PENGUJIAN SIFAT MEKANIS BESI BETON ø 15mm (STUDY KASUS DI JABOTABEK)

(1)

PENGUJIAN SIFAT MEKANIS BESI BETON ø 15mm (STUDY

KASUS DI JABOTABEK)

Tri Mulyanto*, Agung Pribadi**

* Staf Pengajar Teknik Mesin FTUP – ** Alumni Teknik Mesin FTUP

ABSTRAK

Dalam dunia konstruksi, besi beton atau yang lazim disebut baja beton merupakan salah satu komponen bangunan yang penting, banyaknya bangunan yang roboh diakibatkan gempa bumi. Salah satu faktor yang dinyakini menyebabkan robohnya bangunan adalah kurang berkualitasnya besi beton yang dijual di pasaran.

Dalam penelitian ini dilakukan pengujian tarik, pengujian kekerasan dan metalografi dengan menggunakan sampel besi beton yang didapat langsung di pasar. Pengujian dilakukan sebanyak 30x per sampel besi beton. Kemudian dilakukanlah pengolahan dan analisis data dengan teori statistik.

Dari pengujian yang dilakukan didapatkan nilai kekuatan tarik maksimum rata-rata benda uji yang diperoleh di Depok sebesar 568.92 Mpa, nilai regangan 14.22% serta nilai kekerasan sebesar 157.8 HV sedangkan benda uji yang diperoleh di Jakarta Barat memeiliki kekuatan tarik sebesar 488.39 MPa, nilai regangan 14.37% dan nilai kekerasan 129.8 HV.

PENDAHULUAN Latar Belakang

Indonesia ibaratnya adalah sebuah massa yang mengapung (floating mass) di kerak Bumi, di kepung oleh lempeng Eurasia, lempeng Indo-Australia, dan lempeng Pasifik. Sewaktu-waktu lempeng ini akan menunjam bumi Indonesia dan menggetarkan lapisan tanah dalam bentuk gempa bumi.

Menghadapi kenyataan belum adanya teknologi yang sahih untuk meramalkan kedatangan dan besaran gempa secara akurat, maka merancang bangunan untuk kepentingan tinggal maupun publik yang tahan gempa merupakan suatu pilihan yang paling logis.

Oleh karenanya sangatlah penting untuk merancang tiang penyangga [konstruksi beton] yang memiliki baja tulangan pada ke-empat sisinya. Untuk itu penulis melakuan riset tentang besi beton dengan cara melakukan pengujian diantaranya pengujian tarik, pengujian kekerasan dan metalografi.

Maksud Dan Tujuan

Berdasarkan latar belakang diatas, maka penulis mencoba meneliti me-ngenai kekuatan atau sifat mekanis besi beton yang ada di pasaran.

Tujuannya adalah untuk mengetahui kekuatan tarik, kekerasan dan struktur dari besi beton.

Batasan Masalah

Agar penelitian lebih terfokus maka penulis membatasi masalah yaitu:

1. Sampel besi beton diambil ukuran ø 15mm.

2. Sampel besi beton diambil di daerah Jakarta Barat dan di Depok.

3. Pengujian dalam temperatur ruang dengan uji tarik, kekerasan, dan metalografi.

4. Komposisi kimia tidak dilakukan pengujian.

5. Produsen besi beton tidak ditentu-kan.

TINJAUAN PUSTAKA Umum

Definisi dari baja adalah seluruh macam besi yang dengan tidak dikerjakan terlebih dahulu lagi, sudah dapat ditempa.

• Pembuatan besi-mentah dalam dapur tinggi (tanur).

• Konstruksi Besi Beton

• Sifat-sifat utama besi beton Percobaan tarik

Percobaan tarik menunjukan kekuat-an tarik dari suatu logam/material ykekuat-ang berupa perubahan panjang dan perubah-an bebperubah-an yperubah-ang kemudiperubah-an ditampilkperubah-an ke dalam bentuk grafik tegangan dan regang sifat mekanik yang diharapkan

16

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP Vol. 4, No.2, Agustus 2008

(2)

didapat dari pengujian tarik adalah : 1. Batas proporsionalitas

(Proportionality Limit ). 2. Batas Elastis ( Elastic Limit ) 3. Titik luluh (Yield Point). 4. Kekuatan Tarik Maksimum

(Ultimate Tensile Strength ). 5. Keuletan (Ductility ).

