OPTIMALISASI POTENSI BAMBU SEBAGAI PENGGANTI TULANGAN BAJA PADA BALOK TINGGI BETON BERTULANG BAMBU DITINJAU TERHADAP KAPASITAS GESER

OPTIMALISASI POTENSI BAMBU SEBAGAI PENGGANTI TULANGAN BAJA PADA BALOK TINGGI BETON BERTULANG BAMBU DITINJAU TERHADAP KAPASITAS GESER

PKM –PENELITIAN

Ketua

Moh. Faisal Faris

E-mail: mfaisalfaris@gmail.com

Anggota

Azinuddin Al Hazmi              (130521612586) / 2013

Vibri Bagus Remadhani          (140521605501) / 2014

Widhi Arifanda                       (150523607618) / 2015

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

MALANG

2016

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang Penelitian

Dunia konstruksi menjadi salah satu penyebab kerusakan alam melalui penggunaan material tidak ramah lingkungan. Diantaranya material tambang yang banyak digunakan dalam konstruksi bangunan adalah baja. Penggunaan baja pada bangunan diantaranya digunakan sebagai tulangan dalam beton. Perlu diketauhi bahwa ketersediaan material baja semakin lama akan semakin berkurang mengingat baja merupakan material hasil eksploitasi tambang yang tidak dapat diperbaharui.

Dewasa ini sudah banyak dilakukan penelitian mengenai penggunaan bambu sebagai tulangan alternatif pengganti tulangan baja atau besi pada beton. Diantaranya dilakukan oleh Suroso (2011), dan Marsudi (2014) yang meneliti tentang balok beton bertulang bambu dan menyimpulkan bahwa bambu sangat potensial digunakan sebagai tulangan menggantikan tulangan baja. Keuntungan penggunaan bambu dibandingkan baja diantaranya, bambu ramah lingkungan, mudah diperoleh, harganya ekonomis, mudah dalam pelaksanaannya, memiliki kuat tarik yang tinggi, dan perbandingan kekuatan dengan beratnya relatif besar. (Utomo, 2008).

Namun bambu juga memiliki kekurangan. Karena sifat alamiah bambu sebagai material alam. Bambu memiliki sifat higroskopis sehingga dalam kondisi basah, bambu akan cepat menyerap air dalam beton. Sebaliknya dalam kondisi kering, bambu akan melepaskan air yang menjadikan bambu menyusut dan timbul celah antara tulangan bambu dengan beton. Keraguan dalam penggunaan bambu sebagai tulangan dapat diatasi dengan tulangan bambu yang diberi perlakuan khusus yaitu dilapisi cat (water proof) kemudian dilumuri pasir sehingga permukaannya kasar dapat meningkatkan daya lekat terhadap beton (Ghavami,1995).

Pada balok tinggi kemungkinan terjadi geser lebih besar sehingga perhitungan tulangan geser mutlak diperlukan apabila kapasitas geser yang mampu ditahan beton lebih kecil dari kapasitas geser yang terjadi. Gaya geser yang bekerja pada balok tinggi dominan mengakibatkan terjadinya kerusakan yang ditandai dengan retak pada bagian sekitar tumpuan. Keretakan geser ini semakin lama akan semakin besar membentuk garis diagonal menuju tengah bentang balok sehingga balok akan terbelah menjadi dua bagian. Bagian diatas retak geser dan bagian dibawah retak geser. Tulangan yang mencegah terbelahnya beton akibat adanya keretakan geser yaitu tulangan sengkang pada arah vertikal. Dikarenakan tulangan sengkang berhubungan langsung dengan arah retakan geser pada balok bertulang.

Basuki (2006:36) Penulangan geser (penulangan sengkang) menahan pembebanan geser (gaya lintang) yang bekerja pada balok. Ada beberapa macam tulangan sengkang pada balok, yaitu sengkang vertikal, sengkang spiral dan sengkang miring. Selama ini sering dijumpai sengkang  sengkang vertikal dari material besi, hal ini dikarenakan material besi mudah dibengkokkan. Namun tidak menutup kemungkinan penggunaan sengkang besi diganti dengan alternatif sengkang dari bambu. Bagian bambu yang berpotensi untuk digunakan menjadi sengkang adalah bagian disekitar kulit. Daerah yang mendekati kulit bambu memiliki sifat yang lebih lentur sehingga dapat mengurangi kemungkinan patah akibat proses pembengkokan dalam pembuatan sengkang. Penggunaan bambu sebagai material sengkang perlu diteliti lebih lanjut terhadap kapasitas dan kelayakannya untuk menggantikan peran sengkang besi selama ini.

1.2  Rumusan Masalah Penelitian

Permasalahan dalam penelitian ini dirumuskan, sebagai berikut:

1)      Berapa beban puncak yang dapat ditahan oleh balok tinggi beton bertulang bambu dengan sengkang vertikal besi?

2)      Berapa beban puncak yang dapat ditahan oleh balok tinggi beton bertulang bambu dengan sengkang vertikal bambu?

3)      Berapa lendutan maksimal yang terjadi pada masing-masing balok tinggi beton bertulang bambu?

4)      Bagaimana pola keretakan pada balok tinggi beton bertulang bambu dengan variasi jenis sengkang akibat pembebanan?

1.3  Tujuan Khusus Penelitian

Tujuan penelitian adalah sebagai solusi dan pengetahuan, berkaitan dengan optimalisasi potensi bambu sebagai material ramah lingkungan pengganti besi dan baja pada konstruksi bangunan, yang berpotensi untuk diterapkan oleh masyarakat secara mudah dan praktis dengan biaya yang relatif rendah.

