BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

5 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. TINJAUAN PUSTAKA 2.1.1. Beton

Beton digunakan secara luas untuk bahan bangunan, bahan tersebut merupakan gabungan yang terdiri dari agregat kasar (batu pecah atau kerikil) dan agregat halus (pasir) yang dicampur semen sebagai bahan perekatnya dan air sebagai bahan pembantu untuk keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung (chemical admixture) atau bahan pengisi tertentu bila diperlukan (Neville, 1996).

Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik lain, agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk massa padat. Beton juga dapat didefinisikan sebagai bahan bangunan dan kontruksi yang sifat-sifatnya dapat ditentukan terlebih dahulu dengan mengadakan perencanaan dan pengawasan yang teliti terhadap bahan-bahan yang dipilih (Dr. Wuryati Samekto, M.Pd dan Candra Rahmadiyanto, S.T., 2001).

2.1.2. Bambu

Bambu merupakan produk hasil alam yang renewable yang dapat diperoleh dengan mudah, murah, mudah ditanam, pertumbuhan cepat, dapat mereduksi efek global warming serta memiliki kuat tarik sangat tinggi yang dapat dipersaingkan dengan baja

(Agus setiya Budi, 2010).

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

commit to user

batangnya. Sehingga hal inilah yang membuatnya menjadi unik dan artisrik, namun bentuk demikian membuat aplikasi bambu sebagi struktur sulit dalam perangkaiannya.

Berikut ini adalah potongan melintang bambu dengan bagian-bagaiannya:

1. 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).

2. 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.

3. 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.

4. Bagian dalam

Bagian dalam adalah bagian yang paling bawah dari tebal bambu, sering disebut pula hati bambu. Sifat seratnya kaku dan mudah patah.

Secara umum batang bambu terbagi atas dua bagian yaitu:

1. 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).

commit to user

2. 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.

Penelitian Youngsi Jung yang berjudul “Investigation Of Bamboo As Reinforcement In Concrete” (2006) menyimpulkan bahwa berdasarkan data rata-rata untuk tes pull-out bambu jika dibandingkan dengan baja hasil pengujian yang dilaporkan dalam literatur, kekuatan ikatan bambu lebih rendah dibandingkan dengan baja tulangan, sekitar 8 Mpa (1160 psi). Selain itu, ikatan kekuatan bambu lebih rendah bila dibandingkan dengan FRP tulangan baja, sekitar 2,5 Mpa (363 psi).

Begitu juga penelitian yang dilakukan oleh Nirav B. Siddhpuraa, Deep B. Shaha, Jai V.

Kapadiaa, Chetan S. Agrawala dan Jigar K. Sevaliaa yang berjudul “Experimental Study on Flexural Element using Bamboo as Reinforcement” (2013) menyimpulkan bahwa elemen balok yang diperkuat tulangan bambu dengan tar batubara sebagai pelapis permukaan tulangan menunjukkan nilai tertinggi modulus elastisitas yaitu 75,181.73 N/mm2. Sedangkan elemen balok yang diperkuat tulangan bambu dengan epoxy resin sebagai lapisan permukaan memiliki modulus elastisitas tertinggi yaitu 47,024.03 N/mm2. Jadi modulus elastisitas menggunakan pelapis tar batubara lebih tinggi 37,45% dan 25,16% daripada balok bertulangan bambu dengan epoxy resin dan araldite sebagai pelapis tulangan.

Dalam penelitian ini digunakan bambu Petung. Bambu Petung (Dendrocalamus Asper) adalah bambu yang amat kuat, dengan jarak ruas pendek, tetapi dengan dindingnya tebal sehingga tidak begitu liat. Jenis bambu ini mudah dikenali dengan warna kulit batangnya hijau muda dan hijau tua, diameter mencapai 20cm, tebal kulit 1,5cm serta tinggi batang mencapai 20m, garis tengah bambu Petung 80 - 130 mm, panjang batang 10 - 20 m (Frick, 2004).

