STUDI PENGARUH KURVA GRADING IDEAL AGREGAT KASAR TERHADAP KUAT TEKAN BETON NORMAL DENGAN VARIASI BLENDING MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) STUDI PENGARUH KURVA GRADING IDEAL AGREGAT KASAR TERHADAP KUAT TEKAN BETON NORMAL DENGAN VARIASI BLENDING MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA Yosi Bima Hendrata, Pujo Aji, Triwulan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya pujo@ce.its.ac.id triwulan@ce.its.ac.id Abstrak Pada ASTM ACI mensyaratkan bahwa agregat kasar harus mengikuti standar ASTM C33-03, dimana agregat diasumsikan berada didalam zona grading ideal. Akan sangat menarik untuk mengetahui seberapa ideal grading ideal dalam zona grading ideal sehingga dalam penelitian ini dicoba untuk membagi zona grading ideal menjadi 3 subzona grading ideal (subzona 1 berada paling bawah, subzona 2 ditengah, dan subzona 3 paling atas) untuk dipelajari kuat tekan beton apabila agregat kasar berada pada masing-masing subzona. Dua buah grading agregat kasar diblending agar masuk kedalam subzona grading yang telah ditentukan dengan menggunakan program algoritma genetka (AG). Dari hasil blending tersebut akan dibuat benda uji beton yang akan diuji kuat tekannya untuk kemudian dibuktikan menggunakan teori hipotesa secara statistik. Dari penelitian ini menunjukkan grading ideal pada subzona 3 memberikan hasil kuat tekan yang lebih tinggi dengan tingkat kepercayaan sebesar 95%[1]. Kata Kunci Agregat kasar, Algoritma genetik, Blending, Kuat tekan, Uji Hipotesa Statistik, Zona grading ideal. K I. PENDAHULUAN uat tekan beton sangat dipengaruhi oleh material penyusunnya. Sifat material penyusun yang cukup berperan adalah gradasi agregat penyusun. Salah satu jenis agregat yang digunakan dalam pembuatan beton adalah agregat kasar. Menurut ASTM C , agregat adalah material berbentuk butiran, misalnya pasir, kerikil, dan batu pecah yang dipakai bersama bahan perekat untuk membentuk adukan semen (mortar) atau beton. Pada saat ini ASTM mensyaratkan grading agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton harus masuk ke dalam zona grading ideal. Demikian juga untuk metode mix desain ACI yang mengharuskan grading masuk ke dalam batas zona grading ideal ASTM C Agregate kasar yang ideal adalah agregat kasar yang masuk di dalam grafik grading agregat kasar ideal ASTM C33-03 Namun ketersediaan agregat kasar memiliki gradasi yang berbeda-beda. Sehingga ada kemungkinan pada proses mix desain menggunakan gradasi yang berada di luar zona grading ideal. Sehingga dilakukan blending agregat apabila didapatkan gradasi agregat yang berada di luar grafik grading ideal untuk dimasukkan ke dalam batasan grading ideal ASTM C Blending agregat dengan cara manual tidaklah mudah terutama bila agregat yang akan digabungkan terdiri lebih dari 2 macam quarry. Saat ini terdapat penelitian mengenai blending agregat menggunakan algoritma genetika yang mampu memasukkan gradasi agregat yang berada di luar zona grading ideal masuk ke dalam zona grading ideal. Namun belum ada penelitian yang membahas mengenai seberapa idealkah posisi grading dari proporsi gradasi hasil blending agregat kasar menggunakan algoritma genetika. Dalam penelitian ini zona grading ideal dibagi menjadi 3 subzona, sehingga nantinya dapat diketahui subzona mana yang paling ideal diantara ke tiga subzona yang dibuat. Maka atas dasar permasalahan itulah penulis mengajukan penelitian dengan judul Studi Pengaruh Kurva Grading Ideal Agregat Kasar Terhadap Kuat Tekan Beton Normal Dengan Variasi Blending Menggunakan Algoritma Genetika. II. URAIAN PENELITIAN Secara garis besar penelitian ini terdiri dari 5 jenis kegiatan. Pertama: Pembuatan zona grading ideal menjadi 3 subzona. Kedua : Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar Ketiga: Blending agregat kasar quarry 1 dan quarry 2. a. Perhitungan untuk menggabungkan ke dua quarry agar masuk ke dalam masing-masing subzona grading ideal baru. Keempat : Pembuatan benda uji dan tes kuat tekan. a. Pembuatan benda uji b. Tes kuat tekan Kelima : Analisa data dan kesimpulan. a. Uji hipotesa statistik b. Kesimpulan Penjelasan secara rinci terkait metodologi dari penelitian ini dapat dilihat di Hendrata, 2012 [1].

