ISBN No. 978-979-18342-0-9
Munarus Suluch
Peneliti, Dosen Jurusan Teknik Sipil Program Diploma, FTSP-ITS. Email : munarusz@ce.its.ac.id & munarusz@yahoo.com
ABSTRAK
Perumahan merupakan hak dasar rakyat yang mempunyai peranan penting dalam peningkatan dan pengembangan kualitas kehidupan. Hal tersebut sebagaimana diamanatkan dalam Undang Undang Dasar 1945 (amandemen) pasal 28 H. Disamping itu Indonesia mayoritas kepulauannya terletak diatas jalur gempa tektonis. Belum lepas dari ingatan kita mulai akhir tahun 2004 sampai saat ini gempa melanda dimana mana. Mulai dari Propinsi Aceh sampai dengan propinsi Papua.
Teknologi dinding «MS07-SD3ITS», suatu teknologi dinding yang telah dikembangkan oleh Teknik Sipil Dipolma ITS sejak tahun 2006 dengan berbagai riset yang telah dilakukan. Yaitu suatu dinding yang dibuat secara prefabrikasi. Dinding tersebut terdiri dari elemen balok, kolom dan elemen dinding. Elemen balok dan kolom dibuat dari beton konvensional dengan ukuran 15x15x75cm dan elemen dinding dibuat dari beton ringan dengan ukuran 8x60x300cm. Ketiga elemen tersebut bila dirangkai akan membentuk sistem dinding dengan ukuran as 300x300cm. Perangkaian antara elemen balok, antara elemen kolom maupun elemen balok dan kolom menggunakan baut. Apabila sistem dinding dirangkai dan diletakan diatas pondasi, akan menghasilkan suatu dinding rumah.
Pengujian telah dilakukan dengan diawali pengujian numerik untuk mendapatkan gambaran kekuatan elemen struktur terhadap beban gempa yang ada di Indonesia. Hasil uji numerik dipakai sebagai disain elemen baik secara mandiri maupun elemen gabungan dan hasilnya dibandingkan dengan pengujian elemen dilaboratorium uji bahan. Hasil yang didapat mampu menahan beban yang cukup signifikan. Penelitian lebih lanjut akan dilakukan pada dinding dengan beban lateral untuk mendapatkan suatu hasil rumah sederhana tahan gempa.
Kata kunci: Teknologi dinding MS07-SD3ITS, Rumah tahan gempa.
1. PENDAHULUAN
Perumahan dan permukiman selain merupakan salah satu kebutuhan dasar manusia juga mempunyai fungsi yang strategis sebagai pusat pendidikan keluarga, pembinaan generasi muda, juga dapat disebut sebagai barang modal (tidak bergerak) atau capital goods. Terwujudnya kesejahteraan rakyat dapat ditandai melalui pemenuhan kebutuhan perumahan dan permukiman yang layak.
Kondisi saat ini perumahan dan pemukiman dapat dilihat dari angka pertumbuhan penduduk, ketersediaan lahan dan kebijakan pemerintah mengenai perumahan. Tahun 1950 s/d 1970 pertumbuhan penduduk kota di Indonesia 3%, kemudian tahun 1961 s/d 1970 meningkat menjadi 3,6%. Dan pada dasa
warsa 1971 s/d 1981 mencapai angka 5% (Direktorat Tatakota dan Daerah, 1990) Sedang pertumbuhan pada dasa warsa selanjutnya ditaksir sekitar rata-rata 5%. Data perkembangan pembangunan perumahan selama tahun 1993-1998 realisasi rumah sehat sederhana sebanyak 680.000 unit untuk 138 unit kelurga pertahunnya. Sedangkan selama tahun 2000-2004 perumahan RSH yang terealisasi sekitar 250.000 unit atau rata-rata 50.000 unit pertahunnya.
Rumah Sehat Sederhana yang ada sekarang ini masih dibangun dengan cara konvensional yaitu dinding batako serta balok dan kolom dengan beton normal yaitu campuran PC, krikil dan pasir. Menurut SK SNI T-15-1991-03 penggunaan beton lebih diartikan pada beton bertulang yaitu beton dengan tulangan besi sebagai penguat.
