APLIKASI AGREGAT RINGAN UNTUK MERIDUKSI BERAT BETON KOMPOSIT. Arif Wahono 7

Transkripsi

1 APLIKASI AGREGAT RINGAN UNTUK MERIDUKSI BERAT BETON KOMPOSIT Arif Wahono 7 Abstrak: Pemakaian bambu sebagai penganti agregat adalah satu usaha untuk meriduksi berat sendiri struktur rangka. Penelitian ini bertujuan mengetahui hubungan antara beban dengan lendutan, beban dengan regangan dan Perbedaan hasil eksperimen dan numrical yang terjadi akibat gaya tekan aksial.pengujian ini mengunakan rangka bambu komposit dengan ukuran 180x80x8 cm dengan variasi 0%,50%,100% agregat bambu dan diletakkan pada tumpuan sederhana sendi-rol. Beban diberikan secara bertahap sampai mencapai retak yang diijinkan (ACI committee 224) sebesar 0,4 mm, benda uji dibuat sebanyak 6 benda uji dengan 2 (dua) untuk masing-masing variasinya. Rangka bambu komposit dengan variasi agregat bambu 100% menunjukkan penurunan berat sebesar 16,54% atau 9,32 kg dialami benda uji Tipe Tipe 3B dan kekuatan P(max) sebesar 26,47% atau kg dialami benda uji Tipe 3A. Rangka bambu komposit dengan variasi agregat bambu 100% mengalami kenaikan lendutan sebesar 3.97mm & 2.29mm dialami benda uji T3A & T3B dan regangan sebesar 476, -116,583 pada Tipe 3B.Nilai lendutan hasil uji eksperimen lebih tinggi dibandingkan dengan perhitungan numrical dengan rasio rerata 4,40. Kata kunci: agregat, reduksi, rangka bambu. Beton adalah material konstruksi yang pada saat ini sudah sangat umum. Saat ini berbagai bangunan sudah menggunakan material dari beton. Pentingnya peranan konstruksi beton menuntut suatu kualitas beton yang memadai. Penelitian-penelitian telah banyak dilakukan untuk memperoleh suatu penemuan alternatifpenggunaan konstruksi beton dalam berbagai bidang secara tepat dan efisien, sehingga akan diperoleh mutu beton yang lebih baik. Salah satu usaha meriduksi beban sendiri adalah dengan mengganti agregat beton dengan agregat alternatif yang lebih ringan, sehingga berat jenis beton dapat direduksi dengan adanya pemakaian agregat alternatif tersebut. Pemakaian bambu sebagai pengganti agregat adalah salah satu usaha untuk mereduksi berat jenis dan beban statis elemen struktur, karena bambu memiliki kekuatan struktur yang cukup tinggi. Sehingga berdasarkan pertimbangan struktur, material bambu layak digunakan sebagai alternatif material konstruksi.dengan demikian diharapkan Konstruksi rangka bambu komposit dengan perkuatan tulangan bambu dan baja tersebut dapat digunakan sebagai alternatif pengganti konstruksi seperti jembatan beton. Beton dibentuk oleh pengerasan campuran semen, air, agegat halus, agregat kasar, udara, dan kadang-kadang campuran bahan tambahan lainnya. Campuran yang masih plastis ini dicor ke dalam acuan dan dirawat untuk mempercepat reaksi hidrasi campuran semen-air, yang menyebabkan pengerasan beton. Bahan yang terbentuk ini mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, dan ketahanan terhadap tarik rendah, atau kirakira kekuatan tariknya 0,1 kali kekuatan terhadap tekan. Maka penguatan tarik dan geser harus diberikan pada daerah tarik dari penampang (Nawy, 2008). Sifat fisik bambu adalah mempunyai banyak serat. Serat-serat inilah yang mempunyai pengaruh terhadap besarnya gaya normal yang dapat ditahan oleh bambu. Hal ini memiliki keuntungan bahwa kekuatan tarik dan tekan sejajar serat cukup tinggijansen (1980) mengemukakan bahwa kekuatan geser bambu diperhatikan karena 7 Arif Wahono adalah Dosen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Wisnuwardhana Malang ariefwahono@ymail.com 57

