ANALISA LENTUR DAN EKSPERIMENTAL PENAMBAHAN SERAT IJUK AREN

Transkripsi

1 ANALISA LENTUR DAN EKSPERIMENTAL PENAMBAHAN SERAT IJUK AREN (Arenae Pinnafa Merr) PADA DAERAH TARIK BALOK BETON BERTULANG Yessica Sihotang 1 dan Besman Surbakti 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan yessicasihotang@gmail.com 2 Staff Pengajar Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan besmansurbakti@yahoo.com ABSTRAK Dalam beberapa tahun terakhir ini, penggunaan serat alami sebagai campuran dalam beton sudah semakin meluas. Berbagai penelitian menunjukkan bahwa dengan penambahan serat ke dalam beton konvensional mampu meningkatkan karakteristik beton secara signifikan. Penelitian ini dilakukan pada 2 buah balok beton bertulang, dimana 1 buah merupakan beton bertulang normal (tanpa penambahan serat) dan yang lain merupakan balok beton bertulang dengan penambahan serat ijuk aren sebesar 2% di daerah tarik balok beton bertulang (di bagian bawah). Pengujian yang dilakukan berupa pengujian lentur dan pengujian regangan. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa dengan menambahkan serat ijuk aren pada beton dapat meningkatkan kuat tekan beton sebesar 34,958 %, meningkatkan kuat tarik belah sebesar 31,814%, mengurangi lendutan sebesar 13,38%, meningkatkan kapasitas lentur balok beton bertulang sebesar 12,295%. Koefisien kapasitas lentur balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren berturut-turut adalah,875 dan,993, koefisien perbandingan antara beban saat runtuh dan beban analitis balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren berturut-turut adalah 1,275 dan 1,597. Dari hasil pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa penambahan serat ijuk aren dapat meningkatkan kinerja beton khususnya balok beton bertulang. Kata kunci: Balok Beton Bertulang, Serat Ijuk Aren, Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah, Regangan, Lendutan, Kapasitas Lentur. ABSTRACT In recent years, the using of natural fibers in concrete mixtures as is increasingly widespread. Various studies have shown that the addition of fiber to the conventional concrete is able to improve significantly the concrete characteristics. This experiment was done on 2 pieces of reinforced concrete beams, that 1 unit is normally reinforced concrete (without the addition of fiber) and the other is a reinforced concrete beams with the addition of palm fiber in the tensile s area of reinforced concrete beam (at the bottom). Flexure test and strain test were done to both of reinforced concrete beams. From the results we can obtain that by adding fiber palm in concrete could increase compressive strength of concrete %, increase the split tensile strength %, reduce deflection 13.38, increase the flexural capacity of reinforced concrete beam at %. Coefficient of flexural capacity of reinforced concrete beams with and without the addition of palm fiber are respectively.875 and.993, coefficient of comparison between the collapsed load and analytical load of reinforced concrete beams with and without the addition of palm fiber are respectively and From the results, it can be concluded that the addition of palm fiber can improve concrete s characteristics, especially reinforced concrete beams. Keyword : Reinforced Concrete Beams, Palm Fibers, Compressive Strength, Tensile Strength, Strain, Deflection, Flexure Capacity.