Umumnya beton terdiri dari air dan semen sebagai bahan perekat serta pasir dan kerikil sebagai material pengisi. Dengan pesatnya pengetahuan, beton banyak menggunakan campuran material baru atau bahan lainnya. Bahan tambahan dalam campuran beton dapat menggunakan limbah styrofoam maupun lainnya dengan harapan dapat mengurangi berat volumenya. Penggunaan sterofoam dalam beton bertulang dapat menjebak udara dalam rongga-rongga sehingga menimbulkan kekuatan tarik. Dengan merencanakan elemen pada konstruksi berupa balok, kolom dan dinding yang mampu dibuat secara mandiri (prefab) dan campuran beton dibuat dari bahan limbah berupa limbah penyedap masakan yang mengandung gypsum serta memanfaatkan limbah sterofoam, diharapkan didapat komponen-kompenen bangunan yang sesuai standart SNI T-15-1991-03.
2. TEKNOLOGI DINDING ”MS07-SD3ITS” Teknologi dinding ”MS07-SD3ITS” terdiri dari elemen balok, elemen kolom dan elemen dinding yang dibuat secara prefabrikasi. Adapun elemen elemen tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.
2.1 Elemen Balok.
Dengan batasan bahwa konstruksi rumah mudah dibangun dengan tenaga yang tidak mempunyai keahlian khusus maka dirangcang bentuk dinding dengan asumsi asumsi sebagai berikut :
-. Mudah dirangkai / dihubungkan.
-. Mudah diangkut dan dibawahdengan mudah.
-. Tidak memerlukan tenaga keahlian khusus.
Dari gambaran diatas dapat dirancang suatu balok dengan dimensi 15x15x75. yang dihubungkan dengan 4 (empat) buah baut sebagai perangkainya. Dengan panil balok dengan ukuran tersebut diatas maka akan mudah membentuk ruangan yang diinginkan yaitu dengan ukuran 3,00x1,50m2; 1,50x1,50 m2. Adapun gambaran bentuk balok dengan ukuran 15x15x75cm3 tersebut dapat digambarkan seperti gambar 1dibawah ini.
2.2 Elemen Kolom.
Seperti pada balok ukuran panel kolom dengan luas penampang yang sama yaitu 15x15 cm dengan panjang 165cm. Jadi ukurannya 15x15x165cm. Juga dihubungkan dengan 4 (empat) baut pada setiap sambungannya. Baik antar elemen kolom maupun elemen kolom dengan elemen balok. Dengan ukuran 15x15x165 cm mempunyai volume sebesar 0.037m3 atau kurang lebih dua kali berat elemen balok. Jadi bila digunakan beton ringan dengan kekuatan yang dapat dipertanggungkan maka volume elemen kolom tersebut sebesar 68 kg. Berat sebesar itu mampu diangkat dua orang tenaga kasar.
Gambar 1 Elemen Balok
ISBN No. 978-979-18342-0-9 2.3 Elemen Dinding.
Berbeda dengan elemen balok dan elemen kolom yang dipasang dengan mengaitkan antara elemen dengan menyambung dengan alat sambung baut, pada elemen dinding ini disambung dengan sistem dowel yaitu dengan diberi pasak dapat dari baja tulangan atau dari kayu. Bentuk elemen dinding dipasang dengan ukuran 6x60x300 cm.
Pada elemen dinding dapat dibentuk lubang lubang sesuai dengan kebutuhannya. Yaitu untuk lubang pintu, lubang dinding sesuai dengan posisi dinding tersebut di bagian rumah. Pembuatan lubang baik lubang pintu maupun lubang jendela harus simetri pada dua elemen dinding yang dirangkai. Bentuk elemen dinding dapat ditunjukan seperti gambar dibawah ini.
2.4 Sistem Dinding.
Apabila elemen elemen tersebut diatas dirangkai didalam suatu sistem struktur dinding, dalam sistem dinding struktur tersebut ada sistem struktur dinding penuh maupun sistem dinding dengan berlubang. Baik lubang untuk pintu maupun lubang untuk keduanya. Sistem struktur dinding tersebut bila dirangkai dan diletakan diatas denah yang membutuhkan dinding maka akan menjadi bangunan rumah. Adapun gambaran sistem struktur dinding
yang sudah dirangkai dapat dilihat pada gambar gambar dibawah ini.
Gambar 3 Elemen dinding, dgn berbagai Varian 300 cm 60 Elemen 120 cm 70 200
Lubang Pintu pada Lubang Jendela pada dinding 120 70 100 cm 100 100
Gambar 4 Sistem Struktur Dinding Penuh
Gambar 5 Sistem Struktur Dinding dgn 1Lubang
2.5 Analisis Numerik Sistem dinding Didalam perancangan sistem struktur dinding ini dilakukan analisis numerik untuk mendapatkan suatu hasil yang optimum. Meskipun didalam pelaksanaannya akan dilakukan kemudahan agar supaya lebih praktis. Tetapi kepraktisan yang akan dilakukan berdasarkan pada aturan aturan yang berlaku seperti yang tercantum pada peraturan perencanaan gempa untuk rumah dan gedung agar sistem struktur dinding ini dapat dipakai pada semua lokasi di Indonesia. Hal ini dilakukan agar hasil yang didapat mampu dibangun diseluruh pelosok tanah air indonesia. Bila memungkinkan teknologi ini dipatentkan dan dapat dibangun dipenjuru dunia.
