PROPERTI PASANGAN BATA MERAH UNTUK PERANCANGAN

Ida Ayu Made Budiwati

1_{Jurusan Teknik Sipil, Universitas Udayana Universitas Udayana, Bali, Kampus Bukit Jimbaran, Badung, Bali}

Email: idabudiwati@civil.unud.ac.id

ABSTRAK

Dalam merancang suatu struktur gedung, properti dari material penyusunnya sangat diperlukan. Pasangan bata merah sebagai dinding pengisi suatu kerangka/portal dari struktur bangunan sudah sangat umum dipakai, namun properti dari material tersebut belum tersedia khususnya material lokal yang ada di Bali. Untuk mengetahui properti dari pasangan bata merah tersebut, maka perlu dilakukan penelitian. Tulisan ini akan membahas hasil pengujian yang dilakukan untuk mengetahui nilai kuat tekan dan modulus elastisitas dari pasangan bata merah. Hasil pengujian bahan pembentuk pasangan bata merah berupa unit bata merah dan mortar juga dibahas dalam tulisan ini dan nilai-nilai tersebut juga akan dipakai untuk memprediksi nilai-nilai kuat tekan pasangan bata merah berdasarkan tabel BS 5628-1-1992. Pengujian kuat tekan pasangan bata merah, kuat tekan unit bata merah dan kuat tekan mortar yang dilakukan masing-masing mengacu kepada Standar Nasional Indonesia SNI 03-4164-1996, SNI 15-0686-1989, dan SK SNI M-111-1990-03. Pengujian Modulus Elastisitas pasangan bata merah mengadopsi sebagian metode yang dianjurkan pada peraturan BS EN 1052-1-1999. Nilai kuat tekan karakteristik unit bata merah dari 30 benda uji diperoleh sebesar 4,2 N/mm² dan kuat tekan rata-rata mortar kelas (ii) dengan perbandingan volume 1:5 adalah 9,20 N/mm² dari 6 benda uji. Kuat tekan karakteristik dan Modulus Elastisitas pasangan menggunakan unit bata merah dan mortar tersebut diperoleh dari 3 spesimen masing-masing sebesar 1,14 N/mm². dan 114,388 N/mm². Besar kuat tekan karakteristik pasangan bata merah 89% lebih kecil bila dibandingkan dengan yang diusulkan pada BS 5628-1-1992.

Kata kunci: kuat tekan bata merah, kuat tekan pasangan bata merah, modulus elastisitas pasangan bata merah

1.

PENDAHULUAN

Dalam merancang suatu struktur gedung, properti dari material penyusunnya sangat diperlukan. Suatu gedung bisa terbuat dari baja, beton, ataupun dari pasangan. Bahan pembentuk pasangan terbuat dari bata merah, batako ataupun bata ringan. Pasangan bata merah merupakan salah satu material yang pada umumnya digunakan sebagai dinding penyekat. Pasangan dinding bata merah yang dikenal dengan istilah brick masonry ini merupakan material komposit yang tersusun atas unit bata dan mortar (spesi atau plesteran) sebagai bahan perekat.

Karakteristik fisik dan mekanik dari pasangan dinding ini akan sangat dipengaruhi oleh properti dari masing-masing unit penyusunnya. Properti dari pasangan dinding bisa diperoleh pada buku referensi, beberapa standar yang ada misalnya British Standard BS 5628, Eurocode 6, Australian standard, dll. Namun demikian, properti pasangan dinding bata di Indonesia, khususnya material lokal yang ada di Bali belum tersedia. Untuk mengetahui properti dari pasangan bata merah tersebut, maka perlu dilakukan penelitian. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui nilai kuat tekan dan modulus elastisitas dari pasangan bata merah lokal Bali yang dilakukan di laboratorium dan mengacu kepada standard SNI.

2.

TINJAUAN PUSTAKA

Bata merah

Dalam SNI 15-0608-1989 dijelaskan beberapa klasifikasi bata merah menurut kekakuannya yang dibagi dalam 5 (lima) kelas, berdasarkan nilai rata – rata kuat tekan bruto terendah, diantaranya : kelas 50, 100, 150, 200, dan 250 dan memiliki kuat tekan berturut-turut sebesar 5 N/mm², 10 N/mm², 15 N/mm² 20 N/mm², dan 25 N/mm². Persyaratan tampak luar bata merah yaitu harus berbentuk “ prisma segi empat panjang “ mempunyai rusuk siku-siku yang tajam, bidang-bidang datar yang rata dan tidak menunjukan retak-retak. Kebengkokan pada arah panjang dan pada arah diagonal serta penyimpangan kesikuan pada arah lebar masing- masing tidak boleh lebih dari 4 mm. Menurut SNI 15-0608-1989 benda uji yang dipergunakan dalam pengujian kuat tekan adalah bata merah dengan keadaan utuh, kemudian bidang yang akan ditekan diterap dengan adukan setebal 6 mm. Pada pembuatan adukan yang akan digunakan dalam menerap bata merah, dibuat dengan campuran 1 bagian berat semen portland ditambah