2 1. PENDAHULUAN Beton sangat menjadi primadona diantara material yang lain. Ini dikarenakan beton memiliki banyak kelebihan dibandingkan material yang lain. Dari pemakaian yang begitu luas maka dapat diduga sejak dini bahwa struktur beton mempunyai banyak keunggulan dibanding materi struktur yang lain. Adapun keunggulan beton diantaranya adalah sebagai berikut: a. Kuat tekan tinggi b. Ketersediaan (availability) material dasar, sehingga memiliki harga yang terjangkau c. Mudah dibentuk dan diproduksi dengan berbagai cara yang disesuaikan dengan situasi sekitar. d. Kebutuhan pemeliharaan yang minimal; ketahanan (durability) beton cukup tinggi, lebih tahan karat, dan lebih tahan terhadap bahaya kebakaran. Selain kelebihan, beton pun memiliki kelemahan sebagai berikut: a. Kuat tarik yang rendah b. Berat sendiri beton yang besar, sekitar 24 kg/m 3 sehingga sulit dipindahkan c. Beton cenderung untuk mengalami retak d. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan Seiring dengan perkembangan zaman, banyak dilakukan penelitian untuk mengatasi kelemahan beton seperti yang disebutkan diatas. Salah satunya adalah mengatasi kekuatan tarik beton yang rendah dengan menambahkan tulangan besi yang sering disebut beton betulang. Namun dewasa ini, penelitian beton semakin dieksplorasi. Harga tulangan besi yang mahal membuat biaya produksi beton bertulang sangat besar. Hal ini mendorong dilakukannya beberapa penelitian yang menggunakan material lain sebagai pengganti tulangan tarik dari besi. Ada beberapa material lain yang mampu menggantikan tulangan tarik dari besi. Salah satunya adalah serat. Beton yang menggunakan serat bukanlah sesuatu yang baru bagi dunia konstruksi. Sudah banyak dilakukan penelitian mengenai beton dengan penambahan serat. Serat yang biasa digunakan adalah serat baja, serat kaca, serat kawat, serat karbon, serat polyethylene, serat polypropylene, serat alami (antara lain, sisal, jute, ramie, ijuk, serat serabut kelapa, dan lain-lain). Dalam beberapa tahun terakhir ini, penggunaan serat alami sebagai campuran dalam beton sudah semakin meluas. Ini dikarenakan serat alami mudah diperoleh dan harga beli yang relatif murah. Salah satu serat alami yang mudah diperoleh dan harga beli yang relatif murah adalah serat ijuk aren, ijuk diperoleh dari pohon aren yang banyak tersebar di hampir

3 seluruh wilayah Indonesia. Ijuk merupakan helaian benang-benang yang berwarna hitam, bersifat kaku dan ulet (tidak mudah putus). Ijuk mempunyai kuat tarik setara dengan serat Polyprophelene dan keawetannya sangat baik, selain itu ijuk merupakan serat yang dapat menyerap air sehingga dapat digunakan sebagai bahan campuran dengan semen (Nely Wahyuni, 21). Adapun tujuan penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui besar peningkatan kuat tekan dan kuat tarik beton silinder dengan penambahan serat ijuk aren. 2. Untuk mengetahui besar peningkatan kapasitas balok beton bertulang dengan penambahan serat ijuk aren pada daerah tarik. 3. Untuk mengetahui dan membandingkan lendutan balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren pada daerah tarik. 4. Untuk mengetahui dan membandingkan regangan balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren pada daerah tarik. 2. METODE PENELITIAN Jenis dan Sumber Data Dalam penelitian ini menggunakan data primer dan data sekunder. Data primer yang diperoleh dengan menggunakan metode observasi yang dilakukan terhadap benda uji beton silinder dan balok beton bertulang. Dan data sekunder yang digunakan merupakan data pendukung berupa jurnal, literatur, dan beberapa buku referensi. Metode Pengolahan dan Analisa Data Dalam penelitian ini dilakukan perbandingan kinerja beton, khususnya kuat tekan dan kuat tarik belah, pada beton normal dan beton serat ijuk aren. Serta akan dilakukan perbandingan kapasitas lentur pada balok beton bertulang normal dan balok beton bertulang serat ijuk aren. Langkah-langkah yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Menghitung tinggi garis netral balok beton bertulang normal dan balok beton bertulang serat ijuk aren dengan metode kekuatan batas (ultimit). 2. Membuat benda uji, meliputi langkah berikut: a. Perencanaan campuran beton (Mix Design) b. Persiapan pembuatan benda uji beton silinder dan balok beton bertulang c. Pengecoran benda uji d. Perawatan benda uji 3. Menguji benda uji, yang terdiri dari beberapa pengujian sebagai berikut:

