BAB 3 METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 24 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Tinjauan Umum Metodologi penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental laboratorium. Eksperimen pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kapasitas lentur balok beton tulangan bambu petung vertikal ukuran 10x5 mm. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Bahan Berikut ini adalah bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini: 1. Bambu Jenis bambu yang digunakan dalam penelitian ini adalah bambu petung atau yang memiliki nama ilmiah Dendrocalamus Asper yang berumur lebih dari 2,5 tahun. Bambu yang dipakai adalah bambu sepanjang ±4 m yang diambil 1,5 m dari permukaan tanah. Pada penelitian ini bambu diambil dari Desa Mojorejo Ketitang, Nogosari, Boyolali. Gambar 3.1. Bambu Petung 24

2 25 2. Agregat halus dan agregat kasar Agregat halus yang digunakan dalam penelitian ini didatangkan dari daerah Kulon Progo dan agregat kasar didatangkan dari daerah Merapi. Agregat kasar menggunakan agregat yang lolos saringan 19,5 mm dan agregat halus menggunakan agregat yang lolos saringan 9,5 mm. (a) (b) Gambar 3.2. (a) Agregat Halus dan (b) Agregat Kasar 3. Semen Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen PPC yang tersedia dipasaran. 4. Baja Ulir Gambar 3.3. Semen PPC Tulangan baja ulir digunakan diameter 8 mm.

3 26 Gambar 3.4. Baja Ulir 5. Pengawet Zat pengawet yang digunakan untuk mengawetkan bambu terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai tulangan adalah Boraks Na2B4O7 dan Asam Boriks H3BO3. (a) (b) Gambar 3.5. (a) Boraks Na2B4O7 dan (b) Asam Boriks H3BO3 6. Air Air yang digunakan dalam proses mix design didapatkan dari Laboratorium Struktur Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4 Benda Uji Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini berbentuk balok berjumlah 14 buah, terdiri dari 8 buah balok beton dengan tulangan bambu petung dan 6 buah balok beton dengan tulangan baja ulir D 8 mm. Dimensi balok yang digunakan adalah P = 1700 mm, L = 110 mm, T = 150 mm seperti Gambar 3.6. Dimensi bambu petung yang ditanam sebagai tulangan adalah P = 1650 mm, L = 10 mm, T = 5 mm seperti Gambar 3.7. Balok beton dengan tulangan baja ulir D 8 mm yang digunakan sebagai pembanding kekuatan lentur balok bertulangan bambu petung mempunyai dimensi dan panjang penanaman yang sama pula. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat Tabel 3.1. Pada bagian tengah balok diharapkan akan terjadi lentur murni, maka dari itu pada bagian 1/3 bagian balok dipasang tulangan geser berdiameter 6 mm dan pada bagian tulangan bambu diatur sedemikian rupa agar posisi nodia dari bambu tersebut berada tepat dibagian tengah bentang. Hal ini dimaksudkan agar pada bagian tengah balok menjadi bagian yang terlemah dari balok uji, sehingga kemungkinan patah benar-benar terjadi pada daerah lentur murni. Hal diatas juga untuk menghindari kegagalan percobaan karena patah pada bagian lain. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel dan gambar berikut. Tabel 3.1. Benda Uji Kapasitas Lentur No. Tulangan Lebar Takikan Jumlah Sampel 1 Bambu Petung - 8 buah 2 Baja Ulir D8 mm - 6 buah Gambar 3.6. Balok Benda Uji

5 28 Gambar 3.7. Detail Tulangan Bambu Petung Ukuran 10x5 mm Gambar 3.8. Detail Benda Uji Balok Bertulang Bambu 3.4. Peralatan Penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat-alat yang ada di laboratorium Bahan dan Struktur, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, antara lain sebagai berikut: 1. Timbangan Timbangan yang digunakan yaitu timbangan kecil merk Yamato kapasitas 2 kg, timbangan digital merk Quattro kapasitas 5000 g, dan timbangan besar merk Pertin kapasitas 50 kg.