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) III. HASIL DAN ANALISA DATA A. Batasan Grafik Grading Ideal Baru Grafik grading ideal ASTM C33-03 dibuat menjadi 3 subzona dengan menambahkan 2 batasan baru (batas 1 dan batas 2). Pembagian didasarkan pada prosentase kemudian dibagi 3 bagian sama besar. Sehingga dihasilkan grafik sebagai berikut. Dari hasil analisa ayakan didapatkan kondisi gradasi agregat halus berada di dalam batasan tabel 3.1. Gambar 3.1 Grafik gradasi ideal baru yang dibagi 3 subzona Nantinya ke dua quarry yang digunakan akan diblending ke dalam subzona 1, subzona 2, dan subzona 3 dengan batasan grafik ASTM C33-03 yang dibagi menjadi 4 batasan baru. B. Analisa Ayakan Standart analisa ayakan pada penelitian ini mengacu pada ASTM C [2]. Sedangkan untuk batas gradasi agregat halus dan agrega kasar mengacu pada ASTM C33-03 [3]. Pada penelitian ini gradasi dari agregat halus (pasir) yang digunakan harus berada dalam batasan grading ideal berdasarkan ASTM C Untuk agregat kasar quarry 1 dan quarry 2 harus berada di luar batasan grading ideal ASTM C Berikut ini merupakan batasan berdasarkan ASTM C33-03 untuk agregat halus dan agregat kasar. Tabel 3.1 Batas gradasi agregat ASTM C33-03[3] UKURAN AYAKAN Agregat Kasar ATAS BAWAH UKURAN AYAKAN Agregat Halus ATAS BAWAH 1(37,5 mm) /8" (37.5 mm) NO (25 mm) NO (19 mm) NO (12.5 mm) 10 0 NO (9.5 mm) 0 0 NO (4.75 mm) 0 0 NO Gambar 3.2 Hasil analisa ayakan agregat halus Hasil analisa ayakan untuk agregat kasar quarry 1 berada di luar batasan ASTM C33-03, namun untuk quarry 2 berada di dalam batasan. Secara lengkap, hasil dari analisa ayakan tersebut dapat dilihat di [1]. Dikarenakan hal tersebut, perlu dilakukan pembuatan gradasi baru untuk quarry 2 sehingga berada di luar batasan ASTM C Hasil pembuatan gradasi baru adalah sebagai berikut. Gambar 3.3 Gradasi agregat kasar buatan Kedua quarry pada gambar 3.3 adalah quarry yang dipakai pada penelitian ini. Gambar 3.3 juga menunjukkan grafik batasan agregat kasar ASTM C C. Blending Agregat Menggunakan Algoritma Genetika Sebagai masukan (input) dari blending agregat menggunakan algoritma genetika adalah data komulatif lolos ayakan dan batasan gradasi agregat ideal baru. Berikut ini merupakan tabel komulatif serta batasan gradasi agregat ideal baru masing-masing subzona. Sumber : ASTM C33-03 Pan 0 0