4 a. Pengujian kuat tekan benda uji beton silinder dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren. b. Pengujian kuat tarik belah benda uji beton silinder dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren. c. Pengujian lendutan balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren. d. Pengujian regangan balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren. e. Pengukuran pola retak balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat ijuk aren. Gambar 1 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang Gambar 2 Penempatan beban, pen pembaca regangan dan dial indikator pada balok beton bertulang dengan dan tanpa serat 4. Mengolah data hasil pengujian di laboratorium 5. Menarik kesimpulan Dalam mempermudah memahami rangkaian penelitian ini dari awal hingga akhir, maka diperlukan suatu bagan yang dapat mendeskripsikan secara struktur proses-proses dalam penelitian ini. Berikut adalah bagan alir percobaan (flowchart) yang akan dilaksanakan pada penelitian ini:

5 Mulai Persiapan Bahan Dan Alat Uji Silinder Pengecoran Benda Uji Silinder Pengujian Kuat Tekan Dan Kuat Tarik Belah Benda Uji Silinder Hasil Pengujian Tidak Pengolahan data Benda Uji Silinder Ya Persiapan Benda Uji Balok (Perhitungan tinggi garis netral balok Pengecoran Benda Uji Balok Uji Kuat Lentur Balok Hasil Pengujian Analisa dan Pembahasan Hasil Pengujian Balok Laporan Hasil Pengujian Kesimpulan Gambar 3 Bagan Alir (Flowchart) Penelitian

6 Beban P (Kg) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 1 Data Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Nama Silinder Uji Tekan F c (MPa) Uji Tarik Fct (MPa) (kn) (kn) Beton Normal ,763 Beton Normal Beton Normal 3 41 Beton Normal ,864 Beton Normal Beton Normal Beton Serat Ijuk ,671 Beton Serat Ijuk 2 53 Beton Serat Ijuk Beton Serat Ijuk ,456 Beton Serat Ijuk Beton Serat Ijuk Lendutan Balok Beton Bertulang Hubungan Beban-Lendutan Pada Balok Beton Bertulang Normal Y1 Kiri Y2 Tengah Y3 Kanan Lendutan ( x,1 mm) Grafik 1 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang Tanpa Fiber (Normal)

7 Beban P (Kg) Beban P (Kg) Beban P (Kg) Hubungan Beban-Lendutan Pada Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren Y1 Kiri Y2 Tengah Y3 Kanan Lendutan ( x,1 mm) Grafik 2 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teoritis Pada Balok Beton Bertulang Tanpa Fiber (Normal) Hasil Pengujian Teoritis Lendutan ( x,1 mm) Grafik 3 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teoritis Pada Balok Beton Bertulang Tanpa Fiber (Normal) Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teoritis Pada Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren Lendutan ( x,1 mm) Hasil Pengujian Teoritis Grafik 4 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teoritis Pada Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren

8 Beban P (Kg) Beban P (Kg) Hubungan Beban-Lendutan Hasil Pengujian Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren Beton Tanpa Serat Beton Dengan Serat Ijuk Aren Lendutan (x,1 mm) Grafik 5 Hubungan Beban-Lendutan Hasil Pengujian Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren Hubungan Beban-Lendutan Secara Teoritis Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren Lendutan (mm) Beton Tanpa Serat Beton Dengan Serat Ijuk Aren Grafik 6 Hubungan Beban-Lendutan Secara Teoritis Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren Pengujian Regangan Balok Beton Bertulang Pengujian regangan dilakukan dengan menggunakan seperangkat alat yang disebut Strain Meter. Dan dalam pelaksanaannya, pengujian dilakukan pada 3 titik di salah satu sisi balok yang sebelumnya terlebih dahulu ditempatkan 3 pasang pointer seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini:

9 Beban P (Kg) Beban P (kg) ε c ε c1 ε c ε c1 Gambar 4 Pengujian Regangan Balok ε s ε c3 ε c2 Hubungan Beban-Regangan Pada Balok Beton Bertulang Tanpa Fiber (Normal) Pointer 1 (Atas) Pointer 2 (Tengah) Pointer 3 (Bawah) Regangan Grafik 7 Hubungan Beban-Regangan Balok Beton Bertulang Tanpa Fiber (Normal) Hubungan Beban-Regangan Pada Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren Ponter 1 (Atas) Pointer 2 (Tengah) Pointer 3 (Bawah) Regangan) Grafik 8 Hubungan Beban-Regangan Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren

10 Beban P (Kg) Beban P (Kg) 8 Hubungan Beban - Regangan Beton (Ɛc) Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren Balok Beton Bertulang Tanpa Fiber (Normal) Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren Regangan Beton Grafik 9 Hubungan Beban-Regangan Beton (ε c ) Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren Hubungan Beban - Regangan Tulangan Tarik (Ɛs) Pada Balok Beton 8 Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren Balok Beton Bertulang Tanpa Fiber (Normal) Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren Regangan Tulangan Tarik Grafik 1 Hubungan Beban-Regangan Tulangan Tarik (ε s ) Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren

11 Beban P (Kg) Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Balok beton bertulang yang digunakan pada percobaan ini mengalami lentur murni dan lentur tak seragam sekaligus. Daerah tengah balok mengalami lentur murni karena gaya geser adalah nol dan momen lentur adalah konstan. Bagian-bagian balok didekat ujung mengalami lentur tak seragam karena gaya geser ada dan momen lentur bervariasi. Gambar 5 Diagram Momen Balok Beton Bertulang Hubungan Beban-Tegangan Lentur Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa 8 Serat Ijuk Aren Tegangan (N/mm²) Balok Beton Bertulang Tanpa Serat Balok Beton Bertulang Dengan Serat Grafik 11 Hubungan Beban-Tegangan Lentur (σ) Pada Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Serat Ijuk Aren a. Perbandingan Beban Runtuh dan Beban Analitis Balok Beton Bertulang Normal P runtu h balok Koefisien φ = P analitis = 6 kg 3756 kg = 1,597 b. Perbandingan Beban Runtuh dan Beban Analitis Balok Beton Bertulang Serat Ijuk Aren P runtu h balok Koefisien φ = P analitis = 7 kg 5491 kg = 1,275 c. Perbandingan Beban Pengujian (P) dan Beban Secara Teori berdasarkan Pengujian Regangan (Pn) Balok Beton Bertulang Tanpa Serat (Normal): Koefisien rata-rata(φ) = P/Pn n = 12, =,993

12 d. Perbandingan Beban Pengujian (P) dan Beban Secara Teori berdasarkan Pengujian Regangan (Pn) Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren: Koefisien rata-rata(φ) = P/Pn n = 13, =,875 e. Perbandingan Beban saat runtuh Balok Beton Bertulang Dengan Ijuk Aren dan Beban saat runtuh Balok Beton Bertulang Tanpa Serat (Normal): Koefisien φ = 1,167 f. Perbandingan Beban Beban Secara Teori berdasarkan Pengujian Regangan (Pn) Balok Beton Bertulang Dengan Ijuk Aren dan Beban Beban Secara Teori berdasarkan Pengujian Regangan (Pn) Balok Beton Bertulang Tanpa Serat (Normal): Koefisien φ = 1,397 Pola Retak Balok Beton Bertulang Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, diperoleh pola retak sebagai berikut: Gambar 6 Pola Retak Balok Beton Bertulang Tanpa Fiber (Normal) Pada Pembebanan 6 kg Gambar 7 Pola Retak Balok Beton Bertulang Serat Ijuk Aren Pada Pembebanan 7 kg Jika dilihat, dari gambar di atas dapat disimpulkan jenis retak yang terjadi adalah retak lentur, karena retak yang terjadi hamper tegak lurus terhadap sumbu balok. Dan dapat disimpulkan bahwa retak terjadi di daerah Momen lentur terbesar. 4. KESIMPULAN Dari hasil pengujian dapat disimpulkan sebagai berikut: a. Dengan penambahan Serat Ijuk Aren (Arenae Pinnafa Merr) sebesar 2% dari volume semen pada daerah tarik balok beton bertulang dapat meningkatkan kuat tekan beton sebesar 34,958 %, meningkatkan kuat tarik belah sebesar 31,814%. b. Balok beton bertulang normal (tanpa fiber) runtuh pada pembebanan 6 kg.