Nilai kuat lekat bambu petung pilinan bagian bawah sebesar 0,07352 MPa dan Kuat lekat bambu petung pilinan bagian atas sebesar 0,06167 MPa. . Nilai kuat lekat bambu commit to user

petung pilinan bagian bawah 1,19 kali lebih besar dari kuat lekat bambu petung pilinan bagian atas ( Canggih, 2011 )

Nilai momen nominal hasil pengujian balok beton tulangan baja di Laboratorium adalah 0,571 tonm, sedangkan hasil analisis sebesar 0,54684 atau setara dengan 95,76% dari momen hasil pengujian. Pada balok beton dengan tulangan bambu Petung polos momen nominal hasil analisis sebesar 0,4246757 tonm, sedangkan hasil pengujian di Laboratorium sebesar 0,216 tonm atau setara dengan 50,86% terhadap hasil analisis.

Beban maksimum (Pmaks) yang mampu ditahan oleh balok beton dengan tulangan bambu Petung polos sebesar 1000 kg, sedangkan balok beton dengan tulangan baja sebesar 2400 kg sehingga beban maksimal tulangan bambu Petung polos setara dengan 41,66% terhadap tulangan baja (Daeng Rina, 2013)

2.2. LANDASAN TEORI

2.2.1. Beton

Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah, atau agregat- agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan.

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 seperti granit, basalt, kuarsa dan sebagainya.

Pemamfaatan beton dalam konstruksi bangunan dikarekanan banyak sekali keuntungan yang didapat diantaranya adalah:

a. Bahan pembentuk beton mudah didapat dengan harga relatif murah.

b. Beton tahan terhadap aus dan juga api atau kebakaran.

c. Beton segar mudah diangkut maupun dicetak dalam bentuk apapun dengan ukuran seberapapun sesuai keinginan, cetakan dapat dipakai beberapa kali sehingga ekonomis dan menjadi lebih murah.

d. Perawatannya mudah dan murah.

commit to user

e. 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.

f. 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.

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 sulit untuk kedap air sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.

c. Beton keras mengembang jika basah sehingga dilatasi (contraction joint) perlu diadakan pada beton yang panjang atau lebar untuk memberi tempat bagi susut pengerasan dan pengembangan 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.

2.2.2. Material penyusun beton

Pemilihan bahan-bahan pembentuk beton yang mempunyai kualitas baik, perhitungan proporsi campuran yang tepat, cara pengerjaan dan perawatan 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.

2.2.2.1. 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 commit to user

senyawa kalsium sulfat dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain (SNI 15-2049- 2004).

Pada penelitian ini digunakakan 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 2.1.

Tabel 2.1. 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 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) 2.2.2.2 Agregat

Material berbutir, misalnya pasir, kerikil, batupecah, dan kerak tungku pijar, yang dipakai bersama-samadengan suatu media pengikat untuk membentuk suatu betonatau adukan semen hidrolik (SNI 03-2847-2002).

Pada material beton, agregat memenuhi sekitar 75 % dari isi total beton, sehingga perilaku beton sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat agregat. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya agregat biasanya terdiri dari 2 macam yaitu agregat halus yang umumnya berupa pasir dan agregat kasar yang pada umumnya berupa kerikil. Agregat halus

commit to user

adalah bahan yang lolos dari saringan no. 4 (lebih kecil dari 3/16 inci, berdasarkan ASTM). Dan agregat kasar adalah bahan-bahan yang berukuran lebih besar.

Persyaratan gradasi agregat halus dapat dilihat dalam Tabel 2.2 berikut ini:

Tabel 2.2. Persyaratan Gradasi Agregat Halus

Ukuran Saringan PersentaseLolos 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

600 mm (No.30) 25 – 60

300 mm (No.50) 5 – 30

150 mm (No.100) 0 -10

(Sumber: ASTM C33-03)

Persyaratan gradasi untuk agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut ini:

Tabel 2.3. Persyaratan Gradasi Untuk Agregat Kasar Ukuran Saringan PersentaseLolos 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) 2.2.2.3. Air

Dalam pembuatan beton, air merupakan salah satu faktor penting, karena air akan bereaksi dengan semen dan menjadi pasta pengikat agregatdari yang paling besar sampai paling halus dan menjadi bahan pelumas antara butir-butir agregat agar dapat mudah dikerjakan dalam proses pengadukan, penuangan, maupun pemadatan.

Air yang memenuhi syarat sebagai air minum, memenuhi syarat pula untuk bahan campuran beton. Tetapi tidak berarti air bahan campuran harus memenuhi persyaratan commit to user

air minum. Jika diperoleh air dengan standar air minum, maka dapat dilakukan pemeriksaan secara visual yang menyatakan bahwa air tidak berwarna, tidak berbau, tidak asin dan cukup jernih. Jika masih diragukan, dapat dilakukan uji Laboratorium sehingga memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.

2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.

3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.

4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.

2.2.3. Rencana Campuran Beton (Mix Design)

Perancangan proporsi rencana campuran beton ini menggunakan metode SNI 03-2834- 2000 tentang Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal, adapun langkahnya sebagai berikut:

a. Menetapkan kuat tekan beton yang disyaratkan (fc’) pada umur tertentu dan nilai standar deviasi (Sr) berdasarkan hasil pengalaman praktek pelaksana.

b. Menghitung nilai tambah (margin) (M) dengan rumus berikut:

M = 1,64 Sr ...(2.1) Dengan : M = nilai tambah, MPa

1,64 = tetapan statistik tergantung % kegagalan maksimal 5%) S_r = deviasi standar rencana

c. Menetapkan kuat tekan rata-rata yang direncanakan (f’cr) dengan rumus:

f’cr = f’c + M ...(2.2) dengan : f’cr = kuat tekan rata-rata, MPa

f’c = kuat tekan yang disyaratkan, MPa M = nilai tambah, MPa

d. Menetapkan jenis semen PPC kegunaan tipe 1.

e. Menentukan jenis agregat, agregat alami atau batu pecah berdasarkan Tabel 2.4.

commit to user

Tabel 2.4. Perkiraan Kekuatan Tekan (MPa) Beton dengan Faktor Air-Semen, dan Agregat Kasar yang Biasa dipakai di Indonesia

Jenis semen Jenis agregat kasar

Kekuatan tekan (MPa)

Pada umur (hari) Bentuk benda 3 7 28 91 uji

Semen Portland Tipe I Atau

Batu tak dipecahkan Batu pecah

17 19

23 27

33 37

40

45 Silinder Semen tahan sulfat

Tipe II, V

Batu tak dipecahkan Batu pecah

20 23

28 32

40 45

48

54 Kubus

Semen Portland Tipe III

Batu tak dipecahkan Batu pecah

21 25

28 33

38 44

44

48 Silinder Batu tak dipecahkan

Batu pecah

25 30

31 40

46 53

53

60 Kubus

(Sumber: SNI 03-2834-2000)

f. Menetapkan faktor air-semen berdasarkan jenis semen, jenis agregat kasar dan kuat tekan rata-rata.

g. Menetapkan faktor air-semen maksimum berdasarkan Tabel.2.5.

Tabel 2.5. Persyaratan Jumlah Semen Minimum Dan Faktor Air Semen Maksimum Untuk Berbagai Macam Pembetonan Dalam Lingkungan Khusus

Lokasi

Jumlah Semen minimum per m³

beton (kg)

Nilai faktor Air-Semen maksimum Beton di dalam ruang bangunan:

a. keadaan keliling non-korosif b. keadaan keliling korosif disebabkan

oleh kondensasi atau uap korosif Beton di luar ruangan bangunan : a. tidak terlindung dari hujan dan terik

matahari langsung

b. terlindung dari hujan dan terik matahari langsung

Beton masuk ke dalam tanah :

a. mengalami keadaan basah dan kering berganti-ganti

b. mendapat pengaruh sulfat dan alkali dari tanah

Beton yang kontinyu berhubungan : a. air tawar

b. air laut

275 325

325

275

325

0,60 0,52

0,60

0,60

0,55

Tabel

Tabel (Sumber: SNI 03-2834-2000)

h. Menentukan nilai slump.

i. Menetapkan besar butir agregat maksimum. commit to user

j. Menetapkan jumlah air yang diperlukan per meter kubik beton, berdasarkan ukuran maksimum agregat, jenis agregat, dan nilai slump yang diinginkan.

Tabel 2.6. Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m3) Yang Dibutuhkan Untuk Beberapa Tingkat Kemudahan Pekerjaan Adukan Beton

Besar Ukuran Maks. Kerikil (mm)

Jenis Batuan

Slump (mm)

0 − 10 10 − 30 30 − 60 60 − 180

10 Alami 150 180 205 225

Batu pecah 180 205 230 250

20 Alami 135 160 180 195

Batu pecah 170 190 210 225

40 Alami 115 140 160 175

Batu pecah 155 175 190 205

(Sumber: SNI 03-2834-2000)

k. Menghitung Berat semen yang diperlukan dan kebutuhan semen minimum berdasarkan tabel 2.6..

l. Menentukan daerah gradasi agregat halus berdasarkan Tabel 2.7 berikut:

Tabel 2.7. Daerah Gradasi Agregat Halus Lubang

Ayakan (mm)

Persen Berat Butir yang Lewat Ayakan

1 2 3 4

10 100 100 100 100

4,8 90 – 100 90 - 100 90 - 100 95 – 100 2,4 60 – 95 75 - 100 85 - 100 95 – 100 1,2 30 – 70 55 - 90 75 - 100 90 – 100 0,6 15 – 34 35 - 59 60 - 79 80 – 100

0,3 5 – 20 8 - 30 12 - 40 15 – 50

0,15 0 – 10 0 - 10 0 - 10 0 – 15

m. Menetapkan nilai perbandingan antara agregat halus dan agregat kasar.

n. Menghitung nilai berat jenis agregat campuran dengan rumus:

Bj. Camp = K bjagkasar

halus ag P bj

. 100 . .

100 . + ...(2.3) Dengan : Bj. Camp = berat jenis agregat campuran

bj. ag. halus = berat jenis agregat halus bj. ag. Kasar = berat jenis agregat kasar

P = persentase agregat halus terhadap agregat campuran K = persentase agregat kasar terhadap agregat campuran commit to user

o. Menghitung kebutuhan agregat campuran dengan rumus:

Wpasir + kerikil = W_beton - kebutuhan air – kebutuhan semen ...(2.4) p. Menghitung berat agregat halus yang diperlukan dengan rumus:

Wpasir = (Persentase agregat halus) Wpasir+ kerikil ...(2.5) q. Menghitung berat agregat kasar yang diperlukan dengan rumus:

Wkerikil = Wpasir + kerikil - Wpasir ...(2.6)

2.2.4. Sifat-sifat Bambu

Bambu adalah rumput berkayu berbentuk pohon atau perdu. Bambu adalah tanaman yang termasuk ordo Gramineae, familia Bambuseae. Bambu merupakan tumbuhan berumpun, berakar serabut yang batangnya berbentuk silinder dengan diameter bervariasi mengecil mulai dari ujung bawah sampai ujung atas, berongga, keras dan mempunyai pertumbuhan primer yang sangat cepat tanpa diikuti pertumbuhan sekunder, sehingga tingginya dapat mencapai 30 m. Silinder batang bambu tersebut dipisahkan oleh nodia/ruas, yaitu diafragma-diafragma yang arahnya transversal.

Bambu memiliki beberapa sifat yaitu : 2.2.4.1. 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 saja yang kuat tariknya dibawah tegangan leleh baja.

Pengujian kuat tarik sejajar serat bambu berdasarkan prosedur ISO 3346-1975. Dimensi benda uji tarik dapat dilihat pada Gambar 2.1. Di tengah benda uji dibuat irisan lengkung setipis mungkin supaya terjadi kerusakan pengujian di daerah tersebut.

commit to user

Gambar 2.1. Benda uji tarik sejajar serat

Pengujian sifat mekanika bambu dilakukan dengan mesin Universal Testing Machine (UTM). Untuk pengujian kuat tarik sejajar serat dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.7.

