BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauaan Pustaka Beton mempunyai kata yang sama dengan bahasa Belanda. Dalam bahasa inggris dikenal dengan sebutan Conrete. Dan dalam bahas Jepang dikenal dengan sebutan kotu-sai. Sebutan beton dalam bahasa Inggris (Concrete) diambil dari bahasa latin Concretus yang bermakna bergabung menjadi satu (Rudy Djamaluddin [9], 2012). Menurut SK.SNI T :1 definisi beton adalah pencampuran antara semen Portland dengan bahan lainnya seperti agregat kasar (krikil), agregat halus (pasir), dan air dengan atau tanpa bahan tambah sehingga membentuk benda yang padat dan keras menyerupai batu. Definisi lain menyebutkan pencampuran antara semen dengan agregat kasar (kerikil/batu pecah), agregat halus (pasir), dan air. Dengan semen yang berfungsi sebagai pengikat antara agregat halus dan agregat kasar, sedangkan air digunakan sebagai pembantu proses kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton (Nevile, 1996, dalam Danang [24], 2014). Bambu merupakan salah satu tumbuhan yang cepat tumbuh, karena bambu berasal dari sub familia rumput yaitu Bamboidae. Dengan sifat bambu yang mempunyai struktur ringan sehingga bambu memiliki ketahan tinggi terhadap gempa maka bambu sangat cocok sekali digunakan di daerah rawan gempa (Sri Handayani [10], 2009). Bambu memiliki jenis bermacam macam yang dapat digunakan, tetapi hanya empat macam yang dirasa penting dan dapat digunakan di Indonesia yaitu bambu Petung, bambu Wulung, bambu Tali, bambu Duri (Frick, 2004, dalam Agus Setiya Budi [8], 2013). Pada penelitian sebelumnya telah diperlihatkan perbandingan kuat tarik yang dilakukan antara bambu Petung, bambu Ori, dan besi baja. Di dalam percobaan tersebut diperlihatkan bahwa bambu Petung memiliki teganan leleh yang tinggi yaitu 3000 kg/m 2. 6

2 7 Gambar 2.1. Diagram Tegangan - Regangan Bambu dan Baja (Sumber: Morisco [8], 1999) Maka Morisco [8] (1999) melakukan uji coba dengan membandingkan kuat tarik bambu Petung bagian dalam dan bambu Petung bagian luar. Bambu Petung dibelah secara tangensial sehingga bambu terbelah sama rata, dengan ketebalan bambu kira-kira setengah bambu dengan ukuran utuh. Pada Gambar 2.3 diperlihatkan bagaimana bagian sisi dalam dan sisi luar bambu Petung. Dalam Tabel 2.1 didapatkan bahwa kuat tarik bagian bambu luar (kulit) lebih tinggi dibandingkan kuat tarik bagian dalam.

3 8 Gambar 2.2. Potongan Bambu Secara Umum (Sumber: J.G. Moroz [15], 2014) Gambar 2.3. Pengambilan Spesimen Bambu (Sumber: Morisco [8], 1999) Tabel 2.1. Kuat Tarik Bambu Tanpa Buku / Nodia Kering Oven Jenis bambu Bagian dalam Tegangan tarik (MPa) Bagian Luar

4 9 Ori Petung Wulung (Sumber: Morisco [8], 1999) Pada Gambar 2.2 dapat diketahui bagian bagian dari bambu. Menurut penelitian Morisco [8] (1999) bagian bambu pada nodia atau buku mempunyai kuat tarik yang sangat lemah, karena pada nodia atau buku tersebut sebagian serat ada yang berbelok dan sebagian serat ada yang lurus, sehingga pada nodia atau buku arah gaya tidak lagi sejajar. Tabel 2.1. diperlihatkan kuat tarik sejajar serat searah sumbu batang antara bambu memakai nodia atau buku dengan bambu tidak bernodia atau berbuku Landasan Teori Bambu Bambu Petung Bambu petung pada umumnya banyak tumbuh di Indonesia, dan hampir tersebar secara merata di daerah Sumatera, Jawa, Kalimantan, Sulawesi, Bali, Lombok, Kepulauan Nusatenggara sampai Maluku. Dengan nama latin Dendrocalamus asper Back, bambu ini tergolong bambu yang mempunyai diameter besar. Bambu Petung sendiri dapat tumbuh dengan diameter batang bawah mencapai 26 cm dan dengan tinggi mencapai 25 m. Bambu ini dapat di temukan dan tumbuh baik pada dataran > 300 mdpl, beriklim basah, dan berbukit. Dengan sifat bambu Petung yang tergolong keras dan kuat, maka bambu ini sering dipakai sebagai bahan konstruksi sederhana di pedesaan, contohnya adalah gubuk sederhana dan jembatan (Sutiyono, Marfu ah Wardani [23], 2011) Pengujian Sifat Mekanik Bambu Pengujian sifat mekanika bambu dilakukan dengan mesin Universal Testing Machine (UTM). Untuk pengujian kuat tarik sejajar serat digunakan acuan sesuai dengan SNI , dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.1.

