Beton Prategang dengan menambahkan serat bambu Betung
Post on 03-Jan-2016
428 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.............................................................................................................i
DAFTAR GAMBAR...............................................................................................v
DAFTAR TABEL..................................................................................................vii
I. PENDAHULUAN..............................................................................................1
A. Latar Belakang...............................................................................................1
B. Perumusan Masalah.......................................................................................6
C. Batasan Masalah............................................................................................6
D. Tujuan Penelitian...........................................................................................7
E. Manfaat Penelitian.........................................................................................7
II. TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................................8
A. Beton Prategang.............................................................................................8
1. Sejarah Beton Prategang dan Perkembanganya...........................................8
2. Kelebihan dan Kekurangan Beton Prategang.............................................10
3. Bahan – bahan pembentuk beton prategang...............................................11
4. Konsep Dasar Beton Prategang..................................................................14
5. Metode pemberian tegangan......................................................................17
B. Beton Serat..................................................................................................18
1. Daktilitas....................................................................................................20
2. Kekuatan lentur dan tarik...........................................................................21
ii
3. Ketahanan kejut (impact resistance)..........................................................22
4. Ketahanan terhadap kelelahan (fatigue life)...............................................23
5. Penyusutan (shrinkage)...........................................................................23
C. Aplikasi Konsep beton serat........................................................................26
D. Serat (Fiber).................................................................................................27
E. Serat Bambu................................................................................................28
1. Anatomi Bambu......................................................................................29
2. Sifat Fisika Bambu..................................................................................31
3. Sifat Mekanika Bambu...........................................................................32
4. Jenis Bambu............................................................................................36
5. Keunggulan Bambu................................................................................38
6. Kelemahan Bambu..................................................................................40
F. Kehilangan Gaya Prategang........................................................................41
1. Perpendekan elastis beton.......................................................................41
2. Rangkak dalam beton..............................................................................42
3. Susut dalam beton...................................................................................43
4. Relaksasi dari tegangan baja...................................................................43
5. Gesekan (Post tension)............................................................................44
6. Slip angkur..............................................................................................45
G. Tata Letak Tendon Prategang......................................................................46
H. Desain Penampang Prategang.....................................................................49
III. METODOLOGI PENELITIAN.......................................................................51
A. Jenis Penelitian............................................................................................51
B. Tempat dan Waktu Penelitian......................................................................51
iii
C. Variabel-variabel.........................................................................................52
1. Variabel bebas.........................................................................................52
2. Variabel terikat........................................................................................52
D. Hipotesis......................................................................................................52
E. Bahan...........................................................................................................53
1. Semen......................................................................................................53
2. Agregat Halus.........................................................................................53
3. Agregat Kasar.........................................................................................53
4. Air...........................................................................................................53
5. Serat........................................................................................................54
6. Kawat prategang.....................................................................................54
F. Peralatan......................................................................................................54
1. Jangkar Penahan......................................................................................54
2. Begisting.................................................................................................54
3. Proving Ring...........................................................................................54
4. Hydraulick jack.......................................................................................55
5. Strain Indicator.......................................................................................55
6. Load Cells Hydraulick............................................................................55
7. Strain Gauge...........................................................................................56
8. Dial Gauge..............................................................................................56
9. Satu set saringan.....................................................................................57
10. Timbangan...........................................................................................57
11. Mesin Pengaduk Beton (concrete mixer)............................................57
12. Kerucut Abrams..................................................................................58
13. VB- test Apparatus..............................................................................58
iv
14. Mesin penggetar Internal (Vibrator)...................................................58
15. Compressing Testing Machine (CTM)................................................58
16. Alat Bantu...........................................................................................58
G. Pelaksanaan Penelitian................................................................................59
1. Pemeriksaan Bahan Campuran Beton.....................................................59
2. Pelaksanaan penelitian............................................................................59
3. Test Set-Up..............................................................................................63
4. Pengujian Kuat Lentur............................................................................65
H. Bagan Alir Penelitian...................................................................................66
DAFTAR PUSTAKA
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Strand 7 kawat......................................................................................13
Gambar 2. Distribusi tegangan sepanjang penampang beton prategang konsentris
................................................................................................................................14
Gambar 3. Distribusi tegangan sepanjang penampang beton prategang eksentris 15
Gambar 4. Pengaruh gaya prategang.....................................................................15
Gambar 5. Momen penahan internal pada balok beton prategang dan beton
bertulang.................................................................................................................16
Gambar 6. Balok prategang dengan tendon parabola............................................16
Gambar 7. Karakteristik beban lentur – lendutan beton serat baja dengan tipe serat
yang berbeda (Soroushian & Bayasi, 1991)...........................................................19
Gambar 8. Perbaikan daktilitas beton serat (Soroushian & Bayasi, 1987)............20
Gambar 9. Perbaikan Kuat Tarik Beton Serat (Soroushian & Bayasi, 1987)........21
Gambar 10. Perbaikan Kuat Lentur Beton Serat (Soroushian & Bayasi, 1987)....22
Gambar 11. Perbaikan Ketahanan Kejut Beton Serat (Soroushian & Bayasi, 1987)
................................................................................................................................23
Gambar 12. Susut pengeringan beton serat dan beton biasa (Soroushian & Bayasi,
1987)......................................................................................................................24
Gambar 13. Pengaruh volume fraksi serat (Vf) dan aspect ratio (lf/df) serat
terhadap kelecakan (Soroushian & Bayasi, 1987).................................................25
Gambar 14. Diagram tegangan regangan bambu...................................................34
vi
Gambar 15. Pengambilan Spesimen Bambu ...........................................35
Gambar 17. Bambu Betung....................................................................................37
Gambar 16. Bambu Ori..........................................................................................37
Gambar 18. Bambu tali..........................................................................................38
Gambar 19. Bambu Hitam.....................................................................................38
Gambar 20. Proving Ring......................................................................................54
Gambar 21. Hydraulick Jack.................................................................................55
Gambar 22. Strain Indicator...................................................................................55
Gambar 23. Strain Gauge......................................................................................56
Gambar 24. Dial Gauge.........................................................................................57
Gambar 25. Penarikan Tendon dan Pengecoran....................................................62
Gambar 26. Penyaluran Gaya Prategang...............................................................62
Gambar 27. Pemasangan Strain Gauge dan Strain Indicator................................63
Gambar 28. Denah Strain Gauge...........................................................................63
Gambar 29. Pemasangan Dial Gauge....................................................................64
Gambar 30. Pengujian Kuat Lentur.......................................................................65
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Spesifikasi strand 7 kawat........................................................................13
Tabel 2. Spesifikasi serat-serat yang sering digunakan.........................................27
Tabel 3. Kadar air dan berat jenis bambu Betung..................................................31
Tabel 4. Kuat tarik bambu tanpa buku kering oven...............................................35
Tabel 5. Kuat tarik rata-rata bambu kering oven...................................................35
Tabel 6. Nilai K_sh untuk komponen struktur post tension..................................43
Tabel 7. Persentase rata-rata kehilangan prategang...............................................45
Tabel 8. Jumlah dan Kode Benda Uji....................................................................51
Tabel 9. Ukuran Benda Uji....................................................................................51
Tabel 10. Ukuran saringan pada penelitian gradasi agregat..................................57
Tabel 11. Spesifikasi Pengujian material...............................................................59
Tabel 12. Hasil pembebanan dan deflection..........................................................64
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Beton dan bahan dasar butiran halus (cementitious) telah digunakan sejak zaman
Yunani atau bahkan peradaban kuno terdahulu. Tahun 1801, F. Ciognet menandai
permulaan perkembangan teknolgi beton dengan mengkaryakan desain perahu
semen kecil yang kita kenal ferrocement. Perkembangan pesat teknologi beton
terjadi pada tahun 1910 yang dipelopori oleh German Committee for Reiforced
Concrete (Komite Jerman untuk Beton Bertulang), Austrian Concrete Committee
(Komite Beton Austria), British Concrete Institute dan American Concrete
Institute (Institut Beton Amerika) dengan perkembangan beton bertulang, dan
pada tahun 1920 era prategang dimulai.
Beton adalah konstruksi bangunan sipil yang paling banyak digunakan. Hal
tersebut dikarenakan beton memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan
bahan-bahan konstruksi lain diantaranya karena harga yang relatif murah
(ekonomis), kemampuan menahan gaya tekan yang tinggi, dapat dibentuk
sesuai kebutuhan konstruksi yang diinginkan, mudah dalam perawatannya
serta ketahanan yang baik terhadap cuaca dan lingkungan sekitar. Oleh karena
itu beton dianggap sangat penting untuk terus dikembangkan.
Seiring perkembangan pengetahuan dan teknologi, perkembangan beton
dituntut untuk meningkatkan kualitas khususnya kekuatan beton yang dikenal
‘Beton Mutu Tinggi”. Teknologi beton mutu tinggi dilakukan dengan
2
menambahkan bahan atau agregat lain didalam beton seperti fly ash,
pemberian serat (fiber concrete), dan teknologi beton prategang.
Perbedaan utama antara beton bertulang dan beton prategang adalah:
1. Beton bertulang
- Adalah Mengkombinasikan beton dan tulangan baja dengan cara
menyatukan dan membiarkan keduanya bekerja bersama – sama sesuai
fungsinya yaitu beton menahan beban tekan dan tulangan akan
menahan beban tarik yang terjadi akibat load (desain beton prategang
edisi ke 3 jilid 1, T.Y lin & Ned H. Burns)
- Beton bertulang adalah Beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah
tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum dan direncanakan
berdasarkan asumsi bahwa kedua material bekerja bersama-sama dalam
menahan gaya yang bekerja (SNI - 03 - 2847 – 2002)
2. Beton prategang
- Mengkombinasikan beton berkekuatan tinggi dan baja mutu tinggi
dengan cara – cara “aktif”. Hal ini dicapai dengan cara menarik baja
dan menahanya kebeton sehingga beton dalam kondisi tertekan
sebelum mengalami beban tekan itu sendiri. Kombinasi aktif ini akan
menghasilkan perilaku yang lebih baik yang berkekuatan tinggi.
(Desain Beton Prategang edisi ke 3 jilid 1, T.Y lin & Ned H. Burns).
- Beton prategang memiliki kelemahan yang bersifat menghilangkan
tegangan prategang yang diakibatkan oleh:
1. Dudukan angkur pada saat penyaluran gaya (slip angkur)
2. Perpendekan elastis beton
3
3. Rangkak pada beton
4. Susut pada beton
5. Relaksasi tegangan tendon
6. Friksi akibat kelengkungan yang disengaja atau tidak disengaja
dalam tendon pasca tarik. (SNI 03-2847-2002).
Suhendro (1991) melaporkan bahwa dalam perencanaan struktur, beton
dianggap hanya mampu memikul tegangan tekan walau sesungguhnya beton
mampu menahan tegangan tarik sebesar 27 kg/m2 (±10% dari tegangan tekan).
Sehingga hal ini tidak efisien terutama pada perencanaan yang didominasi
tarik dan lentur. Bagian tarik pada balok akan mengalami retak sekalipun
hanya mendapatkan tegangan yang tidak begitu besar. Hal ini disebabkan
karena adanya retak rambut yang merupakan sifat alami dari beton. Untuk
mengatasi kekurangan-kekurangan ini maka pada bagian konstruksi yang
menderita gaya tarik biasanya diperkuat dengan tulangan baja atau pemberian
gaya prategang yang disalurkan oleh strand atau kawat pada beton prategang.
Dalam perkembangan teknologi beton sekarang ini, berbagai usaha dilakukan
untuk memperbaiki sifat – sifat yang kurang baik pada beton. Cara perbaikan
tersebut antara lain dengan menambahkan serat ke dalam adukan beton.
Penambahan serat memperbaiki sifat-sifat struktural beton. Serat bersifat
mekanis sehingga tidak akan bereaksi secara kimiawi dengan bahan
pembentuk beton lainnya. Serat membantu mengikat dan menyatukan
campuran beton setelah terjadinya pengikatan awal dengan pasta semen.
4
Ada berbagai macam serat yang biasa digunakan yaitu baja, kaca, plastik,
bambu, kayu dan karbon. Salah satu jenis serat yang populer dipakai adalah
adalah steel fiber namun korosi akan mudah merusak serat tersebut karena
ukuran penampang yang kecil dan harga seratnya pun mahal. Serat yang masih
jarang dimanfaatkan adalah serat natural yaitu serat bambu. masih sangat
sedikit penelitian yang menggunakan serat bambu hal ini mengakibatkan tidak
populernya serat bambu dalam sistem beton berserat.
(Morisco 1994-1999) melaporkan Kondisi kering oven, bambu memiliki kuat
tarik sampai 417 MPa pada kulit bagian luar hampir setara kuat tarik pada
baja. Dari 1500 jenis bambu didunia, 170 (11%) terdapat di Indonesia. Hal ini
menyebabkan bambu sangat mudah didapatkan dan dengan harga yang sangat
murah serta anti korosif. Kelemahan bambu terdapat pada ruas bambu yang
memilki kuat tarik 128 MPa dan memiliki kadar air yang memungkinkan
terjadinya kembang susut.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Siti Hasanah (2012) pada beton
bertulang, melaporkan bahwa sifat–sifat kurang baik dari beton, yaitu getas,
tidak mampu menahan tegangan tarik dan ketahanan yang rendah terhadap
beban impact dapat diperbaiki dengan menambahkan fiber natural yang
terbuat dari potongan bambu pada adukan beton. Selain itu, dilaporkan pula
bahwa tingkat perbaikan yang diperoleh dengan serat bambu tidak banyak
berbeda dengan hasil – hasil yang dilaporkan dengan serat baja (steel fiber).
Serat dari bambu betung tersebut mempunyai kuat tarik sebesar 285 MPa,
berat jenis 0,646, kadar air 5,381 pada kondisi kering udara mampu
5
memberikan hasil yang optimal karena pull-out resistance cukup tinggi dan
memberikan kelecakan yang baik.
Beton prategang dan serat bambu adalah penelitian yang dipilih karena
memiliki kelebihan yang berbeda dengan beton bertulang dan dengan serat
natural. Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, kekurangan pada beton
prategang yang mengakibatkan berkurangnya gaya prategang (perpendekan
elastis beton, rangkak dan susut pada beton dan relaksasi tegangan tendon)
dapat dikurangi dengan menggabungkan sistem prategang dan sistem fiber
pada beton. Harapannya, peningkatan kemampuan beton prategang
untuk mendukung tegangan lentur akan meningkat dan
kehilangan gaya prategang dapat direduksi dengan baik oleh
fiber.
B. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan dapat dirumuskan masalah
yang akan dikaji pada penelitian ini yaitu adakah pengaruh penambahan serat
bambu betung terhadap kekuatan lentur pada balok beton prategang pada
dimensi 120 mm x 250 mm x 2000 mm dan dimensi serat 60 mm x 1 mm x 2
mm dengan prosentase serat 0,4% dari berat total beton.
C. Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini diperlukan batasan-batasan
sebagai berikut:
1. Benda uji yang digunakan :
6
a. Balok prategang ukuran 120 mm x 250 mm x 2000 mm untuk uji kuat
lentur dengan f’c 40 MPa.
2. 3 buah benda uji silinder untuk mengetahuai f’c beton.
3. Kawat baja mutu tinggi (Strand) Ø 12,7 mm, fy 1720 MPa, As 92,9 mm2
4. Penambahan serat bambu betung dengan ukuran 60 mm x 1 mm x 2 mm
sebanyak 0,4 %.
5. Semen yang digunakan semen Type I.
6. Waktu Pengujian beton pada umur 28 hari.
D. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui perilaku beton prategang dengan serat bambu betung pada uji
lentur.
2. Membandingkan hasil kuat lentur dari beton prategang yang tidak berserat
dengan beton prategang berserat.
E. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan mempunyai manfaat antara lain:
1. Memberikan kontribusi dan bahan baca bagi perkembangan ilmu bahan
struktur.
2. Menginformasikan dan mengoptimalkan pemanfaatan beton berserat tidak
hanya dapat dilakukan pada beton bertulang, namun beton prategang pun
dapat menggunakan serat demi perkembangan teknologi di bidang
konstruksi.
7
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Beton Prategang
Mengkombinasikan beton berkekuatan tinggi dan baja mutu tinggi dengan
cara – cara “aktif”. Hal ini dicapai dengan cara menarik baja dan menahannya
kebeton sehingga beton dalam kondisi tertekan sebelum mengalami beban
tekan itu sendiri. Kombinasi aktif ini akan menghasilkan perilaku yang lebih
baik yang berkekuatan tinggi. (Desain Beton Prategang edisi ke 3 jilid 1, T.Y
lin & Ned H. Burns).
Beton prategang adalah beton bertulang yang telah diberikan tegangan tekan
dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat beban
kerja. (SNI 03 – 2847 - 2002)
1. Sejarah Beton Prategang dan Perkembanganya
Beton prategang pertamakali ditemukan oleh Insinyur perancis yaitu
Eugene Freyssinet pada 1933 di Gare Maritime pelabuhan LeHavre
(Perancis). Ia mengemukakan bahwa untuk mengatasi rangkak, relaksasi
dan slip pada jangkar kawat atau pada kabel maka digunakan beton dan
baja yang bermutu tinggi. Disamping itu ia juga telah menciptakan suatu
sistem panjang kawat dan sistem penarikan yang baik, yang hingga kini
masih dipakai dan terkenal dengan system FREYSSINET.
8
Freyssinet sebagai bapak beton prategang dunia segera diikuti jejaknya oleh
para ahli lain untuk mengembangkan jenis struktur beton ini, yaitu :
a. Yves Gunyon adalah seorang insinyur Perancis dan telah menerbitkan
buku Masterpiecenya “Beton Precontraint” (2 jilid) pada tahun 1951.
Beliau memecahkan kesulitan dalam segi perhitungan struktur dari beton
pratekan yang diakibatkan oleh gaya-gaya tambahan disebabkan oleh
pembesian pratekan pada struktur yang mana dijuluki sebagai “Gaya
Parasit” maka Guyon dianggap sebagai yang memberikan dasar dan latar
belakang ilmiah dari beton pratekan.
b. T.Y. Lin adalah seorang insinyur kelahiran Taiwan yang merupakan
guru besar di California University, Merkovoy. Keberhasilannya yaitu
mampu memperhitungkan gaya-gaya parasit yang tejadi pada struktur. Ia
mengemukakan teorinya pada tahun 1963 tentang “Load Balancing”.
Dengan cara ini kawat atau kabel prategang diberi bentuk dan gaya yang
sedemikian rupa sehingga sebagian dari beban rencana yang telah
ditetapkan dapat diimbangi seutuhnya pada beban seimbang ini.
Didalam struktur tidak terjadi lendutan dan karenanya tidak bekerja
momen lentur apapun, sedangkan tegangan beton pada penampang
struktur bekerja merata. Beban-beban lain diluar beban seimbang (beban
vertikal dan horizontal) merupakan “Inbalanced Load”, yang akibatnya
pada struktur dapat dihitung dengan mudah dengan menggunakan teori
struktur biasa. Tegangan akhir dalam penampang didapat dengan
menggunakan tegangan merata akibat “Balanced” dan tegangan lentur
9
akibat “Unbalanced Load”. Tanpa melalui prosedur rumit dapat
dihitung dengan mudah dan cepat. Gagasan ini telah menjurus kepada
pemakaian baja tulangan biasa disamping baja prategang, yaitu dimana
baja prategang digunakan memikul akibat dari Inbalanced Load.
Teori “Inbalanced Load” telah mengakibatkan perkembngan yang
sangat pesat dalam menggunakan beton pratekan dalam gedung-gedung
bertingkat tinggi. Struktur flat slab, struktur shell, dan lain-lain.
Terutama di Amerika dewasa ini boleh dikatakan tidak ada gedung
bertingkat yang tidak menggunakan beton pratekan didalam strukturnya.
T.Y. Lin juga telah berhasil membuktikan bahwa beton pratekan dapat
dipakai dengan aman dalam bangunan-bangunan didaerah gempa,
setelah sebelumnya beton pratekan dianggap sebagai bahan yang kurang
kenyal (ductile) untuk dipakai didaerah-daerah gempa, tetapi
dikombinasikan dengan tulangan baja biasa ternyata beton pratekan
cukup kenyal, sehingga dapat memikul dengan baik perubahan-
perubahan bentuk yang diakibatkan oleh gempa.
2. Kelebihan dan Kekurangan Beton Prategang.
Kelebihan beton prategang :
a. Dapat dipakai pada bentang-bentang yang besar
b. Bentuknya langsing, berat sendiri lebih kecil, lendutan lebih kecil
c. Beton mutu tinggi, tidak mudah retak, lebih aman/ tahan terhadap
pengaruh cuaca sehingga bahaya karatan dari baja oleh merembesnya air
atau uap-uap korosif dapat dibatasi
d. Lebih ekonomis apabila dipakai pada bentang-bentang yang besar
10
Kekurangan beton prategang :
a. Menggunakan alat-alat pelengkap (dongkrak, jangkar, pipa pembungkus,
alat untuk memompa martel, dan lain-lain) dan juga diperlukan
pengawasan pelaksanaan yang ketat.
b. Hanya dapat memikul beban dalam satu arah, kurang cocok untuk
pembebanan bolak balik.
c. Adanya kehilangan gaya prategang akibat dari sifat beton, teknis
pelaksanaan dan friksi.
3. Bahan – bahan pembentuk beton prategang
a. Semen portland
Semen portland tipe I, dipakai untuk bangunan biasa. Penggunaan
semen portland tipe I untuk bangunan yang tidak memerlukan
persyaratan khusus dan untuk tanah atau air dengan kadar sulfat
maksimum 10% juga untuk gedung bertingkat.
Semen portland Tipe II mempunyai kalor perkerasan sedang dan
memiliki ketahanan sulfat sedang. Penggunaan semen portland tipe II
untuk tanah atau air dengan kadar sulfat 10-20% serta untuk
bangunan massa seperti dam dan kepala jembatan
Semen portland tipe III semen dengan kekuatan awal yang tinggi.
kadar C3S lebih banyak dari semen portland tipe lainya. Semen
portland tipe III dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan
kekuatan awal tinggi, misalnya pembuatan jalan beton
11
Semen portland tipe IV memiliki kalor hidrasi rendah. Kadar C3A dan
C3S lebih rendah dari semen portland tipe lainya. Kadar C4AF lebih
tinggi karena adanya Fe2O3 untuk mengurangi kadar C3A.
Semen portland tipe V memiliki ketahanan terhadap agresi sulfat
tinggi. Semen ini mempunyai kadar C3A rendah dan kadar C4AF
tinggi. Penggunaan semen portland tipe V untuk bangunan pengolah
limbah dengan kadar sulfat lebih dari 20%.
b. Agregat
Agregat adalah material granural, misalnya pasir, kerikil, batu pecah,
dan kerak tungku besi, yang dipakai bersama-sama dengan suatu media
pengikat untuk membentuk suatu semen hidraulik atau adukan.
Agregat diperoleh dari sumber daya alam atau agregat dapat juga
diperoleh dengan memecah batuan induk yang lebih besar.
Agregat halus untuk beton adalah agregat berupa pasir alam atau berupa
pasir buatan yang dihasilkan oleh alat-alat pemecah batu dan
mempunyai ukuran butir 5 mm.
Agregat kasar untuk beton adalah agregat berupa kerikil sebagai hasil
disintegrasi alami dari batu-batuan atau berupa batu pecah yang
diperoleh dari pemecahan batu, dan mempunyai ukuran butir antara 5-40
mm. Besar butir maksimum yang diizinkan tergantung pada maksud
pemakaian.
12
c. Baja
Baja untuk beton prategang terdiri dari:
Kawat baja
Kawat baja disediakan dalam bentuk gulungan, kawat dipotong dengan
panjang tertentu dan dipasang di pabrik atau lapangan. Baja harus bebas
dari lemak untuk menjamin rekatan antara beton dengan Baja prategang.
Untaian kawat (strand)
Kekuatan batas strand ada 2 jenis yaitu 1720 MPa dan 1860 MPa, yang
lazim dipakai adalah strand dengan 7 kawat.
Gambar 1. Strand 7 kawat
Tabel 1. Spesifikasi strand 7 kawat
Ø Nominal (mm) Luas Nominal mm2 Kuat Putus (kN)6,35 23,22 407,94 37,42 64,59,53 51,61 8911,11 69,68 120,112,70 92,9 160,115,24 139,35 240,2
Batang Baja
Batang baja yang digunakan untuk beton prategang disyaratkan pada
ASTM A 322, kekuatan batas minimum adalah 1000 MPa. Modulus
elastisitas 1,72 105 – 1,93.105 MPa.
13
4. Konsep Dasar Beton Prategang
a. Sistem Prategang untuk mengubah beton menjadi bahan yang elastis
Eugene Freyssinet memvisualisasikan beton prategang pada dasarnya
adalah beton yang ditransformasikan dari bahan yang getas menjadi
elastis dengan memberikan desakan pada bahan tersebut. Konsep ini
melahirkan “tidak ada tekanan tarik” pada beton sehingga beton tidak
retak.
Penyelesain menjadi sedikit rumit apabila tendon ditempatkan secara
eksentris terhadap titik berat penampang beton. Akibat gaya prategang
yang eksentris, beton dibebani oleh momen dan beban langsung.
Gambar 2. Distribusi tegangan sepanjang penampang beton prategang konsentris
14
Bila tendon dilengkungkan, bagian kanan atau kiri dari batang sebagai
benda bebas untuk menilai besarnya gaya pengaruh prategang.
Keseimbangan gaya – gaya horisontal menunjukan tekanan pada beton
menyamai besernya gaya prategang pada baja.
Gambar 3. Distribusi tegangan sepanjang penampang beton prategang eksentris
Gambar 4. Pengaruh gaya prategang
15
b. Sistem prategang untuk kombinasi baja mutu-tinggi dengan beton.
Konsep ini mempertimbangkan beton prategang sebagai kombinasi dari
baja dan beton, seperti pada beton bertulang dimana baja menahan
tarikan dan beton menahan tekan dengan demikian kedua bahan
membentuk kopel penahan untuk melawan momen eksternal.
P P
tendon C C
T T
Bagian balok prategang Bagian balok beton bertulang
c. Sistem prategang untuk mencapai kesetimbangan beban
Konsep ini menggunakan prategang sebagai suatu usaha untuk membuat
seimbang gaya-gaya pada suatu batang.
h
l
wb
Gambar 5. Momen penahan internal pada balok beton prategang dan beton bertulang
Gambar 6. Balok prategang dengan tendon parabola
16
5. Metode pemberian tegangan
a. Pretensioned Prestressed Concrete
Metode dengan cara tendon ditegangkan dengan pertolongan alat
pembantu sebelum dicor atau sebelum beton mengeras dan gaya
prategang dipertahankan sampai beton cukup keras. Gaya prategang
akan ditransfer kebeton melalui panjang transmisi tertentu yang
tergantung kondisi permukaan serta profil penampang baja, diameter dan
kekuatan beton. Keuntunganya metode ini adalah daya lekat yang bagus
dan kuat terjadi antara baja tegangan dan beton pada seluruh panjangnya
dan baik jika produk dalam jumlah besar.
b. Pretensioned Postressed Concrete
Metode dengan cara mengecor beton terlebih dahulu dan dibiarkan
mengeras sebelum diberi gaya tegangan. Baja dapat ditempatkan dalam
posisi dudukan besi yang sesuai dengan koordinat yang telah ditentukan,
lalu dicor dalam beton, lekatan dihindarkan dengan menyelubungi baja
dengan membuat saluran untuk tempat kabel. Setelah kekuatan beton
tercapai maka baja ditegangkan diujung – ujungnya dan dijangkar.
Metode ini dibagi menjadi 2 yaitu Bonded tendons dan non-bonded
tendons.
17
B. Beton Serat
Beton serat merupakan campuran beton ditambah serat, umumnya berupa
batang– batang dengan ukuran 5 – 500 µm (mikro meter), dan panjang sekitar
25 mm. Bahan serat dapat berupa serat asbes, serat tumbuh – tumbuhan
(bambu, ijuk), serat plastik (polypropylene), atau potongan kawat baja.
Kelemahannya sulit dikerjakan, namun lebih banyak kelebihannya, antara lain
kemungkinan terjadi segregasi kecil, daktail, dan tahan benturan (Mulyono,
2004). Maksud utama dari penambahan serat ini adalah untuk menambah kuat
tarik beton. Pemberian serat tidak banyak menambah kuat tekan beton namun
hanya menambah daktilitasnya saja (Tjokrodimulyo,1996).
Menurut ACI Committee 544, beton serat didefinisikan sebagai beton yang
terbuat dari campuran semen, agregat kasar, agregat halus, serta sejumlah kecil
serat. Penambahan serat dimaksudkan untuk memberi tulangan serat pada
beton, yang disebarkan secara acak untuk mencegah retak-retak yag terjadi
akibat pembebanan.
Penambahan serat pada adukan beton memperbaiki sifat-sifat struktural beton.
Serat-serat di dalam beton akan bersifat mekanis sehingga tidak akan bereaksi
secara kimiawi dengan bahan beton lainnya. Serat membantu mengikat dan
menyatukan campuran beton setelah terjadinya pengikatan awal dengan
semen.
Mekanisme perkuatan serat adalah meliputi adanya transfer tegangan dari
matrik ke serat melalui geser antar permukaan atau melalui ikatan yang terjadi
dengan adanya permukaan serat yang diberi bentuk tertentu. Dengan adanya
18
bentuk tertentu pada permukan serat akan terjadi saling mengikat antara serat
dan matrik. Selanjutnya tegangan tersebut dipikul oleh serat dan matrik sampai
matrik retak kemudian total teganagn ditransfer seluruhnya ke serat sampai
serat tercabut (pull out).
Sifat – sifat mekanika beton serat dipengaruhi oleh tipe/jenis serat, rasio
panjang serat terhadap diameter serat (aspect ratio), ukuran, bentuk, jumlah
total serat (prosentase serat terhadap volume beton), kekuatan matrik, metode
persiapan contoh uji dan ukuran agregat (ACI Committee 544, 1988).
Gambar 7. Karakteristik beban lentur – lendutan beton serat baja dengan tipe
serat yang berbeda (Soroushian & Bayasi, 1991)
19
Beberapa sifat dan perilaku beton yang dapat diperbaiki setelah penambahan
serat antara lain :
1. Daktilitas
Penambahan serat ke dalam adukan beton dapat mengatasi masalah beton
yang bersifat getas (brittle) menjadi lebih daktail. Energi yang diserap oleh
beton serat untuk mencapai keruntuhan lebih besar dibandingkan dengan
energy yang diserap oleh beton biasa, baik akibat beban tekan maupun
akinbat beban lentur. Jumlah energi yang diserap oleh beton erat
hubungannya dengan luas daerah di bawah kurva tegangan regangan seperti
terlihat pada Gambar 8.
Perbaikan sifat ini sangat menguntungkan untuk struktur beton bertulang
tahan gempa dan struktur tahan ledakan karena dapat menyerap energy
Gambar 8. Perbaikan daktilitas beton serat (Soroushian & Bayasi, 1987)
20
yang masuk melalui deformasi yang besar tanpa keruntuhan (Soroushian &
Bayasi, 1987).
2. Kekuatan lentur dan tarik.
Sifat kuat tarik yang rendah pada beton dapat diperbaiki dengan
penambahan serat ke dalam adukan. Gambar 9 dan 10 memperlihatkan
pengaruh serat pada beton dari pengujian tarik langsung dan pengujian
lentur. Dari gambar tersebut terlihat bahwa dengan adanya serat dalam
beton dapat memperbaiki daktilitas beton.