Hardness

Faktor yang menentukan nilai kekerasan adalah kedalaman bekas tusukan. Bentuk identor dapat pyramidal ataupun bulat bentuknya, besar kecilnya nilai kekerasan suatu material diperoleh dengan mengukur panjangnya diagonal dari diameter bekas tusukan identor. Kemudian dicocokan dengan tabel yang telah disediakan. Hitungan kekerasannya selalu proposional dengan kemampuan suatu material untuk menaham tusukan berlian. Pengujian suatu kekerasan yang spesifik digunakan tergantung dari tujuan pengetesan maupun ukuran dari material yang digunakan untuk pengetesan. Metalografi

Metalografi test adalah pengetahuan yang mempelajari tentang struktur logam. Ada dua cara yaitu makro analis dan micro analis. Makro analis dilakukan terhadap permukaan atau potongan logam hanya dengan mata (visual), tanpa mengguna-kan alat bantu.

Mikro analis dilakukan dengan ban-tuan mikroskop untuk melihat fasa-fasa yang terbentuk dan biasanya mengguna-kan pembesaran.

Pengujian Statistik

• Kecukupan Data

Pengujian kecukupan data dilakukan dengan berpedoman pada konsep statistik, yaitu tingkat ketelitian dan tingkat keyakinan.

• Keseragaman Data

Untuk memastikan bahwa data yang terkumpul berasal dari sistem yang sama, maka dilakukan pengujian terhadap keseragaman data.

Adapun rumus yang digunakan dalam pengujian keseragaman data adalah sebagai berikut :

BKA =

x

+ k

σ

BKB =

x

- k

σ

• Rata-rata dan Deviasi Standar

Nilai rata – rata dari data didefinisikan sebagai jumlah dari data (ukuran dari karakteristik kualitas) dibagi dengan banyaknya data ( N ).

Standard deviasi dari sekelompok data adalah ukuran penyimpangan dari tiap observasi terhadap nilai rata – rata. σ =

(

) (

)

n X X X X X X X X n 2 2 3 2 2 2 1− + − + − +... − atau σ =

( )

2 1 − ∑ − N x x PENGUMPULAN DATA Alur Penelitian Hasil Penelitian

• Data pengujian tarik dengan sampel uji diperoleh di Depok

No do (m) Lo (mm) Li (mm) Pmak (N) 1 1.00 x 10-2 _{200 228.0 44880.75} 2 1.00 x 10-2 _{200 225.0 43703.55} 3 1.00 x 10-2 200 226.0 45076.95 4 1.00 x 10-2 200 228.5 44390.25 5 1.00 x 10-2 203 229.0 44145.00 Material Tarik Hardness Analisis Pembuatan Spesimen Metalografi Pengolahan data Kesimpulan

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP

(3)

6 1.00 x 10-2 201 236.0 45126.00 7 1.00 x 10-2 201 230.0 43507.35 8 1.00 x 10-2 205 234.0 43654.50 9 1.00 x 10-2 203 231.0 44046.90 10 1.00 x 10-2 201 229.0 43507.35 11 9.70 x 10-3 208 237.0 43948.80 12 1.00 x 10-2 _{201 227.5 43164.00} 13 1.00 x 10-2 202 232.0 44194.05 14 1.00 x 10-2 204 232.0 45371.25 15 1.00 x 10-2 202 230.0 44351.01 16 1.00 x 10-2 200 228.0 44880.75 17 9.80 x 10-3 205 237.0 44635.50 18 1.00 x 10-2 200 231.0 44880.75 19 9.90 x 10-3 202 228.0 43654.50 20 1.00 x 10-2 _{203 234.0 44635.50} 21 1.00 x 10-2 206 233.0 44880.75 22 1.00 x 10-2 200 229.0 45027.90 23 9.85 x 10-3 204 231.0 44439.30 24 1.00 x 10-2 200 232.0 43948.80 25 9.90 x 10-3 200 228.0 44390.25 26 1.00 x 10-2 203 234.0 43752.60 27 9.80 x 10-3 202 229.0 44145.00 28 1.00 x 10-2 _{205 232.0 45126.00} 29 1.00 x 10-2 _{200 230.0 44929.80} 30 1.00 x 10-2 206 237.0 44046.90 Data pengujian tarik dengan sampel