5 10 P maks tr //...(2.1) A Keterangan: tr // = Kuat tarik sejajar serat (MPa) Pmaks = Gaya tarik maksimal bambu (N) A = tebal x lebar = luas bidang yang tertarik (mm 2 ) Pengujian kuat tekan sejajar serat bambu digunakan acuan sesuai dengan SNI , dihitung menggunakan Persamaan 2.2. P maks tk //...(2.2) A Keterangan: tk // = Kuat tekan sejajar serat (MPa) Pmaks = Gaya tekan maksimal bambu (N) A = tebal x lebar = luas bidang yang tertekan (mm 2 ) Pengujian kuat geser sejajar serat bambu digunakan acuan sesuai dengan SNI , dihitung menggunakan Persamaan 2.3. P maks //...(2.3) A Keterangan: // = Kuat geser sejajar serat (MPa) Pmaks = Gaya geser maksimal bambu (N) A = tebal x panjang = luas bidang yang tergeser (mm 2 ) Selanjutnya untuk menghitung kuat lentur (MOR) dan modulus elastisitas (MOE) bambu digunakan acuan sesuai dengan SNI , dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.4 dan 2.5.

6 11 3Pmaks L MOR...(2.4) 2 2bt 3 Pmaks L MOE...(2.5) 3 4bt Keterangan: MOR = Modulus lentur bambu (MPa) MOE = Modulus elastisitas bambu (MPa) Pmaks = Beban maksimum (N) L b t = Panjang (mm) = Lebar bambu (mm) = Tebal bambu (mm) = Lendutan proporsional dari benda uji (mm) Pengujian Sifat Fisika Bambu Pengujian kadar air bambu dilakukan dengan mengeringkan sampel benda uji dalam oven dengan suhu sekitar (103±2ºC) sampai berat sampel menjadi konstan. Kadar air bambu dihitung dengan Persamaan 2.6. Wb Wa Ka 100%...(2.6) W a Keterangan: Ka = Kadar air bambu (%) Wb Wa = Berat benda uji sebelum di oven (gram) = Berat benda uji kering oven (gram) Perhitungan besarnya berat jenis kering tanur bambu dipergunakan Persamaan 2.7 dengan benda uji sama seperti benda uji kadar air. W a BJ...(2.7) G b

7 12 Keterangan: BJ = Berat jenis bambu Wa Gb = Berat benda uji kering oven (gram) = Berat air yang volumenya sama dengan volume benda uji kering oven (gram) Sedangkan pengujian kerapatan bambu dihitung menggunakan Persamaan 2.8. m w w...(2.8) Vw Keterangan: w = Kerapatan bambu pada kadar air w (gram/cm 3 ) m w = Massa bambu pada kadar air w (gram) V w = Volume bambu pada kadar air w (cm 3 ) Tegangan Ijin Bambu Untuk Perancangan Dengan banyaknya penggunaan bambu di Indonesia sebagai bahan bangunan struktur sederhana, maka Departemen Pekerjaan Umum melalui Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman telah mengeluarkan batasan penelitian tentang bambu. Hasil penelitian tersebut tertera pada Tabel 2.2. sebagai berikut Tabel 2.2. Kuat Batas dan Tegangan Ijin Bambu Macam tegangan Tarik Lentur Tekan E. Tarik Kuat batas (kg/cm2) Tegangan ijin (kg/cm 2 ) 294,2 98,07 78,

