Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI fileagregat yang berat jenisnya antara 2,5 sampai 2,7...
Transcript of Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI fileagregat yang berat jenisnya antara 2,5 sampai 2,7...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
2.1.1. Beton
Beton didefinisikan sebagai campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang
lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan
membentuk massa padat (SK SNI T-15-1991-03).
Kekuatan, keawetan dan sifat-sifat lain dari beton tergantung dari kualitas bahan dasar,
perbandingan volume campuran, cara pelaksanaan, cara pemadatan, pemeliharaannya,
serta adanya bahan tambahan (admixture). Semen dan air membentuk pasta pengikat
yang akan mengisi rongga dan mengeras di antara butir-butir pasir dan agregat,
sedangkan agregat akan menentukan kekuatan dan kualitas beton.
Beton normal merupakan beton yang cukup berat, dengan berat antara 2200 kg/m³ -
2500 kg/m³, kuat tekan 15 sampai 40 MPa. Agregat dalam bahan penyusun beton paling
berpengaruh terhadap berat beton yang tinggi. Pada beton normal biasanya digunakan
agregat yang berat jenisnya antara 2,5 sampai 2,7 kg/m3 seperti granit, basalt, kuarsa
dan sebagainya.
Sifat yang paling penting dari suatu agregat (batu-batuan, kerikil, pasir dan lain- lain)
ialah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan, yang dapat mempengaruhi
ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik penyerapan air yang
mempengaruhi daya tahan terhadap proses pembekuan waktu musim dingin dan agresi
kimia, serta ketahanan terhadap penyusutan (Murdok & Brook, 1999).
Pemanfaatan beton dalam konstruksi bangunan dikarenakan banyak sekali keuntungan
yang didapat diantaranya adalah:
a. Bahan pembentuk beton mudah didapat dengan harga relatif murah.
b. Beton sangat kuat dalam menahan tekan serta mempunyai sifat tahan terhadap
perkaratan dan pembusukan oleh kondisi lingkungan. Bila dibuat dengan cara baik
kuat tekannya sama dengan batuan alami.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
c. Beton segar dapat dengan mudah diangkut maupun dicetak dalam bentuk apapun dan
ukuran seberapapun tergantung keinginan. Cetakan dapat pula dipakai ulang
beberapa kali sehingga secara ekonomis menjadi murah.
d. Beton segar dapat disemprotkan dipermukaan beton lama yang retak maupun
diisikan ke dalam retakan beton dalam proses perbaikan dan dapat dipompakan
sehingga memungkinkan untuk dituang pada tempat-tempat yang posisinya sulit.
e. Beton tahan terhadap aus dan tahan kebakaran sehingga biaya perawatan termasuk
rendah.
Beton juga mempunyai kelemahan yang perlu ditinjau oleh perencanaan dalam
merencanakan struktur bangunan, antara lain :
a. Beton mempunyai kuat tarik rendah, sehingga mudah retak. Oleh karena itu perlu
diberi baja tulangan atau serat.
b. Beton keras mengembang dan menyusut bila terjadi perubahan suhu, sehingga perlu
dibuat dilatasi (expantion joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat
perubahan suhu.
c. Beton sulit untuk kedap air sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, air yang
membawa kandungan garam dapat merusak beton.
d. Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan didetail secara
seksama agar setelah dikompositkan dengan baja tulangan menjadi bersifat daktail,
terutama pada struktur tahan gempa.
2.1.2. Bambu
Bambu adalah salah satu sumber daya alam yang banyak dimanfaatkan oleh masyarakat
karena memiliki sifat-sifat yang menguntungkan yaitu batang yang kuat, lurus, rata,
keras, mudah dibelah, mudah dibentuk, mudah dikerjakan dan mudah diangkut. Selain
itu, harga bambu relatif murah dibandingkan bahan lain karena sering ditemukan
disekitar pemukiman khususnya di daerah pedesaan. Bambu menjadi tanaman serba
guna bagi kebanyakan orang di Indonesia.
Bambu merupakan bahan konstruksi yang banyak dimanfaatkan sebagai komponen
bangunan seperti tiang, balok, usuk, jembatan, perabotan rumah tangga dan masih
banyak lagi manfaat lainnya. Selain manfaat diatas, bambu sangat mudah didapatkan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
dan dikenal dengan pertumbuhannya yang sangat cepat, menurut Frick (2004). Di
seluruh dunia diperkirakan ada sekitar 1.000 jenis bambu dimana Indonesia memiliki
142 jenis, baik yang endemik (hanya terdapat di satu kawasan) maupun yang tersebar di
Asia Tenggara. Sepanjang tradisi, penggunaan bambu secara luas telahbanyak terlihat
dalam berbagai bentuk konstruksi. Terdapat banyak macam bambu, tetapi dari ratusan
jenis itu, hanya ada empat macam saja yang dianggap penting sebagai jenis bambu dan
yang umum dipasarkan di Indonesia, yaitu bambu Petung, bambu Wulung, bambu Tali
dan bambu Duri (Frick,2004).
Bentuk penampang bambu yang tidak prismatis dengan bagian melintang mengecil
pada bagian atas, dan mempunyai jarak buku/nodia yang tidak sama sepanjang
batangnya. Sehingga hal inilah yang membuatnya menjadi unik dan artistik, namun
bentuk demikian membuat aplikasi bambu sebagai struktur sulit dalam perangkaiannya.
Secara umum batang bambu terbagi atas dua bagian yaitu:
a. Nodia (ruas/buku bambu)
Nodia adalah bagian terlemah terhadap gaya tarik sejajar sumbu batang dari bambu,
karena pada nodia sebagian serat bambu berbelok., pada nodia arah gaya tidak lagi
sejajar semua serat (Morisco,1999). Secara umum nodia mempunyai kapasitas memikul
beban yang tidak efektif baik dari segi kekuatan maupun deformasi. Meskipun demikian
adanya nodia pada batang bambu mencegah adanya tekuk lokal yang sangat penting
pada perancangan bambu sebagai elemen tekan (kolom).
b. Internodia (antar ruas)
Internodia adalah daerah antar nodia, semua sel yang terdapat pada internodia mengarah
pada sumbu aksial, sedang pada nodia mengarah pada sumbu transversal. Bagian
internodia adalah bagian terkuat dari bambu, sehingga mempunyai kapasitas memikul
beban yang efektif. Tiap-tiap jenis bambu memiliki panjang internodia yang berbeda-
beda.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Berikut ini adalah bagian-bagaian bambu:
a. Kulit luar
Kulit luar adalah bagian yang paling luar atau paling atas, biasanya berwarna hijau atau
hitam. Tebal kulit bambu relative seragam pada sepanjang batang yaitu kurang lebih
1mm, sifatnya keras dan kaku. Maka dari itu bambu yang tipis akan mempunyai porsi
kulit besar, sehingga kekuatan rata-ratanya tinggi, sedangkana pada bambu tebal berlaku
sebaliknya (Morisco, 1999).
b. Bambu bagian luar
Bagian ini terletak dibawah kulit atau diantara kulit luar dan bagian tengah. Tebal
bagian ini kurang lebih 1mm, sifatnya keras dan kaku.
c. Bagian tengah
Bagian tengah terletak dibawah luar atau antara bagian luar dan bagian dalam, disebut
juga daging bambu. Tebalnya kurang lebih 2/3 dari tebal bambu, seratnya padat dan
elastis. Untuk bagian tengah yang paling bawah sifat seratnya agak kasar
d. Bagian dalam
Bagian dalam adalah bagian yang paling bawah dari tebal bambu, sering disebut pula
hati bambu. Sifat seratnya kaku dan mudah patah.
Dalam penelitian ini, digunakan jenis bambu dengan nama bambu wulung
(Gigantochloa vercillata Munro) yang mempunyai diameter 60 – 100 mm. Bambu
wulung memiliki panjang ruas antara 40 - 60 cm, dengan tebal dinding hingga 8 mm,
dan tinggi batang dapat mencapai 20 m.
2.1.2.1. Sifat-Sifat Bambu
Pemanfaatan bambu sebagai alternatif tulangan beton untuk struktur bangunan
sederhana, diperlukan pengetahuan yang cukup mengenai sifat fisika dan sifat mekanik
dari bahan tersebut agar memenuhi persyaratan ekonomis, keamanan, dan kenyamanan
bagi penggunanya melalui uji laboratoriun.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
1. Sifat Fisika Bambu
a. Kadar air dan Berat jenis
Kadar air didefinisikan sebagai banyaknya air yang terkandung dalam spesimen bahan
atau dinyatakan sebagai persentase berat air yang terdapat dalam spesimen bahan
terhadap berat kering ovennya. Kadar air pada masing-masing bambu dapat berbeda hal
tersebut dikarenakan pengaruh keadaan udara/atmosfir.
Sedangkan Berat jenis bambu adalah perbandingan berat bambu terhadap berat suatu
volume air yang sama dengan volume bambu tersebut. Berat jenis dan kerapatan bambu
menentukan sifat fisika dan mekanikanya. Hal ini disebabkan nilai berat jenis dan
kerapatan bambu ditentukan oleh banyaknya zat kayu. Menurut Leise (1980), berat jenis
bambu berkisar antara 0,5 – 0,9 gr/cm2.
Tabel 2.1 Berat Jenis dari 6 Jenis Bambu
Jenis Apus Legi Wulung Petung Ori Ampel Rata-rata
Nilai(gr/cm2) 0,590 0,613 0,685 0,717 0,744 0,769 0,685
(Sumber : Hakim, 1987)
b. Kembang susut
Pengembangan (swelling) dan penyusutan (shrinkage) diartikan sebagai perubahan
dimensi bahan yang disebabkan adanya perubahan kadar air pada bahan. Bambu dikenal
sebagai bahan yang memiliki angka penyusutan yang tinggi oleh karena itu diperlukan
pemahaman dalam pengerjaan dan penggunaannya sebagai material struktur.
2. Sifat Mekanik Bambu
a. Kuat Tarik
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Morisco pada tahun 1999, yang
memperlihatkan perbandingan kuat tarik bambu Ori dan petung dengan baja struktur
bertegangan leleh 2400 kg/cm2 mewakili baja beton yang banyak terdapat di pasaran,
dilaporkan kuat tarik kulit bambu Ori cukup tinggi yaitu hampir mencapai 5000 kg/cm2
atau sekitar dua kali tegangan leleh baja. Sedang untuk spesimen dari bambu petung
kuat tarik rata-ratanya juga lebih tinggi dari tegangan leleh baja, hanya satu spesimen
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
saja yang kuat tariknya dibawah tegangan leleh baja. Hasil uji ini dapat dilihat pada
Gambar 2.1.
Dan menurut penelitian Jigar K. Sevalia (2013), bambu dari famili bambusoideae
dengan spesifikasi benda uji panjang 520 mm dan ketebalan rata-rata 10 mm. Dan nodia
pada ujung-ujungnya. Bambu memiliki tegangan leleh sebesar 56,87 N/mm2.
Gambar 2.1. Diagram Tegangan-Regangan Bambu dan Baja (Sumber: Morisco, 1999)..........
Untuk melengkapi penelitiannya, Morisco (1999) juga melakukan pengujian spesimen
pada beberapa macam bambu untuk mengetahui perbedaan kekuatan bambu bagian luar
dengan bagian dalam. Bambu dibelah tangensial sehingga tebalnya sekitar setengah
tebal bambu utuh (Gambar 2.2) hasil pengujian disajikan dalam Tabel 2.2. Hasil
pengujian menunjukan bahwa bambu bagian luar memiliki kekuatan yang jauh lebih
tinggi dari pada bagian dalam, hal tersebut dikarenakan bagian luar bambu terdapat kulit
bambu yang berkontribusi besar bagi kuat tariknya.
Gambar 2.2. Pengambilan Spesimen Bambu
.............(Sumber: Morisco, 1999)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Berikut ini adalah hasil pengujian kekuatan tarik bambu Ori (Bambusa bambos Becke),
bambu Petung (Dendrocalamus asper Schult), bambu Wulung (Gigantochloa vercillata
Munro) dan bambu Tutul (Bambusa vulgaris Schrad) yang dilakukan oleh Morisco
(1990). Hasil pengujian selengkapnya disajikan dalam Tabel 2.2 dan Tabel 2.3 di
bawah ini.
Tabel 2.2.Tegangan Tarik Bambu Kering Oven
Jenis bambu Tegangan tarik (MPa)
Tanpa nodia Dengan nodia
Ori
Petung
Wulung
Tutul
291
190
166
216
128
116
147
74
(Sumber: Morisco, 1999)
Tabel 2.3. Kuat Tarik Rata-Rata Bambu Kering Oven
Jenis bambu Tegangan tarik (MPa)
Bagian dalam Bagian luar
Ori
Petung
Wulung
Tutul
164
97
96
146
417
285
237
286
(Sumber: Morisco, 1999)
Pada Tabel 2.3 di atas menunjukan perbedaan kekuatan tarik sejajar sumbu batang pada
bambu tanpa buku dengan kekuatan tarik sejajar sumbu batang pada bambu yang
memiliki buku. Buku/nodia merupakan bagian batang bambu yang paling lemah karena
sebagai serat bambu berbelok dan sebagian lagi tetap lurus, sehingga pada buku arah
gaya tidak lagi sejajar semua serat. Mengingat buku adalah bagian terlemah maka pada
perancangan struktur bambu sebagai batang tarik perlu didasarkan pada bagian buku.
b. Kuat tekan
Kekuatan tekan merupakan kekuatan bambu untuk menahan gaya dari luar yang datang
pada arah sejajar serat yang cenderung memperpendek atau menekan bagian bambu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
secara bersama-sama (Pathurahman, 1998). Kekuatan tekan bambu semakin meningkat
seiring dengan umur bambu tersebut.
Menurut penelitian morisco (1999) kekuatan tekan bambu juga dipengaruhi oleh
posisinya yaitu di bagian pangkal, tengah, dan ujung. Hasil pengujian kekuatan tekan
beberapa jenis bambu ditampilkan pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Kuat Tekan Rata-Rata Bambu Kering Oven
Jenis bambu Bagian Kuat tekan (kg/cm2)
Petung Pangkal Tengah Ujung
2,769 4,089 5,479
Tutul Pangkal Tengah Ujung
5,319 5,428 4,639
Galah Pangkal Tengah Ujung
3,266 3,992 4,048
Tali Pangkal Tengah Ujung
2,152 2,880 3,354
Dendeng Pangkal Tengah Ujung
4,641 3,609 3,238
(Sumber: Morisco, 1999)
Kekuatan tekan bambu semakin tinggi dari pangkal menuju ujung, sesuai dengan
meningkatnya jumlah serat sklerenkim yang merupakan pendukung utama keteguhan
bambu dan dipengaruhi oleh berat jenis dan masa dari bambu tersebut.
c. Kuat geser
Kekuatan geser adalah ukuran kekuatan bambu dalam hal kemampuannya menahan
gaya-gaya yang membuat suatu bagian bambu bergeser dari bagian lain didekatnya.
Kekuatan geser berbeda- beda pada tebalnya dinding batang bambu (kekuatan geser
pada dinding 10 mm menjadi 11% lebih rendah daripada dinding bambu setebal 6 mm),
dan pada bagian ruas dan bagian di antara ruas batang bambu. Bagian batang tanpa ruas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
memiliki kekuatan terhadap gaya geser yang 50% lebih tinggi daripada batang bambu
yang beruas.
d. Kuat lentur
Kuat Lentur merupakan ukuran kemampuan suatu bahan menahan lentur (Beban) yang
bekerja tegak lurus sumbu memanjang serat di tengah-tengah bahan yang di tumpu pada
kedua ujungnya tanpa terjdi perubahan bentuk yang tetap
Menurut penelitian Jigar K. Sevalia (2013), beliau meneliti bambu dari famili
bambusoideae dengan spesifikasi benda uji panjang 520 mm dan ketebalan rata-rata 10
mm. Dan nodia pada ujung-ujungnya. Bambu memiliki modulus elastisitas sebesar
37913,33 N/mm2.
Kuat Lentur dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam, yaitu kuat Lentur statik dan kuat
Lentur pukul. Kuat Lentur statik menunjukkan kekuatan bambu dalam menahan gaya
yang mengenainya perlahan-lahan, sedangkan kuat Lentur pukul adalah kekuatan
bambu dalam menahan gaya yang mengenainya secara mendadak.
3. Tegangan Ijin Bambu Untuk Perancangan
Dalam perancangan struktur, bangunan yang akan dibuat harus ekonomis, aman dan
tidak mengkhawatirkan. Kekuatan bambu sangat dipengaruhi oleh keadaan lingkungan,
kesuburan tanah serta lokasi tempat tumbuh. Perancangan struktur harus didasarkan
kekuatan bambu dengan memperhitungkan faktor aman secukupnya.
Menyadari bahwa pemakaian bambu sebagai bahan bangunan cukup banyak dijumpai di
berbagai daerah di Indonesia, Departemen Pekerjaan Umum melalui Pusat Penelitian
dan Pengembangan Pemukiman telah melakukan penelitian mendalam tentang bambu
khususnya untuk mengetahui sifat fisik dan mekanika bambu. Dalam laporannya Tular
dan Sutidjan (1961) dalam Morisco (1999) nilai modulus elastisitas E bambu berkisar
98070-294200 kg/cm2, tetapi untuk perancangan dipakai E sebesar 294200 kg/cm2.
Adapun hasil penelitian selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2.5.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Tabel 2.5. Kuat Batas Dan Tegangan Ijin Bambu
Macam tegangan Kuat batas
(kg/cm2)
Tegangan ijin
(kg/cm2)
Tarik Lentur Tekan
E. Tarik
981-3920 686-2940 245-981
98070-294200
294,2 98,07 78,45
196100 (Sumber: Tular dan Sutidjan, 1961 dalam Morisco, 1999)
Selanjutnya pada tahun 1987, departemen yang sama melakukan penelitian lanjutan
terhadap 3 spesies bambu di Indonesia antara lain Gigantochloa apus Kurz,
Gigantochloa Verticillata Munro, dan Dendrocalamus asper Backer. Tabel 2.6
menunjukan hasil pengujian berdasarkan laporan Siopongco dan Munandar (1987)
dalam Morisco (1999).
Tabel 2.6. Hasil pengujian 3 spesies bambu, Gigantochloa apus Kurz, Gigantochloa Verticillata Munro, dan Dendrocalamus asper Backer...............
Sifat Kisaran Jumlah Spesimen
Kuat tarik 1180-2750 kg/cm2 234
Kuat lentur 785-1960 kg/cm2 234
Kuat tekan 499-588 kg/cm2 234
E tarik 87280-313810 kg/cm2 54
E tekan 55900-211820 kg/cm2 234
Batas regangan
tarik 0,0037-0,0244 54
Berat jenis 0,67-0,72 132
Kadar lengas 10,04-10,81% 117
(Sumber: Siopongco dan Munandar, 1987 dalam Morisco, 1999)
Tegangan ijin yang direkomendasikan di atas dapat dipakai pada berbagai macam
bambu. Tegangan ijin rekomendasi tersebut cenderung berada pada sisi aman, sehingga
apabila digunakan sebagai dasar perancangan akan memperoleh struktur yang
konservatif (Morisco, 1999). Lebih lanjut Morisco (1999) menambahkan bahwa untuk
mendapatkan hasil perancangan yang baik, yaitu aman dan ekonomis, maka pengujian
kekuatan bahan perlu dilakukan. Hasil yang diperoleh, sebelum dipakai untuk
perancangan perlu dikombinasikan dengan faktor aman secukupnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Material Penyusun Beton
Pemilihan bahan-bahan pembentuk beton yang mempunyai kualitas baik, perhitungan
proporsi campuran yang tepat, cara pengerjaan dan pengawetan yang baik dan
penambahan bahan tambah yang tepat dengan kadar yang optimum yang diperlukan
akan menentukan kualitas beton yang dihasilkan. Bahan pembentuk beton diantaranya
adalah semen, agregat, air, dan bahan tambahan.
2.2.1.1. Semen Portland
Semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak
semen portland terutama yang terdiri atas kalsium silikat yang bersifat hidrolis dan
digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal
senyawa kalsium sulfat dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain (SNI 15-2049-
2004). Menurut PUBI (1982) semen portland ialah semen hidrolis yang dihasilkan
dengan cara menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang
bersifat hidrolis dengan gips sebagai tambahan.
Pada penelitian ini digunakan Semen PPC (Portland Pozzolan Cement) dimana Semen
PPC adalah semen hidrolisis yang terdiri dari campuran yang homogen antara semen
Portland dengan bahan pozzolan (Trass atau Fly Ash) halus, yang diproduksi dengan
menggiling klinker semen Portland dan bahan pozzolan bersama-sama.
Berdasarkan tujuan penggunaannya, semen portland di Indonesia dibagi menjadi lima
jenis seperti tertera pada Tabel 2.7.
Tabel 2.7. Jenis dan Penggunaan Semen Portland.
Jenis Semen Penggunaan Jenis I yaitu semen portland untuk penggunaan umum yang tidak
memerlukan persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-
jenis lain.
Jenis II yaitu semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan
ketahanan terhadap sulfat atau kalor hidrasi sedang.
Jenis III semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi.
Jenis IV yaitu semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kalor
hidrasi rendah.
Jenis V yaitu semen portland yang dalam penggunaanya memerlukan
ketahanan tinggi terhadap sulfat.
(Sumber: SNI 15-2049-2004)
2.2.1.2. Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisian dalam
campuran mortar dan beton. Agregat ini akan menempati sebanyak 60% sampai 80%
dari volume mortar atau beton. Meskipun hanya sebagai bahan pengisi, namun agregat
sangat berpengaruh terhadap sifat mortar atau beton, sehingga pemilihan agregat
merupakan suatu bagian penting dalam pembuatan mortar atau beton.
Menurut SNI 03-2847-2002 agregat adalah material berbutir, misalnya pasir, kerikil,
batu pecah, dan kerak tungku pijar, yang dipakai bersama-sama dengan suatu media
pengikat untuk membentuk suatu beton atau adukan semen hidrolik.
Berdasarkan besar butirannya agregat ada 2 jenis yaitu:
1. Agregat Halus
Agregat halus (pasir) merupakan batuan halus yang terdiri dari butiran sebesar 0,14–5
mm yang didapat dari hasil penghancuran batuan alam (natural sand) atau dapat juga
dengan memecahnya (artificial sand), tergantung dari kondisi pembentukan terjadi.
Agregat halus adalah bahan yang lolos dari saringan no. 4 (lebih kecil dari 3/16 inci,
berdasarkan ASTM).
Persyaratan gradasi agregat halus dapat dilihat dalam Tabel 2.8 berikut ini:
Tabel 2.8. Persyaratan Gradasi Agregat Halus
Ukuran Saringan Persentase Lolos Saringan(%)
9,5 mm (3/8 in) 100
4,75 mm (No.4) 95 – 100
2,36 mm (No.8) 80 – 100
1,18 mm (No.16) 50 – 85
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
600 mm (No.30) 25 – 60
300 mm (No.50) 5 – 30
150 mm (No.100) 0 -10
(Sumber: ASTM C33-03)
2. Agregat Kasar
Agregat kasar(kerikil) adalah agregat yang ukuran butirannya sudah melebihi 5 mm
(PBI 1971). Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil atau batu pecah. Kerikil
adalah bahan yang terjadi sebagai hasil desintegrasi alami dari batu-batuan dan
berbentuk agak bulat serta permukaannya yan licin, sedangkan batu pecah (kricak) ialah
bahan yang diperoleh dari batu yang digiling / dipecah menjadi pecahan-pecahan
berukuran 5 – 70 mm.
Persyaratan gradasi untuk agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 2.9.
Tabel 2.9. Persyaratan Gradasi Untuk Agregat Kasar Ukuran Saringan Persentase Lolos Saringan(%)
2 in (50 mm) 100
1,5 in (38 mm) 95 -100
3/4 in (19mm) 35 -70
3/8 in (9,5mm) 10 -30
No.4 (4,75 mm) 0 -5
(Sumber: ASTM C33-03)
2.2.1.3. Air
Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang sangat penting. Di dalam campuran
beton, air mempunyai dua buah fungsi, yang pertama, untuk memungkinkan reaksi
kimia yang menyebabkan pengikatan dan berlangsungnya pengerasan, dan yang kedua,
sebagai bahan pelumas antar butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan.
Air yang memenuhi syarat sebagai air minum, memenuhi syarat pula untuk bahan
campuran beton. Tetapi tidak berarti air bahan campuran harus memenuhi persyaratan
air minum. Jika diperoleh air dengan standar air minum, maka dapat dilakukan
pemeriksaan secara visual yang menyatakan bahwa air tidak berwarna, tidak berbau,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
tidak asin dan cukup jernih. Jika masih diragukan, dapat dilakukan uji Laboratorium
sehingga memenuhi persyaratan sebagai berikut:
a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.
b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik, dan
sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.
c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.
d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
2.2.2. Sifat Fisika dan Mekanika Bambu
Sifat fisika dan mekanika bambu merupakan informasi penting guna memberi petunjuk
tentang cara pengerjaan maupun sifat barang yang dihasilkan. Sifat fisika yang perlu
dipahami adalah berat jenis, kembang susut, ketahanan terhadap api, sifat akustik, dan
sifat isolator/konduktor terhadap panas. Sedangkan sifat mekanika bambu yang perlu
dipahami antara lain Modulus elastisitas (MOE), Batas Proporsional, Batas Elastis, Kuat
Tarik, Kuat tekan, Kuat Geser, Hubungan antara tegangan dan regangan. Beberapa hal
yang mempengaruhi sifat fisika dan mekanika bambu adalah umur, posisi ketinggian,
diameter, tebal daging bambu, posisi beban (pada buku atau ruas) posisi radial dari luas
sampai ke bagian dalam dan kadar air bambu.Dalam penelitian ini, pengujian sifat fisika
dan mekanika bahan yang dibuat mengacu pada standar yang ditetapkan berdasarkan
ISO 3129-1975 dan Bamboo Current Research.
2.2.2.1. Kadar Air, Berat Jenis, dan Kerapatan
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 2.1.
%100a
ab
WWW
Ka-
= .................................................................................(2.1)
Keterangan: Ka = Kadar air bambu (%)
Wb = Berat benda uji sebelum di oven (gram)
Wa = Berat benda uji kering oven (gram)
Perhitungan besarnya berat jenis kering tanur bambu dipergunakan Persamaan 2.2
dengan benda uji sama seperti benda uji kadar air.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
b
a
GW
BJ = ...................................................................................................(2.2)
Keterangan: BJ = Berat jenis bambu
Wa = Berat benda uji kering oven (gram)
Gb = Berat air yang volumenya sama dengan volume benda uji
kering oven(gram)
Sedangkan pengujian kerapatan bambu dihitung menggunakan Persamaan 2.3.
w
ww V
m=r ....................................................................................................(2.3)
Keterangan: wr = Kerapatan bambu pada kadar air w (gram/cm3)
mw = Massa bambu pada kadar air w (gram)
Vw = Volume bambu pada kadar air w (cm3)
2.2.2.2. Kuat Tarik, Kuat Tekan, Kuat Geser, dan Kuat Lentur
Pengujian sifat mekanika bambu dilakukan dengan mesin Universal Testing Machine
(UTM). Untuk pengujian kuat tarik sejajar serat dapat dihitung menggunakan
Persamaan 2.4.
APmaks
tr =//s .............................................................................................(2.4)
Keterangan: //trs = Kuat tarik sejajar serat (MPa)
Pmaks = Gaya tarik maksimal bambu (N)
A = tebal x lebar = luas bidang yang tertarik (mm2)
Pengujian kuat tekan sejajar serat bambudihitung menggunakan Persamaan 2.5.
APmaks
tk =//s .............................................................................................(2.5)
Keterangan: //tks = Kuat tekan sejajar serat (MPa)
Pmaks = Gaya tekan maksimal bambu (N)
A = tebal x lebar = luas bidang yang tertekan (mm2)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Pengujian kuat geser sejajar serat bambu dihitung menggunakan Persamaan 2.6.
APmaks=//t ...............................................................................................(2.6)
Keterangan: //t = Kuat geser sejajar serat (MPa)
Pmaks = Gaya geser maksimal bambu (N)
A = tebal x panjang = luas bidang yang tergeser(mm2)
Selanjutnya untuk menghitung kuat lentur (MOR) dan modulus elastisitas (MOE)
bambu dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.7 dan Persamaan 2.8.
22
3
bt
LPMOR maks= ..........................................................................................(2.7)
d33
4bt
LPMOE maks= ............................................................................................(2.8)
Keterangan: MOR = Modulus lentur bambu (MPa)
MOE = Modulus elastisitas bambu (MPa)
Pmaks = Beban maksimum (N)
L = Panjang (mm)
b = Lebar bambu (mm)
t = Tebal bambu (mm)
d = Lendutan proporsional dari benda uji (mm)
2.2.3. Baja Tulangan
Beton tidak mampu menahan gaya tarik melebihi nilai tertentu sehingga diperlukan
perkuatan penulangan yang akan menahan gaya tarik yang timbul dalam suatu sistem
struktur. Di dalam setiap struktur beton bertulang, harus dapat diusahakan supaya
tulangan baja dan beton dapat mengalami deformasi secara bersamaan, dengan maksud
agar terdapat ikatan yang kuat diantara keduanya.
Jenis baja yang sering digunakan untuk bahan struktur bangunan adalah baja karbon
lunak (kandungan karbon 0,3 – 0,9 %). Baja karbon merupakan material yang daktail,
artinya mampu mengalami deformasi besar tanpa mengalami keruntuhan. Sifat daktail
baja dapat diketahui dari diagram tegangan-regangan (stress-strain) dari hasil uji tarik
maksimal seperti Gambar 2.3.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
Gambar 2.3. Diagram Tegangan-Regangan Hasil Uji Tarik Baja
Tegangan pada titik A merupakan tegangan proporsional yang nilainya sangat dekat
dengan tegangan leleh (Fy). Garis O-A merupakan fase elastis dimana kemiringan garis
O-A menunjukkan modulus elastisitas baja atau modulus young (E). Garis A-B
merupakan daerah plastis dimana setelah mencapai titik B tegangan dan regangan
meningkat kembali hingga mencapai tegangan dan regangan maksimum di titik C yang
disebut tegangan ultimate (kuat tarik baja). Garis B-C merupakan fase pengerasan
(hardening), dimana setelah melewati titik C tegangan mulai menurun dan akhirnya
baja putus di D.
Modulus elastisitas baja (E baja) kurang lebih 210000 Mpa atau 29000 ksi. Di atas batas
elastis tegangan yang terjadi relatif konstan sedangkan regangan terus bertambah hingga
mencapai titik B. Garis A-B menunjukkan keadaan plastis.
2.2.4. Balok
Balok adalah bagian dari struktur yang berfungsi untuk menahan beban diatasnya, balok
juga berfungsi sebagai penyalur momen menuju kolom-kolom. Balok dikenal sebagai
elemen lentur, yaitu elemen struktur yang dominan memikul gaya dalam berupa momen
lentur dan juga geser.
2.2.4.1. Anggapan-Anggapan
Menurut Istimawan (1994), pendekatan dan pengembangan metode perencanaan
kekuatan didasarkan atas anggapan-anggapan sebagai berikut:
a. Prinsip Navier - Bernoulli tetap berlaku.
O
A B
CD
s
ee la stis
plas tis
h ard enin g
s often ing
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
b. Tengangan beton dapat disederhanakan menjadi tegangan kotak.
c. Kuat tarik beton diabaikan (tidak diperhitungkan) dan seluruh gaya tarik dilimpahkan
kepada tulangan bambu.
Gambar 2.4. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton
Untuk menghitung tinggi luasan tekan pada balok dan nilai beta, digunakan persamaan:
a = β1 x c ........................................................................................... (2.9)
Dimana : c = jarak serat tekan garis terluar ke garis netral
β1 = konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton
Menurut SK SNI T-15-1991-03, menetapkan nilai β1 sebagai berikut:
fc’ ≤ 30 MPa β1 = 0.85
30 < fc’ < 50 MPa β1 = 0.85 – (fc’ – 30)
fc’ ≥ 50 MPa β1 = 0.65
2.2.4.2. Pembatasan Tulangan Tarik
Pada perhitungan beton bertulang menurut SK SNI T-15-1991-03, 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 ......................................................................................... (2.10)
Dalam penelitian ini tulangan bambu ditetapkan tidak lebih dari 60 persen tulangan
balance.