Analisis ini dilakukan untuk mendapatkan suatu gambaran perilaku dari sistem struktur ini bila mendapat beban gempa yang bekerja di seluruh pelosok Indonesia. Oleh Karena itu dilakukan suatu permodelan permodelan dari rumah yang menggunakan sistem struktur dinding ini.
Permodelan yang dilakukan yaitu dengan menggunakan spesifikasi sebagai berikut:
Model Rumah dengan Type 36 m2.
Ukuran modul denah : 6 x 6 m : 3 m2 Tinggi Bangunan. : 3m
KonstruksiRangka Atap : Kayu/ Baja. Penutup Atap : Genting.
Dari gambaran spesifikasi bangunan tersebut diatas maka dapat digambarkan model struktur rumah yang akan dirancang seperti terlihat pada gambar dibawah ini. Didalam permodelan struktur bangunan rumah konstruksi rangka atap dipasang dengan jarak 1.5 m dengan asumsi tidak menggunakan gording tetapi antara kuda-kuda kayu dihubungkan dengan reng yang terbuat dari baja ringan.
Dari bentuk yang digambarkan diatas maka dapat diidalisasikan hanya dinding dinding rumah menerima beban dari penutup atap pada balok latainya dan diteruskan pada pondasinya melalui kolom kolom penyangga.
Didalam analisa struktur melalui SAP 2000, dengan asumsi sebagai berikut :
o Dinding kolom dan balok bekerja sama.
o Balok dan kolom diasumsikan elemen frame.
o Dinding diasumsikan elemen shell.
o Beban atap diasumsikan pada balok balok latai.
Hasil permodelan rumah dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 7 Sistem Struktur Dinding dgn 2 Lubang
Gambar 8 Model rumah dengan sistem dinding
ISBN No. 978-979-18342-0-9
Adapun dalam analisis dengan menggunakan program bantu SAP 2000 dengan menggunakan asumsi dapat dibangun diseluruh indonesia dengan analisa respon spectra.
Hasil yang didapat sebagai berikut :
3. DISAIN ELEMEN.
Komposisi campuran elemen balok dan kolom adalah Portland Cement (pc), copper slag (cs), super plasticizer (sp) dan pasir (ps) serta kerikil (kr). Sedangkan pada elemen dinding, digunakan semen Portland, fly ash, dan Styrofoam.
3.1 Beton Elemen Balok & Kolom. Seperti sudah disebutkan diatas bahwa elemen kolom dan balok dibuat dari campuran semen portland (pc), cooper slag (cs) dan super plasticizer (sp) serta pasir (ps). Portland cement (pc) dipakai dari PT, Semen Gresik type I yang mudah didapat dipasaran dan tidak memerlukan persyaratan khusus dalam pemakaiannya. Cooper slag dipakai dari limbah pengecoran logam tembaga PT. Smelthing Co, Gresik sedangkan Super plasticizer dari PT. Sica Indonesia. Karakter Super Plasticizer Sikamen LN sesuai dengan ASTM C. 494.81 type F sebagai water reducing, high range admixture for concrete element. Pasir yang dipakai adalah dari Kertosono sedangkan kerikil diambil dari Mojosari.
Parameter Penelitian material untuk Balok dan Kolom
Dalam penelitian ini memakai perameter sebagai berikut :
1. Kuat tekan pada umur 28 hari direncanakan 500 kg/cm2
2. Faktor air semennya adalah 0,3
3. Dengan penambahan Cooper slag 0 %, 20 %, 40 % dan 60 % dari jumlah pasir serta bahan super platicizer sesuai kebutuhan. Untuk setiap variasi campuran akan dibuat 5 buah benda uji dan diukur kuat tekannya pada umur 3 hari, 14 hari dan 28 hari. Pengujian benda uji silinder untuk mendapatkan komposisi optimalnya.
