72-60,96 cm) hampir kedap suara. Dinding besar membantu menjaga suhu yang nyaman di dalam rumah, meredam perubahan suhu yang biasanya terjadi pada hari-hari musim panas atau malam musim dingin. Ketika dirancang dan diorientasikan untuk memanfaatkan energi matahari sebaik-baiknya, rumah rammed earth bisa nyaman dengan konsumsi energi 80% lebih sedikit daripada rumah berbingkai kayu. Di sisi lain, konstruksi awal sekitar 5% lebih mahal daripada konstruksi rangka kayu karena sangat padat karya.
Sejarah
Umat manusia telah menggunakan bumi itu sendiri untuk membangun rumah dan bangunan lain selama ribuan tahun. Yerikho, kota paling awal yang tercatat dalam sejarah, dibangun dari tanah. Kuil, masjid, dan gereja dibangun dari batu bata lumpur dan tanah yang ditabrak di seluruh Timur Tengah kuno. Firaun Mesir memerintah kota-kota yang dibangun dari rammed earth. Di Timur Jauh, teknik ini digunakan tidak hanya untuk rumah, tetapi bahkan untuk membangun pelopor kuno Tembok Besar China. Bangsa Romawi dan Fenisia membawa teknologi ke Eropa, di mana ia digunakan selama lebih dari 2.000 tahun.
Di Amerika Serikat, konstruksi rammed earth menikmati periode popularitas dari tahun 1780 hingga sekitar tahun 1850, ketika batu bata dan kayu gergajian yang diproduksi secara massal menjadi tersedia. Rumah dapat dibangun lebih cepat dan mudah dengan batu bata dan kayu, yang dianggap bahan yang lebih modern dan elegan daripada tanah. Kekurangan pasokan yang dialami setelah Perang Dunia I dan selama Depresi Hebat membuat konstruksi rammed earth kembali disukai selama dua dekade. Frank Lloyd Wright merancang rumah yang terbuat dari rammed earth.
Ketika Perang Dunia II berakhir, negara menghadapi permintaan yang besar untuk perumahan, dan pabrik-pabrik masa perang beralih ke manufaktur bahan bangunan yang dapat digunakan untuk jenis konstruksi yang lebih cepat. Rammed earth disingkirkan sampai dipopulerkan kembali selama tahun 1970-an yang sadar lingkungan. Versi modifikasi dari teknik ini, yang ditemukan oleh Michael Reynolds, menggunakan blok bangunan dari ban mobil bekas yang ditumbuk penuh dengan tanah. Rumah-rumah ini tidak hanya menjauhkan ban bekas dari tempat pembuangan sampah, tetapi juga dapat dibangun oleh pembangun pemula yang tidak berpengalaman. Ketika seorang pemilik rumah menggunakan tenaga kerja yang tidak dibayar dari dirinya sendiri, kerabat, dan teman-temannya, dan ketika ia dapat memperoleh banyak bahan bangunan secara gratis, biaya konstruksi dapat ditahan hingga kurang dari setengah dari rumah berbingkai kayu.
Selama ribuan tahun, konstruksi rammed earth diajarkan secara pribadi oleh satu generasi pembangun ke generasi berikutnya. Di Amerika awal abad kedua puluh, jaringan pembangun berpengalaman seperti itu tidak ada. Departemen Pertanian A.S. mengembangkan dan menerbitkan manual berjudul Tembok Tanah Rammed untuk Bangunan yang menunjukkan kepada orang-orang bagaimana membangun rumah mereka sendiri. Proyek penelitian yang dirancang untuk meningkatkan metode dan kualitas konstruksi rammed earth dilaporkan dalam jurnal akademis, dan lebih dari 100 artikel tentang rammed earth muncul di majalah perdagangan dan populer dari tahun 1926 hingga 1950.