Gambar 9. Perbaikan Kuat Tarik Beton Serat (Soroushian &
Bayasi, 1987)
21
3. Ketahanan kejut (impact resistance)
Beton biasa sangat lemah dalam menerima beban kejut. Penambahan serat
ke dalam adukan beton dapat meningkatkan ketahanan kejut beton dengan
sangat memuaskan. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 11, dimana
ketahanan kejut pada beton biasa jauh lebih rendah bila dibandingkan
dengan beton serat. Kemampuan menyerap energi sampai terjadi retak
pada beton serat sangat besar. Peningkatan ketahanan kejut sangat
menguntungkan untuk perkerasan lapangan terbang dan struktur
pelindung (Soroushian & Bayasi, 1987)
Gambar 10. Perbaikan Kuat Lentur Beton Serat (Soroushian & Bayasi, 1987)
22
4. Ketahanan terhadap kelelahan (fatigue life)
Penambahan volume fraksi serat pada adukan beton dapat
meningkatkan ketahanan terhadap kelelahan, mengurangi lebar retak, dan
lendutan yang terjadi akibat pembebanan kelelahan (fatigue). Perbaikan
Gambar 11. Perbaikan Ketahanan Kejut Beton Serat (Soroushian & Bayasi, 1987)
23
sifat ini mendorong pemakaian beton serat untuk aplikasi perkerasan dan
jembatan. Penggunaan beton serat dapat mereduksi tebal perkerasan
beton biasa sampai 50% (ACI Committee 544, 1982).
5. Penyusutan (shrinkage)
Keretakan pads beton dapat juga terjadi akibat penahanan terhadap
penyusutan bebas yang disebabkan oleh kontinuitas struktur, baja tulangan
dan gradien kebasahan dalam beton. Dengan adanya serat dalam beton
dapat mengurangi penyusutan dan membatasi retak-retak penyusutan,
seperti yang terlihat pada Gambar 12.
24
Beberapa hal yang harus diperhatikan pada beton serat baja yaitu:
a. Terjadinya korosi pada serat jika tidak terlindung dengan baik oleh beton.
b. Masalah workability yang menyangkut kemudahan dalam proses
pengerjaan. Penambahan serat baja ke dalam adukan beton akan
menurunkan kelecakan. Makin tinggi volume fraksi dan aspect ratio serat
ke dalam adukan beton maka kelecakan semakin menurun. Hal ini dapat
dilihat pada Gambar 13.
Pengukuran kelecakan adukan serat dengan pengujian slump akan
menghasilkan nilai slump yang rendah sehingga pengujian slump bukan
merupakan ukuran kelecakan yang baik untuk beton serat. Nilai slump
Gambar 12. Susut pengeringan beton serat dan beton biasa
(Soroushian & Bayasi, 1987)
Gambar 13. Pengaruh volume fraksi serat (Vf) dan aspect ratio (lf/df) serat terhadap
kelecakan (Soroushian & Bayasi, 1987)
25
sebesar 2 cm pada adukan beton serat masih dapat dikerjakan. Alat ukur
kelecakan lainnya yang lebih efektif digunakan untuk adukan beton serat
adalah Inverted Slump Cone Test Equipment dan VB-test Apparatus yang
prinsip kerjanya mengukur waktu yang diperlukan (dalam detik) untuk
meluluhkan adukan beton dengan metode penggetaran. Kelecakan beton
serat yang baik bila VB-time nya sebesar 5-25 detik (ACI Committee 544,
1984)
c. Masalah mix design untuk memperoleh mutu tertentu dengan kelecakan
yang memadai untuk itu perlu diteliti.
d. Terjadinya balling effect yaitu serat menggumpal seperti bola dan tidak
menyebar secara merata pada saat pencampuran sehingga perlu diusahakan
cara penyebaran serat baja secara merata pada adukan.
C. Aplikasi Konsep beton serat
Sebagian besar aplikasi beton serat baja digunakan pada pelat (slab), bridge
deck, perkerasan lapangan terbang perkerasan lapangan parkir, bantalan rel
kereta api, gelagar pada jembatan, balok dan kolm struktur. Dalam aplikasi –
aplikasi tersebut, pekerjaan beton serat dibagi menjadi dua kategori yaitu :
overlay dan perkerasan baru.
Penggunaan beton serat untuk beberapa aplikasi pelat dan lantai seperti lantai
gudang di Burnassum Project, Holland: proyek lantai untuk alat – alat berat
(gudang) di Kidston Gold Mine, Australia dan sebagainya pada umumnya
menunjukkan bahwa pemakaian beton serat untuk aplikasi - aplikasi tersebut
memberikan lebih banyak keuntungan daripada pemakaian beton biasa antara
26
lain : dapat mengurangi retak yang terjadi kecuali pada konstruksi
sambungannya, dapat mengurangi tebal perkerasan, lebih ekonomis, dapat
digunakan pada lantai dengan beban – beban yang berat dan memberikan
ketahanan yang lebih baik terhadap kerusakan yang diakibatkan roda alat –
alat berat, pelaksanaan proyek dapat diselesaikan lebih cepat dan dapat
mengurangi penggunaan baja tulangan tarik pada pelat dengan menggunakan
system sambungan yang baik. (ACI Committee 544, 1988).
Beton serat pada umumnya direncanakan terhadap kekuatan lentur statik
selama umur konstruksi. Grafik – grafik perencanaan hanya mengambil
perbaikan dalam ketahanan terhadap beton serat baja saja dan jarang
diarahkan pada spesifikasi dan prosedur perencanaan juga factor penting yang
lain seperti penyusutan (shrinkage) dan ketahanan terhadap beban kejut.
D. Serat (Fiber)
Berbagai macam serat telah diteliti sebagai bahan campuran adukan beton
seperti serat baja, serat gelas, serat karbon, serat polimer, serat asbes dan serat
dari bahan alami.
Bermacam-macam serat direkomendasikan sebagai perkuatan beton, ACI
Committee 544 mengklasifikasikan tipe serat secara umum menjadi empat
yaitu:
1. SRFC (Steel Fiber Reinforced Concrete).
2. GFRC (Glass Fiber Reinforced Concrete).
3. SNFRC (Synthetic Fiber Reinforced Concrete).
4. NFRC (Natural Fiber Reinforced Concrete).
27
Tabel 2. Spesifikasi serat-serat yang sering digunakan.
Fiber Types Specific Gravity
Tensile Strength
(Ksi)
Young’s Modulus 103 Ksi
(%)
Elangition at Failure
(%)
Common Diametres
(inch)
Common Length (inch)
1 2 3 4 5 6 7
Steel 7,86 100 – 300 30 Up to 300,0005 –
0,04 0,5 – 1,5
Glass 2,7 Up to 180 11 3,50,004 – 0,0,3 0,5 – 1,5
Polypropylene 0,91 Up to 100 0,14 – 1,2 2,5 Up to 0,1 0,5 – 1,5
Carbon 1,60 Up to 100 7,2 1,40,0004 – 0,0008 0,02 – 1,5
Sumber . Soroushian, 1987.
Serat Kaca memiliki kuat tarik yang relatif tinggi, kepadatan rendah dan
modulus elastisitas tinggi. Kelemahan serat kaca adalah mudah rusak akibat
alkali yang terkandung di dalam semen dan mempunyai harga beli yang lebih
tinggi bila dibandingkan serat lainnya (Soroushian & Bayasi, 1987).
Serat Polimer telah diproduksi sebagai hasil dari penelitian dan
pengembanagan industri petrokimia dan tekstil. Serat polimer termasuk
aramid, acrylic, nylon dan polypropylene mempunyai kekuatan tarik yang
tinggi tetapi modulus elastisitas rendah, daya lekat dengan matrik semen yang
rendah, mudah terbakar dan titik leleh nya rendah.
Serat karbon sebenarnya sangat potensial untuk memenuhi kebutuhan tarik
yang tinggi dan kuat lentur yang tinggi. Serat karbon memiliki modulus
elastisitas yang sama bahkan dua hingga tiga kali lebih kuat dari baja, sangat
ringan dengan berat jenis 1,9. Namun penyebaran serat karbon dalam matrik
semen lebih sulit bila dibandingkan dengan serat lainnya.
28
Serat natural atau NFRC (Natural Fiber Reinforced Concrete) masih sedikit
dimanfaatkan, karena penelitian yang dilakukan masih jarang dan belum
adanya publikasi. “Bambu” adalah salah satu serat alam yang baik digunakan.
E. Serat Bambu
Bambu merupakan tanaman ordo Bamboooidae yang pertumbuhnya cepat dan
dapat dipanen pada umur sekitar 3 tahun. Pada masa pertumbuhan bambu
dapat tumbuh vertikal 5 cm perjam atau 120 cm perhari (Morisco, 1996)
menyatakan, adanya serabut sklerenkin di dalam batang bambu yang
menyebabkan bambu mempunyai kekuatan dan dapat digunakan untuk
keperluan bahan bangunan. Kekuatan bambu umumnya dipengaruhi oleh
jumlah serat sklerenkin dan selulosa didalam bambu. Kekuatan bambu di
bagian luar jauh lebih tinggi dibandingkan bambu bagian dalam.
1. Anatomi Bambu
Sifat dari batang bambu ditentukan oleh struktur anatominya. Batang
bambu terdiri atas nodia dan internodia. Pada internodia, sel-sel
berorientasi pada arah aksial, sedangkan pada nodia sel-sel melintang pada
tiap sambungannya. Bagian luar batang dibentuk oleh dua lapisan sel
epidermis, bagian dalamnya lebih tebal dan sangat tinggi kadar lignin-nya.
Permukaan sel yang paling luar dilindungi oleh lapisan selaput berupa
lapisan lilin. Disamping itu, bagian dalam batang terdiri dari sel-sel
sclerencyma. Perbedaan anatomi ini akan mempengaruhi kekuatan bambu
sesuai dengan jenisnya masing-masing
29
Beberapa hal yang cukup penting berkaitan dengan sifat anatomi bambu
antar lain adalah :
a. Panjang Serat
Dari pengujian yang dilakukan pada bambu berumur tiga tahun,
diketahui bahwa panjang serat bervariasi antara 2,631-4,279 mm.
Panjang serat minimum diperoleh dari bambu betung bagian ujung,
panjang serat maksimum diperoleh dari bambu Betung bagian pangkal.
Sedangkan panjang rata-rata dari jenis spesies tersebut adalah 3,384 mm.
dari bambu Legi bagian ujung, sedang presentasi serat sklerenkim rata-
rata tersebut adalah 46,13 %
b. Jumlah Berkas Pembuluh
Dari pengujian yang dilakukan pada bambu berumur tiga tahun,
diketahui bahwa jumlah berkas pembuluh bervariasi 201,19-369,20/cm2.
Jumlah berkas pembuluh minimum diperoleh dari bambu Betung bagian
pangkal, jumlah berkas pembuluh maksimum diperoleh dari bambu
wuluh bagian ujung, seang jumlah berkas rata-rata adalah 279,66/cm2.
c. Kandungan Silika
Dari pengujian yang dilakukan pada bambu berumur tiga tahun,
diketahui bahwa kandungan silika kisarannya cukup lebar. Kandungn
silika ini sangat berpengaruh pada tingkat kekuatan bambu.
2. Sifat Fisika Bambu
Bambu sebagai salah satu komponen bahan bangunan, sangat rentan
terhadap perubahan bentuk/ deformasi. Perubahan ini antara lain
30
disebabkan oleh temperatur dan kelembaban, sehingga mengakibatkan
terjadinya sifat kembang dan susut pada bambu. Beberapa peneliti telah
melakukan pengukuran kadar air bambu Apus, bambu ori, dan bambu
Betung. Spesimen diambil dari pangkal, tengah dan ujung.
Triwiyono dan Marisco (2000) juga melakukan pengukuran kadar air serta
berat jenis bambu, khususnya bambu Betung. Pengukuran kadar air bambu
basah dilakukan sehari setelah penebangan, sedangkan pengukuran kadar
air bambu kering dilakukan setelah bambu dikering udarakan selama satu
setengah bulan.
Tabel 3. Kadar air dan berat jenis bambu Betung
Posisi NomorBambu Basah
Berat Kering Udara
Kadar air (%)
Berat Jenis Kadar Air (%)
Berat Jenis
Pangkal123
Rata-rata
38,61034,25635,36136,076
0,6340,6800.6030,639
5,3814,3905,9095,227
0,6460,6630,6820,664
Tengah123
Rata-rata
41,12936,40235,96537,832
0,6950,7010,7120,703
6,2506,9266,8596,678
0,7110,7020,7690,727
31
Ujung123
Rata-rata
38,69936,07835,51736,765
0,7540,7120,6860,717
6,0348,7566,8187,203
0,7630,6970,8200,760
Sumber : Triwiyono dan Marisco,2000
3. Sifat Mekanika Bambu
Keragaman spesies dan habitat bambu berimplikasi pada perbedaan sifat
penampangnya. Konsekuensinya, beberapa parameter yang mempengaruhi
sifat mekanikanya perlu diidentifikasi dan diuji. Sifat mekanika bambu
meliputi: kuat lentur (bending), kuat tekan (compression), kuat geser
(shear), kuat tarik (tension), puntir (torsion), elastisitas (elasticity),
pemuaian panas (thermal expansion) dan lain-lain.
Beberapa penelitian menurut para ahli tentang sifat mekanik bambu
diantaranya
a) Penelitian Janssen
Janssen (1980) mulai melakukan penelitian sifat mekanik bambu pada tahun
1974, khususnya yang berkaitan dengan sambungan kuda-kuda untuk
keperluan gedung sekolah dan bengkel. Penelitian ini dilakukan untuk
memenuhi permintaan bantuan suatu Negara berkembang. Sebagai acuan
awal untuk penelitian ini adalah berkas-berkas yang dibuat oleh kerajaan
tentara Belanda tahun 1880-an.
Berbagai pengujian telah dilakukan oleh Janssen di Laboratorium untuk
mengetahui kekuatan bambu terhadap tarik, tekan, lentur dan geser dengan
pembebanan jangka panjang dan jangka pendek. Dalam penelitian ini
dipakai bambu dengan spesies Bambusa blumeanaberumur 3 tahun. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa kekuatan bambu sangat dipengaruhi oleh
32
kelembaban bahan. Lebih lanjut dilaporkan bahwa kekuatan lentur rata-rata
adalah sebesar 84 MPa, modulus elastisitas sebesar 20.000 MPa. Kekuatan
geser rata-rata cukup rendah yaitu 2,25 MPa pada pembebanan jangka
pendek dan 1 MPa pada pembebanan jangka panjang (6 – 12 bulan). Dalam
laporan juga dinyatakan bahwa kekuatan tarik sejajar serat cukup tinggi,
yaitu 200 – 300 MPa.
b) Penelitian Morisco
Penelitian tentang bambu juga dilakukan oleh Morisco pada tahun 1994 –
1999. Penelitian ini didorong oleh kenyataan bahwa kuat tarik bambu
sangat tinggi, sedangkan dalam praktek kekuatan ini belum dimanfaatkan
karena belum adanya metode penyambungan bambu yang dapat
menghasilkan sambungan dengan kekuatan yang memadai. Penelitian
dilakukan secara eksperimental, diawali dengan pengujian sifat mekanik
bambu pada beberapa macam keadaan.
Untuk membandingkan kuat tarik bambu dan baja struktur, maka telah diuji
kuat bambu ori dan bambu Betung. Spesimen bambu betung dibuat dari
bahan sekitar kulit, sedangkan bambu Betung dibuat sampai bagian dalam
(utuh). Semua specimen dibuat dari bagian bambu tanpa buku. Sebagai
pembanding dipakai baja beton dengan tegangan leleh sebesar 240 MPa,
yang mewakili baja beton yang terdapat dipasaran. Pengujian memakai
universal testing machine merek United, dengan kapasitas 136 KN. Mesin
uji dilengkapi dengan computer yang dapat memberikan keluaran berupa
33
diagram tegangan regangan lewat plotter/printer. Operasi mesin uji secara
load control.
Gambar 14. Diagram tegangan regangan bambu
Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa kekuatan bambu betung cukup
tinggi yaitu hampir mencapai 500 MPa atau 5000 Kg/cm2, atau sekitar 2
kali tegangan leleh baja, sedangkan kuat tarik rata-rata bambu
Petung/Betung juga lebih tinggi dari tegangan leleh baja. Hanya satu
spesimen yang mempunyai kuat tarik lebih rendah dari tegangan leleh baja.
Dalam penelitian ini juga dilakukan pengujian spesimen untuk mengetahui
perbedaan kekuatan bambu dari bagian luar dan bagian dalam. Dalam
pembuatan spesimen, bambu dibelah tangensial sehingga tebalnya kira-kira
½ dari bambu utuh (seperti gambar di bawah ini). Bagian sisi yang ada
kulitnya mewakili bambu bagian luar, sedangkan sisanya mewakili bambu
bagian dalam. Masing-masing bagian dijadikan specimen untuk diuji
34
kekuatannya. Dari tabel tampak bahwa bambu bagian luar mempunyai
kekuatan jauh lebih tinggi daripada bambu bagian dalam. Kekuatan tinggi
ini diperoleh dari kulit bambu yang terdiri dari unsur silika. Seperti pada
Gambar 15.
Gambar 15. Pengambilan Spesimen Bambu
Dalam praktek pada batang struktur dari bambu selalu terdapat buku-buku.
Mengingat struktur harus dirancang berdasarkan bagian yang lemah, maka
pengujian sifat mekanika yang ditujukan untuk membedakan kuat tarik
sejajar sumbu batang tanpa buku maupun dengan buku telah dilakukan.
Tampak pada Tabel 4 bahwa bambu tanpa buku lebih kuat daripada dengan
buku.
Tabel 4. Kuat tarik bambu tanpa buku kering oven
Jenis Bambu Kuat Tarik Bagian Dalam (MPa)
Kuat Tarik Bagian Luar (MPa)
Ori 164 417Betung 97 285Hitam 69 237Tutul 146 286
Tabel 5. Kuat tarik rata-rata bambu kering oven
Jenis Bambu Kuat Tarik Tanpa Buku (MPa)
Kuat Tarik dengan Buku (MPa)
Ori 291 128Betung 190 116Hitam 166 147Legi 288 126Tutul 216 74Galah 253 124
35
Tali 151 55
4. Jenis Bambu
Dari 1500 jenis bambu di dunia, 170 (11%) diantaranya berasal dari
Indonesia. Bisa dibayangkan banyaknya varietas bambu yang ada di negeri
ini. Tak heran jika orang tua kita memakai bambu dalam kehidupan mereka
sehari-hari, tak terkecuali sebagai bahan bangunan.
Untuk mendapatkan bambu yang kuat dan tahan lama, selain diperhatikan
jenisnya, bambu pun harus dipilih yang sudah tua (3-5 tahun). Sebelum
dipakai bambu diawetkan terlebih dahulu agar tahan lama, baru kemudian
dirangkai dengan teknik yang sesuai dengan karakteristik bambu.
Dari 170 jenis bambu asli Indonesia, hanya ada tiga jenis bambu yang
direkomendasikan untuk digunakan sebagai konstruksi bangunan, yaitu
bambu ori, bambu betung dan bambu tali. Sedangkan beberapa jenis
lainnya, seperti bambu hitam, dapat digunakan sebagai elemen pelengkap
dan dekorasi.
a. Bambu Ori (Dendrocalamus Asper)
Merupakan bambu yang amat kuat dan tergolong besar dengan diameter
10-15 cm. Bambu Betung punya jarak ruas yang pendek dan dinding
tebal serta bisa tunbuh sangat tinggi hingga 10-20 meter. Kuat tarik
bambu ini sebesar 417 MPa (Subyakto, 2009). Bambu jenis ini biasanya
digunakan sebagai struktur utama bangunan, yaitu kolom dan balok.
36
b. Bambu Betung
Bambu ini memiliki diameter 10 cm dan berwarna hijau kekuningan.
Bambu ini bisa tumbuh hingga mencapai 20 meter, panjang ruas 40-60
cm, diameter 8-12 cm, dan tebal dinding sampai 20 mm. kuat tarik
bambu petung mencapai 285 MPa.
Gambar 17. Bambu Betung
c. Bambu Tali
Bambu Tali merupakan bambu yang amat liat dengan diameter 6-8 cm
dengan jarak aantar ruas sampai dengan 65 cm. Panjang batang
maksimal bambu Tali berkisar antara 6-13 meter. Bambu ini dapat
digunakan sebagai gording pada konstruksi atap bambu. Kuat tarik
bambu tali mencapai 151 MPa.
Gambar 16. Bambu Ori
37
Gambar 18. Bambu tali
d. Bambu Hitam (Gigantochloa Atroviolacea)
Dinamakan juga bambu Wuluh. Bambu ini mempunyai panjang ruas
yang sama dengan bambu Tali, hanya saja dindingnya tebal, hingga 2
cm. Bambu Hitam berdiameter antara 4-10 cm dengan panjang 7-18
meter.
Gambar 19. Bambu Hitam
5. Keunggulan Bambu
Rumah-rumah tradisional di Indonesia banyak yang menggunakan bambu
sebagai bahan utamanya. Itu kareana nenek moyang kita tahu bahwa selain
mudah didapat dan murah, bambu juga merupakan material dengan banyak
keunggulan. Yaitu diantaranya:
38
a. Kuat
Jika menggunakan jenis bambu yang tepat, bangunan dari bambu dapat
bertahan sampai 50 tahun lebih. Ini bisa dilihat dari rumah-rumah
tradisional yang masih dapat ditemuai. Rumah-rumah tradisional tersebut
menggunakan bambu-bambu terbaik dengan teknik pemasangan yang
masih digunakan sampai saat ini.