Uji kuat lentur balok dan kolom bertulangan dilakukan dengan campuran optimal serta ukuran balok dan kolomnya sebagai berikut :
- 3 buah balok berukuran 15x15x75 cm3 - 2 buah balok berukuran 15x15x150 cm3 - 3 buah kolom berukuran 15x15x165 cm3 - 1 buah kolom berukuran 15x15x330 cm3. Gambar 11 Peta wilayah gempa dengan
perioda ulang 500 Th dan Respon spectrum wilayah 6
a
b
Gambar 12 Gambar hasil perhitungan analisa struktur. a. Momen frame b. Momen Shell 1 c. Momen Shell 2 d. Momen Shell 3
c
dGambar 10 Model rumah yang akan dianalisa struktur (Tampak atas)
3.2 Beton Elemen Dinding
Elemen dinding memakai bahan campuran semen Portland (pc), fly ash (f.a), dan sterofoam (ste). Semen Portland yang dipakai adalah type I dari PT. Semen Gresik yang mudah didapat dipasaran serta tidak memerlukan persyaratan khusus dalam penggunaannya. Fly ash diambil dari sisa pembakaran PLTU Paiton, Jatim yang berupa abu terbangnya. Sedangkan Sterofoam dipakai bahan dari toko yang ada disekitar Surabaya.
Secara keseluruhan disain beton dinding dapat digambarkan dalam flowchart seperti gambar 14.
3.3 Uji Laboratorium.
Uji laboratorium ini dibedakan menjadi dua bagian yaitu, uji laboratorium Laboratorium Mutu Komposisi Optimum dan uji laboratorium untuk elemen struktur dinding. Dimana uji laboratorium untuk matrial beton untuk mendapatkan komposisi
optimum campuran yang akan dipakai pada elemen. Sedangkan uji laboratorium untuk elemen dinding dikaitkan dengan kekuatan elemen tersebut bila dirangkai menjadi sistem struktur dinding yang merupakan bagian dari bagunan rumah.
Dari mix desain untuk kolom dan balok, didapat kebutuhan material beton untuk 1 m3 beton adalah sebagai berikut :
• Semen portland (pc) : 711,10 kg • Kerikil (kr) : 796,40 kg • Pasir (ps) : 509,17 kg
• Air : 213,33 kg
• Super plasticizier (sp) : 7,70 liter
• Cooper slag (cs) sebagai pengganti sebagian pasir
Dan hasil pengujian diatas untuk elemen kolom dan balok didapat satu komposisi 80%ps dan 20% cs didapat kuat tekan sebesar 500 Kg/cm2 atau 50 MPa
Sedangkan untuk elemen dinding menggunakan komposisi campuran P60 (50 %
Gambar 13 Flowchart disain komposisi optimum material elemen balok/Kolom
Gambar 14 Flowchart disain komposisi optimum material elemen Dinding
ISBN No. 978-979-18342-0-9
pc : 50 % f.a : 60 % sty) didapat kuat tekan umur 28 hari adalah 44,2 kg/cm2 > dari kuat tekan batu bata yang besarnya 2,5 MPa atau 25 kg/cm2
3.4 Uji Beban.
Untuk mendapatkan kekuatan sistem balok maka perlunya dilakukan uji lentur pada titik titik dimana elemen balok tersebut disambung. Hasil yang didapat adalah grafik M-ϕ. Adapun set up alat uji lentur dapat ditunjukan seperti gambar dibah ini.
Dari hasil pengujian diatas dihitung kekuatan sambungan maupun kekuatan elemen sebagai berikut :
a. Posisi baut pada penampang dengan jarak antara 10 cm. Dan bila ditinjau dari kemampuan pasangan baut menahan beban sebesar Py.δ. Dengan memberikan safety faktor 1.5 maka momen yang mampu ditahan sebesar M= (2400x10) = 24.000 kgcm
b. Dari hasil diatas dapat dikelompokan berdasarkan analisa penampang dan
Lo/2 Lo/2
A
B
A
P
dial
a
b
Gambar 15 Set Up Uji satu tumpuan & Pengujian balok
Gambar 16 Set Up Uji dua tumpuan & Pengujian balok
dial
Lo/3 Lo/3 Lo/3
A
B
B
A
P
Gambar 17 Pengujian elemen dinding dial
Lo/3 Lo/3 Lo/3
A
B
B
A
P
a
b
c
d
Gambar 18 Pengujian baut penyambung (a) Uji tarik baut.