dengan 3 bagian berat pasir dan air seberat 60 – 70% berat semen, diaduk hingga merupakan campuran yang merata betul. Pasir kwarsa yang butir-butirnya berada diantara ayakan bermata 0,3 dan 0,15 mm. Benda-benda uji ditekan hingga hancur dengan kecepatan penekanan diatur hingga sama dengan 2 kg/cm²/detik. Kuat tekan benda uji diperoleh sebagai hasil bagi beban tekan tertinggi dan luas bidang tekan terkecil. Kuat tekan rata-rata adalah jumlah kuat tekan benda uji dibagi dengan banyaknya benda uji adalah 30 buah.

Mortar

Dalam BS 5628-1-1992 terdapat 4 (empat) jenis klasifikasi mortar yaitu mortar (i), (ii), (iii), dan (iv) dengan perbandingan dan kuat tekan masing-masing jenis seperti pada Tabel 1.

Table 1. Klasifikasi dan kuat tekan rata-rata mortar menurut BS 5628-1-1992 Mortar

designation

Types of mortar (proportion by volume) Mean Compressive Strength at 28 days (N/mm2₎ Cement: Lime: Sand Masonry Cement: Sand Cement:Sand with plasticizer Preliminary (Laboratory tests) Site Test (i) 1 : 0to1/4 : 3 - 1:3 16.0 11.0

(ii) 1 : 1/2 : _4to41/2 1 : 21/2to31/2 1:3to4 6.5 4.5

(iii) 1 : 1 : 5to6 1:4to5 1:5to6 3.6 2.5

(iv) 1 : 2 : 8to9 1:51/2to61/2 1:7to8 1.5 1.0

Sumber BS 5628-1-1992

Menurut ASTM C 270 standar mortar berdasarkan kekuatannya dibedakan atas Mortar tipe M, S, N, O, dan K yang memiliki kuat tekan minimum masing-masing sebesar 17,25 N/mm², 12,4 N/mm², 5,17 N/mm², 2,4 N/mm² dan 0,5 N/mm².

Eurocode 8 mensyaratkan minimum kuat tekan mortar sebesar 5 N/mm² untuk unreinforced dan confined masonry, sedangkan untuk reinforced masonry minimum kuat tekan mortar minimum adalah 10 N/mm². Berdasarkan rekomendasi Indonesian Earthquake Study (Boen, 2009), pada penggunaan dinding pasangan bata merah, mortar harus memiliki kuat tekan minimum sebesar 3 N/mm² dengan rasio semen dan pasir 1 : 6.

Menurut SK SNI M-111-1990- 03, pengujian kuat tekan mortar dilakukan menggunakan benda uji berbentuk kubus dengan ukuran sisi 5 cm sebanyak 6 buah dibuat dari mortar dengan campuran semen portland, pasir kwarsa, dan air suling dengan komposisi tertentu.

Pasangan bata merah

Menurut SNI- 03-4164-1996, pengujian kuat tekan dinding pasangan bata merah dilakukan menggunakan benda uji berbentuk pesegi tanpa plesteran dengan ukuran panjang (B) = 8b, tebal (L) = b dan tinggi (H) = 5b, dengan b adalah lebar bata merah. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan beban merata sepanjang B = 8b dengan kecepatan pembebanan konstan dan dapat diatur, sehingga gerakan pembebanannya 150 N/mm/menit sampai dengan 210 N/mm/menit sampai kapasitas maksimum benda uji.

Cara untuk menentukan nilai kuat tekan dinding pasangan bata ditetapkan dalam BS EN 1052-1-1999. Benda uji dibebani dengan beban merata sampai hancur. Dari hasil pengujian tersebut kemudian dicatat beban maksimum (Fi,max) benda uji. Kuat tekan dinding pasangan dihitung sampai 0,1 N/mm² terdekat dengan persamaan 1.

i i

i _A

F

f = ,max N/mm2 (1)

dengan fi = Kuat tekan dinding pasangan bata, N/mm2, (Fi,max) = Beban maksimum benda uji, N, Ai = Luas bidang tekan, mm2