Bambu yang sudah dewasa (berumur 3-5 tahun) mempunyai kekuatan tarik
hingga 480 MPa. Ini lebih tinggi daripada kuat tarik baja yang hanya 370
MPa. Bambu juga mampu menahan gaya tarik sebesar 12.000 kg/m2.
Dengan kekuatan seperti ini kemampuan bambu tidak perlu diragukan lagi.
b. Lentur
Bambu merupakan bahan yang elastis sehingga dapat menjadi material
untuk rumah tahan gempa. Tingkat kelenturannya tinggi, sebab bambu
merupakan maretial yang ringan dan sistem rangkanya bekerja sebagai
engsel. Semua batang dapat bekerja sedikit tanpa mempengaruhi kestabilan
konstruksi. Kelenturan ini terdapat pada pasak, kuncian dan serta ikatan
antar batang bambu. Bahan bangunan bambu serta stukturnyapun dapat
berubah-ubah bentuknya. Fleksibilitas inilah yang membuat bangunan
bambu dapat bergerak mengikuti guncangan gempa. Karena itu, sistem
rangka bambu dapat diterapkan untuk rumah atau bangunan didaerah rawan
gempa.
c. Ramah Lingkungan
39
Sebagai material alami yang dapat diperbaharui selama 3-5 tahun, bambu
bisa dikatakan ramah lingkungan. Ini berdasarkan standar yang ditetapakan
para ahli yaitu, suatu material bisa dikatakan ramah lingkungan jika dapat
diperbaharui maksimal setiap 6 tahun. Keunggulan inilah yang tidak
tersaingi oleh material lainya.
6. Kelemahan Bambu
Sebagai material alami, tentunya bambu memiliki beberapa kelemahan
yang kadang mendatangkan kendala. Namun, para ahli tentunya sudah
melakukan berbagai macam penelitian untuk mengatasinya. Berikut
beberapa kelemahan bambu.
a. Tidak tahan air, terutama air hujan
Untuk bambu yang digunakan pada bidang eksterior, pakailah bambu jenis
terbaik yang kering dan telah melalui proses pengawetan.
b. Sambungan sulit
Meskipun fungsinya hampir serupa dengan kayu, beberapa perbedaan agak
mempersulit penggunaan bambu sebagai struktur bangunan. Salah satunya
adalah bentuknya yang menyerupai pipa sehingga menjadi kendala dalam
pembuatan sambungan antar bambu terutama pada sambungan.
c. Bentuknya kaku
d. Rawan bubuk
e. Mudah lapuk dan ditumbuhi jamur
40
F. Kehilangan Gaya Prategang
Besarnya gaya prategang sebenarnya yang ada dalam suatu balok beton
prategang tidak dapat diukur dengan mudah. Gaya total pada tendon pada saat
penarikan dapat ditentukan dengan pressure gage pada dongkrak. Bermacam-
macam kehilangan gaya prategang akan menurunkan gaya prategang menjadi
harga yang lebih rendah, sehingga beban yang dipikul balok prategang
menjadi lebih rendah pula. Selisih antara gaya prategang akhir dengan gaya
prategang awal dinamakan “kehilangan prategang”. Jenis-jenis Kehilangan
Prategang
1. Perpendekan elastis beton
Ketika gaya prategang disalurkan ke beton, maka beton akan menerima
tekanan dan memendek sehingga terjadi pengenduran pada tendon.
Regangan tekan pada beton akibat prategang harus sama dengan
pengurangan regangan pada baja:
ε c= ∆ εs
f c
Ec =
∆ f s
E s
∆ f s= Es f c
Ec = nf c
Keterangan:
fc = tegangan pada beton setelah penyaluran tegangan dari tendon
berlangsung.
∆ f s = tegangan tendon awal fsi dikurangi dengan tegangan tendon
setelah penyaluran fs
41
∆ f s= fsi – fs = nf c .....................................................................................( 1 )
Apabila Po adalah gaya awal tendon dan Pf adalah gaya sesudahnya maka :
Po – Pf = nP f
Ac Aps
Po = nP f
Ac Aps + Pf
Po = Pf ( n A ps
Ac
+1) = P f
Ac(n Aps+ Ac)
Po = f c (n A ps+ Ac)
f c= Po
Ac+nA ps diperkirakan sama dengan
Po
Ag
Sehingga: ∆ f s= nf c = n Po
A g....................................................( 2 )
Untuk beban eksentris, fc = Po
Ag±
Po . e . y
I±
M . yI
Mg = momen gelagar
Berhubung tegangan yang dihitung adalah tegangan pada pusat tendon
maka nilai y = e
2. Rangkak dalam beton
Rangkak merupakan deformasi yang terjadi pada beton dalam keadaan
tertekan akibat beban mati permanen. Kehilangan tegangan pada tendon
akibat rangkak pada beton sebesar:
∆ f s = Ct n fc ....................................................................................( 3 )
Keterangan :
Ct = 2 untuk struktur pre tension
42
Ct = 1,6 untuk struktur post tension
fc = tegangan pada beton yang melekat pada titik berat tendon akibat
gaya prategang awal.
3. Susut dalam beton
Susut adalah perubahan volume dalam beton
ε s h= 8,2.10-6 (1- 0,06 VS
)(100-RH) ....................................................( 4 )
Keterangan :
V = volume beton (dalam inch)
S = luas permukaan beton
RH = kelembaban relatif udara
∆ f s = K s h ε s h E s
K s h= factor susut yang tergantung waktu
K sh= 1 untuk prategang pretension
ε s h = regangan susut dalam beton
Tabel 6. Nilai K_sh untuk komponen struktur post tension
Selisih waktu antara pengecoran dengan prategangan
1 3 5 7 10 20 30 60
K s h 0,92
0,85
0,80
0,77
0,73
0,64
0,58
0,45
4. Relaksasi dari tegangan baja
Relaksasi diartikan sebagai kehilangan dari tegangan tendon secara
perlahan seiring dengan waktu dan besarnya gaya prategang yang diberikan
dibawah regangan yang hampir konstan
43
Basarnya kehilangan tegangan pada baja akibat relaksasi baja prategang
dapat dihitung dengan rumus:
∆fre = [Kre – J(∆fSH+∆fcR + ∆fES)]C ....................................................( 5 )
Keterangan :
∆fre = kehilangan tegangan akibat relaksasi baja prategang
Kre = Koefisien relaksasi yang harganya berkisar 41- 138 MPa
J = Faktor waktu yang harganya berkisar antara 0,05-0,15
C = Faktor relaksasi yang besarnya tergantung pada jenis tendon
∆fSH = Kehilangan tegangan akibat susut
∆fcR = Kehilangan tegangan akibat rangkak
∆fES = Kehilangan tegangan akibat perpendekan elastic beton
5. Gesekan
Kehilangan ini terjadi akibat gesekan antara tendon dengan bahan
sekitarnya (selubung tendon). Kehilangan ini langsung dapat diatasi dari
penarikan tendon pada jack.
L μ Px α
Ps Px
α
Ps = Px e(μα+KL) ....................................................................................( 6 )
Keterangan :
44
K = koefisien panjang, sesuai dengan tipe tendon
Px = Prategang awal
μ = koefisien gesek
6. Slip angkur
Slip angkur terjadi pada saat tendon dilepas setelah mengalami penarikan
dan prategang dialihkan ke angkur. Tendon dapat tergelincir sedikit.
Besarnya slip sekitar 2,5 mm
ε s= ∆ aL
∆ f s= ε s Es
∆ f s=∆ aL
Es .....................................................................................( 7 )
Tabel 7. Persentase rata-rata kehilangan prategang
No Kehilangan Prategang Pretension (%)
Post Tension (%)
1 Perpendekan elastis beton 4 12 Rangkak pada beton 6 53 Susut beton 7 64 Relaksasi baja 8 8
25 20
G. Tata Letak Tendon Prategang
Tegangan tarik pada serat beton yang terluar dari garis netral akibat beban
layan tidak boleh melampaui nilai maksimum yang diizinkan oleh peraturan
yang ada seperti pada SNI 2847 2002.
Pasal 20.4.2.3. Tegangan tarik serat terluar akibat beban layan ≤ ½ √ f ' c . Oleh
karena itu perlu ditentukan daerah batas pada penampang beton dimana pada
45
daerah tersebut gaya prategang dapat diterapkan pada penampang tanpa
menyebabkan terjadi tegangan tarik pada serat beton.
ya
e yb
fca = - PAc
+ P . e . ya
I
Keterangan :
fca = tegangan pada serat atas
e = eksentrisitas tendon prategang
Ac = luas penampang beton
I = momen inersia penampang beton
P = gaya prategang
r = √ IAc
r = jari-jari inersia
I = r2.Ac
fca = - PAc
+ P . e . ya
I = -
PAc
+ P . e . ya
r2 Ac
= PAc
(−1+e . ya
r 2 )................................( 8 )
Agar tidak terjadi tegangan tarik pada serat atas maka fca = 0
(−1+e . ya
r2 ) = 0
r2 = e. ya
e = r2
ya
46
Jadi agar tidak terjadi tegangan tarik pada serat atas maka batas bawah tendon
prategang sebesar :
kb = r2
ya
Tegangan pada serat beton paling bawah
fcb = - PAc
- P . e . yb
I = -
PAc
- P . e . yb
r2 Ac
= PAc
(−1−e . yb
r2 )..........................................( 9 )
Tegangan pada serat beton paling bawah = 0
(−1−e . yb
r2 ) = 0
-e = r2
yb tanda negatip e diatas garis netral
Jadi agar tidak terjadi tegangan tarik pada serat bawah maka batas atas tendon
prategang sebesar :
ka = r2
yb
Untuk penampang persegi dengan tinggi h dan lebar b
r2 = IA
= 1
12bh3
b . h=¿
112
h2
ya = yb = ½ h
maka ka = kb =
112
h2
12
h =
16
h .......................................................................( 10 )
47
ka
kb h
b
Daerah eksentrisitas tendon prategang harus ditempatkan sedemikian rupa
supaya tegangan tarik yang terjadi tidak melebihi tegangan tarik izin beton
sesuai dengan SNI 2847 2002. Apabila MD adalah momen akibat beban mati
dan MT adalah momen akibat beban mati dan beban hidup, maka amin = M D
P i
terjadi pada saat transfer
grs netral C kb
amin eb
eb = amin + kb
amax = MT
Pi terjadi pada saat beban layan (service load)
C ka grs netral amax
eb
eb = amax - ka
Keterangan :
C = gaya tekan
48
H. Desain Penampang Prategang
Untuk desain pendahuluan, tinggi penampang beton prategang biasanya dapat
dipakai pendekatan 70 % dari penampang beton bertulang biasa. Tinggi
penampang beton prategang dapat juga dihitung dengan pendekatan :
h = k√ M ............................................................................................( 11 )
Keterangan :
h = tinggi balok dalam inch
k = koefisien 1,5 – 2
M = momen lentur maksimum kip-ft
Desain Dengan Teori Elastik, penampang beton prategang ditentukan oleh :
1. Momen total yang menentukan terjadinya tegangan akibat beban kerja
2. Momen berat sendiri balok yang menentukan lokasi tendon (eksentrisitas )
dan tegangan yang dialihkan.