A P_maks

tr_// =

s ...(2.7)

Keterangan:

s

_tr// = Kuat tarik sejajar serat (MPa) Pmaks = Gaya tarik maksimal bambu (N)

A = tebal x lebar = luas bidang yang tertarik (mm²) Hasil uji ini dapat dilihat pada Gambar 2.2.

6 m m 3 mm

50 mm 50 mm 120 m m 50 mm 50 mm

12 0 m m 50 mm 50 mm

50 m m 50 m m

3 0 m m 60 mm

30 mm

320 mm

20 mm

20 mm

20 mm

commit to user

Gambar 2.2. 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 2.3) hasil pengujian disajikan dalam Tabel 2.8. Hasil pengujian menunjukan bahwa bambu bagian dalam memiliki kekuatan yang jauh lebih rendah dari pada bagian luar, hal tersebut dikarenakan bagian luar bambu terdapat kulit bambu yang berkontribusi besar bagi kuat tariknya.

Gambar 2.3. Pengambilan spesimen bambu ...(Sumber: Morisco, 1999) Tabel 2.8. Kuat Tarik Bambu Tanpa Buku/Nodia Kering Oven

Jenis bambu

Tegangan tarik (MPa)

Bagian dalam Bagian Luar

Ori Petung Wulung

164 97 96

417 285 237 (Sumber: Morisco, 1999)

Pada tabel 2.9 dibawah 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. commit to user

Tabel 2.9. Kuat Tarik Rata-rata Bambu Kering Oven

Jenis bambu

Tegangan tarik (MPa)

Tanpa Nodia Dengan Nodia

Ori Petung Wulung

291 190 166

128 116 147 (Sumber: Morisco, 1999)

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 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.

Pengujian kuat tekan sejajar serat bambu berdasarkan prosedur ISO 3132-1975 dengan ukuran benda uji seperti pada gambar 2.4 dan dihitung menggunakan Persamaan 2.8.

Gambar 2.4. Pengujian kuat tekan sejajar serat

A P_maks

tk_// =

s ...(2.8)

Keterangan:

s

_tk// = Kuat tekan sejajar serat (MPa) Pmaks = Gaya tekan maksimal bambu (N) commit to user

A = tebal x lebar = luas bidang yang tertekan (mm²)

Hasil pengujian kekuatan tekan beberapa jenis bambu ditampilkan pada tabel 2.10.

Tabel 2.10. 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)

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.

Kuat geser bambu sangat rendah, maka dari itu perancangan bambu sebagai struktur sebagai batang tunggal lebih efektif bila dibandingkan batang ganda. Namun perkembangan teknologi penyambungan bambu seperti yang dilakukan Mardjono dan Morisco telah menjawab masalah ini yaitu dengan membuat sambungan bambu sebagai bahan komposit.

Pengujian kuat geser sejajar serat bambu berdasarkan ISO/DIS 3347 dengan ukuran benda uji seperti gambar 2.5 dan dihitung menggunakan Persamaan 2.9.

commit to user

Gambar 2.5. Pengujian kuat geser bambu

A P

_maks

=

t //

...(2.9) Keterangan:

t

// = Kuat geser sejajar serat (MPa)

Pmaks = Gaya geser maksimal bambu (N)

A = tebal x panjang = luas bidang yang tergeser(mm²) 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.

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.

Pengujian MOR dan MOE bambu berdasarkan prosedur ISO 3133-1975 dan ISO 3349- 1975. Ukuran benda uji yang digunakan adalah seperti pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Benda uji lentur sejajar serat L = 30 cm

L = 28 cm

Lt = 30 cm

b

t

commit to user

Untuk menghitung kuat lentur (MOR) dan modulus elastisitas (MOE) bambu dihitung dengan menggunakan persamaan 2.10 dan 2.11.

2 2

3 bt

L

MOR = P^maks ...(2.10)

d

3 3

4bt L

MOE= P^maks ...(2.11)

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)

2.2.4.2. 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 yangsama dengan volume bambu tersebut. Berat jenis dan kerapatan bambu menentukan sifatfisika dan mekanikanya. Hal ini disebabkan nilai berat jenis dan kerapatan bambu ditentukanoleh banyaknya zat kayu.

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 2.12.

commit to user

% 100

a a b

W W

Ka=W - ...(2.12)

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 2.13 dengan benda uji sama seperti benda uji kadar air.

b a

G

BJ=W ...(2.13)

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)

Tabel 2.11. Kadar Air dan Berat Jenis Bambu Petung

Posisi Nomor Bambu Basah Bambu Kering Udara

Kadar air (%) Berat Jenis Kadar air (%) Berat Jenis

Pangkal

1 2 3

28,610 34,256 35,361

0,634 0,680 0,603

5,381 4,390 5,909

0,646 0,663 0,682

rata-rata 36,076 0,639 5,227 0,664

Tengah

1 2 3

41,129 36,402 35,965

0,695 0,701 0,712

6,250 6,926 6,859

0,711 0,702 0,769

rata-rata 37,832 0,703 6,678 0,727

Ujung

1 2 3

38,699 36,078 35,517

0,754 0,712 0,686

6,034 8,756 6,818

0,763 0,697 0,820

rata-rata 36,765 0,717 7,203 0,760

(Sumber : Triwiyono dan Morisco, 2000 dalam Morisco, 2004) b. Kembang susut / kerapatan

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.

commit to user

Sedangkan pengujian kerapatan bambu dihitung menggunakan Persamaan 2.14

w w

w

V

= m

r

...(2.14)

Keterangan:

r

_w = Kerapatan bambu pada kadar air w (gram/cm³) mw = Massa bambu pada kadar air w (gram)

Vw = Volume bambu pada kadar air w (cm³) 1. Tegangan Ijin Bambu Untuk Perancangan

Penelitian-penelitian yang pernah dilakukan telah mendapatkan angka-angka yang menunjukan kekuatan bambu, tetapi perlu diingat bahwa bambu merupakan bahan organik yang tumbuh secara alami sehingga memiliki kekuatan yang tidak seragam pada satu jenisnya. Hal tersebut dipengaruhi oleh keadaan lingkungan,kesuburan tanah serta lokasi tempat tumbuh.

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 2.12.

Tabel 2.12. 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 2.13 commit to user

menunjukan hasil pengujian berdasarkan laporan Siopongco dan Munandar (1987) dalam Morisco (1999).

Tabel 2.13. 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.

2.2.5. Balok

2.2.5.1. Kuat Lentur Balok

Kuat lentur 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).

commit to user

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:

1. Untuk pengujian dimana patahnya benda uji ada di daerah pusat pada 1/3 jarak titik perletakan pada bagian tarik dari beton seperti gambar 2.4 (a), maka kuat lentur beton dihitung menurut persamaan:

1 2

bh

= PL

s

...(2.15)

2. 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 2.4 (b), maka kuat lentur beton dihitung menurut persamaan:

2

1 3 bh

= Pa

s

...(2.16)

Dengan:

s

1 = 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).

4cm L ^4cm

PENAMPANG PATAH

a

b

commit to user

3. 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 (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.

2.2.5.2. Kuat Lekat

Agar beton bertulang dapat berfungsi dengan baik sebagai bahan komposit, maka perlu diusahakan penyaluran gaya yang baik dari suatu bahan ke bahan yang lain. Untuk menjamin hal yang diperlukan lekatan yang baik antara beton dan tulangan serta penutup beton yang cukup tebal.

Salah satu dasar anggapan yang digunakan dalam perancangan dan analisis struktur beton bertulang adalah bahwa lekatan antara tulangan dan beton yang mengelilinginya berlangsung sempurna tanpa terjadi pergeseran. Berdasarkan atas tanggapan tersebut maka pada waktu struktur beton bertulang bekerja akan timbul tegangan lekat berupa commit to user

shear interlock pada permukaan tulangan dan beton.