Dari hasil perhitungan kuat tekan tersebut dapat diperoleh nilai kuat tekan karakteristik dari dinding pasangan bata (fk), yang dihitung sampai 0,1 N/mm² terdekat dengan menggunakan persamaan

2 , 1 i k f f = N/mm2 (2)

Nilai kuat tekan pasangan bata dengan nilai kuat tekan unit bata dan mortar yang berbeda-beda diberikan pada BS 5628-1-1992. Nilai-nilai tersebut ditabelkan pada Tabel 2 dan dapat digunakan untuk menentukan nilai kuat tekan pasangan dengan unit bata yang diletakkan pada posisi tidur dan sama seperti penempatannya waktu dilakukan pengujian. Penggunaan interpolasi linier dalam table diijinkan.

Table 2. Kuat tekan karakteritik dari claybrick masonry menurut BS 5628-1-1992 Characteristic compressive strength of masonry, fk in N/mm2

Constructed with standard format bricks

Mortar designation _{5 10 15 20 27.5 35} Compressive strength of unit (N/mm_{50 70} 2) ₁₀₀ (i) 2.5 4.4 6.0 7.4 9.2 11.4 15.0 19.2 24.0 (ii) 2.5 4.2 5.3 6.4 7.9 9.4 12.2 15.1 18.2 (iii) 2.5 4.1 5.0 5.8 7.1 8.5 10.6 13.1 15.5 (iv) 2.5 3.5 4.4 5.2 6.2 7.3 9.0 10.8 12.7

Sumber BS 5628-1-1992

Untuk mendapatkan nilai modulus elastisitas pasangan dapat mengikuti pedoman yang diberikan pada BS EN 1052-1-1999. Spesemin pasangan dilengkapi dengan alat untuk mengukur modulus elastisitas (Ei) yang dihitung sebagai modulus sekan (persamaan 3) berdasarkan rata-rata regangan yang didapat dari 4 buah alat ukur. Nilai regangan dipakai berdasarkan nilai tegangan pada saat sepertiga beban maksimum.

i i i i _A F E ´ ´ =

e

3 max , _N/mm2 ₍₃₎

dengan fi = Kuat tekan dinding , ε= regangan rata-rata masing-masing benda uji pada sepertiga tegangan maksimum. Nila rata-rata modulus elastisitas dihitung ke 100 terdekat.

Apabila data yang diperoleh dari hasil pengujian terbatas, BS 5628–1–1992 mengijinkan pengambilan nilai modulus elastisitas sama dengan 900 kali kuat tekan karakteristik dari dinding pasangan (N/mm2_{), sedangkan dalam} Eurocode 6, nilai modulus elastisitas bisa diambil sama dengan 1000 kali kuat tekan karakteristiknya.

k m

f

E

=

900

N/mm2 ₍₄₎ k m

f

E

=

1000

N/mm2 ₍₅₎

3.

TESTING SPESIMEN

Bata yang diuji diambil dari salah satu produsen bata di desa Keramas Kabupaten Gianyar, Bali. Sejumlah 30 buah spesimen bata dalam keadaan utuh diuji kuat tekannya yang mengacu kepada SNI 15-0686-1989. Bata diterap dengan adukan 1 semen dan 3 pasir, setebal 6 cm pada sisi atas dan bawah bidang tekannya. Setelah dicetak benda uji keesokan harinya direndam dalam air bersih (suhu ruangan) selama 24 jam. Bata merah yang telah direndam diangkat dan bidang-bidangnya dibersihkan dengan kain lembab untuk menghilangkan air yang berlebihan. Spesimen siap untuk diuji pada mesin uji tekan. Benda-benda uji ditekan hingga hancur dan dicatat besar beban tekan maksimum.

Pembuatan benda uji mortar dilaksanakan bersamaan dengan pembuatan benda uji pasangan. Sebanyak 6 (enam) kubus dengan ukuran 5 cm dibuat menggunakan campuran 1 semen:5 pasir. dengan faktor air semen 1,05 (Basoenondo, 2008). Pengujian mengacu kepada SK SNI M-111-1990- 03. Setelah pencetakan, benda uji disimpan dalam tempat yang lembab selama 24 jam untuk dan direndam dalam air bersih sampai saat pengujian kuat tekan dilakukan pada umur 28 hari. Benda uji diletakkan pada mesin penekan dan ditekan sampai hancur. Pada saat hancur, besarnya gaya tekan maksimum yang bekerja dicatat.

Hasil pengukuran 10 bata merah mendapatkan ukuran rata-rata tebal, lebar, dan panjang masing-masing bata sebesar 55 mm, 110 mm, dan 230 mm. Dari hasil tersebut diperoleh ukuran spesimen untuk pengujian pasangan bata yaitu panjang (B) = 880 mm, tebal (L) = 110 mm dan tinggi (H) = 550 mm.