uji diperoleh di Jakarta barat

No do (m) Lo (mm) Li (mm) Pmak (N) 1 1.000 x 10-2 200.0 229.0 38259.00 2 1.000 x 10-2 200.0 231.0 39485.25 3 1.000 x 10-2 200.0 227.0 41202.00 4 1.000 x 10-2 200.0 228.0 39485.25 5 1.000 x 10-2 _{200.0 227.0 39240.00} 6 1.000 x 10-2 _{200.0 231.0 38259.00} 7 1.000 x 10-2 200.0 227.0 38504.25 8 1.000 x 10-2 200.0 227.5 38847.60 9 1.000 x 10-2 200.0 227.0 37474.20 10 1.075 x 10-2 200.0 230.0 41103.90 11 1.050 x 10-2 199.0 229.0 42330.15 12 1.075 x 10-2 201.0 227.0 40956.75 13 1.050 x 10-2 _{200.0 233.0 40956.75} 14 1.000 x 10-2 _{198.0 227.0 37474.50} 15 1.025 x 10-2 200.0 228.0 40221.00 16 1.060 x 10-2 200.5 229.0 40858.65 17 1.030 x 10-2 199.0 228.0 40221.00 18 1.000 x 10-2 200.0 227.0 38504.25 19 1.000 x 10-2 200.0 230.0 39975.75 20 1.040 x 10-2 _{201.0 227.0 41937.75} 21 1.055 x 10-2 200.0 227.0 39387.15 22 1.000 x 10-2 200.0 228.0 40024.80 23 1.037 x 10-2 199.5 230.0 40024.80 24 1.000 x 10-2 200.0 230.0 38013.75 25 1.000 x 10-2 200.0 227.0 39485.25 26 1.020 x 10-2 200.0 231.0 40466.25 27 1.065 x 10-2 _{199.0 227.0 38259.00} 28 1.000 x 10-2 _{200.0 228.0 38013.75} 29 1.000 x 10-2 200.0 229.0 40221.00 30 1.000 x 10-2 200.0 232.0 38994.75

• Data pengujian kekerasan dengan sampel uji diperoleh di Depok dan Jakarta Barat DEPOK JAKARTA BARAT d (mm) HV d (mm) HV 1. 2. 3. 4. 5. 0.240 0.244 0.242 0.244 0.242 161 156 158 156 158 0.270 0.268 0.268 0.268 0.265 127 129 129 129 135

• Data Pengujian Metalografi

Gambar 1. Sampel di peroleh di Depok

Gambar 2. Sampel di peroleh di Jakarta Barat

(4)

PENGOLAHAN DAN ANALISIS DATA

• Analisis UTS dan Regangan - do = 10 mm = 10 x 10-3 m - Ao = (1 10 ) 4 1 ₂ m x − π = 7.85 x 10-5 m2 - Lo = 200 mm - Li = 228 mm - P Max = 4575 kg f x 9.81N = 44880.75 N - UTS = ( / ) 10 85 . 7 75 . 44880 ₂ 5 N m x − = 571.73 Mpa - Regangan = 100% 14% 200 200 228 = − x

