MEDIA INFORMASI IKAN HIAS DAN TANAMAN AIR
Pastikan Aquarium Anda Indah dan Sehat
 
koleksi hobiis
profil hobiis
online store  
 

 

   

 

 
KETEBALAN KACA AKUARIUM

Sejauh ini cukup banyak daftar yang memuat hubungan antara ukuran akuarium dengan ketebalan kaca yang diperlukan. Meskipun demikian, tampaknya jarang yang mengemukakan bagaimana hubungan antara ukuran akuarium dengan ketebalan kaca tersebut dibuat. Oleh karena itu, seringkali penentuan ketebalan kaca akuarium boleh dikatakan merupakan “sebuah misteri”, karena tidak diketahui asal-usulnya. 

Daftar hubungan ukuran akuarium dengan ketebalan kaca yang ada sering pula tidak dilengkapi dengan informasi faktor keamanan yang digunakan. Hal ini sering menyulitkan dalam memperkirakan resiko kegagalan kaca tersebut dalam menahan beban air akuarium. 

Tulisan berikut akan mencoba membahas cara penentuan ketebalan kaca untuk ukuran-ukuran akuarium yang diinginkan. Tulisan ini merupakan petunjuk umum ringkas yang didasarkan semata-mata pada faktor perhitungan tekanan kaca tanpa memperhitungan penyimpangan atau cacat yang mungkin terjadi dari pabrik, seperti kesalahan konstruksi pembuatan atau kerusakan dari pabrik lainnya.

Seperti diketahui kaca merupakan benda yang sangat kaku dan mudah pecah. Benda ini hanya memiliki selang toleransi sangat-sangat kecil terhadap pembengkokan. Diluar selang tersebut kaca akan pecah. Sifat ini sangat berbeda dengan logam yang memiliki selang pembengkokan lebar sehingga dapat menerima perubahan bentuk dengan baik.

Kaca memiliki kekuatan bervariasi. Meskipun demikian dapat dikatakan bahwa kaca pada umumnya mempunyai “Kekuatan Regangan” antara 19.3 sampai 28.4 MPa. Elastisitasnya sangat-sangat kecil, dan tidak memiliki kemampuan untuk mengalami pengubahan bentuk secara permanen. Akan tetapi, diketahui bahwa kaca memiliki sifat dapat meredam beban impuls dua kali lipat dari laju beban tesebut sehingga kaca tampak tahan terhadap misalnya pukulan tangan kita. Keadaan ini sering menyelamatkan kaca atau akuarium dari “kehancuran” sebagai akibat pukulan atau ketukan yang tidak sengaja terjadi pada kaca, seperti misalnya sering dilakukan oleh anak-anak yang gemas melihat ikan didalam akuarium misalnya, atau kejadian tidak disengaja lainnya

Variasi kekuatan kaca lebih banyak ditentukan oleh keterbatasan proses pembuatannya,. Oleh karena itu dalam memperhitungkan ketebalan kaca akuarium perlu ditentukan faktor keamanan dari kaca tersebut. Nilai faktor keamanan kaca yang biasa digunakan adalah 3.8. Meskipun bukan angka jaminan penuh, nilai ini sudah turut memperhitungkan kemungkinan adanya cacat pabrik atau kualitas kaca yang jelek, sehingga relatif aman untuk digunakan dalam perhitungan tebal kaca akuarium. Cacat utama yang bisa mengarah pada kegagalan kaca dalam menahan air, diantaranya adalah goresan atau retakan halus. Selain itu beban yang tidak merata, juga akan menyebabkan kaca gagal berfungsi, terutama sebagai akibat kehadiran butiran halus atau pasir halus. Beban tidak merata, khususnya pada bagian dasar akuarium, sampai tahap tertentu, dapat diatasi dengan melandasi bagian dasar tersebut menggunakan bahan lembut, seperti lembaran karet busa, atau polysteren. 

Dalam membangun akuarium disarankan pula agar sambungan kaca memiliki ketebalan lem minimum antara 0.5 – 1 mm, hal ini untuk mengantisipasi adanya ketidakseragaman permukaan potongan (ujung) kaca. Biasanya potongan kaca tidak sempurna rata, kecuali kalau telah digosok dengan baik.

Dalam menentukan ketebalan kaca akuarium, faktor keamanan dapat saja diturunkan. Hal demikian dapat dilakukan terutama apabila kita yakin mengenai kualitas kaca yang bersangkutan. Resiko penurunan factor keamanan ini sepenuhnya akan tergantung pada pertimbangan anda.

Kaca yang diperkeras diketahui memiliki kekuatan lebih tinggi dibandingkan dengan kaca standar biasa. Meskipun demikian, kaca jenis ini tidak bisa dipotong. Oleh karena itu, apabila anda akan menggunakan kaca yang diperkeras, sebelumnya potong dulu kaca biasa sesuai dengan ukuran yang diinginkan, selanjutnya baru kirim kaca tersebut untuk menjalani proses pengerasan. 