2 58 telah dilewatinya titik maksimum kekuatan sejajar serat, tetapi karena keterpaduan antara serat memegang peranan penting dalam kekuatan geser bambu. Agregat bambu, Bambu adalah jenis material organik yang terdiri dari glukosa dan serat (sellulosa) seperi layaknya kayu pada umumnya. Yang membedakan adalah arah serat sehingga bisa diketahui manfaat dan fungsinya sebagai elemen struktur (Anoni 2004). Kelemahan bambu adalah usia pakai yang relatif singkat akibat ekspose perubahan lingkungan sehingga penggunaan bambu sebagai elemen struktur harus terlindung. Penggunaan agregat bambu memberikan konsekuensi penurunan pada nilai kuat tekan karena bambu memiliki angka keausan dan kemampuan mengembangmenyusut yang tinggi dan kekuatan struktur yang lebih rendah daripada agregat konvensional. Untuk mengantisipasi penurunan kekuatan lebih jauh dari adanya keterbatasan kekuatan bambu tersebut, maka ukuran agregat dibuat dengan bentuk butiran yang lebih kecil agar memiliki volume yang lebih padat. Penggunaan bambu sebagai agregat akan menghasilkan beton yang lebih ringan dari beton yang menggunakan agregat konvensional yang pada akhirnya akan membuat konstruksi menjadi lebih ringan. Tabel 1. Kuat tarik rata-rata bambu kering oven Jenis bambu Tanpa buku (MPa) Dengan buku (MPa) Bambu Ori Bambu Petung Bambu Wulung Bambu Legi Bambu Tutul Bambu Apus Sumber : Morisco (2005) Dinas Penelitian Masalah Bangunan (DPMB) melakukan penelitian sifat mekanika bambu pada tahun 1984, salah satunya adalah penelitian Modulus elastisitas tarik bambu. Pengujian dilakukan dengan bambu Apus, bambu Temen, dan bambu Petung. Bambu yang digunakan yang baik dan bebas cacat, berumur lebih dari tiga tahun, tinggi bambu ±12 m. Dalam penelitian ini digunakan data kuat tarik bambu petung dengan buku, yaitu 116 MPa. Tabel 2 Modulus elastisitas tarik bambu (MPa) Jenis Bambu B. Apus B. Temen B. Petung Sumber : Morisco (2005) Dengan Buku E b Tanpa Buku Rangka batang adalah susunan elemen-elemen linier yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak dapat berubah bentuk bila diberi beban eksternal tanpa adanya perubahan bentuk pada satu atau lebih batangnya. Setiap elemen tersebut dianggap tergabung pada titik hubungnya dengan sambungan sendi. Sedangkan batang-batang tersebut dihubungkan sedemikian rupa sehingga semua beban dan reaksi hanya terjadi pada titik hubung.

3 59 Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai struktur pemikul beban adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk stabil. Pada bentuk segiempat atau bujursangkar, bila struktur tersebut diberi beban, maka akan terjadi deformasi masif dan menjadikan struktur tak stabil. Bila struktur ini diberi beban, maka akan membentuk suatu mekanisme runtuh (collapse), sebagaimana diilustrasikan pada gambar berikut ini. Struktur yang demikian dapat berubah bentuk dengan mudah tanpa adanya perubahan pada panjang setiap batang. Sebaliknya, konfigurasi segitiga tidak dapat berubah bentuk atau runtuh, sehingga dapat dikatakan bahwa bentuk ini stabil Gambar1. Gambar 1. Rangka Batang dan Prinsip-prinsip Dasar Triangulasi(Schodek, 1999) METODE Pengujian dilakukan pada 3 (tiga) tipe Rangka Komposit dengan variasi campuran, type 1(satu) Rangka Komposit dengan menggunakan variasi campuran (1pc:2ps:2kr), type 2(dua) Rangka Komposit menggunakan variasi campuran (1pc:2ps:1bm:1kr), type 3(tiga) Rangka Komposit menggunakan variasi campuran (1pc:2ps:2bm),masing-masing tipe Rangka Komposit dilakukan pengulangan sebanyak 2 (dua) kali, sehingga total jumlah benda uji adalah 6 (enam) buah. Masing-masing benda uji terdiri dari rangka beton dengan dimensi 180x80x8 cmdengan tulangan bambu dengan sengkang besi dia Gambar 2. Penulangan Rangka Pembebanan dilakukan dengan memberikan beban titik P pada Rangka Komposit. Tahapan pembebanan dilakukan setiap 1 (satu) strip pembacaan proving ring kapasitas 5 Ton (1 strip = 23 kg). Parameter yang ingin diketahui adalah besar lendutan dan regangan. Nilai lendutan diperoleh dengan melihat pembacaan dial gauge dan LVDT (Linear Variable Differential Transformer) pada setiap tahap pembebanan sedangkan regangan diamati dengan menggunakan strain meter dan strain gauge. Dial gauge dan strain gauge

