PENGARUH PENGGUNAAN SERAT ALUMINUM LIMBAH (BERLAPIS / COATING) PADA KUAT GESER BALOK BETON MUTU TINGGI

Transkripsi

1 Konerensi Nasional Teknik Sipil (KoNTekS ) Jakarta, 7 Mei 9 PENGARUH PENGGUNAAN SERAT ALUMINUM LIMBAH (BERLAPIS / COATING) PADA KUAT GESER BALOK BETON MUTU TINGGI Daranto, Wiryanto Deobroto, Harianto Hardjasaputra ) Alumni Teknik Sipil, Uniersitas Pelita Harapan, Lippo Karaai Sta Pengajar Teknik Sipil, Uniersitas Pelita Harapan, Lippo Karaai ABSTRAK Dalam konstruksi beton, bahan beton kuat dalam menahan gaya tekan namun lemah terhadap gaya tarik. Salah satu upaya meningkatkan kualitas beton tanpa tulangan terhadap tarik, dilakukan dengan menambahkan serat. Oleh karena itu, banyak penelitian mempelajari pengaruh penggunaan berbagai maam serat dan prospek pemakaiannya. Dalam kasus penelitian ini akan diteliti pemakaian serat alumunium yang dihasilkan dari kaleng kemasan alumunium limbah, yang pada umumnya mempunyai lapisan pelindung, sehingga diharapkan eek negati antara beton dan alumunium menjadi hilang. Penelitian ini akan mengaplikasikan serat aluminium pada 8 buah (balok berpenampang persegi dan I) balok mutu tinggi ( 5 MPa) tanpa sengkang, dimana dari uji beban eksperimental dengan berbagai parameter prosentase serat yaitu.5%,.5%,.5% (dari berat beton) menunjukkan terjadi peningkatan terhadap kekuatan geser sebesar -%. Kata kuni: Kemasan alumunium bekas pakai, Teknologi beton berserat, Balok beton mutu tinggi tanpa tulangan geser.. PENDAHULUAN Beton merupakan material konstruksi yang paling umum saat ini dalam dunia konstruksi dan mempunyai banyak keuntungan. Sehingga Uniersitas Pelita Harapan pada saat ini telah melakukan banyak penelitian, di antaranya adalah berjudul penggunaan limbah beton sebagai agregat pada ampuran beton baru (7) [], penggunaan limbah batu bata merah dan plesteran sebagai agregat pada ampuran beton baru (8) [], kinerja balok beton mutu tinggi dengan serat terhadap kekuatan geser (8) [7], dsb. Pada penelitian kali ini mengau pada kelemahan beton yang tidak kuat terhadap tarik, sehingga dilakukan suatu penelitian dengan menggunakan serat. Salah satunya adalah menggunakan aluminium, dimana alumunium tersebut diharapkan akan menambah kekuatan tarik beton dalam skala mikro. Pada saat ini penggunaan aluminium sangat penting dan beragam, salah satunya adalah kaleng aluminium. Penggunaan kaleng aluminium ini sangat diminati karena ungsinya yang praktis dan eisien, sehingga kaleng alumunium yang sudah tidak dipakai tersebut menjadi masalah dan menjadi limbah. Gambar. Limbah kaleng alumunium Salah satu siat karakteristik aluminium adalah mempunyai kekuatan tarik. Sehingga melihat masalah yang terjadi dalam rangka mengatasi limbah aluminium, maka akan dimanaatkan dan diproses menjadi ampuran beton dalam bentuk serat yang dapat berguna untuk dapat meningkatkan kekuatan tarik beton. Pada penelitian ini diamati pula apakah penggunaan aluminium yang mempunyai lapisan pelindung, mempunyai eek negati terhadap beton. Uniersitas Pelita Harapan Uniersitas Atma Jaya Yogyakarta S - 4