6 29 Timbangan kecil dan timbangan digital digunakan untuk menimbang material yang relatif ringan dan berada di bawah kapasitas. Sedangkan, timbangan besar digunakan untuk menimbang berat material yang lebih berat dan tidak memerlukan ketelitian yang sangat tepat. (a) (b) (c) Gambar 3.9. (a) Timbangan Kecil ; (b) Timbangan Digital ; (c) Timbangan Besar 2. Ayakan dan Mesin Penggetar Ayakan Ayakan merek Control Italy, bentuk lubang ayakan bujur sangkar dengan ukuran 38 mm, 25 mm, 19,0 mm, 12,5 mm, 9,5 mm, 4,75 mm, 2,36 mm, 1,18 mm, 0,85 mm, 0,30 mm, 0,15 mm dan pan. Gambar Ayakan

7 30 3. Mesin Los Angeles Mesin Los Angeles dengan merk Controls, Italy, yang dilengkapi dengan 12 buah bola baja. Gambar Mesin Los Angeles 4. Corong Konik/Conical Mould Corong konik dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm dan tinggi 7,6 cm dengan alat penumbuk. Gambar Corong Konik/Conical Mould 5. Kerucut Abrams Kerucut Abrams yang terbuat dari baja dengan ukuran diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm, tinggi 30 cm dengan tongkat baja penusuk dengan ukuran panjang 60 cm, diameter 16 mm.

8 31 Gambar Kerucut Abrams 6. Oven Oven yang digunakan merek Binder, dengan temperatur maksimum 300 o C, daya listrik 1500 W. Gambar Oven 7. Cetakan Benda Uji Silinder Cetakan benda uji yang digunakan adalah cetakan silinder baja dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.

9 32 Gambar Cetakan Benda Uji Silinder 8. Compression Testing Machine (CTM) Compression Testing Machine dengan kapasitas 2000 kn digunakan untuk pengujian kuat desak beton. Gambar Compression Testing Machine (CTM) 9. Universal Testing Machine (UTM) Universal Testing Machine atau mesin uji kuat tarik dengan merek SANS tipe SHT-4106 yang berkapasitas 100 ton.

10 33 Gambar Universal Testing Machine (UTM) 10. Loading Frame Bentuk dasar loading frame berupa portal segiempat yang berdiri diatas lantai beton dengan perantara pelat dasar dari besi setebal 14 mm agar loading frame tetap stabil, pelat dasar dibaut ke lantai beton dan kedua kolomnya dihubungkan oleh balok WF 450 x 200 x 9 x 14 mm. Posisi balok portal dapat diukur untuk menyesuaikan dengan bentuk dan ukuran model yang akan diuji dengan cara melepas sambungan baut. Alat ini digunakan dalam pengujian utama yaitu pengujian kapasitas lentur balok beton bertulang

11 34 Gambar Loading Frame Adapun bagian-bagian utama dari alat loading frame adalah sebagai berikut: a. Dial Gauge Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya penurunan yang terjadi. Untuk penelitian berskala penuh digunakan dial gauge dengan kapasitas penurunan maksimum 50 mm dan 20 mm dengan tingkat ketelitian 0,01 mmseperti terlihat pada Gambar Gambar Dial Gauge Kapasitas Penurunan 50 mm b. Hydraulic Pump Hydraulic pump seperti Gambar 3.20, digunakan sebagai pengontrol pembebanan yang disalurkan pada benda uji melalui hydraulic jack.

12 35 Gambar Hydraulic Pump c. Hydraulic Jack Alat ini digunakan untuk memberikan pembebanan pada pengujian kapasitas lentur dan kuat geser balok berskala penuh dengan kapasitas maksimum 25 ton seperti terlihat pada Gambar Gambar Hydraulic Jack d. Transducer Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya pembebanan atau untuk mengetahui pembebanan secara bertahap seperti terlihat pada Gambar 3.22.

13 36 Gambar Transducer e. Load Cell Alat ini digunakan untuk mentransfer sekaligus membaca beban dari hydraulic jack ke tranducerseperti terlihat pada Gambar Gambar Load Cell 11. Alat pendukung lain seperti cetok semen, sekop, gelas ukur kapasitas 250 ml dan 2000 ml, ember, cangkul, dan mollen.