(b) Uji Tarik dgn 1 baut (c) Uji tarik dgn 2 baut (d) Posisi patah benda uji
gaya dalam yang terjadi pada penampang tepat dibawah beban dan berdasarkan kondisi hasil perhitungan beban yang dipikul berdasarkan hasil pengujian dilaboratorium sebagai berikut :
Tabel 1. Perbandingan Uji Lab dengan Teori Keterangan Balok Tunggal Kgcm Balok Ganda Kgcm Analisa Penam pang / Gaya dalam (teori) 51.450 24.000 Benda Uji 1 (Lab) 24.000 39.375 Benda Uji 2 (Lab) 28.500 35.625 Perbandingan (lab-1) / (Teori) 37 % 148 % Perbandingan (lab-1) / (Teori) 41 % 164 %
4. APLIKASI PADA RUMAH SEDERHANA TAHAN GEMPA.
Aplikasi teknologi dinding MS07-SD3ITS pada suatu bangunan rumah yang merupakan rumah inti dengan luas 36 m2 plus, terdiri dari :
o 1 Kamar Tidur seluas 9 m2.
o Ruang tamu seluas 9 m2.
o Ruang keluarga seluas 9 m2.
o Ruang makan dan dapur seluas 9 m2.
o Teras belakang dan depan.
Adapun tahapan pemasangannya dapat diikuti langkah langkah sebagai berikut : 1. Penyiapan Lahan (Jika diperlukan).
Perlunya dilakukan penyiapan lahan agar pemasangan pondasi dapat dilakukan dengan mudah dan rata sesuai dengan ketinggian yang diinginkan.
2. Pengukuran.
Pada tahap ini mulai dilakukan pengukuran lahan untuk mendapatkan posisi rumah yang sesuai.
3. Pembuatan Pondasi.
Pondasi yang digunakan adalah pondasi batukali, bentuk penampang trapesium
dengan ukuran 30-60 dan tinggi 60cm.
4. Pemasangan Balok-balok Panil Sloof (15x15x75 cm).
Panel balok dirangkai diatas pondasi dengan menghubungkan diantaranya dengan baut.
5. Pemasangan Panil Kolom (15x15x165 cm).
Panel kolom dipasang pada daerah pertemuan atau dengan jark 3.00 m. Panel dipasang dengan ketinggian 1.65cm. (1 panel)
6. Pemsasangan Panel Dinding (8x60x300 cm).
Panel dinding dipasang setelah panel balok sloof dan panel kolom sudah dirangkai. Setelah semua panel dinding terpasang sepanjang 3.00 cm dilanjutkan dengan memasang panel kolom untuk menutup setinggi 3.30 cm.
7. Pemasangan Panel Balok-balok Ring (15x15x75 cm).
Pemasangan panel balok-balok ring dilakukan setelah panel dinding dan kolom setinggi 3.30 cm. Dimana balok ring dirangkai dengan kolom dan diletakan diatas dinding.
8. Pembuatan Kuda kuda.
Kuda kuda dibuat dari kayu dan dipasangan dengan jarak antara kuda-kuda 1.50 cm. Jarak gording/ reng disesuaikan dengan penutup atap, tanpa menggunakan kasau / usuk.
9. Penutup Atap.
Penutup atap yang dipakai dapat berupa seng, metal sheet, ataupun jenis atau jenis atap lanilla seperti genteng, rumbia, sesuai keinginan penghuni (ketersediaan dana).
10.Pintu Jendela, Pengantung dan Pengunci.
Merupakan pekerjaan pemasangan pintu dan jendela, dimana bentuk pintu dan jendela disesuaikan dengan selera penghuni.
11.Instalasi Listrik.
Agar rumah dapat berfungsi secara optimal, maka instalasi listrik harus dipasang dengan estándar keamanan yang sesuai.
12.Lantai.
Pekerjaan lantai disesuaikan dengan selera penghuni dan dana yang ada.
ISBN No. 978-979-18342-0-9
Dapat berupa kantai kramik atau lantai plesteran.
13. Finishing.
Merupakan tahap akhir penyelesaian pekerjaan terutama pada bagian bagian yang memerlukan sentuhan estetis/ keindahan seperti pewarnaan dan ornamen.
Atau dapat diikuti sesuai dengan gambar gambar dibawah ini.
5. KEPUSTAKAAN.
1. Suluch,M.,dkk (2006), “Rancang Bangun Prototype Dinding Rumah Sederhana Sehat.”, Lap. Joint Research Grant TPSDP CED FTSP-ITS Batch II, Tahun ke2.
2. Suluch,M.,dkk (2007), “Rumah Sederha na Sehat Tahan Gempa.”, Lap. Hibah Bersaing Tahun Ke 1.
3. Suluch,M., dkk.,(2007), “Penelitian Pengembangan Rumah Cepat Type Rumah Sederhana Sehat.”, Lap. Penelitian Kerjasama LPPM-ITS dengan Balai Teknologi Permukiman, Propinsi Jawa Timur.