2 Daranto, Wiryanto Deobroto, Harianto Hardjasaputra. PEMBUATAN SERAT ALUMUNIUM Dalam pembuatan serat aluminium, dimensi serat diadopsi dari penelitian Tirtaijaya (8) [7] yaitu serat baja. Hal ini dikarenakan penelitian serat kaleng alumunium limbah yang tergolong baru dan kedua serat tersebut terlihat adanya kesamaan karakteristik yaitu dapat menahan gaya tarik. Penulis juga melakukan pengujian untuk melihat kekuatan tarik pelat aluminium limbah. Pengujian dilakukan di laboratorium Industri UPH dengan memakai mesin tarik LLYOD INSTRUMENTS LR-K maka dapat dilihat baha kekuatan tarik pelat dengan dimensi 9 X,5 m adalah ± Mpa dengan perpanjangan ±. mm Gambar a) Pengujian tarik Gambar. Pengujian tarik aluminium Gambar b) Hasil pengujian tarik Kemudian, penulis juga menggunakan alat khusus yang sudah diiptakan (Daranto,9) untuk dapat menghasilkan berbagai konigurasi serat yaitu dengan lebar.5 mm (serat aluminium ) dan lebar 5 mm (serat aluminium ), dimana masing-masing mempunyai ketebalan dan panjang yang sama yaitu. mm dan ± m. Jenis kemasan aluminium yang digunakan berupa kemasan kaleng minuman, dimana pada kaleng tersebut terlihat oating / pelapis. Pada penelitian ini Coating / pelapis tersebut tidak dibersihkan, karena dengan adanya pelindung yang ada di kemasan aluminium tersebut diharapkan dapat menegah terjadinya reaksi kimia antara beton dengan aluminium, yaitu berupa korosi. Kemudian direnanakan pula prosentase serat yang digunakan sebesar %,.5%,.5%, dan.5% dari berat beton yang akan di or. Hasil ini dilakukan pada tulisan yang diajukan oleh Antonius Mediyanto dan Senot Sangadji (5) [4], yang kemudian di modiikasi dengan ara trial and error dalam kondisi kering agar mendapatkan kondisi maksimum. Gambar a) Pembuatan serat Gambar. Poses pembuatan Gambar b) Hasil akhir S - 44 Uniersitas Pelita Harapan Uniersitas Atma Jaya Yogyakarta

3 Pengaruh Penggunaan Serat Aluminum Limbah (berlapis / oating) pada Kuat Geser Balok Beton Mutu Tinggi. PENYIAPAN BENDA UJI Pada penelitian sebelumnya (tirtaijaya,8) [7] telah digunakan dan sukses dalam pemodelan dan pengujian balok dalam mengaplikasikan kekuatan tarik beton. Sehingga pada penelitian ini pembuatan balok uji berupa balok beton dilakukan serupa. Perenanaan pembuatan balok dan silinder ini menggunakan beton mutu tinggi yaitu dibatasi pada mix design 5 Mpa. Agar diharapkan pada saat beton mengalami gaya, beton belum mengalami ailure sehingga dapat dilihat pengaruh serat terhadap kekuatan tarik atau geser beton tersebut. Untuk menapai mutu beton tersebut, digunakan bahan tambahan berupa silia ume dan aelerator produksi PT. Sika Indonesia dengan nama Sika ume dosis 4% dari berat semen yang mau di or, dan Sika isorete dosis.45% dari berat semen. Pengujian benda uji dilakukan sebanyak empat buah yaitu benda uji berupa silinder dengan diameter 5 m dan tinggi m, balok persegi berukuran panjang 5 m, lebar m, dan tinggi 5 m, balok I dengan dimensi yang sama seperti balok persegi namun mempunyai lens (lihat gambar 4) dan benda uji berbentuk lempengan aluminium dengan lebar.5 m dan panjang 9 m. Pada balok persegi dan I, sebagian balok menggunakan tulangan baja KSPI sebanyak buah untuk melihat peningkatan kekuatan geser pada graik ACI 445R-99. Balok dan silinder tersebut digunakan juga berbagai prosentase serat yaitu %,.5%,.5%, dan.5% dari berat beton yang akan di or. Dimana pada balok persegi masing-masing prosentase terdiri dari buah balok uji, untuk balok I sebanyak buah balok uji dan untuk silinder sebanyak buah silinder. Sehingga pembuatan benda uji pada penelitian ini sebanyak 97 buah benda uji yang terdiri dari 4 buah balok persegi, 8 buah balok I, 4 buah silinder dan 5 buah lempengan aluminium. Dalam pembebanan lentur ini dipilih benda uji berupa balok tanpa menggunakan sengkang dengan ukuran dimensi balok 5XX5 m. Dimana dengan konigurasi dimensi seperti ini dapat dikategorikan sebagai tipe balok tinggi (nay,99) [5]. Mengapa benda uji untuk pembebanan lentur berupa balok? Karena dengan balok tanpa menggunakan sengkang maka yang bekerja adalah tegangan geser. Dan apabila balok beton dengan dimensi berikut tidak memakai tulangan sengkang dan dibebani lentur seperti pada gambar (a), maka dapat dikorelasikan tegangan geser beton menjadi kekuatan tariknya. Sehingga, jika terjadi peningkatan geser maka otomatis hanya diakibatkan pada peningkatan tarik akibat serat yang diampur ke dalam beton. B m m 5m B POT. B-B 5m D D m 8m 8m m m m POT. D-D Gambar 4. Dimensi balok persegi dan balok I m m Gambar 5. benda uji berbentuk persegi dan I Uniersitas Pelita Harapan Uniersitas Atma Jaya Yogyakarta S - 45