Pengujian dinding pasangan bata merah dalam penelitian ini mengacu pada ketentuan yang ditetapkan dalam SNI 03–4164–1996. Untuk mengukur nilai regangan yang terjadi pada dinding pasangan bata merah dipergunakan dial gauge. Dengan dial gauge nilai deformasi aksial yang terjadi pada dinding pasangan dapat diukur. Perubahan panjang yang terjadi akibat pembebanan dicatat dan nilainya dibagi dengan tinggi bagian spesimen yang diukur sehingga didapat nilai regangan.

Untuk mendapatkan nilai modulus elastisitas pasangan dapat mengikuti pedoman dan persamaan yang diberikan pada BS EN 1052-1-1999. Modulus elastisitas (Ei) dihitung sebagai modulus sekan (persamaan 3) berdasarkan rata-rata regangan yang didapat dari 4 buah alat ukur. Nilai regangan yang dipakai adalah berdasarkan nilai tegangan pada kondisi sepertiga beban maksimum.

4.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kuat tekan rata-rata dari 30 spesimen bata diperoleh sebesar 4,4 N/mm² dengan luas bidang tekan bata sebesar 25378 mm2_{. Nilai cov diperoleh sebesar 3,6%. Besar beban yang mengakibatkan spesimen bata hancur berkisar} diantara .106,5–126,3 kN. Nilai standar deviasi adalah 0,155 N/mm² dan menghasilkan kuat tekan karakteristik bata (fb) sebesar 4,2 N/mm². Nilai kuat tekan tersebut 16% lebih kecil bila dibandingkan dengan kuat tekan terendah menurut SNI 15-0608-1989 yaitu sebesar 5 N/mm² (kelas 50), namun menurut SII 002-78 bata yang diuji termasuk kelas 25 karena nilainya dibawah 5 MPa. Hasil serupa dilaporkan oleh Aryanto (2008) yang melakukan pengujian bata merah berasal dari Bandung dimana benda uji yang dipakai adalah 50x50x50 mm yang mengaju kepada ASTM C 140-96 dan C 67-94 yang menyebutkan bahwa benda uji unit bata harus memiliki perbandingan tinggi dan tebal = 1. Rata-rata kuat tekan bata diperoleh 4,57 MPa dengan jumlah benda uji 8 buah dan cov = 15,09%. Kuat tekan bata lokal tersebut sangat jauh lebih kecil dari kuat tekan bata yang dilaporkan oleh Budiwati (2008) yaitu sebesar 63.0 N/mm2_.

Nilai kuat tekan rata-rata mortar dengan perbandingan campuran 1 : 5 pada umur 28 hari adalah 9,20 N/mm² dengan cov sebesar 6,8%. Besar berat volume rata-rata mortar yang ditimbang sebelum dites adalah 2,18 gram/cm³. Kuat tekan mortar yang diperoleh termasuk kelas (ii) menurut BS 5628-1-1992 dengan nilai minimum 6,5 N/mm2_{, dan} termasuk Mortar tipe N menurut ASTM C 270 dengan kuat tekan minimum sebesar 5,17 N/mm². Kuat tekan mortar hasil pengujian lebih kecil 12% dari hasil penelitian Aryanto (2008) yang menggunakan perbandingan campuran mortar yang sama 1:5. Aryanto (2008) melaporkan hasil pengujian kuat tekan mortarnya sebesar 10,45 N/mm2 dengan cov = 15,24%.

Pengujian kuat tekan (3) tiga buah pasangan bata yang disusun menggunakan bata dan mortar yang sama seperti yang diuji diatas, menghasilkan kuat tekan rata-rata pasangan sebesar 1,4 N/mm² dan kuat tekan karakteristik (fk) sebesar 1,14 N/mm².

Menurut BS 5628-1-1992 (Tabel 2, interpolasi linier), dengan kuat tekan karakteristik bata merah 4,2 N/mm² dan nilai kuat tekan rata-rata mortar 9,20 N/mm² yang diklasifikasikan sebagai mortar kelas (ii) akan diperoleh kuat tekan karakteristik dinding pasangan sebesar 2,1 N/mm². Kuat tekan pasangan hasil pengujian lebih kecil 46% dari kuat tekan pasangan bata menurut nilai prediksi menggunakan BS 5628-1-1992.

