INTERAKSI KEKUATAN LENTUR DAN BERAT VOLUME PELAT BETON RINGAN TUMPUAN SEDERHANA BERTULANGAN BAMBU PUBLIKASI ILMIAH TEKNIK SIPIL Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik MOCHAMAD HADI SASMITA NIM. 125060100111068 UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK MALANG 2016
INTERAKSI KEKUATAN LENTUR DAN BERAT VOLUME PELAT BETON RINGAN TUMPUAN SEDERHANA BERTULANGAN BAMBU Mochamad Hadi Sasmita, Sri Murni Dewi, Ming Narto Wijaya Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jl. MT. Haryono No. 167, Malang, 65145, Indonesia - Telp. : (0341) 567710, 587711 E-mail: ABSTRAK Berada di daerah rawan gempa, meningkatnya kebutuhan manusia dan terbatasnya sumberdaya alam menuntut adanya alternatif pada dunia konstruksi. Teknologi tahan gempa memerlukan adanya inovasi yaitu beton ringan. Beton ringan adalah beton yang memiliki berat volume lebih ringan daripada beton konvensional. Dengan menggunakan beton ringan dapat mengurangi berat struktur dan berdampak pada desain struktur itu sendiri. Penelitian ini dirancang dengan dua benda uji pelat dengan dimensi 100 x 80 x 5 cm dengan rasio tulangan minimum (ρmin) / AXH dan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) / BXH. Pengujian diletakkan diatas dua tumpuan sederhana. Berdasarkan hasil penelitian, pelat BXH dengan berat volume 2085,932 kg/m3 mampu menahan beban vertikal maksimum 54,7% lebih besar dibandingkan pelat AXH yang memiliki berat volume 2109,932 kg/m3. Pada saat kondisi elastis pelat AXH memiliki defleksi 19,62% lebih besar dibandingkan pelat BXH. Pelat BXH memiliki kekakuan lebih tinggi dibanding pelat AXH. Terdapat selisih kekakuan sebesar 17%. Pada pengamatan pola retak, keruntuhan terjadi pada momen maksimum yang berada ditengah bentang, dimana pola retak ini sesuai dengan teori garis leleh akibat beban terpusat garis ditengah bentang. Kata kunci : pelat, kuat lentur, berat volume, beton ringan, tulangan bambu. ABSTRACT Located in earthquake prone areas, increasing human needs and limited natural resources in the world requires the existence of alternative construction purposes. Earthquake resistant lightweight concrete. Lightweight concrete is concrete that has a volume weight lighter than conventional concrete. By using lightweight concrete can reduce the weight of the structure and impact on the design of the structure. The study was designed with two specimen slab with dimensions of 100 x 80 x 5 cm with a minimum reinforcement ratio (ρmin) / AXH and half of the maximum reinforcement ratio (0,5 ρmaks) / BXH. The slab is placed on two beam with the assumption simple supported slab. Based on the research results, BXH slab with volume weight 2085,932 kg/m3 is able to withstand the maximum vertical load 54,7% higher than AXH slab which have volume weight 2109,932 kg/m3. At elastic condition, deflection AXH slab have 19,62% bigger than BXH slab. BXH plate has a stiffness higher than AXH plate. There is a difference in stiffness by 17%. In observation of crack patterns, collapse occurred in the maximum moment at the center of the span, where the crack pattern is consistent with the theory of yield lines due to concentrated force in middle span. Keywords : slab, flexural strength, volume weight, lightweight concrete, bambu reinforcement. technology innovations that require 1
I. PENDAHULUAN rekayasa beton yang berkembang sangat pesat, pemanfaatan material bambu sebagai alternatif pengganti baja, perencanaan bangunan tahan gempa, serta kebutuhan pembangunan yang terus menuntut adanya inovasi, yang kemudian memberikan gagasan akan plat beton bertulang bambu. Namun demikian, gagasan ini masih perlu dikaji secara mendalam dan berkelanjutan guna mendapatkan karateristik teknis yang diharapkan. Perkembangan teknologi II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pelat Pelat beton bertulang adalah struktur tipis yang terbuat dari beton bertulang dengan bidang yang arahnya horizontal, dan beban yang bekerja tegak lurus pada bidang struktur tersebut. (Asroni, 2010). Dalam perencanaan pelat perlu diperhatikan tumpuan dan sambungan di tumpuan. Aspek tersebut menentukan besarnya momen lentur yang terjadi pada pelat. Ada tiga jenis perletakan pelat pada balok, yaitu: 1. Terletak Bebas Suatu pelat terletak bebas, jika pelat diletakkan begitu saja di atas balok tanpa pengekangan, atau antara balok dan pelat tidak dicor monolit, sehingga terjadi rotasi bebas pada tumpuan. 2. Terjepit Elastis Suatu pelat terjepit elastis, bila pelat dan balok dicor monolit, tetapi balok tidak kuat menahan rotasi akibat pelat karena dimensinya cukup kecil. 3. Terjepit Penuh Suatu pelat terjepit penuh, bila pelat dan balok dicor monolit, dimensi balok cukup besar sehingga mampu menahan rotasi. (a) pelat terletak bebas (b) pelat terjepit elastis (c) pelat terjepit penuh Gambar 2.1 Perletakan balok pada pelat Sumber : Ali Asroni (2010) Sistem perencanaan terbagi menjadi sistem perencanaan pelat satu arah (one way slab) dan pelat dua arah (two way slab). Sistem perencanaan pelat satu arah adalah pelat dengan tulangan utama pada satu arah karena momen lentur hanya bekerja pada satu arah saja. Untuk menghindari terjadinya perpindahan posisi tulangan utama maka perlu dipasang tulangan bagi. Sedangkan sistem perencanaan pelat dua arah merupakan pelat dengan tulangan pokok terdapat pada dua arah karena momen lentur bekerja pada kedua arah bentang. Namun, pada daerah tumpuan hanya bekerja momen satu arah saja, sehingga perlu dipasang tulangan bagi. 2.2 Beton Komposit Beton sendiri merupakan fungsi dari terdiri dari bahan penyusunnya yang bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air, dan bahan tambah (admixture atau additive). (Mulyono, 2005). Pada prinsipnya struktur komposit adalah struktur yang tergabung dari beberapa bahan dasar yang bekerja sama membentuk sebuah kesatuan struktur untuk memenuhi kebutuhan lingkungan (Dewi S. M., 2008), yang mengadopsi interaksi antar komponen sifat dan penyusunnya secara fisik, kimia, maupun mekanik. 2
Penelitian pelat beton menggunakan tulangan bambu. memerlukan peninjauan terhadap luas tulangan bambu. Karena besar modulus elastisitas dari beton (Ec) lebih besar dari tulangannya (E bambu), maka dilakukan perhitungan dengan mengganti luas beton dengan luas bambu, menggunakan nilai perbandingan modulus elastisitas berikut: (2-1) 𝐸𝑐 Sehingga diperoleh luas penampang 𝐸 𝑏𝑎𝑚𝑏𝑢 transformasinya: (2-2) 2.3 Bambu 𝐴 = 𝑏. ℎ + (𝑛 − 1). 𝐴𝑠 Bambu adalah salah satu tanaman jenis rumput-rumputan yang memiliki batang keras, berongga, berserat dan memiliki ruas di batangnya. Di Indonesia, bambu merupakan salah satu material yang serbaguna, biasa dijumpai sebagai interior, dan sebagainya. meja, kursi, Namun masih jarang jika membicarakan bambu struktural bangunan gedung. Untuk itulah perlu dan pengkajian berkelanjutan terkait aspek teknis bambu sebagai elemen struktural tersebut, karena perlu pertimbangan mengenai kekuatan, kelebihan dan kekurangannya. sebagai elemen secara mendalam Kelemahan bambu adalah serangan serangga dan sifat kembang susut. Untuk masalah serangga dapat diatasi dengan melakukan pengawetan, misalnya dengan merendam bambu dalam air (Ghavami, 2004). Sedangkan sifat kembang susut, diminimalkan dengan lapisan kedap air yang dapat berupa melamin, sikadur, cat, atau vernis. Pada penelitian ini, dipilih lapisan cat, dengan mempertimbangkan daya lekat, cara mengaplikasikan, dan film, kemampuan membentuk kohesif serta tahan terhadap cuaca. Kekuatan bambu berbeda pada setiap bagiannya, antara pangkal, tengah dan ujungnya. berikut disajikan hasil beberapa penelitian dapat terdahulu menginterpretasikan kekuatan bambu: yang Tabel 2.1 Kuat tarik rata rata bambu pada berbagai posisi Sumber : Morisco (1999) Tabel 2.2 Kuat tekan rata-rata bambu bulat Sumber : Morisco (1999) Tabel 2.3 Modulus elastisitas lentur Sumber : Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan (1984) 2.4 Berat Volume Berat volume merupakan rasio antara berat dan volume yang ditunjukkan dalam persamaan berikut: (2-3) 𝑤 𝛾 = 2.5 Kekakuan Pada dasarnya hubungan beban dan defleksi dari balok beton bertulang dapat diidealisasikan menjadi bentuk tiga garis ini lurus. Hubungan 𝑉 tiga garis lurus 3
meliputi tiga tahap sebelum terjadinya kondisi runtuh, yang terbagi menjadi tahap praretak di mana elemen struktural masih belum retak, tahap pascaretak di mana elemen struktural sudah mengalami retak namun masih dapat ditoleransi, dan tahap post-serviceability di mana tulangan sudah tarik pada elemen mencapai tegangan leleh. struktural Kekakuan merupakan perbandingan antara beban dengan defleksi pada saat plat beton dalam keadaan elastis penuh atau dapat diidentifikasikan sebagai kemiringan garis grafik hubungan beban dan defleksi pada tahap praretak. Sehingga kekakuan dapat dihitung dengan persamaan: (2-4) 𝑃 𝑘 = 2.6 Defleksi 𝛥 Defleksi batang struktural merupakan fungsi dari panjang bentang, suatu perletakan atau kondisi ujung-ujungnya (misalnya tumpuan atau adanya tahanan karena hubungan batang-batang), jenis beban (beban terpusat atau beban merata), dan kekakuan lentur (EI) dari suatu elemen. Dalam penelitian ini kemudian ditunjukkan dengan persamaan berikut: jenis 𝑃.𝑙 3 (2-5) 𝛥𝑚𝑎𝑘𝑠 = 48.𝐸𝐼 III. METODE PENELITIAN 3.1 Tahapan Penelitian Mulai Identifikasi Masalah Studi Pustaka Perancangan Model Benda Uji & Persiapan Material Perencanaan Campuran Benda Uji Plat: Persiapan Bahan dan Uji Material A. Plat Beton Tulangan Bambu dengan Rasio Tulangan Minimum Tulangan Bambu dan Beton B. Plat Beton Tulangan Bambu dengan Rasio Tulangan 0,5 Rho Beton Maksimum Bambu Perakitan tulangan Uji Tekan Perhitungan Pmax Teoritis Pembuatan Benda Uji Plat Perawatan Benda Uji Selama 7 Hari Pengujian Beban Statik Vertikal pada Usia 28 Hari Pencatatan Hasil (Beban, Lendutan, Dimensi dan Berat Plat) Analisis dan Pembahasan Data secara Teoritis Analisis dan Pembahasan Data Hasil Eksperimen Kesimpulan Selesai Gambar 3.1 Diagram alur penelitian 3.2 Prosedur Penelitian 1. Persiapan benda uji pelat beton bertulangan bambu ukuran 80 x 100 x 5 cm dengan dimensi penampang tulangan bambu 1 x 0,5 cm. Pada benda uji ini digunakan rasio tulangan minimum (ρmin). Benda uji sebanyak 3 buah. 2. Persiapan benda uji pelat beton bertulangan bambu ukuran 80 x 100 x 5 cm dengan dimensi penampang tulangan bambu 1 x 0,5 cm. Pada benda uji ini digunakan komposisi tulangan tulangan rasio 0,5 4
maksimum (0,5 ρmaks). Benda uji sebanyak 3 buah. 3. Pembuatan bekisting. 4. Pengecoran benda uji pelat. 5. Pengambilan sampel silinder beton berukuran 15 cm sejumlah 3 buah pada masing-masing pengecoran. 6. Perawatan benda uji selama 7 hari dengan cara disiram dan ditutup karung basah. 7. Pengujian kuat tekan beton dari sampel pelat setelah berumur 28 hari. 8. Pengujian pelat beton yang berusia 28 hari dilakukan dengan beban statik vertikal bertahap hingga mencapai beban maksimum aktual. 9. Rekap dan analisis data. 3.3 Variabel Penelitian Terdapat hubungan antara variabel A dan variabel B. Variabel A adalah variabel bebas (antecedent) dan variabel B adalah variabel terikat (dependent). yang penelitian ini adalah: a. Variabel bebas (antecedent) Variabel diukur dalam Benda uji terdiri atas 2 jenis, yaitu 3 buah pelat beton ringan dengan rasio tulangan bambu minimum (ρmin) dan 3 buah pelat beton ringan dengan tulangan bambu 0,5 rasio (0,5 tulangan maksimum ρmax). b. Variabel terikat (dependent) Besar beban Nilai defleksi Berat volume 3.4 Benda Uji Benda uji berupa pelat beton ringan dengan rasio tulangan bambu minimum (ρmin) sebanyak 3 buah dan pelat beton ringan dengan komposisi 0,5 rasio tulangan bambu maksimum (0,5 ρmax) sebanyak 3 buah. Jenis bambu yang digunakan adalah bambu petung. Dimensi tulangan bambu 1x0,5 cm dengan panjang 98 cm untuk tulangan utama dan 0,5x0,5 cm dengan panjang 78 cm untuk tulangan bagi. Beton dicor secara konvensional dengan campuran semen, pasir, dan batu split. Gambar 3.2 Detail benda uji dengan rasio tulangan minimum Gambar 3.3 Detail benda uji dengan tulangan 0,5 rasio maksimum Gambar 3.4 Tampak 3D (a) pelat beton dengan rasio tulangan minimum (b) pelat beton dengan rasio tulangan 0,5 rasio mkasimum 3.5 Setting Up Setting up untuk pengujian pelat beton dilakukan setelah benda uji berumur 28 hari. Sebelum pengujian dilakukan, skala pembacaan dilakukan kalibrasi beban dan defleksi. Benda uji diletakkan pada balok tumpuan di kedua sisi pelat 5
dan diberikan beban hingga mencapai keruntuhan, kemudian diperoleh data besar beban, defleksi, dan dimensi pelat. Gambar 3.5 Setting up Pengujian Pelat Beton (tumpuan tanpa kekangan) 3.6 Hipotesis Penelitian Hipotesis pada penelitian ini adalah: 1. Pelat beton bertulangan bambu dengan rasio tulangan minimum akan menahan beban vertikal maksimum lebih kecil dibandingkan pelat beton bertulangan bambu dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum. 2. Pelat beton bertulangan bambu dengan rasio tulangan minimum akan memiliki besar dibandingkan pelat beton bertulangan bambu dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum. defleksi lebih 3. Pelat beton bertulangan bambu dengan rasio tulangan minimum akan memiliki berat volume lebih besar dibandingkan pelat beton bertulangan bambu dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum. 4. Pelat beton bertulangan bambu dengan rasio tulangan minimum akan kecil memiliki dibandingkan pelat beton bertulangan bambu dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum. kekakuan lebih kondisi tumpuan 5. Pelat beton bertulangan bambu tak dengan akan menahan beban terkekang vertikal maksimum kecil dibandingkan pelat beton bertulangan bambu dengan kondisi tumpuan terkekang. lebih 6. Pada kondisi elastis pelat beton bertulangan bambu dengan tumpuan lebih terkekang memiliki defleksi kecil dibandingkan dengan pelat beton bertulangan bambu dengan tumpuan tak terkekang. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisa Material Penyusun Pelat Slump Test Pengujian Slump dilaksanakan untuk mengetahui workability beton segar. Nilai slump diperoleh dengan cara mengukur penurunan permukaan dari puncak kerucut abrams. Dari hasil pengujian didapatkan nilai slump sebesar 91,75 mm dimana nilai tersebut masih memenuhi dari target yang diinginkan yaitu 100 ± 20 mm. Pengujian Resapan Air Terhadap Bambu Gambar 4.1 Pengujian resapan bambu terhadap air telah dilakukan didapatkan bahwa tinta tidak meresap ke dalam tulangan bambu yang telah direndam selama 3 hari. Hal ini membuktikan bahwa pelapisan cat dan penaburan pasir berhasil mengurangi sifat higroskopis bambu yang mencegah air meresap ke dalam bambu. Dari hasil pengujian yang Kuat Tekan Beton Dalam pengujian kuat tekan beton ini digunakan 8 buah silinder berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm untuk 6 buah pelat, dimana 3 pelat pertama untuk pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) dan 3 buah pelat kedua untuk pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks). Berikut adalah hasil pengujian kuat tekan beton. 6
Tabel 4.1 Hasil Uji Kuat Tekan Beton Benda Uji Berat (kg) Volume Berat Isi (kg/m3) 2158,923 408000 2130,640 531000 2140,067 648000 2168,350 648000 Luas (mm2) PMaks (N) Kuat Tekan (MPa) (m3) 0,0053 0,0053 0,0053 0,0053 11,45 17678,571 11,30 17678,571 11,35 17678,571 11,50 17678,571 A B C D 23,079 30,036 36,655 36,655 E F G H 11,20 17678,571 11,60 17678,571 11,40 17678,571 11,75 17678,571 0,0053 0,0053 0,0053 0,0053 2111,785 551000 2187,205 541000 2149,495 683000 2215,488 569000 31,168 30,602 38,634 32,186 fcm SD 32,377 4,962 Dari hasil pengujian diperoleh nilai untuk kuat beton perbandingan 1:3:1 sebesar 32,377 MPa. tekan rata-rata 4.2. Kekuatan Lentur Satu Arah Tegangan Leleh Bambu Terdapat dua nilai tegangan leleh dimana salah satu nilai tegangan leleh berasal dari data sekunder yang diperoleh dari penelitian Nindyawati (2014) sebesar 60,27 MPa sedangkan satu lagi berasal dari data beban maksimum. Berikut adalah nilai tegangan leleh dari beban maksimum. Tabel 4.2 Tegangan leleh tulangan bambu fy Ekivale n (MPa) PMaks (kg) FFriksi (kg/cm2) 10,696 No. Benda Uji AXH-1 1 950 157,224 2 AXH-2 900 9,447 138,875 3 AXH-3 800 9,344 137,351 Rata - Rata 144,483 1 BXH-1 1400 4,697 69,053 2 BXH-2 2550 8,690 127,750 3 BXH-3 1900 6,408 94,194 Rata - Rata 96,999 Pada pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki jumlah tulangan tetapi nilai friksinya lebih kecil karena pada saat pelat terbebani beton yang bergesekan dengan tulangan mengalami kerusakan karena jarak yang berdekatan. lebih banyak Kekuatan Lentur Satu Arah Teoritis Berdasarkan perhitungan teoritis pelat dengan fy = 60,27 MPa, pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) mampu menahan beban maksimum rata - rata 346,780 kg. Sedangkan pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) sebesar menahan beban maksimum 1220,742 kg. Kekuatan Lentur Satu Arah Aktual Pengujian balok dilakukan pada saat umur beton mencapai 28 hari. Setelah dilakukan pengujian maka diperoleh data seperti pada tabel 4.6 dan 4.7. Tabel 4.3 Beban maksimum aktual pelat rasio minimum (ρmin) No Benda Uji PMaks (kg) Aktual Rata - Rata Teoritis 1 Teoritis 2 (%) (%) 1 AXH-1 950 2 AXH-2 900 883,333 346,780 883,213 60,742 0,014 3 AXH-3 800 Tabel 4.4 Beban maksimum aktual pelat rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) No Benda Uji PMaks (kg) Aktual Rata - Rata Teoritis 1 Teoritis 2 (%) (%) 1 BXH-1 1400 2 BXH-2 2550 1950 1220,742 1955,659 37,398 0,290 3 BXH-3 1900 Berdasarkan tabel diatas pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) menahan beban maksimum 54,7% lebih besar dibandingkan pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin). Hal ini dikarenakan pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki jumlah tulangan lebih banyak sehingga kapasitas lenturnya lebih tinggi. Perbandingan Kekuatan Lentur Tumpuan Sendi dan Terkekang Tabel 4.5 Tabel perbandingan kuat lentur tumpuan sendi dan terkekang Rasio Minimum 0,5 Rasio Maksimum No Benda Uji Sendi Terkekang Sendi Terkekang (kg) (kg) (kg) (kg) 1 BU-1 950 1200 1400 2700 2 BU-2 900 1150 2550 2650 3 BU-3 800 1150 1900 2050 Rata-Rata 883,333 1166,667 1950 2466,667 7
Gambar 4.2 Grafik perbandingan kuat lentur tumpuan sendi dan terkekang tersebut pelat tabel dengan rasio tulangan minimum (ρmin) dengan terkekang kondisi lebih besar, menahan beban 24,29% sedangkan pelat dengan rasio tulangan 0,5 (0,5 ρmaks) dengan rasio maksimum terkekang menahan beban tumpuan 20,95% lebih besar. Pelat dengan kondisi terkekang menerima beban lebih besar karena adanya kekangan pada daerah tumpuan. Berdasarkan tumpuan 4.3. Berat Volume Berat Volume Tabel 4.6 Perhitungan berat volume pelat rasio minimum (ρmin) No Benda Uji 1 AXH-1 Panjang (cm) 99,800 Lebar (cm) 80,067 Tinggi (cm) 5,850 Volume (m3) 0,0467 Berat Berat Volume kg 98,20 (kg/m3) 2100,745 2 AXH-2 100,433 80,200 6,200 0,0499 101,30 2028,456 3 AXH-3 100,167 80,233 5,700 0,0458 97,15 2120,752 4 AYR-1 100,133 80,033 5,667 0,0454 99,45 2189,916 5 AYR-2 99,967 79,933 5,767 0,0461 89,95 1952,060 6 AYR-3 100,000 79,633 5,467 0,0435 91,80 2108,750 Rata - Rata 2109,724 Tabel 4.7 Perhitungan berat volume pelat rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) No 1 Benda Uji BXH-1 Panjang (cm) 100,183 Lebar (cm) 80,000 Tinggi (cm) 5,841 Volume (m3) 0,0468 Berat Berat Volume kg 95,60 (kg/m3) 2042,139 2 BXH-2 100,300 80,250 5,900 0,0475 98,75 2079,405 3 BXH-3 100,000 80,267 5,834 0,0468 99,30 2120,424 4 BYR-1 100,100 80,100 5,933 0,0476 100,00 2102,009 5 BYR-2 99,667 80,033 5,800 0,0463 96,90 2094,474 6 BYR-3 99,833 79,867 5,667 0,0452 93,85 2077,139 Rata - Rata 2085,932 Berdasarkan tabel 4.6 dan tabel 4.7 dapat diketahui bahwa pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki berat volume lebih ringan 1,13% dibanding pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin). Hal ini dikarenakan pada pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki komposisi tulangan lebih banyak. 4.4. Kekakuan Modulus Elastisitas perhitungan penampang komposit diperoleh nilai EI komposit pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) sebesar 302236940,362 kg.cm2 sedangkan pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki nilai EI komposit sebesar 300643482,192 kg.cm2. Dari Pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki nilai lebih kecil karena pelat tersebut memiliki luas tulangan luas penampang sangat berpengaruh terhadap nilai EI komposit. lebih banyak, dimana Rotasi Tabel 4.8 Rotasi pelat beton minimum (ρmin) PElastis (kg) Rotasi (°) No Benda Uji Aktual Rata - Rata Teoritis rasio % 1 AXH-1 500 0,05 2 AXH-2 500 0,05 0,050 0,054 7,496 3 AXH-3 500 0,05 Tabel 4.9 Rotasi pelat beton rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) PElastis (kg) Rotasi (°) No Benda Uji Aktual Rata - Rata Teoritis % 1 BXH-1 500 0,05 2 BXH-2 500 0,05 0,033 0,054 61,734 3 BXH-3 500 0 tabel diatas dapat diketahui bahwa pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki rotasi lebih kecil dibanding pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) karena memiliki kekuatan lentur lebih tinggi. Dari 8
Defleksi Tabel 4.10 Defleksi pelat beton rasio minimum (ρmin) PElastis (kg) Lendutan (mm) No Benda Uji Aktual Rata - Rata Teoritis % 1 AXH-1 500 1 2 AXH-2 500 0,62 0,782 0,280 64,238 3 AXH-3 500 0,725 Tabel 4.11 Defleksi pelat beton rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) PElastis (kg) Lendutan (mm) No Benda Uji Aktual Rata - Rata Teoritis % 1 BXH-1 500 0,575 2 BXH-2 500 0,705 0,628 0,280 55,370 3 BXH-3 500 0,605 Dari tabel diatas diketahui bahwa pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki defleksi lebih kecil daripada pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) karena memiliki jumlah tulangan lebih banyak. Terdapat perbedaan antara nilai aktual dan teoritis karena nilai modulus elastis teoritis dan aktual yang berbeda akibat kurang sempurnanya lekatan antara beton dan tulangan bambu. Perbandingan Defleksi Tumpuan Sendi dan Tumpuan Terkekang Tabel tumpuan sendi dan terkekang 4.12 Perbandingan defleksi Rasio Minimum 0,5 Rasio Maksimum No Benda Uji Sendi Terkekang Sendi Terkekang (mm) (mm) (mm) (mm) 1 BU-1 1 0,37 0,575 0,565 2 BU-2 0,62 0,585 0,705 0,28 3 BU-3 0,725 0,59 0,605 0,665 Rata-Rata 0,782 0,515 0,628 0,503 tabel dapat diketahui bahwa defleksi pelat dengan tumpuan terkekang lebih kecil dari pelat dengan tumpuan sendi. Tetapi ada satu benda uji dengan tumpuan terkekang yang memiliki lebih besar akibat ketidak defleksi sempurnaan pelaksanaan. Pelat dengan terkekang memiliki kondisi kekakuan yang lebih besar sehingga memiliki lendutan lebih kecil. Berdasarkan tumpuan Kekakuan Lentur Nilai kekakuan dapat diperoleh dari rasio beban (P) dan lendutannya (Δ) pada kondisi elastis. Secara teoritis pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) memiliki kekakuan lentur 1788,674 kg/mm sedangkan pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) sebesar 1813,020 kg/mm. Nilai perbandingan teoritis dan aktual dapat dilihat pada tabel berikut Tabel 4.13 Kekakuan pelat beton rasio minimum (ρmin) No Benda Uji PElastis Lendutan (kg) (mm) Kekakuan (kg/mm) Aktual Rata - Rata Teoritis % 1 AXH-1 500 1 500 2 AXH-2 500 0,620 806,452 665,369 1788,674 168,82 3 AXH-3 500 0,725 689,655 Tabel 4.14 Kekakuan pelat beton rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) No Benda Uji PElastis Lendutan (kg) (mm) Kekakuan (kg/mm) Aktual Rata - Rata Teoritis % 1 BXH-1 500 0,575 869,565 2 BXH-2 500 0,705 709,220 801,744 1813,020 126,13 3 BXH-3 500 0,605 826,446 Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) lebih kaku dibandingkan pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) karena memiliki jumlah tulangan lebih banyak. Gambar 4.3 Grafik perbandingan beban dan lendutan benda uji rasio minimum (ρmin) kondisi elastis 9
Gambar 4.4 Grafik perbandingan beban dan lendutan benda uji rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) kondisi elastis antara nilai ini kekakuan disebabkan karena pelat terdiri dari beton dan bambu yang memiliki karakteristik berbeda. Padahal pada perhitungan teoritis pelat dianggap monolit sempurna. Terdapat perbedaan teoritis dan aktual, hal Grafik Perbandingan P - Δ Gambar 4.5 Grafik perbandingan beban dan lendutan benda uji rasio minimum (ρmin) Gambar 4.6 Grafik perbandingan beban dan lendutan benda uji rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) Dari grafik diatas dapat diketahui tulangan bahwa pelat dengan rasio minimum (ρmin) memiliki beban elastis sebesar 500 kg dengan beban maksimum rata-rata 883,333 kg dengan lendutan rata- rata maksimum 1,352 cm. Sedangkan pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki beban elastis sebesar 600 kg dengan beban maksimum rata-rata 1950 dengan lendutan rata-rata 35,022 mm. Dengan membandingkan kedua grafik diatas dapat diketahui bahwa pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) bersifat getas, sedangkan pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) bersifat daktail. Gambar 4.7 Grafik perbandingan beban dan lendutan benda uji rasio minimum (ρmin) rata - rata kondisi elastis Gambar 4.8 Grafik perbandingan beban dan lendutan benda uji rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) rata - rata kondisi elastis Dari grafik diatas dapat dibandingkan kekakuan aktual dan teoritis pelat pada kondisi elastis. Terdapat perbedaan yang signifikan antara aktual dan teoritis karena pelat perhitungan pada diasumsikan monolit sempurna. teoritis 10
4.5. Interaksi Kekakuan Lentur dan Berat Volume Tabel 4.15 Interaksi kekuatan lentur dan berat volume No Benda Uji 1 Rasio minimum Pmaks (kg) 883,333 Berat Volume (kg/m3) 2109,724 ρ 0,0078 2 Rasio 0,5 maksimum 1950,000 2085,932 0,0289 Dari data diatas dicari hubungan antara berat volume dan rasio tulangan dengan metode eliminasi. Persamaan eliminasi sebagi berikut : 2109,724 α1 + 0,0078 α2 = 883,333 2085,932 α1 + 0,0289 α2 = 1950,00 Diperoleh nilai α1 = 0,2308 m3 α2 = 50813,2196 kg nilai persamaan sebagai berikut : Dari tersebut diperoleh P = 0,2308 Berat Volume + 50813,2196 ρ persamaan dapat tidak diketahui bahwa berat volume berpengaruh dibandingkan pengaruh rasio. Dari tersebut 4.6. Pola Retak Tabel 4.16 Pola retak pelat beton rasio minimum (ρmin) Benda Uji Pmaks (kg) Pola Retak AXH-1 19 950 AXH-2 18 900 AXH-3 16 800 Tabel 4.17 Pola retak pelat beton rasio 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) Benda Uji Pmaks (kg) Pola Retak BXH-1 12 1400 28 50 16 BXH-2 2550 46 33 51 34 38 BXH-3 15 1900 26 tabel diatas dapat diketahui bahwa pelat dengan tulangan minimum (ρmin) memiliki pola retak lebih sedikit dibanding pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks). Hal ini terjadi karena pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) kekuatannya lebih dominan ditahan oleh beton sedangkan pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) kekuatan pelat ditahan oleh beton dan tulangan sehingga memiliki waktu runtuh lebih lama. Dari rasio Pola retak yang terjadi pada kedua pelat memiliki pola yang sama yaitu pelat runtuh ditengah bentang searah dengan beban garis yang diberikan. Pola retak memanjang ini sesuai dengan teori garis leleh akibat beban terpusat garis yaitu 11
keruntuhan terjadi pada daerah momen maksimum yaitu ditengah bentang. V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian, analisis data, diperoleh pembahasan kesimpulan sebagai berikut: 1. Pelat beton dengan rasio dan tulangan beban minimum vertikal maksimum kecil dibandingkan pelat beton dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks). Pada penelitian ini pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) mampu menahan beban 54,7% lebih tinggi dibanding pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin). (ρmin) menahan lebih 2. Pelat beton dengan rasio tulangan minimum (ρmin) memiliki defleksi lebih besar dibandingkan pelat beton dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks). Hal ini dapat diketahui bahwa defleksi aktual rata-rata pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) sebesar 0,782 mm sedangkan pada pelat dengan rasio maksimum (0,5 ρmaks) defleksi yang dihasilkan sebesar 0,628 mm. Terdapat selisih defleksi sebesar 19,62%. rasio tulangan 0,5 3. Pelat beton dengan rasio tulangan minimum (ρmin) memiliki berat volume lebih besar dibandingkan pelat beton rasio dengan maksimum (0,5 ρmaks). Hal ini dapat diketahui bahwa berat volume aktual rata-rata pelat dengan rasio tulangan sebesar 2109,724 minimum kg/m3 sedangkan pada pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) memiliki berat volume sebesar 2085,932 kg/m3. Terdapat selisih berat volume sebesar 1,13%. rasio tulangan 0,5 (ρmin) 4. Pelat beton dengan rasio tulangan minimum (ρmin) memiliki kekakuan aktual lebih kecil dibandingkan pelat dengan rasio maksimum (0,5 ρmaks). Hal ini dapat diketahui bahwa kekauan aktual rata - tulangan rata pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio sebesar 665,369 minimum kg/mm sedangkan pada pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 memiliki kekakuan sebesar ρmaks) selisih 799,198 kg/mm. Terdapat kekakuan aktual sebesar 17%. (ρmin) 5. Pelat beton bertulangan bambu dengan kondisi tumpuan terkekang menahan beban vertikal maksimum lebih besar dibanding pelat beton dengan kondisi tumpuan sendi. Pelat beton dengan (ρmin) tulangan minimum rasio terkekang menahan beban tumpuan maksimum besar. Sedangkan pelat beton dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) tumpuan terkekang menahan beban