13 c. Balok beton bertulang dengan serat ijuk aren runtuh pada pembebanan 7 kg. Beban runtuh pada penelitian ini diidentifikasi jika pembacaan pada Manometer Jack yang tidak naik lagi jika diberi beban. d. Lendutan yang terjadi pada balok beton bertulang serat ijuk aren dengan pembebanan yang sama dengan balok beton bertulang tanpa serat, yaitu P = 55 kg mengalami penurunan sebesar 13,38 %. e. Dengan penambahan serat ijuk aren sebesar 2% dari volume semen pada daerah tarik balok beton bertulang dapat menyebabkan penurunan regangan beton (ε c ) sebesar 11,937% dan penurunan regangan tulangan baja tarik (ε s ) sebesar 3,634 %. f. Peningkatan kapasitas balok beton bertulang dengan penambahan serat ijuk aren sebesar 2% dari volume semen pada balok beton bertulang adalah 12,295%. g. Perbandingan Beban saat runtuh dan Beban Analitis Balok Beton Bertulang Normal : Koefisien φ = 1,597. h. Perbandingan Beban saat runtuh dan Beban Analitis Balok Beton Bertulang Serat Ijuk Aren: Koefisien φ = 1,275. i. Perbandingan Beban Pengujian (P) dan Beban Teori (Pn) Balok Beton Bertulang Tanpa Serat (Normal): Koefisien (φ) =,993. j. Perbandingan Beban Pengujian (P) dan Beban Teori (Pn) Balok Beton Bertulang Dengan Serat Ijuk Aren: Koefisien (φ) =,875. k. Perbandingan Beban Pengujian (P) Balok Beton Bertulang Dengan Ijuk Aren dan Beban Pengujian (P) Balok Beton Bertulang Tanpa Serat (Normal): Koefisien φ = 1,167. l. Perbandingan Beban Secara Teori (Pn) Balok Beton Bertulang Dengan Ijuk Aren dan Beban Secara Teori (Pn) Balok Beton Bertulang Tanpa Serat (Normal): Koefisien φ = 1, SARAN Untuk mendukung penelitian selanjutnya, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut: a. Jumlah benda uji balok perlu ditambah demi mendapatkan data yang lebih akurat. b. Gunakan alat yang sudah lebih canggih dengan tingkat keakurasian yang tinggi sehingga data yang diperoleh lebih akurat. c. Pada proses pengujian regangan, diusahakan strain meter tidak mengalami goncangan (harus dalam keadaan stabil) agar pembacaan dapat lebih akurat.

14 d. Gunakan serat ijuk aren kualitas nomor satu untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimal. e. Dalam kesimpulan butir (j), perbandingan antara beban pengujian dan beban secara teori berdasarkan regangan pada balok beton bertulang serat ijuk aren diperoleh < 1. Ini disebabkan karena pada penelitian ini digunakan pengujian tarik belah pada beton serat dan bukan pengujian tegangan tarik. Dimana seharusnya yang dilakukan adalah pengujian tegangan tarik pada beton serat ijuk aren. 6. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 1991, Standar SK SNI T Tata Cara Penghitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. Bandung: LPMB Dep. Pekerjaan Umum RI. Dipohusodo, Isti mawan Struktur Beton Bertulang. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama. McCormac,Jack C. 24. Desain Beton Bertulang Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga. McCormac,Jack C. 24. Desain Beton Bertulang Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Vis,W.C dan Gidion Kusuma Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang. Jakarta : Erlangga. Apriyatno, Henry. 29. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Polypropylene Fiber Sebesar 6% Dari Berat Semen. Jurnal Teknik Sipil & Perencanaan Nomor 2 Volume 11, hal: Karolina, Rahmi. 28. Analisa dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen-Kurvatur Pada Balok Beton Bertulang. Fakultas Teknik USU Medan. Kusuma, Wira. (212. Penelitian Balok Beton Bertulang Dengan dan Tanpa Pemakaian Sikafibre. Fakultas Teknik USU, Medan. Sukoyo Rekayasa Peningkatan Karakteristik Beton Dengan Menggunakan Serat. Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Semarang. Semarang Wahyuni, Nely. 21. Pemanfaatan Serat Ijuk Pendek dalam Pembuatan Beton Ringan dan Karakterisiknya. FMIPA USU, Medan.