4 60 diletakkan pada Rangka Komposit di titik-titik yang telah diperkirakan terjadi lendutan maksimum dan geser maksimum FRAME DONGRAK HIDROLIS PROVING RING BENDA UJI BETON KOMPOSIT SG 1 SG 2 SG3 Profil tumpuan sendi Profil tumpuan rol LVDT DIGITAL INDIKATOR POMPA HIDROLIS Gambar 3. Seting-Up pengujian rangka komposit. PEMBAHASAN Mutu beton (f c) yang direncanakan dalam penelitian ini sebesar 20 MPa. Enam buah benda uji beton silinder diuji pada umur 28 hari sebagai sampel pengecoran untuk benda uji untuk mendapatkan karakteristik campuran beton. Ketidak tepatan mutu beton yang dihasilkan dapat disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya faktor material yang digunakan, yaitu bahan pasir dan kerikil yang kurang bersih (masih terdapat banyak lempung dan tanah yang menempel) dan faktor teknis pengujian, salah satunya adalah pemadatan pada benda uji silinder kurang sempurna sehingga masih terdapat beberapa bagian yang keropos Tabel 3.Pengujian kuat tekan silinder umur 28 hari Kode A P max f'c f'c Rata-rata (mm2) (N) (Mpa) (Mpa) T-1A 17671, ,79 11,63 T-1B 17671, ,47 T-2A 17671, ,56 7,30 T-2B 17671, ,04 T-3A 17671, ,57 4,02 T-3B 17671, ,47 Pengaruh Penggunaan Subtitusi agregat bambu dengan Berat. Gambar 4. Hubungan subtitusi (%) agregat dan berat (kg)

5 61 Pengaruh Penggunaan Subtitusi agregat bambu dengan Beban (P). Gambar 5. Hubungan subtitusi (%) agregat dan Beban (P) Pengaruh Penggunaan Subtitusi agregat bambu dengan Lendutan. Gambar 6. Hubungan subtitusi (%) agregat dan lendutan pada titik (D1). Gambar 7. Hubugan subtitusi (%) agregat dan lendutan pada titik (D2). Pengaruh Penggunaan Subtitusi agregat bambu dengan Regangan.

6 62 Gambar 8. Hubungan subtitusi (%) agregat bambu dan regangan SG2 (mm) Gambar 9. Hubungan subtitusi (%) agregat bambu dan regangan SG3(mm) Hubungan Beban (P) dan Lendutan (Δ) Rangka Komposit Pengujian pada rangka, menggunakan 2 (dua) buah dial gauge yang diletakkan seperti pada gambar 4. D1 D2 Gambar 4. Gambar Perletakkan dial gauge Beban maksimum pada uji eksperimen dan lendutan yang terjadi pada masingmasing benda uji dapat dilihat pada pada tabel Tabel 3. Tabel 3.Rekapitulasi perbandingan beban dan Lendutan titik (D1) dan (D2) Rangka Lendutan (Δ) Tipe Rangka P (kg) D1 (mm) D2 (mm) ket T -1A 736 2,71 3,60 T- 1B 736 1,87 2,56 T -2A 736 2,77 1,78 T -2B 736 1,93 1,78 T -3A 736 3,97 2,96 T -3B

7 63 Hubungan beban dan lendutan yang terjadi pada titik (D1) dan (D2) terjadi penurunan seiring juga penurunan beban maksimal yang dapat di pikul oleh tiap-tiap variasi campuran dengan urutan T-2A,T-2B dan selanjutnya T-3A,T3B. Atau bisa dilihat pada gambar 5 dan gambar 6. Gambar5.Grafik hubungan beban dan lendutan D1 Rangka komposit Gambar 6.Grafik hubungan beban dan lendutan D2Rangka komposit Hubungan Beban (P) dan Regangan (ε) Hubungan beban dengan regangan, dimana regangan adalah perubahan panjang dibandingkan dengan panjang total, yang dalam kasus ini adalah panjang dari tulangan bambu, sehingga dapat diketahui perilaku kerja dalam pada Rangka batang. SG 1 SG 2 SG3 Gambar 7. Pemasangan strain gauge Pada Rangka Komposit tipe 1,2 dan 3 yaitu Rangka Komposit yang memiliki variasi campuran 0%,50% dan 100%, dipasang 3(tiga) buah strain gauge yang diletakkan 1(satu) buah strain gauge yang diletakkan batang diagonal, 1 (satu) buah strain gauge yang diletakkan di batang atas dan 1 (satu) buah strain gauge yang diletakkan di batang diagonal ujung penampang Rangka Komposit seperti pada Gambar 7.