As ≤ 0,60. Asb ......................................................................................... (2.11)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
2.2.4.3. Analisis Balok
P P
AD E
B
q
C F
1/15 L 1/3 L 1/3 L 1/3 L 1/15 L
( + )
( - )
Vu
( + )
Mmax
Gambar 2.5. SFD dan BMD
Reaksi Tumpuan: ∑V� = 0
= − ÂRAv L邹+ 族q 足L + 囊囊闹L + 囊囊闹L卒 囊挠L祖+ 足P 挠脑L卒+ 足P 囊脑L卒
RAv = 足囊呢脑难 q L挠卒 + ÂP L邹L
RAv = 收1730 q L寿 + P RAv = RBv
Momen: X = 12 L
Mmax = 收RAv 12 L寿− 收q 1730 L 1760 L寿− 收P1 16 L寿
Mmax = 逝释收1730 q L寿 + P恃 12 L噬− 收q 1730 L 1760 L寿− 收P1 16 L寿
Mmax = 收P L3 寿 + 收2211800 q L挠寿
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Gambar 2.6. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton
Kondisi regangan seimbang (balance) terjadi jika:
εc’ = 0.003 dan εs = εy = 坪3琵魄 Pada kondisi balance didapat: 固e = 0,0030,003 + 坪3琵魄 ρ = Asbd ρ min = 1,4fy
ρ > ρ min è OKE
ρb = 0,85 f′c fy β1 ú 0,0030,003 + 牛y逆虐 尊
ρ < 0,75 ρb è OKE, untuk baja
ρ < 0,60 ρb è OKE, untuk bambu a = ÂAs fy邹0,85 fc′ b Mn = ÂAs fy邹 试d− Âa/2邹守 Dari hasil analisa balok dapat diketahui besarnya beban P yang dapat bekerja pada
balok, dari hasil percobaan juga akan diperoleh nilai P yang berguna untuk menghitung
besarnya momen ultimit yang dapat dilayani, kedua nilai momen hasil dari analisis dan
hasil pengujian akan dibandingkan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
2.2.5. Pengujian Kuat Lentur Balok Beton
Kuat lentur balok beton adalah kemampuan balok beton yang diletakan pada dua
perletakan untuk menahan gaya dengan arah tegak lurus sumbu benda uji, yang
diberikan padanya, sampai benda uji patah dan dinyatakan dalam Mega Pascal (MPa)
gaya tiap satuan luas (SNI 03-4431-1997).
Gambar 2.7. Perletakan dan Pembebanan Balok Uji (Sumber: SNI 03-4431-1997)
Rumus-rumus perhitungan yang digunakan dalam metode pengujian kuat lentur beton
dengan 2 titik pembebanan adalah sebagai berikut:
a. Untuk pengujian dimana patahnya benda uji ada di daerah pusat pada 1/3 jarak titik
perletakan pada bagian tarik dari beton seperti Gambar 2.8. (a), maka kuat lentur
beton dihitung menurut persamaan:
2..
1hbLP
=s ...................................................................................................(2.12)
b. Untuk Pengujian dimana patahnya benda uji ada di luar pusat (diluar daerah 1/3 jarak
titik perletakan) di bagian tarik beton, dan jarak antara titik pusat dan titik patah
kurang dari 5% dari panjang titik perletakan seperti Gambar 2.8. (b), maka kuat
lentur beton dihitung menurut persamaan:
2...3
1hb
aP=s .................................................................................................(2.13)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Dengan: 1s = Kuat lentur benda uji (MPa)
P = Beban tertinggi yang dilanjutkan oleh mesin uji ( pembacaan dalam
ton sampai 3 angka dibelakang koma)
L = Jarak (bentang) antara dua garis perletakan (mm)
b = Lebar tampang lintang patah arah horizontal (mm)
h = Lebar tampang lintang patah arah vertikal (mm)
a = Jarak rat-rata antara tampang lintang patah dan tumpuan luar yang
terdekat, diukur pada 4 tempat pada sisi titik dari bentang (m).
c. Untuk benda uji yang patahnya di luar 1/3 lebar pusat pada bagian tarik beton dan
jarak antara titik pembebanan dan titik patah lebih dari 5% bentang, hasil pengujian
tidak dipergunakan.
(a) (b)
Gambar 2.8. Daerah Patah Pada Balok Uji: (a) Daerah Patah Pada Pusat 1/3 Bentang, (b) Daerah Patah Di Luar 1/3 Bentang.
(Sumber: SNI 03-4431-1997)
Pada penelitian yang dilakukan Pathurahman, (2003), menunjukkan bahwa keruntuhan
yang terjadi pada benda uji balok beton ukuran 150x200x2000 mm diawali dengan
retaknya beton. Retak yang selalu terjadi pada awal proses keruntuhan adalah retak
lentur ditandai dengan pola retak yang tegak lurus. Secara umum retak tersebut terjadi
pada saat beban mencapai di atas 90% dari beban teoritis atau sekitar 78% dari beban
runtuh. Retak awal biasanya terjadi pada daerah pembebanan di sekitar tumpuan rol,
kemudian retak terjadi di daerah tengah bentang selanjutnya di daerah sekitar sendi,
atau sebaliknya.