Ikatan efektif antara beton dan tulangan mutlak perlu, karena penggunaan secara efisien kombinasi tulangan dan beton tergantung pada pelimpahan tegangan beton pada tulangan. Kuat ikatan atau pengukuran efektivitas kuatnya pegangan antara beton dan tulangan, paling baik ditentukan sebagai tegangan yang ada dimana terjadi pergelinciran yang sangat kecil. Ikatan awal ditahan oleh adhesi (daya perlekatan dua buah benda yang berlainan) dan daya tahan terhadap geseran. Tetapi segera setelah pergelinciran dimulai, maka adhesi hilang dan ikatan yang berikutnya ditahan oleh ketahanan terhadap geseran dan secara mekanik (Murdock et al dalam Gilang, 2011).

Kuat lekat dapat terjadi akibat adanya saling geser antara tulangan dan beton di sekelilingnya. Pada penggunaan sebagai salah satu komponen bangunan, beton selalu diperkuat dengan batang tulangan yang diharapkan bambu dapat bekerja sama dengan baik, sehingga hal ini akan menutup kelemahan yang ada pada beton yaitu kurang kuat dalam menahan gaya tarik, sedangkan beton hanya diperhitungkan untuk menahan gaya tekan.

Menurut Nawy (1986), kuat lekat antara bambu tulangan dan beton yang membungkusnya dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu :

a. Adhesi antara elemen beton dan bahan penguatnya.

b. Efek gripping (memegang) sebagai akibat dari susut pengeringan beton disekeliling tulangan dan saling geser antara tulangan dengan beton di sekitarnya.

c. Efek kualitas beton dan kekuatan tarik dan tekannya.

d. Efek mekanis penjangkaran ujung tulangan, yaitu dengan panjang penyaluran (development length), panjang lewatan (splicing), bengkokan tulangan (hooks) dan persilangan tulangan.

e. Diameter, bentuk, dan jarak tulangan karena kesemuanya mempengaruhi pertumbuhan retak.

f. Kuat lekat antara beton dan bambu tulangan akan berkurang apabila mendapat tegangan yang tinggi karena pada beton terjadi retak-retak. Hal ini apabila terus berlanjut akan dapat mengakibatkan retakan yang terjadi pada beton menjadi lebih lebar dan biasanya bersamaan dengan itu akan terjadi defleksi pada balok. commit to user

Dalam pengujian pull out secara langsung, panjang penanaman tulangan baja dan bambu diperoleh dengan memperhitungkan tulangan yang ditanam di dalam massa beton. Gaya tarik sebesar P diberikan pada tulangan sehingga tercabut dan mengalami gaya geser antara permukaan tulangan dan beton. Gaya ini selanjutnya akan ditahan antara tulangan dengan beton di sekelilingnya. Tegangan lekat bekerja sepanjang tulangan yang tertanam di dalam massa beton, sehingga total gaya yang harus dilawan sebelum tulangan tercabut keluar dari massa beton adalah sebanding dengan luas selimut bambu tulangan yang tertanam dikalikan dengan kuat lekat antara beton dengan bambu tulangan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.9. Pengujian Pull Out.

Agar terjadi keseimbangan gaya, maka beban (P) yang dapat ditahan sama dengan luas penampang tulangan dikalikan kuat lekatnya. Pengujian terhadap beton bertulangan baja dapat menggunakan rumus:

P = L_dp d_s m ……….. (2.17)

m = P ………..

(2.18) (L_dp d _s )

commit to user

Luas bidang kontak pada tulangan bambu dapat disesuaikan dengan keliling penampang melintang dikalikan panjang penanaman.

m = P

……….…

(2.19) L_d (2(l_b + t_b )) + (l_b t_b)

keterangan :

P = beban (N)

d_s = diameter tulangan (mm) L_d = panjang penanaman (mm) l_b = lebar tulangan bambu (mmy) t_b = tebal tulangan bambu (mm)

µ = kuat lekat antara beton dengan tulangan (MPa)

Tegangan lekat pada persamaan (2.12) adalah tegangan lekat diambang keruntuhan atau disebut tegangan lekat kritis. Menurut ASTM C-234-91a yang disebut dengan tegangan lekat kritis adalah tegangan terkecil yang menyebabkan terjadinya penggelinciran pada beton sehingga bambu yang tertanam di dalam beton bergeser sebesar 0,25 mm. Oleh karena itu bila sesar beton melebihi 0,25 mm maka beton bisa dianggap sudah runtuh.