Pada saat pengujan tekan pasangan bata, dilakukan pengukuran deformasi aksial untuk mendapatkan nilai regangan. Nilai regangan ini dihubungkan dengan nilai tegangan dan diplot dalam kurve hubungan tegangan dan regangan. Dari kurve tersebut kemudian diambil nilai regangan pada saat sepertiga nilai tegangan maksimum. Dengan menggunakan kurve tersebut dan persamaan (3) menurut BSEN 1052-1-1999, didapat nilai modulus elastisitas. Dari pengujian diperoleh nilai rata-rata modulus elastisitas dari 3 (tiga) pasangan bata sebesar 114,388 N/mm².

Perkiraan besar modulus elastisitas adalah berdasarkan nilai kuat tekan karakteritik pasangan bata menurut BS 5628-1-1992 persamaan (4) dan Eurocode 6 persamaan (5) berturut-turut sebesar 1029,566 N/mm² dan 1.143,963 N/mm². Nilai modulus elastisitas pasangan bata merah hasil pengujian lebih kecil 89% dan 90% bila dibandingkan dengan nilai yang diusulkan pada peraturan BS 5628-1-1992 dan Eurocode 6.

Untuk dapat memperkirakan nilai kuat tekan pasangan dapat dipakai nilai-nilai kuat tekan bahan penyusunnya yang dalam hal ini adalah bata dan mortar. Namun demikian, dari hasil pengujian yang sangat terbatas belum mencerminkan hubungan seperti yang diusulkan pada peraturan luar seperti BS 5628-1-1992 dan Eurocode 6. Penggunaan tabel (2), persamaan (4) dan persamaan (5) masih perlu dipertimbangkan dan perlu dilakukan penelitian yang intensif sehingga hubungan antara kuat tekan bahan-penyusun dengan kuat tekan pasangan, maupun hubungan kuat tekan karakteristik pasangan dengan modulus elastisitas, dapat dirumuskan bedasarkan kondisi bahan penyusun material lokal ataupun nasional.

5.

KESIMPULAN

Dari pengujian yang dilaksanakan di laboratorium dan analisis data, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. § Nilai kuat tekan karakteristik unit bata merah diperoleh sebesar 4,2 N/mm² dan menurut SII 002-78 bata yang

diuji termasuk kelas 25.

§ Kuat tekan rata-rata mortar 1:5 diperoleh 9,20 N/mm² dan menurut BS 5628-1-1992 kuat tekan mortar tersebut digolongkan kelas (ii) dan termasuk Mortar tipe N menurut ASTM C 270.

§ Kuat tekan karakteristik dan Modulus Elastisitas pasangan menggunakan unit bata merah dan mortar tersebut diperoleh masing-masing sebesar 1,14 N/mm².dan 114,388 N/mm². Nilai-nilai tersebut masih jauh lebih kecil dibandingkan nilai prediksi menurut 5628-1-1992 dan Eurocode 6, sehingga masih perlu dilakukan pengujian yang lebih intensif.

DAFTAR PUSTAKA

ARYANTO, A. (2008). Kinerja Portal Beton Bertulang Dengan Dinding Pengisi Bata Ringan Terhadap Beban Gempa. Tesis Program Studi Rekayasa Struktur, Institut Teknologi Bandung. Bandung

Basoenondo, E.A. (2008). Lateral Load Response of Cikarang Brick Wall Structures – An Experimental Study.

Tesis pada Centre for Built Environment and Engineering Research. Queensland University of Techology. Boen, T. (2009). “Constructing Seismic Resistant Masonry Houses in Indonesia”. World Seismic Safety Initiative.

United Nations Centre for Regional Development (UNCRD).

British Standards Institution. (1999). BS EN 1052-1:1999 Methods of Test for Masonry - Part 1: Determination of Compressive Strength. UK.

British Standards Institution. (1992). BS 5628-1:1992 Code of Practice for Use of Masonry: Part 1: Structural Use of Un-reinforced Masonry. UK.

British Standards Institution. (1996). DD ENV 1996-1-1:1996 Eurocode 6: Design of Masonry Structures. Part 1-1:

General Rules for Buildings Rules for Reinforced and Unreinforced Masonry. UK.

Budiwati., I.A.M. (2009). “Experimental Compressive Strength And Modulus of Elasticity of Masonry”. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil Vol. 13, No. 1. 71-81.

Departemen Pekerjaan Umum. (1990). SK SNI M-111-1990-03. Metode Dan Pengujian Kuat Tekan Mortar Semen Portland Untuk Pekerjaan Sipil. Jakarta

Dewan Standardisasi Nasional. (1996). SNI 03 4164 1996. Metode pengujian kuat tekan dinding pasangan bata merah. Jakarta.