4 Daranto, Wiryanto Deobroto, Harianto Hardjasaputra 4. PROSES PENGUJIAN Dalam pengujian ini, proses pengujian dilakukan dalam maam, yaitu pengujian kekuatan tekan dalam bentuk silinder, dan pengujian lentur dalam konigurasi balok I dan persegi. Berikut pada gambar (a) dan (b) dapat dilihat bentuk pengujian lentur untuk balok persegi. m P m m m Gambar a) Geometri pembebanan balok uji Gambar b). Pengujian dengan alat pembebanan Gambar ) Balok uji tanpa sengkang Gambar d). Balok uji dengan sengkang Gambar. Pengujian balok uji berupa balok persegi Agar dapat mengetahui kekuatan tarik dan geser beton maka diperlukan suatu nilai yang ingin diapai, yaitu mendapatkan nilai r dan u. berikut perhitungan dalam menari nilai r dan u : r M max W = () Dimana : r = Kuat lentur benda uji(mpa), Mmax = Momen maksimum (Nmm), W = Momen laan (mm ), P = Beban maksimum pada balok polos / retak pertama pada balok dengan tulangan(n), b = Lebar balok (mm), h = tinggi balok (mm) u Vu = () b. d Dimana : u = Tegangan geser maksimum(mpa), V u = gaya geser(n), B = Lebar balok eekti(mm), d = Tinggi balok eekti(mm) 5. PEMBAHASAN Dari hasil pengujian sebanyak 4 buah balok berpenampang persegi dan 8 buah balok berpenampang I dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : S - 4 Uniersitas Pelita Harapan Uniersitas Atma Jaya Yogyakarta

5 Pengaruh Penggunaan Serat Aluminum Limbah (berlapis / oating) pada Kuat Geser Balok Beton Mutu Tinggi a) Tegangan tarik putus lentur ( r ) pada balok beton tanpa tulangan lentur bisa meningkat antara 9%-% tergantung jenis, prosentase serat dan penampang balok. Pada balok penampang persegi, terjadi peningkatan sebesar 9. %, sedangkan terjadi peningkatan sebesar.85 %. Pada balok penampang I, terjadi peningkatan sebesar.58 %, sedangkan terjadi peningkatan sebesar.59 % perbandingan graik r balok persegi (tanpa tulangan D) perbandingan graik r balok I (tanpa tulangan D) r(mpa) r(mpa) Gambar 7. Perbandingan graik r balok persegi Gambar 8. Perbandingan graik r balok I b) Tegangan tarik putus lentur ( r ) pada balok beton dengan tulangan lentur bisa meningkat antara 5%-% tergantung jenis, prosentase serat dan penampang balok. Pada balok penampang persegi, terjadi peningkatan sebesar 5.4 %, sedangkan terjadi peningkatan sebesar 5. %. Pada balok penampang I, terjadi peningkatan sebesar.8 %, sedangkan terjadi peningkatan sebesar 5.4 % perbandingan graik r retak pertama balok persegi (dengan tulangan D) perbandingan graik r retak pertama balok I (dengan tulangan D) rmpa) r(mpa) Gambar 9 Perbandingan graik r retak pertama balok persegi Gambar Perbandingan graik r retak pertama balok balok I ) Tegangan kuat geser ( Vu ) pada balok beton dengan tulangan lentur bisa meningkat antara %-% tergantung jenis, prosentase serat dan penampang balok. Pada balok penampang persegi, terjadi peningkatan sebesar.5 %, sedangkan terjadi peningkatan sebesar.85 %. Pada balok penampang I, terjadi peningkatan sebesar.9 %, sedangkan terjadi peningkatan sebesar.9 % perbandingan graik u balok persegi (dengan tulangan D) perbandingan graik u balok I (dengan tulangan D) u (Mpa) u(mpa) Gambar Perbandingan graik u balok persegi Gambar Perbandingan graik u balok I Uniersitas Pelita Harapan Uniersitas Atma Jaya Yogyakarta S - 47