Langkah-Langkah Desain: (perbandingan MG/MT kecil (< 20%)
1. Dari penampang disain pendahuluan, tentukan letak tendon (c.g.s)
eb = amin + kb
amin = MG
Fo dengan MG adalah momem akibat berat sendiri; Fo merupakan
gaya inisial
eb – kb = MG
Fo ..................................................................................( 12 )
49
2. Dengan letak c.g.s seperti diatas, hitung gaya prategang efektif F
eb = amax - ka
amax = MT
F dengan MT adalah momem total sendiri; F merupakan gaya
efektif
eb + ka = MT
F
F = M T
eb+ka ............................................................................................( 13 )
3. Hitung Ac yang diperlukan dengan
Fo
Ac
: fb = ya : h
fb = Fo h
Ac y a dan
fa = F h
Ac y b ............................................................................................( 14 )
4. Cek tegangan serat atas dan bawah pada penampang beton.
Tegangan beton sesaat setelah penyaluran gaya prategang adalah:
fb < 0,60f’c, fa<0,25 √ f ' c dan serat tarik pada ujung komponen <0,5 √ f ' c
Tegangan beton pada kondisi beban layan adalah:
fa < 0,45 √ f ' c, fb < 0,5 √ f ' c, nilai tersebut diambil hanya sedikit dibawah
nilai modulus runtuh beton normal yaitu fy = 0,7 √ f ' c .
51
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang dilakukan merupakan penelitian yang bersifat observasi
dan penelitian eksperimen. Penulis akan melakukan penelitian di laboratorium
untuk mendapatkan data yang konkret. Jumlah benda uji dan ukuran benda uji
dapat dilihat pada Tabel. 8 dan Tabel 9.
Tabel 8. Jumlah dan Kode Benda Uji
% kadar serat pengujian
Polos Serat Bambu
JumlahSampel
Kuat Lentur L.0-A L.1-A
L.1-B
3 Sampel
Tabel 9. Ukuran Benda Uji
Pengujian Jumlah dan Vareabel
Benda Uji
Ukuran Benda Uji
Kuat Lentur 1 balok beton polos
2 balok beton prategang
(120x 250 x 2000) mm3
B. Tempat dan Waktu Penelitian
Lokasi penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi,
Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Jalan Soemantri Brojonegoro 1
Gedung Meneng Bandar Lampung. Waktu penelitian dilaksanakan setelah
seminar proposal
C. Variabel-variabel
Variabel penelitian yang digunakan ada 2 buah variabel yaitu :
52
1. Variabel bebas
Variabel bebas yang dipakai dalam penelitian ini adalah bahan tambahan
berupa subtitusiserat bambu terhadap kapasitas ultimit beton bertulang.
2. Variabel terikat
Variabel terikat pada penelitian ini adalah kapasitas ultimit beton prategang
untuk waktu pengerasan yang sama yang diperoleh dari hasil pengujian
benda uji pada umur 28 hari.
D. Hipotesis
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah tentang pemanfaatan serat
bambu betung sebagai bahan tambah untuk pembuatan beton terhadap
kapasitas ultimit beton bertulang. Hipotesis yang ditarik adalah:
Ho: Tidak ada pengaruh perilaku beton prategang pada penggunaan serat
bambu betung terhadap kapasitas ultimit beton prategang pada komposisi
campuran bahan.
Ha: Ada pengaruh perilaku beton prategang pada penggunaan serat bambu
betung terhadap kapasitas ultimit beton prategang pada komposisi
campuran bahan.
E. Bahan
1. Semen
Semen adalah bahan pembentuk beton yang berfungsi sebagai pengikat
butiran agregat dan mengisi ruang antar agregat. Penelitian ini
53
menggunakan semen Portland Type I, dengan merek dagang Holcim, yang
didapatkan dari toko bahan bangunan dengan satuan 50 kg/zak.
2. Agregat Halus
Agregat halus terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan terhadap kadar air,
berat berat jenis dan penyerapan, analisa saringan, kadar lumpur dan uji
kandungan zat organik (memenuhi standar ASTM C 33). Agregat halus
yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasir yang berasal dari Gunung
Sugih, Lampung Tengah.
3. Agregat Kasar
Agregat kasar terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan terhadap kadar air,
berat jenis dan penyerapan, keausan Los Angeles. Agregat kasar yang
digunakan pada penelitian ini adalah agregat spit dengan ukuran maksimum
20 mm.
4. Air
Air yang digunakan adalah air bersih yang tidak mengandung lumpur,
minyak dan benda-benda merusak lainnya yang dapat dilihat secara visual
serta tidak mengandung garam-garam yang dapat larut dan dapat merusak
beton.
5. Serat
Serat yang digunakan yaitu serat kulit bambu betung dengan dimensi 60
mm x 2 mm x 1 mm ( Sumber: saran penelitian Siti Hasanah 2012).
54
6. Kawat prategang
Baja mutu tinggi yang digunakan strand Ø 12,7 mm, luas nominal 92,9
mm2, fy 1720 MPa dan kuat putus (fpu) 160,1 KN
F. Peralatan
Alat- alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Jangkar Penahan
Jangkar penahan terbuat dari dudukan baja yang dimodifaksi sesuai
kebutuhan. Dua buah jangkar penahan pada bidang garis lurus dengan jarak
7000 mm. Kemudian diberikan dudukan untuk mengikat strand pada saat
pasca tarik.
2. Begisting
Begisting terbuat dari multyplek 12 mm dengan tinggi 250 mm, lebar 200
mm dan panjang 2000 mm. Dihubungkan dengan kayu balok 6/8 cm.
3. Proving Ring
Alat yang digunakan untuk pembacaaan beban dari Hydraulick jack.
Gambar 20. Proving Ring
4. Hydraulick jack
Alat yang digunakan pada penelitian ini berkapasitas 100 ton yang
merupakan alat bantu untuk melakukan pengujian lentur beton.
55
Gambar 21. Hydraulick Jack
5. Strain Indicator
Gambar 22. Strain Indicator
Strain Indicator (kiri) dan Swicth dan Balance (kanan), digunakan untuk
memperoleh pengukuran tegangan ketika Strain Gauge bekerja. Strain
indicator melakukan pembacaan dengan menggunakan skala dan unit
penyeimbang. Unit ini memiliki kapasitas 10 saluran. Jadi strain dari 10
strain gauge individu dapat diperoleh.
6. Load Cells Hydraulick
Load Cell Hydraulic adalah piston yang ditempatkan dalam diafragma
elastis tipis. Piston tidak berhubungan langsung dengan sel beban. Load
cell akan penuh dengan minyak/oli ketika beban diterapkan pada piston,
gerakan piston dan pengaturan hasil diafragma akan meningkatkan tekanan
56
minyak yang pada gilirannya menghasilkan perubahan tekanan pada tabung
Bourdon yang sudah terhubung dengan pembebanan.
7. Strain Gauge
Strain gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur
tekanan (deformasi atau strain). Alat ini dalam bentuk foil logam yang
bersifat insulatif (isolasi) yang menempel pada benda yang akan diukur
tekanannya. Jika tekanan pada benda berubah, maka foilnya akan
terdeformasi, dan tahanan listrik alat ini akan berubah. Perubahan
tahanan listrik ini akan dimasukkan ke dalam rangkaian Jembatan
Wheatstone.
Gambar 23. Strain Gauge
8. Dial Gauge
Kegunaan dial gauge adalah untuk mengukur kerataan permukaan bidang
datar, mengukur kerataan permukaan serta kebulatan sebuah poros,
mengukur kerataan permukaan dinding Cylinder dan mengukur penurunan
permukaan suatu benda.
57
Gambar 24. Dial Gauge
9. Satu set saringan
Alat ini berguna untuk mengetahui gradasi agregat dan untuk menentukan
modulus kehalusan butir agregat kasar/agregat halus. Penelitian ini
menggunakan agregat kasar lolos saringan diameter 19 mm dan tertahan
pada saringan No. 4 (± 4.75 mm).
Tabel 10. Ukuran saringan pada penelitian gradasi agregat.
Jenis Agregat Ukuran Saringan (mm)
Agregat halus 4.75 2,36 1,18 0,60 0,30 0,15 Pan
Agregat kasar 37,5 25,40 19,00 12,50 4,75 2,36 Pan
10. Timbangan
Timbangan digunakan untuk menimbang bahan – bahan dasar pembentuk
beton. Timbangan yang digunakan yaitu timbangan digital merk Nagata
dengan kapasitas 30 kg dengan ketelitian 0,1 gram dan timbangan merk
Laju buatan Indonesia yang berkapasitas 150 kg dengan ketelitian 1 gram.
11.Mesin Pengaduk Beton (concrete mixer)
Mesin ini berkapasitas 0,125 m3
dengan kecepatan 20-30 rpm. Alat ini
digunakan untuk mencampur adukan beton.
58
12.Kerucut Abrams
Kerucut Abrams, tilam pelat baja dan tongkat besi untuk mengetahui
kelecakan adukan (workability) dalam percobaan slump test. tongkat
pemadat berpenampang bulat berdiameter 16 mm sepanjang 600 mm yang
terbuat dari baja.
13.VB- test Apparatus
VB- test Apparatus digunakan untuk mengukur kelecakan pada beton
serat. Alat ini terdiri dari kerucut Abrams yang diletakkan di dalam
kontainer silinder dari bahan baja (tebal 6 mm, diameter 240 mm dan
tinggi 200 mm) dan ditempatkan di atas meja getar dengan frekuensi getar
tertentu.
14.Mesin penggetar Internal (Vibrator)
digunakan sebagai pemadat beton segar yang berupa tongkat. Alat ini
digetarkan dengan mesin dan dimasukkan ke dalam beton segar yang baru
saja dituang
15.Compressing Testing Machine (CTM)
CTM merupakan alat yang digunakan untuk melakukan pengujian kuat
tekan beton silinder (d=150 mm dan t=300 mm).