Hasil pengujian tarik sampel diperoleh di Depok No Ao (m2) UTS (Mpa) Regangan (%) 1 7.85 x 10-5 _{571.73 14.00} 2 7.85 x 10-5 556.73 12.50 3 7.85 x 10-5 574.23 13.00 4 7.85 x 10-5 565.48 14.25 5 7.85 x 10-5 562.36 12.80 6 7.85 x 10-5 574.85 17.40 7 7.85 x 10-5 554.23 14.40 8 7.85 x 10-5 556.11 14.10 9 7.85 x 10-5 561.11 13.80 10 7.85 x 10-5 554.23 13.90 11 7.39 x 10-5 594.71 13.90 12 7.85 x 10-5 549.86 13.20 13 7.85 x 10-5 562.98 14.80 14 7.85 x 10-5 578.00 13.70 15 7.85 x 10-5 565.00 13.80 16 7.85 x 10-5 571.73 14.00 17 7.54 x 10-5 591.98 15.60 18 7.85 x 10-5 571.73 15.50 19 7.70 x 10-5 _{566.94 14.00} 20 7.85 x 10-5 _{568.60 15.30} 21 7.85 x 10-5 _{571.73 13.10} 22 7.85 x 10-5 573.60 14.50 23 7.62 x 10-5 583.20 13.20 24 7.85 x 10-5 559.86 16.00 25 7.70 x 10-5 576.50 14.00 26 7.85 x 10-5 _{557.36 15.30} 27 7.54 x 10-5 _{584.50 13.40} 28 7.85 x 10-5 _{574.85 13.20} 29 7.85 x 10-5 572.35 15.00 30 7.85 x 10-5 561.10 15.00 Jumlah 17067.64 426.65 Rata-rata 568.92 14.22

Hasil pengujian tarik sampel diperoleh di Jakarta Barat No Ao (m2) UTS (Mpa) Regangan (%) 1 7.85 x 10-5 487.370 14.50 2 7.85 x 10-5 502.997 15.50 3 7.85 x 10-5 524.490 13.50 4 7.85 x 10-5 502.997 14.00 5 7.85 x 10-5 499.870 13.50 6 7.85 x 10-5 487.370 15.50 7 7.85 x 10-5 490.500 13.50 8 7.85 x 10-5 494.870 13.75 9 7.85 x 10-5 _{477.380 13.75} 10 9.07 x 10-5 _{453.180 15.00} 11 8.66 x 10-5 _{488.800 15.00} 12 9.07 x 10-5 _{451.560 12.90} 13 8.66 x 10-5 _{472.900 16.50} 14 7.85 x 10-5 477.380 14.60 15 8.25 x 10-5 487.530 14.00 16 8.82 x 10-5 463.250 14.20 17 8.33 x 10-5 455.500 14.60 18 7.85 x 10-5 490.500 13.50 19 7.85 x 10-5 509.240 15.00 20 8.17 x 10-5 513.300 12.90 21 8.28 x 10-5 475.700 13.50 22 7.85 x 10-5 509.870 14.00 23 8.14 x 10-5 491.700 15.30 24 7.85 x 10-5 484.250 15.00 25 7.85 x 10-5 503.000 13.50 26 8.01 x 10-5 505.200 15.50 27 8.36 x 10-5 457.600 14.10 28 7.85 x 10-5 484.250 14.00 29 7.85 x 10-5 512.400 14.50 30 7.85 x 10-5 _{496.750 16.00} Jumlah 14651.704 431.1 Rata-rata 488.39 14.37

(5)

• Analisis Pengujian Hardness 2 . 854 , 1 d P HV = d d d = + 2 2 1 161 240 . 0 5 . 854 , 1 2 = = HV • Metalografi

o Benda uji yang diperoleh di Depok mempunyai kandungan ferit lebih besar daripada perlit.

o Benda uji yang didapat di Jakarta Barat kandungan feritnya lebih besar daripada benda uji yang diperoleh di Depok.

o Benda uji yang diperoleh di Depok memiliki sifat mekanis lebih keras, sedangkan benda uji yang diperoleh di Jakarta Barat lebih elastis. Sampel di Depok No d (mm) HV 1. 2. 3. 4. 5. 0.240 0.244 0.242 0.244 0.242 161 156 158 156 158 Jumlah 1.212 789 Rata-rata 0.242 157.8 • Kecukupan Data

oBerdasarkan data-data diatas dengan tingkat keyakinan (k) = 95% = 2 dan derajat ketelitian (s) = 10%, jika data teoritis (N’) < dari data pengamatan (N) maka data dianggap cukup. Sampel di Depok No d (mm) HV 1. 2. 3. 4. 5. 0.270 0.268 0.268 0.268 0.265 127 129 129 129 135 Jumlah 1.339 649 Rata-rata 0.268 129.8 o N’ = 0.37 < N = 30, maka data dianggap cukup • Keseragaman data