6 Daranto, Wiryanto Deobroto, Harianto Hardjasaputra Berdasarkan graik hubungan antara tulangan memanjang dengan tegangan geser beton ( ) yang bersumber dari ACI 445R-99, untuk balok beton tanpa serat, dimana berdasarkan hubungan antara dengan b. d. b. d dapat ditarik kesimpulan untuk nilai adalah / '. Tetapi pada penelitian ini telah didapat data-data baru untuk ditambahkan ke dalam graik tersebut, dan setelah dimasukkan maka dapat terlihat perbedaan yang signiikan dengan tambahan serat di dalamnya. ' '. b. d b. d Gambar. Perbandingan Graik penelnitian dengan Graik ACI 445R-99 dengan tambahan dengan balok penampang persegi '. b. d b. d Gambar 4. Perbandingan Graik penelitian dengan Graik ACI 445R-99 dengan tambahan dengan balok penampang persegi S - 48 Uniersitas Pelita Harapan Uniersitas Atma Jaya Yogyakarta

7 Pengaruh Penggunaan Serat Aluminum Limbah (berlapis / oating) pada Kuat Geser Balok Beton Mutu Tinggi '. b. d b. d Gambar 5. Perbandingan Graik penelitian dengan Graik ACI 445R-99 dengan tambahan dengan balok penampang I '. b. d b. d Gambar. Perbandingan Graik penelitian dengan Graik ACI 445R-99 dengan tambahan dengan balok penampang I. KESIMPULAN a) Dari pengujian penggunaan serat aluminium pada balok beton tanpa tulangan geser dapat disimpulkan baha balok beton mengalami peningkatan dalam kekuatan tarik dan tegangan geser beton. Nilai kekuatan geser ( ) dapat diambil /.b.d. Dan ada kemungkinan dilakukan ealuasi ulang pada peningkatan. Uniersitas Pelita Harapan Uniersitas Atma Jaya Yogyakarta S - 49

8 Daranto, Wiryanto Deobroto, Harianto Hardjasaputra '. b. d '. b. d Gambar 7. Perbandingan Graik penelitian dengan Graik ACI 445R-99 dengan berbagai tambahan dan penampang balok b) Dengan adanya oating pada aluminium terdapat eek negati yaitu karena permukaan serat liin, maka bondingnya tidak maksimal. ) Dari pengamatan seara isik, beton (berumur 8 hari) pada saat pengujian beban, tidak terjadi eek negati, yaitu terjadinya eek korosi yang disebabkan oleh alumunium berlapis pelindung. d) Benda uji setelah pengujian sampai mengalami keruntuhan masih tetap disimpan, untuk mengamati pengaruh dari alumunium berlapis pelindung terhadap beton. 7. UCAPAN TERIMA KASIH Pembiayaan untuk penelitian ini seluruhnya diperoleh dari dana penelitian Uniersitas Pelita Harapan yang disalurkan melalui Lembaga LPPM UPH. Untuk itu kami menguapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Uniersitas Pelita Harapan yang telah mendukung sampai penelitian ini selesai. DAFTAR PUSTAKA Balaguru, Perumalsamy N. And Shah, Surendra. Fiber-Reinored ement omposites:mgra-hill,in. 99. [] Ciputera, Andri. Penggunaan Limbah Beton sebagai Agregat Kasar pada Campuran Beton Baru,Karaai:Uniersitas Pelita Harapan, 7. [] MaGregor, James G. Reinored Conrete Mehanis And Design:Prentie Hall,997. [] Mediyanto, Antonius dan Sangadji Senot. Kuat Desak dan Modulus Elastisitas Beton Ringan Berserat Alumunium. Surakarta:Uniersitas Sebelas Maret,5. [4] Nay, Edard G. Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. Bandung:PT Ereso, 99. [5] Sutanto, Frengky. Penggunaan Limbah Batu Bata Merah dan Plesteran sebagai Agregat Halus pada Campuran Beton Baru,Karaai:Uniersitas Pelita Harapan, 8. [] Tirtaijaya, Joey. Kinerja Balok Beton Mutu Tinggi dengan Serat Terhadap Kekuatan Geser.Karaai:Uniersitas Pelita Harapan, 8. [7] S - 5 Uniersitas Pelita Harapan Uniersitas Atma Jaya Yogyakarta