16.Alat Bantu
Selama proses pembuatan benda uji digunakan beberapa alat bantu
diantaranya adalah gelas ukur, sendok semen, stop watch, mistar, dan
container.
59
G. Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini dibagi menjadi empat tahap yaitu : Pemeriksaan bahan campuran
beton, pelaksanaan penelitian, Test Set-Up, pelaksanaan pengujian, dan
analisis hasil penelitian.
1. Pemeriksaan Bahan Campuran Beton
Sebelum melakukan mix design, material harus diperiksa terlebih dahulu
untuk mengetahui kualitas material tersebut memenuhi standar yang
ditetapkan.
Tabel 11. Spesifikasi Pengujian material
No Pengujian Spesifikasi Keterangan1 Kadar air agregat halus 0 – 1 % ASTM C-5562 Kadar air agregat Kasar 0 – 3 % ASTM C-5563 Berat Jenis SSD agregat halus 2 – 2,9 % ASTM C-1284 Berat Jenis SSD agregat kasar 1 – 3 % ASTM C-1275 Analisa kadar lumpur agregat halus < 5 % ASTM C-117
2. Pelaksanaan penelitian
Pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi
Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Bandar Lampung.
a. Pengujian bahan pencampur beton.
Pengujian dan pemeriksaan bahan pencampur beton diantaranya sebagai
berikut:
Kadar air agregat kasar dan agregat halus (ASTM C-556 & ASTM C-
566)
Berat jenis dan penyerapan agregat kasar dan agregat halus (ASTM C-
127 & ASTM C-128)
Gardasi Agregat kasar dan agregat halus
60
Kadar lumpur agregat halus dengan saringan (ASTM C-117)
Kandungan zat organis dalam pasir (ASTM C-40)
Los Angeles Test
Berat volume agregat kasar dan agregat halus (ASTM C-29)
Perhitungan volume serat bambu betung 0,4%.
b. Pembuatan Rencana Campuran (Mix Design)
Perancangan adukan beton dimaksudkan untuk memperoleh kualitas
beton yang seragam. Dalam penelitian ini rencana campuran beton
menggunakan rencana mix design dengan metode Dreux-Corrise.
Dengan mengikuti prosedur pada metode tersebut diperoleh kebutuhan
bahan – bahan susun beton serat untuk 1m3 beton.
c. Persiapan bahan-bahan pencampur beton
Persiapan bahan-bahan pencampur beton yaitu membersihkan agregat
halus dan agregat kasar. Agregat halus disaring dengan saringan pasir
dari kawat ayam sehingga kotoran-kotoran tertahan di saringan.
Kemudian pasir diletakan diatas kontainer besar dan didiamkan selama 1
hari untuk mendapatkan kondisi SSD. Agregat kasar dibersihkan dengan
cara dicuci kemudian diangkat dari dalam air dan didiamkan selama 1
hari untuk mendapatkan kondisi SSD.
d. Pembuatan benda uji
Metode pembuatan beton prategang menggunakan pretension (metode
pratarik). Pelaksanaan pemberian prategang dengan cara pratarik
didefinisikan dengan memberikan prategang pada beton dimana tendon
61
ditarik untuk ditegangkan sebelum dilakukan pengecoran. Adapun
langkah – langkah pelaksanaanya adalah :
Membuat dua jangkar sebagai tumpuan sesuai perhitungan untuk
mengikatkan tendon.
Melakukan penarikan tendon (gambar a) hingga mencapai nilai
tegangan tarik (fsi) ≤ 85% kuat tarik ultimitnya (fpu) dan ≤94% kuat
lelehnya (fpy). Kemudian tendon dalam keadaan tarik tersebut
diangkur kuat – kuat pada kedua ujungnya sedemikian rupa sehingga
gaya tarik tetap tertahan pada tendon tersebut.
Memasang begisting sesuai bentuk komponen yang direncanakan
(gambar b).
Melakukan pengadukan agregat untuk balok yang tidak menggunakan
serat bambu betung, kemudian adukan dimasukan kedalam bekisting
yang telah berisi tendon yang telah ditegangkan (gambar c).
Melakukan pengadukan agregat kembali untuk balok yang
menggunakan serat bambu betung 0,4%. Kemudian adukan
dimasukan kedalam begisting selanjutnya. Mengulangi kegiatan ini
untuk balok berikutnya.
Melakukan perawatan beton (curring) dengan cara menutupi
permukaan beton dengan karung goni.
Apabila beton telah mencapai kekuatan f’c rencana ( umur beton 28
hari), maka tendon dipotong dari tempat penjangkarnya. seketika
akan terjadi pelimpahan gaya prategang tinggi (To) kepada beton
(gambar d dan gambar e).
62
Setelah cukup kuat dan sesuai persyaratan, melepas bekisting dan
melakukan pengujian (f).
Gambar 25. Penarikan Tendon dan Pengecoran
Gambar 26. Penyaluran Gaya Prategang
63
3. Test Set-Up
a. Pemasangan Strain Gauge dan Strain Indicator
Gambar 27. Pemasangan Strain Gauge dan Strain Indicator
Gambar 28. Denah Strain Gauge
Strain gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur
tekanan (deformasi atau strain). Alat ini direkatkan pada serat bawah beton
kemudian dihubungkan kabel (lihat gambar 24) ke strain indicator. jika
pembebanan diberikan, maka foilnya akan tertarik atau tertekan akibat
beban lentur dan tahanan listrik akan berubah. Perubahan tahanan listrik ini
akan dimasukkan ke dalam rangkaian Jembatan Wheatstone melalui kabel
Kemudian starin indicator akan mengeksekusi data infut menjadi gaya
tegangan.
Tampak Atas
Tampak Bawah
64
b. Pemasangan Dial Gauge
3 balok prategang sebagai benda uji yang memiliki panjang total 2350 mm,
tinggi 250 mm dan lebar 120 mm dan bentang uji 2000 mm diletakan diatas
tumpuan sendi dan rol. dua beban terkonsentrasi diterapkan pada jarak 1/3 l
mm untuk pengujian (lihat gambar 26). Balok yang diuji menggunakan jack
hidrolik dioperasikan terhubung ke sistem akuisisi data melalui pemuat sel.
Peningkatan beban lendutan pada balok akan dicatat menggunakan tiga
pengukur Dial Gauge yang ditempatkan pada titik-titik rentang kuartal
yaitu ¼ l, ½ l dan ¾ l.
Gambar 29. Pemasangan Dial Gauge
Dial gauge akan membaca penurunan atau lendutan yang diakibatkan
pembebanan. Jarum panjang akan langsung bergerak apabila bagian bidang
sentuh tertekan oleh benda kerja. Adapun nilai pergerakan dari jarum
panjang tersebut tergantung dari beberapa nilai dari skala dial gauge
tersebut. jarum pendek akan bergerak satu step/ruas, apabila jarum panjang
bergerak dari angka nol sampai dengan angka nol lagi.
4. Pengujian Kuat Lentur
Pengujian kuat lentur pada penelitian ini menggunakan alat Hydraulic
Jack dan pembacaan beban dengan proving ring.
65
Gambar 30. Pengujian Kuat Lentur
Benda uji diletakkan diatas dua tumpuan sejarak 2000 mm, kemudian pada
balok tersebut diberi dua beban terpusat ½ P yang masing-masing berjarak
1/3 bentang dari tumpuan sesuai ASTM C 78. Di tengah bentang pada
bagian bawah balok diletakkan strain gauge yang berguna untuk mengukur
lendutan (mm) saat pengujian lentur. Selanjutnya diberi beban secara
bertahap. Pembebanan terus dilakukan sampai balok runtuh kemudian
mencatat deflection dan beban maksimum yang didapat dari pembacaan
proving ring.
Tabel 12. Hasil pembebanan dan deflection
Beban (Ton) Deflection/Δ (mm) Keterangan
1
2
3
4
Crack
Pembuatan Benda Uji Beton Prategang dengan Serat Bambu
66
H. Bagan Alir Penelitian
Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Bagan 1.
Mulai
Studi Pustaka
Perencanaan Fo, Luas Penampang Beton Prategang dan Perhitungan Kebutuhan Jumlah Material yang
dibutuhkan (Perhitungan Mix Desain)
Pelaksanaan Penelitian di Laboratorium
Perawatan (curring) beton selama 28 hari
Pengujian Benda Uji pada umur beton ke 28 hari
Analisis Hasil Penelitian
Perbandingan Hasil Beton Prategang 0% Serat dan Beton Prategang 0,4%
Serat
Kesimpulan dan Rekomendasi
1 Buah Balok Beton Prategang 0% Serat
2 Buah Balok Beton Prategang + Serat Bambu
Betung 0,4 %
67
Bagan 1. Bagan Alir Penelitian
Bagan alir pembuatan benda uji dapat dilihat pada bagan 2.
TIDAK
YA
Mulai
Persiapan Material
Pemeriksaan Material
-(ASTM A-416)
-(ASTM C-136)
-(ASTM C-128 & ASTM C-127)
-(ASTM C-566 & ASTM C-556)
-(ASTM C-29)
-(ASTM C-117)
-(ASTM C-40).
Mix Desain
Pembuatan 3 Sampel Beton Prategang dan 3 Sampel Beton
Silinder
Selesai
Memenuhi Standar ASTM
68
Bagan2. Bagan Alir Pembuatan Benda Uji
DAFTAR PUSTAKA
Akmal, Imelda. 2011. Bambu untuk Rumah Modern. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
Hasanah, Siti. 2012, Pengaruh Penambahan Serat Bambu Betung Terhadap Kapasitas Ultimit Beton Bertulang. (Skripsi). Universitas Malahayati, Bandar Lampung.
Lin,T.Y. Burns, Ned H. 1982. Design of Prestressed Concrete Structures 3rd edition. Penerjemah: Indrawan, Danil. 1993. Desain Struktur Beton Prategang Edisi Ketiga. Erlangga. Ciracas, Jakarta.
Lin,T.Y. Burns, Ned H. 1982. Design of Prestressed Concrete Structures 3rd edition. Penerjemah: Mediana. 2000. Desain Struktur Beton Prategang Edisi Ketiga. Interaksara. Jakarta.
Nawy, Edward G. 2005. Reinforced Concrete. Penerjemah: Tavio. Kusuma, Benny. 2010. Beton Bertulang Sebuah Pendekatan Mendasar. ITS Press. Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
Oktariana, Devi. 2002. Teknologi Bambu dan Kayu. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
Sebayang, Surya. November 2011. Beton Prategang, Bahan Ajar Beton Prategang Teknik Sipil UNILA. http://suryasebayang.wordpress.com/mata-kuliah-2/
SNI. 03-2847-2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung.Bandung.
Universitas Lampung. 2012. Pedoman Penulisan Karya Ilmiah Universitas Lampung. Universitas Lampung. Bandar Lampung.
top related