Kaca yang diperkeras, selain memiliki kekuatan lebih besar, juga lebih tahan terhadap perubahan panas. Sebagai contoh kaca standar 6 mm akan hancur apabila dicelupkan kedalam air dengan suhu 21°C, jika suhu kaca tersebut sebelumnya adalah 55 ° lebih panas atau lebih dingin. Kaca yang diperkeras diketahui dapat bertahan sampai dengan selisih suhu 250° C. Kaca yang diperkeras juga memiliki kekuatan regangan lebih dari 5 kali kaca standar biasa. Tinggal kepada anda mana yang akan digunakan sebagai pilihan.

Apabila anda akan menggunakan bingkai besi pada akuarium anda, ada baiknya anda perhatikan hal-hal berikut. Kaca mempunyai koefisian pemuaian lebih kecil dibandingkan dengan logam. Oleh karena itu, sering disarankan agar akuarim berbingkai besi dibuat pada kondisi suhu yang sama dengan kondisi suhu dimana akuarium itu akan ditempatkan nantinya. Panjang kaca akan menentukan berapa banyak elastisitas yang diperlukan oleh penghubung antar kaca (dalam hal ini lem kaca). Tebal lem hendaknya disesuaikan dengan panjang kaca. Secara umum dapat dikatakan bahwa ketebalan lem adalah 2 – 3 mm untuk setiap 1 meter panjang kaca. Lebih panjang kaca, maka ketebalan kaca sangat dianjurkan untuk ditambah, dengan angka tersebut. Hal ini akan memungkinkan lem untuk menahan daya regangan antara kaca dengan logam.

Tabel 1. Beberapa Sifat Fisika Kaca

Densiti  2.5 pada suhu 21°C 
Koefisien pemuaian  86 x 10 –7 m/°C
Titik luluh  730°C
Elastisitas  69GPa 
Daya kompresif 25mm :  248 MPa
Kekuatan regangan (standar)  19.2 – 28.4 MPa
Kekuatan regangan (diperkeras)  175 MPa

Perhitungan
Perhitungan yang diuraikan berikut berdasarkan pada asumsi bahwa akuarium mendapat dukungan (ditopang) pada keempat perimeter sisinya. Perhitungan berlaku sama, baik kaca mengalami tekanan kompresi maupun regangan. Perhitungan sepenuhnya bersandar pada konstruksi akuarium dengan menggunakan lem silicon sebagai perekat antar kaca, bukan akuarium yang menggunakan bingkai besi.

Perhitungan untuk ketebalan kaca dasar, dilakukan dengan menggunakan persamaan yang sama tetapi menggunakan tetapan khusus untuk penentuan tebal kaca dasar. Perhitungan ini tidak mempertimbangkan kaca yang diletakan diatas meja dengan permukaan kontak merata, akan tetapi untuk akuarium yang ditopang pada sisi perimeternya. Meskipun demikian, apabila hasil perhitungan ini diterapkan pada akuarium yang diletakkan di atas meja dengan bidang kontak seragam, maka keamanannya otomotis akan lebih baik.

Persamaan untuk menghitung tebal kaca adalah: 

T = Akar(b x H^3 x 0.00001)/B 

T = ketebalan kaca (dalam mm)
H = tinggi kaca (dalam mm)
b = tetapan.(lihat Tabel 2)
B = Tekanan pembelokan yang diperbolehkan

Nilai b (beta) dipilih dari daftar b pada Tabel 2. Pemilihannya didasarkan pada rasio panjang kaca dengan tinggi kaca, untuk kaca sisi, atau berdasarkan rasio panjang kaca dengan lebar kaca, untuk kaca dasar. Apabila perhitungan rasio menghasilkan angka lebih kecil dari 0.05 maka nilai b dipilih berdasarkan nilai rasio 0.05. Begitu pula apabila perhitungan rasio menunjukkan angka lebih besar dari 3.0, maka nilai b dipilih berdasarkan nilai rasio 3.0.

Tekanan pembelokan yang dijinkan (B) dihitung berdasarkan persamaan:

B = kekuatan regangan kaca/faktor keamanan,

Dalam hal ini, kekuatan regangan yang digunakan adalah 19.2 (lihat Tabel 1) dengan faktor keamanan 3.8. Sehingga diperoleh B = 19.2/3.8 = 5.05

Apabila dikehendaki dapat pula dihitung factor pembelokan internal kaca atau defleksi kaca (D), melalui persamaan:

D = (α x p x 0.000001 x H4) / (E x T^3)

α = tetapan (lihat Tabel 2)
p = tekanan air = H x 10 N/mm2
H = tinggi kaca (mm)
E = elastisitas (MPa)
T = ketebalan kaca (mm)


Contoh perhitungan :
Berapa ketebalan kaca yang diperlukan apabila kita ingin membuat akuarium dengan panjang = 300 cm, tinggi = 90 cm, dan lebar 100 cm. 