8 64 Gambar 8. Grafik hubungan beban dan regangan Rangka komposit (SG1) Gambar 9.Grafik hubungan beban dan reganganrangka komposit (SG2) Gambar 10. Grafik hubungan beban dan regangan rangka komposit (SG3) Tabel 4.Rekapitulasi perbandingan beban dan regangan Rangka Tipe Rangka P (kg) ε (μstrain) ε (sg1) ε (sg2) ε (sg3) T- 1B T-2B T-3B Dapat dilihat bahwa disetiap titik pengamatan yaitu regangan diagonal daerah tekan dan regangan daerah tarik memiliki pola regangan yang berbeda.

9 65 TIPE Rangka Eks (kg) P maks Numrik (kg) Lendutan RERATA ,295 0,735 5,84 3,58 0,81 4,40 Tabel 5. Rekapitulasi perbandingan analisis numeris rangka Perbandingan Analisis Numeris Rangka Bambu Komposit Beban maksimum dari hasil eksperimen dan menghasilkan lendutan tertentu, dibandingkan dengan beban analisis numeris menggunakan perangkat lunak structure numerical analyze (staad pro 2004) Pemodelan dan hasil perhitungan numeirs dapat dilihat pada lampiran, sedangkan rangkuman hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel Tabel 5. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian variasi agregat bambu pada struktur rangka komposit dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. pengaruh penggunaan subtitusi agregat bambu pada: a) Semakin besar prosentase agregat bambu dalam campuran beton maka berat akan semakin rendah. Nilai berat rata-rata yang terkecil adalah sebesar 9.32 kg yang terjadi pada rangka Tipe-3B (agregat 100%). b) Semakin besar prosentase agregat bambu dalam campuran beton maka beban (P)maks akan semakin rendah. Nilai Pmaks yang terkecil adalah sebesar kg yang terjadi pada rangka Tipe-3A (agregat 100%). c) Semakin besar subtitusi agregat bambu pada campuran beton maka lendutan pada D1 & D2 akan semakin tinggi Nilai lendutan tebesar adalah 3.97 mm(d1) &2.96 mm (D2) yang terjadi pada rangka Tipe-3A (agregat 100%). d) Semakin besar penggunaan subtitusi agregat bambu dalam campuran beton maka Regangan pada SG1,SG2 dan SG3 akan semakin besar. nilai regangan yang terbesar adalah 476, -116 dan -583 mm (SG1, SG2, dan SG3) pada rangka Tipe- 3B (agregat 100%). 2. Berdasarkan hasil analisis hubungan beban (P) dan lendutan-regangan dapat diketahui bahwa nilai lendutan D1 dan D2 ekperimen akan naik dengan nilai lendutan terbesar 3,97 mm untuk P maks 736 kg dan nilai regangan -583 mm untuk P maks 736 kg pada Tipe-3B. 3. Berdasarkan hasil analisis perbedaan yang pada lendutan antara eksperimen dan numeris dapat diketahui bahwa nilai prosentase lendutan D1 dan D2 nilai lendutan D1 Eks Num Rasio Eks Num Rasio Tipe 1-A ,03 1,68 4,18 8,0 1,86 4,30 Tipe 1-B ,6 1,56 4,23 7,1 1,72 4,13 RERATA 1552,5 1552,5 6,815 1,62 4,21 7,55 1,79 4,21 Tipe 2-A ,80 1,393 4,16 4,78 1,54 3,10 Tipe 2-B ,35 1,250 3,48 4,25 1,382 3,08 RERATA 1276,5 1276,5 5,075 1,3215 3,82 4,515 1,461 3,09 Tipe 3-A ,97 0,72 5,51 2,96 0,79 3,75 Tipe 3-B ,62 0,75 6,16 4,20 0,83 5,06 D2

10 66 eksperimen terkecil adalah rerata 3,58 mm dan 0,81 mm untuk rerata numeris untuk rangka Tipe-3B, sehingga nilai lendutan ekperimen lebih tinggi dari perhitungan numeris dengan rasio rerata 4,40. DAFTAR PUSTAKA Anonim, Penyelidikan Bambu Untuk Tulangan Beton, Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, Departemen Pekerjaan Umum, Bandung,1984. Anonim, Precast Concrete Element with Bamboo Reinforcement, Technical Report No , May 1964, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Missisipi, Janssen, J.J.A., The Mechanical Properties of Bamboo: In Rao, A.N., Dhanarajan, and Sastry, C.B., Recent Research on Bamboos, The Chinese Academy of Forest, People s Republic of China, and IDRC, Canada, Morisco. Rekayasa Bambu, Naffiri Offset, Yogyakarta Nawy, E,G., Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar PT. Refika Aditama, Bandung., Schodek, D.L. Struktur. Terjemahan Ir. Bambang Suryoatmono, M.Sc. PT Eresco,Bandung