Data dianggap seragam bila berada diantara Batas Kontrol Atas (BKA) dan Batas Kontrol Bawah (BKB)

Semua data masuk dalam range antara BKA dan BKB, maka data dikatakan seragam

500

510

520

530

540

550

560

570

580

590

600

610

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 No. Sampel UT S

DATA

BKA

BKB

Grafik 1. Keseragaman data UTS besi beton diperoleh di Depok

(6)

400

420

440

460

480

500

520

540

560

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

No. Sampel

UTS

DATA

BKA

BKB

Grafik 2. Keseragaman data UTS besi beton diperoleh di Jakarta Barat

PENUTUP

• KESIMPULAN

Percobaan tarik akan menghasilkan atau menunjukan kekuatan tarik dari suatu logam / material. Setelah melakukan percobaan tarik ini, kami menyimpulkan bahwa setiap batang uji mempunyai kekuatan yang berbeda – beda, hal ini ditunjukan oleh :

1. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui respon atau kekuatan bahan terhadap beban tarik yang diberikan / diterima.

2. Besi beton yang diperoleh di Depok mempunyai kekuatan tarik maksimum rata-rata 568.92 Mpa, lebih besar dari besi beton yang diperoleh di Jakarta Barat yaitu rata-rata 488.39 Mpa.

3. Besi beton yang diperoleh di Jakarta Barat mempunyai elasitas yang lebih tinggi sebesar 14.37 % di bandingkan dengan yang di Depok sebesar 14.22 %.

4. Besi beton yang diperoleh di Depok mempunyai kekerasan 157.8 HV lebih besar daripada besi beton yang diperoleh di Jakarta Barat kekerasan rata-ratanya 129.8 HV.

5. Sampel besi beton yang diperoleh di Jakarta Barat mempunyai kandungan

ferit yang lebih sedikit dibandingkan dengan sampel yang diperoleh di Depok. Hal ini menyebabkan sample tersebut lebih ulet dibandingkan dengan sampel yang diperoleh di Depok.

6. Dari point 1 sampai dengan point 4 dapat diketahui jika nilai UTS besar maka nilai regangan kecil, sedangkan nilai UTS berbanding lurus dengan nilai kekerasan.

7. Diperoleh suatu kesimpulan bahwa besi beton yang diperoleh di Depok lebih baik karena memiliki nilai kekuatan tarik maksimum dan kekerasan lebih besar daripada besi beton yang diperoleh di Jakarta Barat yang memiliki nilai kekuatan tarik maksimum dan kekerasan lebih kecil.

• SARAN

Untuk mendapatkan hasil penelitian yang lebih akurat / tepat maka diperlukan uji komposisi kimia dari material uji.

DAFTAR PUSTAKA

1. Erik Oberg, Franklin D. Jones and Holbrook L. Horton, Machinery’s

Handbook, Industrial Press Inc., New

York, 1980.

(7)

2. George E. Dieter, Sriati Djaprie,

Metalurgi Mekanik, Edisi Ketiga, Jilid

Pertama, Erlangga, 1990.

3. Hari Purnomo, Pengantar Teknik

Industri, Edisi Kedua, Graha Ilmu,

Yogyakarta, 2004.

4. Loa W. Darmawan, Konstruksi Baja,, Cetakan I, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, 1978.

5. Rudy Gunawan, Buku Praktis

Hitungan Beton Bertulang Cara Ultimit, Cetakan I, Penerbit Yayasan

Sarana Cipta, 1982.

6. Tatat Setyawan Dharmawan,

Rancang Bangun Tahan Gempa,

http://www.mediacenter.or.id, 2005