14 Diagram Alir Penelitian Mulai Studi Literatur Pengadaan Bahan dan Bambu Pengawetan Bambu Pengujian Pendahuluan Pengujian Bahan Dasar Beton Agregat Halus Agregat Kasar Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Pengujian Karakteristik Bambu Kadar Air & Kerapatan Kuat Tekan Sejajar Serat Kuat Tarik Sejajar Serat Kuat Geser Sejajar Serat Kuat Lentur Mix Design dan Pembuatan Benda Uji Silinder Tidak Uji Desak Mix Design Ya Pembuatan Benda Uji Balok Uji Kuat Lentur ( usia 28 hari ) Analisis Data dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Selesai Gambar Diagram Alir Penelitian

15 Pelaksanaan Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dengan tahapan sebagai berikut: Tahap Persiapan Tahap persiapan dilakukuan guna memperlancar kegiatan penelitian yang akan dilakukan di laboratorium. Pada tahap persiapan ini dilakukan pengadaan bahan dan alat-alat yang akan digunakan dalam proses penelitian serta studi literatur Tahap Pengujian Pendahuluan Pengujian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui sifat dan karakteristik dari material yang digunakan dalam penelitian agar dapat diketahui apakah material tersebut layak untuk penelitian atau tidak. Adapun pengujian yang dilakukan antara lain: Pengujian Karakteristik Bambu Pengujian karakteristik bambu dilakukan untuk mengetahui sifat fisika dan makanika bambu. Bagian bambu yang dijadikan benda uji, diambil dari bagian pangkal dan ujung bambu. Adapun pengujian yang dilakukan antara lain: 1. Kadar Air (ISO ) Pengujian kadar air dilakukan dengan cara menimbang terlebih dahulu sampel, kemudian sampel dioven selama 24 jam, lalu sampel ditimbang lagi beratnya setelah dioven. Benda uji kadar air bambu berukuran panjang 12 cm dan lebar 1 cm. 2. Kerapatan (ISO ) Kerapatan bambu dihitung dengan membandingkan antara berat dan volume benda uji. Benda uji kerapatan bambu berukuran panjang 12 cm dan lebar 1 cm.

16 39 3. Kuat Tekan Sejajar Serat (ISO ) Pengujian kuat tekan sejajar serat dilakukan dengan cara benda uji diletakkan pada plat datar, kemudian ditekan sampai diperoleh beban maksimum. Benda uji kuat tekan sejajar serat berukuran panjang 2 x diameter bambu. 4. Kuat Tarik Sejajar Serat (ISO ) Benda uji kuat tarik sejajar serat berbentuk seperti huruf I dengan ukuran panjang 30 dan lebar 2 cm. Pengujian dilakukan dengan cara benda uji dijepit pada kedua ujungnya, kemudian ditarik hingga dicapai beban maksimumnya. Pengujian kuat tarik sejajar serat menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM). 5. Kuat Geser Sejajar Serat (ISO ) Pengujian ini menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dengan cara ditekan hingga sampel bambu pecah dan mendapatkan beban maksimumnya. Benda uji berbentuk seperti huruf L dengan panjang 2 x diameter. 6. Kuat Lentur (ISO dan ISO ) Pengujian kuat lentur menggunakan mesin uji lentur dengan cara sampel diletakkan pada kedua tumpuan dengan kondisi seimbang, kemudian sampel ditekan pada bagian tengah bentang hingga mencapai beban maksimumnya ditandai dengan patahnya sampel. Benda uji berukuran panjang 40 cm dan lebar 5 cm. Data gambar benda uji karakteristik bambu selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A Pengujian Bahan Dasar Beton Dalam pengujian bahan dasar beton, pengujian hanya dilakukan terhadap agregat halus dan agregat kasar saja, sedangkan terhadap semen tidak dilakukan pengujian. a. Agregat Halus Pengujian yang dilakukan terhadap agregat halus antara lain:

17 40 1. Gradasi Agregat Halus (ASTM C-136) Gradasi adalah keseragaman diameter pasir sebagai agregat halus lebih diperhitungkan dari pada agregat kasar, karena sangat menentukan sifat pengerjaan dan kohesi campuran adukan beton. 2. Kadar Lumpur Agregat Halus (ASTM C-117) Sebagai salah satu bahan dasar pembentuk beton, pasir yang akan digunakan harus memenuhi beberapa persyaratan, salah satunya adalah pasir harus bersih. Pasir yang bersih adalah pasir yang tidak mengandung lumpur lebih dari 5 % dari berat keringnya. Apabila kadar lumpur dalam pasir lebih dari 5 % maka pasir harus dicuci terlebih dahulu sebelum digunakan dalam pembuatan campuran adukan beton. 3. Kadar Zat Organik dalam Agregat Halus (ASTM C-40) Pasir umumnya diambil dari sungai, maka kemungkinan pasir kotor sangat besar, misalnya bercampur dengan lumpur maupun zat organik lainnya. Pasir sebagai agregat halus dalam campuran beton tidak boleh mengandung zat organik terlalu banyak karena akan mengakibatkan penurunan kekuatan beton yang dihasilkan. Kandungan zat organik ini dapat dilihat dari percobaan warna Abrams Harder dengan menggunakan larutan NaOH 3 % sesuai dengan persyaratan dalam Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 (PBI NI-2, 1971). 4. Spesific Gravity Agregat Halus (ASTM C-128) Berat jenis merupakan salah satu variabel yang sangat penting dalam merencanakan campuran adukan beton, karena dengan mengetahui variabel tersebut dapat dihitung volume pasir yang diperlukan. b. Agregat Kasar Pengujian yang dilakukan terhadap agregat kasar antara lain: 1. Gradasi Agregat Kasar (ASTM C-136) Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui variasi diameter agregat kasar, prosentase, dan modulus halusnya. Modulus kehalusan merupakan angka yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat keausan butir dalam agregat. 2. Abrasi Agregat Kasar (ASTM C-131)

18 41 Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan batuan atau daya tahan aus batuan, dalam hal ini adalah agregat kasar akibat gesekan yang dinyatakan dalam prosentase. 3. Spesific Gravity Agregat Kasar (ASTM C-127) Berat jenis merupakan salah satu variabel yang sangat penting dalam merencanakan campuran adukan beton, karena dengan mengetahui variabel tersebut dapat dihitung volume yang diperlukan Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Pengujian kuat tarik baja tulangan bertujuan untuk mengetahui tegangan leleh dan tegangan maksimum pada baja. Pelaksanaan pengujian baja ini dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM). Dalam penelitian ini baja yang diuji yaitu baja ulir D8 mm sebagai tulangan dan baja polos Ø6 mm sebagai sengkang Rencana Campuran Beton (Mix Design) Rencana campuran beton bertujuan untuk menentukan proporsi campuran material pembentuk beton agar memenuhi persyaratan umum maupun teknis, sehingga mendapatan mutu beton dengan kuantitas dan kualitas yang sesuai dengan yang direncanakan. Perancangan proporsi campuran beton ini menggunakan metode SNI (Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal) Pengujian Kuat Tekan Beton Mix Design Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada benda uji silinder beton yang telah berumur 14 hari dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Pengujian ini bertujuan untuk mengamati besarnya beban (P) maksimum atau beban pada saat beton hancur dengan menggunakan alat uji kuat tekan CTM (Compression Testing Machine). Tata cara pengujian yang umum dipakai adalah standar ASTM 39 atau yang disyaratkan PBI Pengujian kuat tekan beton dilakukan dengan cara benda uji diberi beban (P) dari atas perlahan-lahan sampai beton tersebut hancur.

19 42 Adapun langkah-langkah pengujian kuat tekan beton adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan benda uji silinder beton yang akan diuji. 2. Meletakkan benda uji silinder beton pada alat uji kuat tekan CTM. 3. Mengatur jarum CTM tepat pada posisi nol. 4. Menyalakan CTM kemudian membaca jarum penunjuk beban sampai silinder beton hancur. 5. Mencatat besarnya nilai beban tekan maksimum yang kemudian digunakan untuk menghitung nilai kuat tekan silinder beton. Gambar Pengujian Kuat Tekan Beton Mix Design Tahap Pembuatan Benda Uji Dalam penelitian ini, benda uji balok beton bertulang dibuat seperti Gambar 3.6, yang ditanam tulangan bambu petung pipih dan baja ulir seperti Gambar 3.8. dengan jumlah tercantum pada Tabel 3.1. Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan benda uji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan bambu Petung yang akan dijadikan tulangan. Kemudian bambu dipotong berbilah-bilah sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan. 2. Bagian bambu yang digunakan adalah bagian kulitnya dengan ketebalan 30% dari ketebalan total. 3. Tulangan bambu dibentuk pipih dengan dimensi P = 1650 mm, L = 10 mm dan T = 5 mm.