8 13 (Sumber: Morisco [8], 1999) Beton Pengertian Beton Beton adalah campuran antara semen dengan agregat kasar, agregat halus, dan air membentuk masa yang padat dengan atau tanpa bahan tambah yang mempunyai berat isi kg/m 3 dengan memakai agregat alam yang dipecah (SNI [9] ) Material Penyusun Beton a) Agregat Kasar Agregat adalah suatu butiran alami atau buatan yang dipergunakan sebagai bahan pengisi beton dan mengisi hampir 70 % dari volume beton (Yudianto [25], 2011). Agregat kasar adalah berasal dari batu alam yang dipecah sehingga menjadi sedimikian rupa melalui industry pemecah batu dan mempunyai ukuran berkisar antara 5 mm 40 mm (SNI ). b) Agragat Halus Agregat dikatakan sebagai agregat halus jika besar butirannya kurang lebih sebesar 4,75 mm (ASTM C33). Di dalam SNI dikatakan bahwa agregat halus merupakan pasir alam yang berasal dari hasil desintegrasi batuan atau pasir secara alami yang mempunyai ukuran butir sebesar 5,0 mm. c) Semen Semen dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang bahannya terdiri dari silikat silikat kalsium yang bersifat hidrolis dan gips sebagai bahan tambahan sehingga menghasilkan semen yang disebut dengan semen hidrolis (PUBI 1982). Fungsi dari semen sendiri adalah sebagai pengikat antara agregat kasar dan agregat halus agar menjadi suatu masa yang padat (Yudianto [25], 2011).

9 14 d) Air Dalam beton air berfungsi sebagai bahan untuk bereaksi kimia dengan semen membentuk suatu pasta semen. Selain itu air digunakan sebagai bahan pelumas pada beton yang berhubungan dengan workability. Pemberian air yang berlebihan pada adukan beton juga akan mengurangi kekuatan beton itu sendiri (Yudianto [25], 2011). Menurut SNI air yang baik untuk campuran beton adalah sebagai berikut: 1. Tidak mengandung klorida (Cl) yang melebihi 0,5 gr/l 2. Tidak mengandung senyawa sulfat melebihi 1 gr/l 3. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) melebihi 2 gr/l 4. Tidak mengandung garam garam yang dapat merusak beton (asam, zat organic, dan sebgainya) melebihi 15 gr/l Pengwetan Bambu Pengertian Boraks dan Asam Boriks Borak adalah suatu senyawa dengan nama Natrium Tetraborat (Na2B4O7) yang mengandung tidak kurang dari 99 % dan tidak lebih dari 105 % Na2B4O7.10H2O yang mempunyai sifat diantaranya adalah: transparan, tidak mengandung bau, berwarna putih saat menjadi bubuk, sedikit larut terhadap air dingin, dan sangat larut di dalam air panas. Di dalam boraks tersebut terdapat senyawa aktif asam borat (H 3 BO 3 ), senyawa ini dikenal mampu dapat membunuh bakteri pembusuk walaupun belum ada penelitian yang pasti (Yuliana [10], 2002, dalam Sri Handayani, 2009). Dari kedua bahan kimia tersebut jika dicampur akan menjadi senyawa yang bernama boron. Senyawa boron efektif melawan serangga pemakan bambu seperti kumbang bubuk, rayap, dan jamur. Senyawa boron pada saat sekarang ini adalah

10 15 pengawet yang paling banyak diaplikasikan pada bambu dan dapat diterima di berbagai tempat.