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Tabel 3.2 Komulatif lolos dan batasan gradasi ketiga subzona. Pada penelitian ini dilakukan running program sebanyak 20 kali yang menghasilkan prosentase dari quarry 1 dan quarry 2. Kemudian dipilih 3 sampel prosentase dengan nilai yang berbeda. Dari ketiga pilihan tersebut kemudian di plot ke dalam grafik batasan masing-masing subzona lalu dipilih 1 prosentase yang menghasilkan grafik agregat gabungan paling optimum. Berikut ini adalah hasil dari 1 prosentase pilihan tersebut. Untuk 3 sampel prosentase yang lain dijelasakan di dalam Hendrata,2012 [1]. 1. Blending Agregat Subzona 1 Tabel 3.3 Prosentase hasil running program subzona 1 Objective Func. Value Dipilih hasil 5 dengan prosentase =53,772% dan =46,228%. No No ,7 45 No.5 12,5 0,3 19,6 3,3 0 No No ,33 56,7 No.5 12,5 0,3 19,6 6,7 3,3 SUBZONA 1 SUBZONA 2 SUBZONA 3 Prosentase AN batas 2 AN batas atas No No ,33 No.5 12,5 0,3 19,6 10 6,7 Prosentase 1 46,652 54,033 45, ,671 54,078 45, ,668 54,059 45, ,674 54,067 45, ,542 53,772 46, ,669 54,069 45, ,678 54,098 45, ,680 54,092 45, ,682 54,122 45, ,543 58,390 41, ,683 54,171 45, ,684 54,194 45, ,684 54,200 45, ,683 54,145 45, ,693 53,805 46, ,682 54,070 45, ,685 53,931 46, ,682 54,060 45, ,156 55,830 44, ,682 54,077 45,923 batas bawah AN batas 1 batas 2 batas 1 Setelah dilakukan pengolahan data [1] didapatkan hasil sebagai berikut. Tabel 3.4 % ' ' gabungan batas bawah batas 2 batas bawah batas 2 No.1 37, ,77 46,23 100,00 ok ok No.2 37, ,77 46,23 100,00 ok ok No ,49 46,23 81,72 not ok ok No ,29 41,61 52,90 ok ok 45 56,7 No.5 12,5 0,3 19,6 0,16 9,06 9,22 ok not ok 0 3,3 No.6 9, ,00 0,92 0,92 ok not ok 0 0 Dari tabel 3.6 kemudian di plot ke dalam grafik batasan subzona 1 sehingga menghasilkan agregat gabungan dari Gambar 3.4 Grafik agregat gabungan hasil running subzona 1 Berdasarkan gambar 3.4, agregat gabungan yang dihasilkan batasan subzona 1 yang ditentukan. Sehingga prosentase =53,772% dan =46,228% dapat digunakan. 2. Blending Agregat Subzona 2 Tabel 3.5 Prosentase hasil running program subzona 2 % x % total hasil % hasil blending agregat Objective Func. Value Prosentase Prosentase 1 40,967 38,709 61, ,967 38,694 61, ,967 38,690 61, ,967 38,694 61, ,968 38,608 61, ,968 38,697 61, ,967 38,693 61, ,967 38,658 61, ,968 38,793 61, ,968 38,789 61, ,967 38,632 61, ,967 38,655 61, ,505 40,569 59, ,967 38,695 61, ,967 38,696 61, ,967 38,696 61, ,712 36,490 63, ,967 38,694 61, ,967 38,688 61, ,967 38,658 61,342

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Dipilih hasil 13 dengan prosentase =40,569% dan =59,431%. Setelah dilakukan pengolahan data [1] didapatkan hasil sebagai berikut. Tabel 3.6 % x % total hasil % % hasil blending agregat ' ' gabungan batas 2 batas 1 batas 2 batas 1 No.1 37, ,57 59,43 100,00 ok ok No.2 37, ,57 59,43 100,00 ok ok No ,78 59,43 86,21 not ok ok No ,52 53,49 62,01 ok ok 56,67 68,33 No.5 12,5 0,3 19,6 0,12 11,65 11,77 ok not ok 3,3 6,7 No.6 9, ,00 1,19 1,19 ok not ok 0 0 Dari tabel 3.8 kemudian di plot ke dalam grafik batasan subzona 2 sehingga menghasilkan agregat gabungan dari Dipilih hasil 7 dengan prosentase =20,813% dan =79,187%. Setelah dilakukan pengolahan data [1] didapatkan hasil sebagai berikut. Tabel 3.8 % % x % hasil blending % total hasil agregat ' ' gabungan batas1 batas atas batas1 batas atas No.1 37, ,81 79,19 100,00 ok ok No.2 37, ,81 79,19 100,00 ok ok No ,74 79,19 92,92 not ok ok No ,37 71,27 75,64 ok ok 68,33 80 No.5 12,5 0,3 19,6 0,06 15,52 15,58 ok not ok 6,7 10 No.6 9, ,00 1,58 1,58 ok not ok 0 0 Dari tabel 3.10 kemudian di plot ke dalam grafik batasan subzona 3 sehingga menghasilkan agregat gabungan dari Gambar 3.5 Grafik agregat gabungan hasil running subzona 2 Berdasarkan gambar 3.9, agregat gabungan yang dihasilkan batasan subzona 2 yang ditentukan. Sehingga prosentase =40,772% dan =59,431% dapat digunakan. 3. Blending Agregat Subzona 3 Tabel 3.7 Prosentase hasil running program subzona 3 Objective Func. Value Prosentase Prosentase 1 37,068 24,413 75, ,926 23,440 76, ,926 23,444 76, ,926 23,418 76, ,926 23,445 76, ,926 23,436 76, ,990 20,813 79, ,926 23,435 76, ,926 23,448 76, ,926 23,444 76, ,930 23,270 76, ,926 23,445 76, ,115 22,334 77, ,926 23,442 76, ,926 23,442 76, ,926 23,444 76, ,926 23,445 76, ,929 23,298 76, ,926 23,439 76, ,926 23,475 76,525 Gambar 3.6 Grafik agregat gabungan hasil running subzona 3 Berdasarkan gambar 3.6, agregat gabungan yang dihasilkan batasan subzona 3 yang ditentukan. Sehingga prosentase =20,813% dan =79,187% dapat digunakan. Dari hasil blending diketahui bahwa semakin mendekati subzona 3 kebutuhan quarry 1 semakin sedikit. Sebaliknya kebutuhan quarry 2 semakin banyak apabila semakin mendekati subzona 3. D. Uji Kuat Tekan Beton Setelah dilakukan mix desain untuk ketiga subzona [1], kemudian dilakukan pembuatan benda uji untuk ke tiga subzona (subzona 1, subzona 2, subzona 3). Jumlah benda uji masing-masing subzona adalah 6 buah. Pengujian kuat tekan beton dilakukan setelah proses curing selama 28 hari. Hasil tes kuat tekan beton untuk ke tiga subzona ditunjukkan pada tabel berikut.

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Tabel 3.9 Kuat tekan benda uji pada ke tiga subzona Benda Uji ke- Kuat Tekan Subzona I Kuat Tekan Subzona II Kuat Tekan Subzona III (Mpa) (Mpa) (Mpa) Rata-Rata 25,4 27,3 28,1 Nilai standart deviasi dari benda uji pada masing-masing subzona dibandingkan dengan standart deviasi berdasarkan SNI [5]. Didapatkan hasil kontrol kualitas terhadap benda uji sebagai berikut. Tabel 3.10 Standart deviasi benda uji pada masing-masing subzona Zona Standart Deviasi SNI Standart Deviasi Benda uji Kontrol (MPa) (MPa) Kualitas I 1,7-2,1 1,86 Baik II 1,4-1,7 1,63 Sangat Baik III 1,4-1,7 1,47 Sangat Baik Berdasarkan tabel 3.12 dapat diketahui bahwa nilai standart deviasi masing-masing subzona memenuhi standart deviasi berdasarkan SNI [5]. Dari data kuat tekan pada tabel 3.9, tabel 3.10, dan tabel 3.11 dapat diketahui bahwa subzona 3 memiliki kuat tekan rata-rata paling tinggi, sementara untuk kuat tekan rata-rata paling rendah terdapat pada subzona 1. Namun belum dapat dikatakan bahwa subzona 3 merupakan subzona yang paling ideal diantara ke dua subzona yang lain. Untuk membuktikan pernyataan bahwa subzona 3 merupakan subzona yang paling ideal digunakan pengujian hipotesa statistik. E. Uji Hipotesa Pengujian hipotesa ini dilakukan dengan membandingkan antara kedua subzona. Semisal kuat tekan rata-rata subzona 3 terhadap subzona 2, subzona 3 terhadap subzona 1, dan seterusnya. Nilai α ditetapkan 0,05. Dari hasil running program [1] didapatkan data sebagai berikut. Subzona 3 terhadap subzona 2 : H0 : z3 z2 ; H1: z3 > z2 P-value = 0,0463 < α maka reject h0,accept h1 subzona 3 > subzona 2. Subzona 3 terhadap subzona 1 : H0 : z3 z1 ; H1: z3 > z1 P-value = 0,0026 < α maka reject h0,accept h1 subzona 3 > subzona 1. Subzona 1 terhadap subzona 2 : H0 : z1 z2 ; H1: z1 > z2 P-value = 0,9666 > α maka accept h0 subzona 1 subzona 2. Subzona 2 terhadap subzona 3 : H0 : z2 = z3 ; H1: z2 z3 P-value = 0,0925 < α maka accept h0 subzona 2 hampir sama dengan subzona 3. Dari hasil uji hipotesa diperoleh kesimpulan bahwa subzona 3 mempunyai nilai kuat tekan rata-rata yang paling tinggi diantara subzona 1 maupun subzona 2. Dan subzona 1 mempunyai kuat tekan rata-rata paling rendah diatara subzona 2 maupun subzona 3. Meskipun subzona 3 mempunyai hasil kuat tekan rata-rata yang mirip dengan subzona 2, namun masih dapat dinyatakan bahwa subzona 3 merupakan subzona yang paling ideal. IV. KESIMPULAN Dari hasil penelitian terhadap pengaruh kurva grading ideal agregat kasar terhadap kuat tekan beton normal dengan blending agregat menggunakan algoritma genetika didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Agregat gabungan hasil blending berada di dalam grafik kurva grading ideal untuk masing-masing subzona, sehingga dapat dikatakan program algoritma genetika dapat digunakan untuk melakukan blending. 2. Rata-rata kuat tekan paling tinggi terdapat pada subzona 3, setelah dilakukan uji hipotesa statistik dengan tingkat kepercayaan 95%, didapatkan hasil bahwa subzona 3 merupakan subzona yang paling ideal. DAFTAR PUSTAKA [1] Hendrata, Yosi Bima Studi Pengaruh Kurva Grading Ideal Agregat Kasar Terhadap Kuat Tekan Beton Normal Dengan Variasi Blending Menggunakan Algoritma Genetika. Jurusan Teknik Sipil. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. [2] ASTM C Standar Metode Tes untuk Analisa Ayakan Agregat Halus dan Kasar. Anual Book of ASTM Standards. [3] ASTM C Standar Spesifikasi Untuk Agregat Beton. Anual Book of ASTM Standards. [4] Aji, P., & Purwono, R Pemilihan Proporsi Campuran Beton (Concrete Mix Design) Sesuai ACI, SNI dan ASTM. ITS Press, Surabaya. [5] SNI Standar Deviasi.