20 43 Gambar Tulangan Bambu Petung 4. Bambu diawetkan dengan cara direndam dengan air yang diberi zat borak dan asam borik dengan perbandingan 3:2, konsentrasi 10% selama 5 hari lalu dikeringkan dengan cara diangin-angin selama 7 hari. 5. Mempersiapkan material beton (mencuci agregat kasar dan mengayak agregat halus). 6. Menimbang material beton sesuai kebutuhan mix design. 7. Merangkai bambu yang telah dipipihkan menjadi satu dengan tulangan sengkang. 8. Membuat bekisting dengan dimensi bagian dalam P = 1700 mm, L = 110 mm dan T = 150 mm. 9. Mengolesi oli pada bagian dalam bekisting sebelum dicor. 10. Memasukan tulangan yang telah dirangkai ke dalam bekisting. 11. Kemudian material beton dimasukkan ke dalam mollen untuk diaduk. 12. Untuk mengetahui kelecakan adukan beton maka dilakukan uji slump dengan menggunakan kerucut Abrams.

21 44 Gambar Pengujian Slump 13. Beton segar yang telah diaduk dan diuji slump, dituang ke dalam bekisting yang telah disiapkan sebelumnya, kemudian dipadatkan menggunakan alat penggetar atau batang besi dengan cara ditusuk-tusuk. 14. Setelah dipadatkan, permukaan beton kemudian diratakan dengan menggunakan cetok. 15. Kemudian beton yang telah selesai dicor didiamkan selama kurang lebih 24 jam. 16. Setelah ±24 jam, bekisting dapat dibongkar dan dilakukan curing dengan menggunakan karung basah yang diselimutkan ke beton serta disiram secara berkala selama 7 hari. Gambar Proses Curing Beton 17. Setelah 7 hari curing, kemudian balok beton didiamkan selama 28 hari terhitung semenjak hari pengecoran dilakukan. Hal ini dilakukan guna mendapatkan mutu beton yang diharapkan serta siap untuk diuji.

22 45 Data gambar tahap-tahap pembuatan benda uji balok selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A Tahap Pengujian Kapasitas Lentur Pengujian Kapasitas Lentur dilakukan pada saat beton berumur 28 hari menggunakan alat loading frame dan alat pembagi gaya menjadi 2 gaya sama besar. Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui nilai Kapasitas Lentur beton pada benda uji berupa balok beton bertulang. Namun, sebelum pengujian Kapasitas Lentur dilaksanakan, benda uji balok dicat terlebih dahulu kemudian digambar kotak kotak untuk mengetahui retakan yang terjadi pada benda uji balok pada saat uji Kapasitas Lentur dilakukan. P /3 L 1/3 L 1/3 L Gambar Pembebanan Benda Uji Secara umum setup alat uji yang digunakan untuk pengujian kapasitas lentur benda uji sudah sesuai standar dengan 2 titik pembebanan. Adapun tahapan dalam pengujian adalah sebagai berikut : 1. Menyiapkan semua peralatan pengujian. 2. Meletakkan benda uji balok ke alat uji dan memposisikan benda uji berada di tengah tengah alat uji dengan menggunakan unting unting.

23 46 Gambar Meletakkan Benda Uji pada Alat Uji 3. Meletakkan pembagi beban di atas benda uji balok dan memposisikannya berada di tengah-tengah benda uji balok dengan menggunakan unting-unting. 4. Meletakkan beban yang sudah di-setting dengan load cell, transducer, hydraulic jack, dan hydraulic pump di atas pembagi beban. 5. Men-setting dial gauge berada di tengah benda uji sejajar dengan pembagi beban. 6. Memulai pengujian kapasitas lentur. 7. Mencatat penurunan yang terjadi di setiap interval pembebanan 50 kg. 8. Menggambar pola retakan yang terjadi pada benda uji balok. 9. Melakukan tahap 7 dan 8 sampai benda uji balok mengalami keruntuhan. Gambar Benda Uji Balok Setelah Diuji

24 47 Gambar Setting Up Alat Pengujian Balok Data gambar tahap-tahap pengujian benda uji balok selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran A Tahap Analisis Data Pada tahap ini, data yang diperoleh dari hasil pengujian dianalisis untuk mendapatkan hubungan antara variabel-variabel yang diteliti dalam penelitian Tahap Kesimpulan dan Saran Pada tahap ini, data yang telah dianalisis dibuat suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian.