Hubungan Beban (P) dan Lendutan (Δ)

(1)

PEMERIKSAAN DAKTILITASMATERIAL DINDING

PANELSEMEN ECENG GONDOK (

EMEN WALL

)

Lukito Prasetyo

Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan pemanfaatan eceng gondok sebagai material bahan bangunan dinding panel (emen wall). Dari kajian terdahulu, sifat fisik, mekanik, akustik dan ketahanan bakar material ini memenuhi standar bahan bangunan PUBI 1982 dan SNI 03-6861.1-2002 serta ASTM C423-90a.

Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan pemeriksaan daktilitas perpindahan dan daktilitas kelengkungan dari dinding panel eceng gondok dalam skala laboratorium. Metode pengujian menggunakan standar SNI 03-4154-1996 (Metode Pengujian Kuat Lentur Beton dengan Balok Uji Sederhana yang Dibebani Terpusat Langsung). Benda uji dibuat dalam bentuk balok berdimensi 15x20x70cm(model A) dan plat berdimensi 5x20x70cm (model B).

Dari hasil pengujian diperoleh nilai daktilitas perpindahan sebesar 17,47 dan daktilitas kurvatur sebesar 17,33 untuk benda uji model A (balok) dan nilai daktilitas perpindahan sebesar 5,09 dan daktilitas kurvatur sebesar 5,75 untuk benda uji model B (plat). Mengacu pada Park dan Paulay

(1975), dimana material bersifat daktail apabila mempunyai nilai daktilitas antara 5 sampai 25. maka material dinding panel semen eceng gondok tergolong material daktail.

.

Kata kunci : Papan semen, batang eceng gondok,daktilitas

Pendahuluan

Eceng gondok/Water Hyacinth (Eichhornia crassipes (mart) solm) merupakan tumbuhan air yang sulit diberantas (gulma) dengan kapasitas produksi mencapai 4-5 ton per ha / tahun Supriyanto (2000). Dari kajian awal diketahui bahwa tanaman eceng gondok memiliki kadar serat sedang dengan panjang 1,75 – 2,12 mm dan berdiameter 11,15 – 11,65 m pada batangnya, sehingga cocok untuk digunakan sebagai bahan baku campuran industri papan semen, papan serat dan lainnya Joedodibroto (2001).Sesuai dengan Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI 1982), serat batang eceng gondok bisa digunakan sebagai bahan baku campuran industri papan semen.

Sifat-sifat khusus dari papan semen ditentukan oleh komponen utama yaitu kayu dan semen. Kayu mempunyai berat yang ringan, elastis dan mudah dikerjakan. Sedangkan semen mempunyai sifat tahan terhadap api, air, jamur dan rayap. Gabungan dari kedua sifat tersebut menjadikan material ini mempunyai keunggulan yang tidak dimiliki material lain.

Dari latar belakang ini, maka dibuat inovasi material bahan bangunan berupa dinding panel semen eceng gondok (emen wall). Pada kajian ini akan difokuskan pada pemeriksaan datilitas material panel semen eceng gondok dalam skala laboratorium.

Penelitian terdahulu

(2)

lentur 15,8 22,7 22,9 38,3 24,5 27,1 25,2

tarik 30,9 33,8 35,8 34,8 35,6 41,5 35,4

Akustik 86,7 93,1 98,4 98,9 95,2 93,8 94,35

Bakar 44,2 50,5 55,9 47,8 50,8 48,4 49,6

* Varasi=variasi komposisi matrial, Densitas=berat volume g/cm3_{, E= Modulus elastisitas (kg/cm}2_{), }

lentur= tegangan lentur (kg/cm2), tarik=tegangan tarik (kg/cm2), akustik= persentase penyerapan suara, bakar=persentase tebal rusak akibat pembakaran benda uji.

Dari pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa material papan semen dari batang eceng gondok (emen board) telah memenuhi persyaratan untuk dapat digunakan sebagai material bahan bangunan.

Kekakuan

Lentur

Untuk menghitung kekakuan lentur benda uji, menggunakan standar Pd M-18-2000-3 (Metode Pengujian Lentur Panel Kayu Struktural). Dari hasil pengujian, didapat data beban (P) dan lendutan (Δ). Kekakuan lentur benda uji didapatkan dengan persamaan berikut,

EI = (L3/48) . (P/ Δ) ... (1)

Dimana:

EI = Modulus elastisitas (Mpa) x Momen inersia (mm4)

P/Δ = Kemiringan kurva beban-lendutan (N/mm) L = Panjang bentang (mm)

Gambar 1.Grafik Hubungan Beban ( P ) dan Lendutan (Δ)

Hubungan Momen–

kelengkungan

(M-)

Pada saat pembebanan, sumbu balok benda uji yang semula lurus akan menjadi garis lengkung. Kelengkungan pada suatu titik dapat dicari dari tiga buah titik yang berurutan (yi+1, yi , yi-1). Data tiga titik tersebut didapat dengan mengukur lendutan pada tiga posisi benda uji secara berurutan.

(3)

Gambar 2.(a) Skema pembebanan pada benda uji, (b) model lendutan benda uji

Pada Gambar 2 memperlihatkan suatu fungsi y = f(x) yang menyatakan lendutan balok. Turunan (kemiringan) kurva di titik xi-1/2 dan xi+1/2 bisa didekati dengan persamaan

𝑑𝑦

Turunan kedua di i (laju perubahan kemiringan) secara pendekatan sama dengan selisih antara kemiringan di i+1/2 dan i-1/2 dibagi , sehingga

𝑑2_𝑦

Dengan memasukkan persamaan (2) dan (3) ke dalam persamaan (4) maka,

𝑑2_𝑦

Jika bahan dari balok bersifat elastis linier dan mengikuti hukum Hooke, maka hubungan antara kelengkungan (), Momen (M) dan kekakuan lentur (EI) suatu bahan adalah,

= 𝑀

𝐸𝐼 ...(7)

Atau

𝑀= .𝐸𝐼 ... (8)

(4)

Gambar 3.Grafik Hubungan Momen (M) dan Kelengkungan ()

Daktilitas

Daktilitas adalah kemampuan material mengembangkan regangannya dari pertama kali leleh hingga akhirnya putus. Pada penelitian ini, parameter daktilitas yang akan digunakan adalah daktilitas perpindahan (µ) dan daktilitas kelengkungan ().

Daktilitas perpindahan (displacement ductility), merupakan perbandingan perpindahan maksimum/ultimate(u) struktur dalam kondisi post elastic terhadap perpindahan struktur saat pertama leleh/yield(y).

 = u/y ...(9)

Daktilitas kelengkungan (curvature ductility) merupakan perbandingan sudut lengkungan (angle of curvature) maksimum/ultimate(u) dengan sudut kelengkungan saat pertama leleh/yield(y) elemen struktur akibat momen lentur.

 = u / y ...(10)

Metode Pengujian

Benda uji dibuat dalam 2 model yaitu model A berupa balok dengan dimensi 15x20x70cm dan model B berupa plat dengan dimensi 5x20x70cm. Komposisi campuran menggunakan Beton dengan Balok Uji Sederhana yang Dibebani Terpusat Langsung) . Benda uji diletakkan pada perbandingan berat PC:Lem PVAC:Serat eceng gondok sebesar 1:1:2,5.

Metode pengujian menggunakan standar SNI 03-4154-1996 (Metode Pengujian Kuat Lentur dua buah tumpuan silinder dengan alas plat baja, kemudian dibebani pada tengah bentang. Dari proses pengujian ini, kemudian dicatat berapa lendutan () yang terjadi akibat pembebanan (P) yang diberikan. Gambar selengkapnya disajikan sebagai berikut;

(5)

Gambar 5.Foto setting pengujian

Data Hasil Pengujian

Data hasil pengujian berupa data interval pembebanan (P) dan interval lendutan () disajikan dalam tabel di bawah ini.

Tabel 2. Hasil pengujian model A (Balok)

(6)

1 0.950 1.112 1.875 2 2.200 2.562 4.197 3 4.543 5.118 7.353 3.5 6.973 8.393 11.329 3 8.848 10.543 13.869

PerhitunganBenda Uji Model A

Dengan menggunakan formula (1), (7) dan (8), maka bisa dihitung kekakuan struktur (EI), Momen (M) dan Kelengkungan () yang diringkas dalam tabel berikut.

(7)

Dari tabel perhitungan di atas dapat dibuat grafik hubungan P- dan grafik M- sebagai berikut.

Gambar 6.Grafik Hubungan beban (P) dan Lendutan ().

Gambar 7.Grafik Hubungan Momen (M) dan Kelengkungan ()

Dari grafik di atas, dapat di plot titik batas kondisi elastis (yield/y) dan kondisi plastis (ultimate/u). Dengan formula (9) dan (10) maka dapat diperoleh daktilitas bahan benda uji model A sebagai berikut.

u= 36,7 mm y= 2,1 mm

= 17,47 (daktilitas perpeindahan) u= 0,0026 N.mm

y= 0,00015 N.mm

µ= 17,33 (daktilitas kelengkungan)

Perhitungan Benda Uji Model B

Dengan menggunakan formula (1), (7) dan (8), maka bisa dihitung kekakuan struktur (EI), Momen (M) dan Kelengkungan () yang diringkas dalam tabel berikut

(8)

Gambar 8.Grafik Hubungan beban (P) dan Lendutan ().

Gambar 9. Grafik Hubungan Momen (M) dan Kelengkungan ()

Dari grafik di atas, dapat di plot titik batas kondisi elastis (yield/y) dan kondisi plastis (ultimate/u). Dengan formula (9) dan (10) maka dapat diperoleh daktilitas bahan benda uji model B sebagai berikut.

u= 11,2 mm y= 2,2 mm

= 5,091 (daktilitas perpeindahan) u= 0,00052 N.mm

y= 0,00009 N.mm

µ= 5,77 (daktilitas kelengkungan)

Kesimpulan

Berdasarkan data hasil pengujian di laboratorium dan pengolahan data, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut;

1. Pada benda uji model A berupa Balok, nilai daktilitas perpindahan (µ) adalah 17,47. Sedangkan nilai daktilitas kelengkungan (µ) sebesar 17,33.

2. Pada benda uji model B berupa plat, nilai daktilitas perpindahan (µ) adalah 5,09. Sedangkan nilai daktilitas kelengkungan (µ) sebesar 5,77.

3. Mengacu pada Park dan Paulay (1975), dimana material bersifat daktail apabila mempunyai nilai daktilitas antara 5 sampai 25, maka material dinding panel semen eceng gondok tergolong material daktail.

Daftar Pustaka

(9)

[3] Anonimous, 1982, Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI 1982), Pusat Penelitian dan Pengembangan PU, Bandung.

[4] Gere dan Timoshenko, 1987, Mekanika Bahan, Terjemahan Jilid 1, edisi 2, Penerbit Erlangga, Jakarta

[5] Lukito dan AF Sujatmiko, 2006, Pemanfaatan batang eceng gondok untuk matrial bahan banguan, Makalah Seminar Nasional, Univ. Muhammadiyah Malang.

[6] Neville, A.M. 1981, Properties of Concrete, Longman Scientific& Technical, New York. [7] Sastroutomo, S. 1990, Ekologi Gulma, Gramedia, Jakarta.

[8] Sipon, M. 2001, Pemanfaatan Abaca (batang pisang hutan), Tandan Kosong Sawit, Eceng Gondok dan Batang Kenaf sebagai bahan baku Industri Kertas Uang, Kertas Koran, Tissue, Karton/Kardus, Papan Partikel, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian Universitas Mulawarman, Samarinda.

[9] Sobotka, Zdenek. 1984, Rheology of Material and Engineering Structures, Elsevier, New York. [10] Popov, E.P, 1984, Mekanika Teknik (terjemahan), Penerbit Erlangga, Jakarta