maksimum 20,95% lebih besar. beton elastis bertulangan bambu dengan kondisi tumpuan terkekang memiliki defleksi lebih kecil dibanding pelat beton dengan kondisi tumpuan sendi. Pelat beton dengan rasio tulangan minimum (ρmin) terkekang memiliki defleksi 34,12% lebih kecil. Sedangkan pelat beton dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks) tumpuan terkekang memiliki defleksi 19,89% lebih kecil. tumpuan 24,29% lebih 6. Pada saat pelat 7. Pola retak yang terjadi pada pengujian kuat lentur satu arah dapat disimpulkan pelat dengan rasio tulangan minimum (ρmin) dan pelat dengan rasio tulangan (0,5 ρmaks) 0,5 memiliki pola retak yang sama yaitu memanjang searah dengan beban garis yang diberikan. Pola retak ini sesuai dengan teori garis leleh akibat beban terpusat garis yaitu keruntuhan terjadi pada momen maksimum yang berada di tengah bentang. rasio maksimum 8. Berdasarkan grafik pengujian (P - Δ) terdapat perbedaan karakteristik pelat. tulangan rasio Pelat dengan minimum (ρmin) memiliki karakteristik getas. Berbeda dengan pelat dengan rasio tulangan 0,5 rasio maksimum (0,5 ρmaks), pelat ini bersifat daktail, pada saat terjadi retak pelat tersebut tidak rasio 12
langsung runtuh, tetapi masih mampu untuk menahan beban lebih tinggi lagi hingga mencapai beban runtuh. Jadi perbedaan tulangan dapat mempengaruhi daktilitas dari pelat tersebut. jumlah 5.2 Saran telah dilakukan ada beberapa saran dan catatan yang perlu diperhatikan dan menjadi - dalam pertimbangan penelitian dengan topik sejenis : 1. Dalam melakukan proses pengecoran seharusnya benar - benar diperhatikan sehingga antara beton dengan tulangan dapat benar - benar monolit seperti yang diharapkan. Berdasarkan penelitian yang penelitian 2. Memperhitungkan tiap bagian material karena material tulangan bambu yang tidak seragam nilai kekuatannya. Kekuatan pada bagian nodal atau ruas yang bambu memiliki berbeda dibanding dengan batangnya. kekuatan 3. Pengukuran sebaiknya rotasi menggunaakan alat yang lebih akurat dan meletakkannya dengan benar 4. Sebaiknya pengukuran dilakukan lendutan ketika pelat mengalami retak sehingga didapatkan pertama kali penurunan grafik P - Δ antara kondisi elastis dan inelastis. 5. Dalam hal dokumentasi sebaiknya benar - benar dipersiapkan untuk alat dan prosesnya sehingga semua hal-hal penting selama proses persiapan hingga pengujian selesai dapat terekam dengan baik. DAFTAR PUSTAKA Asroni, A. (2010). Balok dan Pelat Beton Bertulang. Yogyakarta: Graha Ilmu. Dewi, S. M. (2008). Mekanika Struktur Komposit. Malang: Bargie Media. Dewi, S. M. (2009). Pelat dan Rangka Beton. Malang: Bargie Media. Dipohusodo, I. (1994). Struktur Beton Bertulang. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. Ghavami, K. as Reinforcement in Struktural Concrete Element, Cement & Concrete Composite. (2004). Bambu Janssen, J. J. (2000). Designing and Building with Bambu. Technical Report No. 20. INBAR. Jati, D. G. (2013). Analisis Lentur Pelat Satu Arah Beton Bertulang Berongga Bola Menggunakan Metode Elemen Hingga (051S). Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7). Surakarta, 24-26 Oktober 2013: Universitas Sebelas Maret. Non Linier McCormac, J. C. (2001). Desain Beton Penerbit Bertulang. Erlangga. Bandung: Morisco. (1999). Rekayasa Bambu. Yogyakarta: Nafiri Offset. Mulyono, T. (2005). Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi Offset. Nawy, E. G. (1998). Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar . Bandung: PT Refika Aditama. Nindyawati. (2014). Panel Dinding Beton Ringan Bertulangan Bambu. Malang: Universitas Brawijaya. Nurlina, S. (2008). Struktur Beton. Malang: Bargie Media. Pathurahman, J. F. (2003). Aplikasi Bambu Pilinan Sebagai Tulangan Balok Beton. DimensiTeknik Sipil, V(1):39-44. Putra, D. S. (2007). Kapasitas Lentur Pelat Beton Bertulangan Bambu. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, 45-54. Schodek, D. L. (1998). Struktur. Bandung: PT Refika Aditama. SNI03-2847-2002. (2002). Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Bandung: Departemen Pekerjaan Umum. Suseno, H. (2010). Bahana Bangunan Untuk Teknik Sipil. Malang: Bargie Media. Wang, C. K. (1994). Desain Beton Bertulang. Jakarta: Pradnya Paramita. 13