11 Penggunaan Boraks dan Asam Borik Pada percobaan yang dilakukan oleh Susilaning [22] (2012) menyebutkan bahwa pengawetan dengan cara perendaman bambu ampel dan petung pada air mengalir selama 3 bulan menyebabkan kerusakan sebesar 1,01 % dan 0,72 % yang disebabkan oleh serangga bambu. Sedangkan bambu yang direndam dengan senyawa boron (borak dan asama boric) selama 5 hari mempunyai kerusakan 1,36 % dan 0,97 %, termasuk katagori dengan tingkat serangan ringan. Dari percobaan yang sudah ada dan berbagai sumber cara pengawetan bambu, maka pada penelitian kali ini bambu petung akan diawetakan dengan menggunakan borak dan asam borik (senyawa boron) dengan perbandingan 3 : 2 dengan konsentrasi 10 % yang dilarutkan pada air Balok Pada percobaan yang dilakukan oleh Pathurahman [16] (2003) balok yang dibebani akan mengalami retak awal yang terjadi di daerah sekitar pembebanan tumpuan, kemudian berlanjut menuju ke bagian tengah bentang, dan selanjutnya retak terjadi di derah sekiat sendi, atau sebaliknya. Pola retak biasanya tegak lurus terhadap benda uji, dan secara umum retak tersebut terjadi pada saat beban mencapai 90 % dari beban torsi atau 78 % dari beban runtuh Anggapan-Anggapan Menurut Istimawan [17] (1994), pendekatan dan pengembangan metode perencanaan kekuatan di dasarkan atas anggapan-anggapan sebagai berikut: 1. Prinsip Navier - Bernoulli tetap berlaku. 2. Tengangan beton dapat disederhanakan menjadi tegangan kotak. 3. Kuat tarik beton diabaikan (tidak diperhitungkan) dan seluruh gaya tarik dilimpahkan kepada tulangan bambu.

12 16 Gambar 2.7. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton Untuk menghitung tinggi luasan tekan pada balok dan nilai beta, digunakan persamaan a = β1 x c Dimana : c = jarak serat tekan garis terluar ke garis netral β1 = konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton Menurut SNI , menetapkan nilai β1 sebagai berikut: 17 < fc < 28 MPa β1 = 0,85 fc 28 MPa β1 = 0,85 harus direduksi sebesar 0,05 untuk setiap kelebihan kekuatan sebesar 7 MPa tetapi β1tidak boleh kurang dari 0, Pembatasan Tulangan Tarik Pada perhitungan beton bertulang menurut SK SNI T , ditetapkan bahwa jumlah tulangan baja tarik, As, tidak boleh melebihi 0.75 dari tulangan balance, Asb, yaitu jumlah tulangan tarik bila beton dan baja kedua-duanya mencapai regangan hancur. (As 0,75. Asb)

13 Analisis Balok Gambar 2.8. SFD dan BMD Reaksi Tumpuan: = =

14 18 Momen: = = Gambar 2.9. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton Kondisi regangan seimbang (balance) terjadi jika: εc = dan εs = εy = Pada kondisi balance didapat: ab Cc = β * Cb = 0.85 fc * b * ab

15 19 T = Asb * fy Karena H = 0, maka T = Cc Asb * fy = 0.85 * fc * b * ab Mn Mu = T (d - a/2) = 0,90 *Mn Dari hasil analisa balok dapat diketahui besarnya beban P yang dapat bekerja pada balok yang berguna untuk menghitung besarnya momen ultimit yang dapat dilayani, kedua nilai momen hasil dari analisis dan hasil pengujian akan dibandingkan Perancangan Campuran Beton (Mix Design) Rencana campuran beton bertujuan untuk menentukan proporsi campuran material pembentuk beton agar memenuhi persyaratan umum maupun teknis, sehingga beton yang dibuat dapat sesuai dengan yang direncanakan. Perancangan proporsi campuran beton ini menggunakan metode SNI (Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal). Berikut ini adalah persamaan dan tabel - tabel yang digunakan dalam merancang campuran beton (mix design): a. Nilai Margin Besarnya nilai margin didapatkan melalui Persamaan 2.9 berikut ini: M = 1,64 x S r... (2.11) Keterangan : M = nilai tambah, MPa 1,64 = tetapan statistik tergantung % kegagalan maksimal, 5% S r = deviasi standar rencana