Langkah pertama yang dilakukan adalah hitung rasio panjang/tinggi untuk perhitungan tebal kaca sisi. Dalam hal ini adalah 300/90 = 3.33. Nilai yang diperoleh ternyata lebih besar dari 3, oleh karena itu gunakan angka 3 untuk mendapatkan nilai b. Berdasarkan tabel 2, diketahui bahwa b untuk rasio 3.0 untuk kaca sisi adalah 0.3700 . Dengan memasukan angka ini kedalam rumus akan diperoleh


T = Akar (0.3700x (900)^3 x 0.00001)/5.05 
T= Akar (534.12) = 23.11 mm …………… (hasil 1)

Apabila anda menurunkan faktor keamanan menjadi 2.0, misalnya, maka akan diperoleh bahwa nilai B menjadi 19/2 = 9.5. dengan demikian ketebalan kaca menjadi

T = Akar (0.3700x (900)^3 x 0.00001)/9.5
T= Akar (283.93) = 16.85 mm. ……………(hasil 2)

Dari hasil ini dapat dilihat bahwa dengan menurunkan faktor keamanan, maka pilihan kaca menjadi lebih tipis, tapi resiko kegagalannya menjadi lebih tinggi. Hal ini dapat pula dilihat melalui faktor internal pembelokan kaca (D).

Untuk hasil perhitungan tebal kaca dengan faktor keamanan 3.8 diperoleh tebal kaca = 23.11 mm (hasil 1). Nilai α untuk rasio 3.0 (tabel 2) adalah: 0.0670
E (elastisitas) dipilih dari tabel 1, yaitu 69 Gpa = 69000 MPa.

Sehingga diperoleh:

D = (0.0670 x (900 x 10) x 0.000001 x 9004 )/ (69000x (23.11)^3 ) = 0.46 mm

Apabila kita gunakan faktor keamanan 2.0, sehingga tebal kaca yang diperoleh adalah 16.85 mm, maka akan diperoleh bahwa :

D = (0.0670 x (900 x 10) x 0.000001 x 9004 )/ (69000x (16.85)^3 ) = 1.20 mm.

Hasil diatas menunjukkan bahwa penurunan faktor keamanan, menyebabkan peningkatan defleksi kaca. Penurunan atau peningkatan faktor keamanan kaca sepenuhnya merupakan tanggungjawab anda sebagai pembuat akuarium, tentunya setelah melalui berbagai pertimbangan dan informasi yang akurat dari pabrik kaca itu sendiri. 

Tabel 2. Nilai α dan b untuk pentuan kaca sisi dan dasar

Rasio panjang/tinggi (lebar) 

Kaca Sisi Kaca Dasar
α  α  b
0.5  0.0030  0.0850  0.0444  0.2874
0.6  0.0085  0.1156  0.0616   0.3762
1.0  0.0220  0.1600  0.0770  0.4530
1.5  0.0420 0.2600  0.0906  0.5172
2.0  0.0560  0.3200  0.1017  0.5688
2.5  0.0630  0.3500  0.1110  0.6102
3.0  0.0670  0.3700  0.1335  0.7134

Perhitungan ketebalan kaca dasar dilakukan dengan menggunakan persamaan yang sama, tetapi menggunakan nilai α, b yang berbeda (lihat Tabel 2).

Untuk kasus contoh perhitungan diatas diketahui bahwa lebar akuarium adalah 100 cm dan panjang = 300 cm. Dari data ini dapat dihitung bahwa rasio panjang terhadap lebarnya adalah 300/100 = 3, sehingga dipilih nilai α dan b untuk rasio =3.0. Untuk kaca dasar nilainya adalah α = 0.1335 dan b = 0.7134. Dengan memasukkan nilai ini pada persamaan perhitungan ketebalan kaca akan diperoleh:

Untuk faktor keamanan 3.8

T = Akar (0.7134x (1000)^3 x 0.00001)/5.05 
T= Akar(1412.67) = 37.58 mm 
dan 
D = (0.1335 x (1000 x 10) x 0.000001 x 10004 )/ (69000x (37.58)^3 ) = 0.36 mm

Sedangkan untuk faktor keamanan 2.0,

T = Akar (0.7134x (1000)^3 x 0.00001)/9.5 
T= Akar(750.95) = 27.40 mm 
dan 
D = (0.1335 x (1000 x 10) x 0.000001 x 10004 )/ (69000x (27.40)^3 ) = 0.94 mm

Perhitungan pada tulisan ini sepenuhnya tergantung pada data yang terdapat pada Tabel 1. Dengan demikian apabila digunakan data yang berbeda akan diperolah hasil yang juga berbeda. Untuk itu ada baiknya kalau sebelum pembuatan akuarium dilakukan, terutama untuk akuarium-akuarium berukuran besar, diperoleh terlebih dahulu data yang akurat mengenai kaca yang akan dijadikan bahan baku. Semoga tulisan ini dapat membantu menjelaskan “misteri” penentuan ketebalan kaca akuarium selama ini.

(Adaptasi W. Stillwell, 2002. Dimuat pada Majalah "Aquatica Magazine" Vol 01, No.01 2003).  

  

 

Kecuali disebutkan dengan jelas, seluruh tulisan, gambar, ilustrasi dan foto pada situs web ini dibuat oleh Wahyu Purwakusuma. Tidak diperkenankan mereproduksi seluruh maupun sebagian isi situs ini dalam bentuk maupun media apapun tanpa ijin tertulis dari O-Fish.com