Beberapa inovasi terbaru meningkatkan kecepatan dan kemudahan konstruksi dan meningkatkan integritas struktural produk akhir. Misalnya, tamper pneumatik dapat digunakan untuk memadatkan tanah jauh lebih cepat daripada metode manual tradisional. Bentuk yang mudah dirakit memungkinkan dinding dibangun sebagai panel padat daripada membangunnya sebagai lapisan berurutan satu atau dua kaki sekaligus. Dengan menggunakan metode manual yang dihormati waktu, kru yang terdiri dari empat orang dapat mendirikan dinding rammed earth seluas 40-50 kaki persegi (12,19-15,24 m persegi) per hari; dengan perkakas listrik, kru yang sama dapat membangun 300 kaki persegi (91,44 meter persegi) per hari. David Easton, pendiri Rammed Earth Works, telah mengembangkan beberapa desain tahan gempa untuk memperkuat dan mengintegrasikan dinding secara struktural; pemilihan alternatif desain tergantung pada beberapa pertimbangan, antara lain jarak ke sesar terdekat.
Bahan Baku
Sesuai dengan namanya, bahan utama yang digunakan dalam konstruksi rammed earth adalah bumi itu sendiri. Ada lima jenis dasar tanah (kerikil, pasir, lanau, lempung, dan organik), dan tanah di lokasi tertentu umumnya merupakan kombinasi dari semua atau sebagian besar jenis ini. Secara historis, dinding Rammed Earth yang paling tahan lama terbuat dari tanah yang terdiri dari 70% pasir dan 30% tanah liat. Tanah dari lokasi bangunan baru diuji untuk menentukan kesesuaiannya. Bahan organik harus dikeluarkan dari tanah dan, jika perlu, jenis tanah yang berbeda dapat diangkut dengan truk dan dicampur dengan kotoran yang ada untuk membuat campuran yang akan bekerja. Semen dapat ditambahkan ke tanah untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanannya terhadap kelembaban — biasanya sekitar seperempat rasio yang akan digunakan untuk membuat beton.
Batang tulangan baja ditempatkan di fondasi dan terkadang di dinding. Kayu lapis digunakan untuk membuat bentuk yang dapat dilepas untuk konstruksi rammed earth standar. Lembaran kayu lapis tiga perempat inci (1,9 cm) cukup tebal. Panel High-density-overlay (HDO), yang memiliki lapisan plastik tipis di satu sisi, bekerja sangat baik karena lebih mudah lepas dari dinding setelah konstruksi. Ini tidak hanya meninggalkan hasil akhir yang bersih pada dinding yang baru saja selesai, tetapi juga membuat papan formulir dalam kondisi baik untuk digunakan pada proyek-proyek mendatang.
Konstruksi ban Rammed-earth menggunakan ban mobil bekas, kaleng aluminium, dan kardus selain tanah yang dipadatkan. Sekitar 1.000 ban digunakan untuk membangun dinding rumah seluas 2.000 kaki persegi (609,6 m persegi).
Desain
Rumah Rammed Earth dirancang khusus untuk membuat penggunaan situs yang paling hemat energi. Mereka dapat berhasil dirancang untuk banyak daerah iklim, termasuk daerah lembab dengan musim dingin. Ukuran dan penempatan jendela merupakan faktor penting dalam memanfaatkan pemanas matahari di musim dingin dan angin sejuk di musim panas. Rumah dapat diposisikan untuk memanfaatkan perbukitan yang menawarkan perlindungan dari badai. Pohon-pohon rindang atau tanaman merambat berjeruji menawarkan kelegaan dari panasnya musim panas tetapi menerima sinar matahari yang hangat di musim dingin.
Manufaktur
Proses
Rumah Rammed Earth dapat dibangun dengan salah satu dari tiga cara dasar. Batu bata rammed earth individual dapat dibentuk dan digunakan dengan teknik bangunan standar; sebenarnya, batu bata seperti itu dapat digunakan untuk membentuk lantai di rumah rammed earth yang dibangun dengan teknik lain. Konstruksi rammed earth standar melibatkan pemasangan bentuk kayu dan pemadatan Konstruksi rammed earth standar melibatkan pemasangan bentuk kayu dan pemadatan tanah yang telah disiapkan ke dalam cetakan ini, yang dibuang setelah dinding selesai. Dalam metode ban, deretan ban mobil bekas diletakkan begitu saja di atas pijakan beton, mungkin dipusatkan di sekitar baja tulangan yang memanjang keluar dari pondasi. Ban kemudian diisi dengan tanah. Sekitar 1.000 ban digunakan untuk membangun dinding rumah seluas 2.000 kaki persegi 1609,6 m persegi. tanah yang disiapkan ke dalam cetakan ini, yang dikeluarkan setelah dinding selesai. Metode ban rammed-earth adalah alternatif yang umum digunakan. Uraian berikut adalah ikhtisar tentang metode standar dan ban.
Mempersiapkan situs
- 1 Satu atau dua inci (2,5-5 cm) lapisan tanah atas dipindahkan dari lokasi pembangunan dan disimpan sehingga dapat diganti di sekitar struktur yang telah selesai. Bahan organik seperti gulma dan akar dihilangkan dan dapat dikomposkan untuk digunakan dalam lansekap pasca konstruksi. Setelah situs dibersihkan, garis besar rumah diintai. Tanah digali sampai kedalaman yang menjamin permukaan yang rata; penggalian mencakup luas lantai bangunan serta zona penyangga sekitar 3 kaki (1 m). Sebuah parit dapat digali sehingga dinding akan ditambatkan ke tanah hingga kedalaman di bawah garis beku musim dingin.
Meletakkan fondasi
- 2 Pondasi yang terbuat dari beton bertulang, terdiri dari pondasi yang dapat setebal tebal dinding atau sampai tiga kali tebalnya, tergantung pada kekuatan tanah di bawahnya. Pijakan diperpanjang di atas permukaan tanah untuk membentuk "dinding batang" pendek yang akan menghubungkan dinding penahan tanah ke pijakan. Tergantung pada desain arsitektur, lantai pelat juga dapat dituangkan.
Menganalisis tanah
- 3 Berbagai pengujian dilakukan untuk menentukan kesesuaian tanah setempat untuk bahan konstruksi. Misalnya, tes penentuan partikel mengungkapkan proporsi relatif pasir dan lumpur dalam sampel. Uji pemadatan dilakukan dengan membentuk bola lumpur dan menjatuhkannya dari ketinggian 3 kaki (1 m); sejauh mana bola hancur pada benturan mengungkapkan kegunaannya untuk bangunan. Lain, lebih tepat, tes dapat dilakukan di laboratorium geoteknik. Jika tanah asli tidak cocok atau tidak memadai untuk bangunan, dapat dicampur dengan atau diganti dengan tanah dari sumber lain. Tanah dapat dibeli dari tambang, atau mungkin tersedia sebagai sampah dari lokasi konstruksi terdekat, dalam hal ini dapat dikirimkan secara gratis atau dengan biaya minimal.
Membingkai dinding
-
4 Secara tradisional, bentuk kayu digunakan untuk membangun dinding 2 kaki (0,6 m) sekaligus. Setelah cetakan diisi dengan tanah yang telah dipadatkan sepenuhnya, cetakan tersebut akan diangkat dan dipasang kembali untuk membentuk bagian dinding berikutnya. Metode yang lebih efisien sekarang memungkinkan bentuk dibangun untuk seluruh ketinggian dinding (bahkan lebih dari satu tingkat). Secara horizontal, kerangka dapat membentuk seluruh panjang dinding, atau dapat membentuk panel yang lebih pendek [misalnya, panjang 8 kaki (2,44 m)] yang dipisahkan oleh celah sepanjang 15 cm yang dapat diisi dengan beton bertulang untuk meningkatkan kekuatan struktural. Pembingkaian adalah komponen utama dari proses konstruksi, baik dari segi kepentingan maupun waktu; biasanya membutuhkan waktu lebih sedikit untuk mengisi dan memadatkan tanah di dalam bekisting daripada untuk mengatur, menyelaraskan, dan menghapus kerangka.
Dalam hal konstruksi ban rammed-earth, bentuk kayu tidak digunakan. Deretan ban mobil bekas diletakkan begitu saja di atas pijakan beton, mungkin dipusatkan di sekitar batang tulangan baja yang memanjang keluar dari pijakan. Setelah setiap lapisan ban diisi dan dipadatkan, lapisan lain akan ditambahkan, diimbangi dengan setengah diameter ban dari lapisan di bawahnya.
Merusak tanah
-
5 Pemotong tradisional terbuat dari balok kayu berat dengan pegangan memanjang ke atas melalui pusatnya. Versi yang lebih ringkas dapat dibuat dari pelat baja persegi berukuran 4 inci (10 cm) yang dilas ke bagian pipa berukuran 1 inci (2,5 cm). Lapisan tanah lembab berukuran 4-6 inci (10-15 cm) ditempatkan di dalam cetakan, dan seorang pekerja menjatuhkan tamper dari ketinggian 12-18 inci (30-46 cm). Faktanya, sebagian besar pekerjaan sekarang dilakukan dengan cepat dengan pneumatik tamper, dan perangkat manual hanya digunakan di ruang sempit di sekitar kotak listrik atau pipa ledeng. Setelah banyak pengulangan dengan tamper di seluruh permukaan lapisan, suara yang dibuat oleh tamper yang berdampak berubah dari bunyi gedebuk tumpul menjadi suara dering. Ini terjadi ketika tanah telah dipadatkan menjadi sekitar setengah dari volume aslinya. Pada titik ini, lapisan tanah yang sudah disiapkan ditambahkan, dan proses pemadatan diulang. Ketika tamping selesai, bentuk kayu dihilangkan.
Proses tamping berbeda ketika ban digunakan sebagai rangka. Dalam hal ini, selembar karton ditempatkan di bagian bawah lubang di ban, dan tanah yang dibasahi disekop ke dalam ban. Kotoran dikemas dengan tangan ke bagian dalam ban, dan kemudian dipadatkan dengan pukulan berulang kali dengan palu godam. Dengan menggunakan teknik ini, sekitar tiga beban gerobak dorong (350 lb atau 158,9 kg) tanah dapat dimasukkan ke dalam setiap ban. Menghancurkan kotoran menyebabkan dinding ban menggembung, mengunci ban ke barisan di bawah. Ketika lapisan tambahan ditambahkan dan dinding menjadi lebih tinggi, perancah harus dibangun sehingga pekerja memiliki tempat untuk berdiri sambil mengisi dan menumbuk ban.
Menyelesaikan dinding
-
6 Bagian dalam dinding sering selesai dengan plester. Jika lapisan seperti itu tidak diterapkan, dinding harus dirawat dengan sealant tembus pandang yang bening untuk mencegah debu mengelupas. Karena batu (bahkan ketika buatan manusia dari rammed earth) agak keropos, mungkin perlu untuk menerapkan sealant ke permukaan luar dinding yang tahan cuaca di daerah iklim tertentu.
Dinding ban Rammed earth diselesaikan dengan memasukkan kaleng aluminium ke celah di antara ban dan mengisi rongga yang tersisa dengan adobe (lumpur yang diperkuat jerami). Tanah dipadatkan pada permukaan luar dinding, menciptakan permukaan datar yang menutupi ban sepenuhnya. Interior dinding selesai dengan 2-4 inci (5-10 cm) plester atau plesteran.
Produk Sampingan/Limbah
Struktur Rammed Earth menggunakan sumber daya alam secara efisien. Yang terbuat dari ban yang dikemas bahkan memanfaatkan sebagian sampah masyarakat secara produktif. Karena ban disegel dalam dinding setebal 3 kaki (0,9 m), baik oksigen maupun sinar ultraviolet matahari tidak dapat bereaksi dengan ban tersebut. Ini berarti mereka tidak dapat terbakar dan tidak melepaskan bahan kimia beracun. Struktur memenuhi syarat untuk peringkat api yang lebih baik daripada bangunan rangka kayu, dan tidak berbau karet.
Masa Depan
Selama akhir 1700-an, seorang pembangun Prancis bernama Francois Cointeraux mendirikan sebuah sekolah di Paris untuk mempelajari dan mempublikasikan konstruksi rammed earth, yang ia sebut pise' de terre (tanah liat yang tergenang). Hari ini, David Easton telah mengembangkan versi baru konstruksi rammed earth yang disebutnya PISE (Pneumatically Impacted Stabilized Earth). Ini melibatkan penyemprotan tanah yang disiapkan di bawah tekanan tinggi terhadap bentuk satu sisi. Teknik ini dapat menghasilkan 1.200 sq ft (365,76 sq m) dari dinding setebal 18 in (45,72 cm) per hari, yang empat kali lebih cepat dari biasanya, kru empat orang dapat mengisi formulir seperti kotak dan tanah padat dengan power tamper.