16 20 b. Nilai Kuat Tekan Rata-rata Besarnya nilai kuat tekan rata-rata didapatkan melalui Persamaan 2.10 berikut: f cr = f c + M.. (2.12) Keterangan : f cr = kuat tekan rata-rata, MPa f c = kuat tekan yang disyaratkan, MPa M = nilai tambah, MPa c. Penentuan Jenis Agregat Penentuan Jenis Agregat yang digunakan berupa agregat alami atau batu pecah berdasarkan Tabel 2.3 berikut: Tabel 2.3. Perkiraan Kekuatan Tekan (MPa) Beton dengan Faktor Air-Semen, dan Agregat Kasar Yang Biasa Dipakai di Indonesia Kekuatan tekan (MPa) Jenis semen Jenis agregat kasar Pada umur (hari) Bentuk benda uji Semen Portland Batu tak dipecahkan Tipe I Atau Batu pecah Silinder Semen tahan sulfat Batu tak dipecahkan Tipe II, V Batu pecah Kubus Batu tak dipecahkan Semen Portland Batu pecah Silinder Tipe III Batu tak dipecahkan Batu pecah Kubus (Sumber: SNI )

17 21 d. Penentuan Nilai Faktor Air Semen Penentuan nilai faktor air semen yang digunakan dalam rencana mix design berdasarkan Tabel 2.4 berikut: Tabel 2.4. Persyaratan Jumlah Semen Minimum dan Faktor Air Semen Maksimum Untuk Berbagai Macam Pembetonan Dalam Lingkungan Khusus Lokasi Jumlah Semen minimum per m 3 beton (kg) Nilai faktor Air-Semen Maksimum Beton di dalam ruang bangunan: a. keadaan keliling non-korosif b. keadaan keliling korosif disebabkan oleh kondensasi atau uap korosif Beton di luar ruangan bangunan : a. tidak terlindung dari hujan dan terik matahari langsung b. terlindung dari hujan dan terik matahari langsung Beton masuk ke dalam tanah : a. mengalami keadaan basah dan kering berganti-ganti b. mendapat pengaruh sulfat dan alkali dari tanah ,60 0,52 0,60 0,60 0,55 Tabel Beton yang kontinyu berhubungan : a. air tawar b. air laut (Sumber: SNI ) Tabel e. Jumlah Air yang Digunakan Penentuan jumlah air yang diperlukan per meter kubik beton, berdasarkan ukuran maksimum agregat, jenis agregat, dan nilai slump yang diinginkan. Tabel yang digunakan adalah Tabel 2.5.

18 22 Tabel 2.5. Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m 3 ) Yang Dibutuhkan Untuk Beberapa Tingkat Kemudahan Pekerjaan Adukan Beton Besar Ukuran Jenis Slump (mm) Maks. Kerikil (mm) Batuan Alami Batu pecah Alami Batu pecah Alami Batu pecah (Sumber: SNI ) f. Penentuan Daerah Gradasi Agregat Halus Daerah Gradasi Agregat Halus ditentukan berdasarkan tabel berikut: Tabel 2.6. Daerah Gradasi Agregat Halus Lubang Persen Berat Butir yang Lewat Ayakan Ayakan (mm) , , , , , , g. Nilai Berat Jenis Agregat Campuran Besarnya nilai berat jenis agregat campuran didapatkan melalui Persamaan 2.13 berikut ini: Bj.Camp = x bj.ag.halus + x bj.ag.kasar.. (2.13)

19 23 Keterangan : bj.camp = berat jenis campuran bj.ag.halus = berat jenis agregat halus bj.ag.kasar = berat jenis agregat kasar P = persentase agregat halus terhadap agregat campuran K = persentase agregat kasar terhadap agregat campuran h. Kebutuhan Agregat Campuran Besarnya nilai kebutuhan agregat campuran didapatkan melalui Persamaan: W pasir+kerikil = W beton - kebutuhan air - kebutuhan semen... (2.14) i. Berat Agregat Halus Besarnya nilai keutuhan agregat halus didapatkan melalui Persamaan: W pasir = (Persentase agregat halus) x W pasir+kerikil (2.15) j. Berat Agregat Kasar Besarnya nilai kebutuhan agregat kasar didapatkan melalui Persamaan: W kerikil = W pasir+kerikil - W pasir..... (2.16) Kajian Penerapan Analisis Struktur Penelitian ini didasarkan pada penerapan yang akan digunakan di rumah sederhana. Rumah sederhana yang dimaksud adalah rumah dengan jumlah lantai tidak lebih dari 2 tingkat dan balok induk tidak lebih dari 3 m. Analisis struktur bangunan ini menggunakan program analisis struktur dengan pembebanan berupa beban mati, beban hidup, dan beban gempa.

20 24