Gambar 2.10. Sesar Antara Tulangan dan Beton.

commit to user

Tegangan lekat dari beton menahan tulangan tetap berada pada posisinya sebagaimana Gambar 2.10. Modulus elastisatitas tulangan berperan dalam terjadinya pertambahan panjang tulangan sampai terjadi penggelinciran ketika beban tarik (P) bekerja. Sesar (∆s) yang terjadi setelah pembebanan adalah:

Ds = z - DL ………. (2.20)

DL =

P Lo

……….. (2.21)

A E

dengan :

∆s = sesar (mm)

z = pertambahan panjang total (mm)

∆L = pertambahan panjang bambu (mm) P = beban (N)

Lo = panjang bambu mula-mula (mm) E = modulus elastisitas (MPa)

A = luas penampang bambu (mm²)

2.2.5.3. Anggapan-Anggapan

Menurut Istimawan (1994), pendekatan dan pengembangan metode perencanaan kekuatan di dasarkan atas anggapan-anggapan sebagai berikut:

1. Prinsip Navier - Bernoulli tetap berlaku.

2. Tengangan beton dapat disederhanakan menjadi tegangan kotak.

3. Kuat tarik beton diabaikan (tidak diperhitungkan) dan seluruh gaya tarik dilimpahkan kepada tulangan bambu.

commit to user

Gambar 2.11. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton Untuk menghitung tinggi luasan tekan pada balok dan nilai beta, digunakan persamaan a = β1 c

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:

r’ ≤ 30 MPa β1 = 0.85

30 < r_’ < 50 MPa β1 = 0.85 – (r_’ – 30) r’ ≥ 50 MPa β1 = 0.65

2.2.5.4. 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 balans, Asb, yaitu jumlah tulangan tarik bila beton dan baja kedua-duanya mencapai regangan hancur.

_€ ≤ 0,75 _€ ……….. (2.23)

Dalam penelitian ini tulangan bambu ditetapkan tidak lebih dari 60 persen tulangan balance.

_€ ≤ 0,60 _€ ……….. (2.24)

c C C = 0,85 fc’ ab

commit to user

2.2.5.5. Analisis Balok

Gambar 2.12. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton Kondisi regangan seimbang (balance) terjadi jika:

Ɛ_’ = 0.003 dan Ɛ_€ = Ɛ V

Pada kondisi balans didapat:

• V , 3

, 3 ^r

ab = β1 Cb Cc = 0.85 r’ b ab T = _€ r

Karena ∑ H = 0, maka T = Cc

€ * r = 0.85 r_’ b ab

€ V ,85 rb ab r

€ ,75 _€ (untuk baja) atau

€ ,6 € (untuk bambu) v Momen Nominal Analisis:

ࡳ V ^€ r

,85 r_′ Mn = T (d - a/2)

cb

cb

commit to user

P/2 P/2

A D E

B q

C F

1/15 L 1/3 L 1/3 L 1/3 L 1/15 L

( + )

( - ) Vu

( + )

Mmax

Gambar 4.7. Diagram Gaya SFD dan BMD Reaksi Tumpuan:

∑τú = 0

−  ₁ − 2 3 −

1 3 −

1 15

1 2

1

15 + − 1

2 + 1

15 1 2

1

15 = 0

−  ₁ − − 1

15 31

30 − 1

2 + 1

15 1

30 = 0

−  ₁ − − 31

450 − 1

2 + 1

450 = 0

 ₁= + _¶ + − _¶

 ₁= + _¶ +

 ₁= + _¶

 ₁= + 255 450

 ₁= + 17

30 commit to user

 = ú Momen:

= 1 2

τ뛁ࡳ =  1

2 − 17

30 17

60 − 1 1

6

τ뛁ࡳ = 17

30 + 1

2 − 17

30 17

60 − 1 1

6 τ뛁ࡳ =

3 + 221

1800 Mmax = Mn (momen nominal)

commit to user