1.4  Keutamaan dan Target Penemuan Penelitian

Penelitian ini terkonsentrasi dalam pengoptimalisaian potensi bambu sebagai sengkang vertikal pada balok tinggi beton bertulang bambu. Mengetauhi kelayakan penggunaan bambu sebagai material sengkang. Ditinjau dari kapasitas geser balok, beban maksimal yang dapat ditahan balok, lendutan yang terjadi pada balok, dan pola keretakaan balok. Hasil penelitian tersebut diharapkan menjadi salah sumber informasi rujukan untuk penelitian lanjutan.

1.5  Manfaat terhadap Ilmu Pengetahuan

Hasil penelitian akan memberikan kontribusi secara langsung bagi masyarakat karena akan memunculkan inovasi material yang lebih ramah lingkungan, ekonomis, dan praktis untuk diterapkan. Selain itu memacu peneliti lain untuk mengembangkan penelitian tersebut terhadap jenis bahan yang lain, sehingga akan menambah reverensi pengetauan berkaitan penggunaan bambu sebagai material konstruksi dalan bangunan.

1.6  Luaran yan Diharapkan

Luaran hasil penelitian yang diharapkan adalah karya ilmiah ini dapat dipublikasikan secara luas dalam bentuk jurnal. Sehingga harapanya hasil penelitian ini dapat dibaca dan diterapkan pada dunia konstruksi secara menyeluruh. Upaya untuk melindungi inovasi dari penelitian ini dapat dilakukan pengajuan untuk mendapatkan paten.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Bambu dalam Beton

Penelitian berkaitan penggunaan tulangan bambu dalam beton sebagai pengganti tulangan baja konvensional telah banyak dilakukan, diantaranya seperti ditunjukan dalam tabel 2.1

         Tabel 2.1 Penelitian Bambu Sebagai Tulangan Beton

No	Nama Penulis dan Tahun	Judul Penelitian	Hasil Penelitian
1.	Dharma Putra, dkk (2007)	Kapasitas Lentur Plat Beton Bertulang Bambu	Bambu dapat digunakan sebagai pengganti tulangan baja pada plat beton dalam menahan gaya tarik.
2.	Hery Suroso, dkk (2011)	Analisis Bambu Walesan, Bambu Ampel, dan Ranting Bambu Ampel sebagai Tulangan Lentur Beton Rumah Sederhana	Bambu mempunyai peluang digunakan sebagai tulangan balok rumah sederhana.
3.	Tedy Wanlele, dkk (2012)	Penerapan Bambu sebagai Tulangan Dalam Struktur Rangka Batang Beton Bertulang	Rangka batang dengan beton bertulang bambu cukup berpotensi untuk menggantikan rangka batang kayu.
4.	Marsudi, dkk (2014)	Modifikasi Balok Beton Tulangan Komposit Guna Meningkatkan Daktilitas Pada Konstruksi Bangunan Gedung	Balok beton komposit dari pilinan dengan tulangan tarik dari pilinan bambu petung dapat dijadikan material bahan bangunan pengganti besi beton.

2.1  Penelitian Terdahulu

Penelitian yang dilakukan oleh Nirav,dkk (2013), tentang lentur pada balok beton bertulang bambu dengan sengkang bambu dalam menahan beban puncak. yaitu: jumlah benda uji 3 ukuran balok 15x15x75 cm, menggunakan jenis sengkang vertikal dari material bambu, dengan jarak sengkang 15cm. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pemasangan penggunaan sengkang bambu dapat menahan beban hingga 31,5 kN dengan lendutan 2 mm. Kerusakan yang terjadi pada balok rusak kombinasi geser dan lentur

 Herry Suryadi, J. Adhijoso, dan Jeffrey Mario (2015), melakukan penelitian tentang setudi eksperimental kuat geser balok terlentur dengan tulangan bambu gombong, dengan ukuran benda uji balok 20x25x160 cm, material sengkang bambu gombong, dengan variasi jenis sengkang vertikal jarak 10 cm dan sengkang miring 12 cm. Hasil pengujian balok menggalami kegagalan struktur pada beban P=54,5 kN. Kegagalan yang terjadi akibat kombinasi geser dan lentur. Kesimpulan bahwa geser sengkang vertikal bambu dapat meningkatkan kuat geser.

Penggunaan bambu dalam penelitian terdahulu membuktikan bambu berpotensi dalm menggantikan peran besi dan baja dalam dunia konstruksi. Material bambu yang ekonomis dan mudah dijumpai adalah pengembangan alternativ kosntruksi yang baik yang dapat diaplikasikan secara sederhana oleh masyarakat umum, dan memiliki kekuatan yang baik.

2.2  Kedudukan Penelitian terhadap Penelitian Terdahulu

Penelitian ini merupakan penelitian pengembangan dari penelitian yang terdahulu sebagai sarana untuk mengetahui manfaat sengkang bambu sebagai bahan pengganti sengkang besi konvensional. Perbedaan penelitian ini terletak pada bagian seperti pada tabel 3.2

Tabel 3.2 Kedudukan Penilitian Terhadap Penelitian Terdahulu

No	Indikator	Nirav dkk	Herry dkk	Faisal dkk
1.	Ukuran Benda Uji	15 x 15 x 75 cm	20 x 25 x160cm	10 x 25 x 60 cm
2.	Jenis Balok	Balok Normal	Balok Normal	Balok Tinggi
3.	Material Sengkang	Bambu	Bambu Gombong	- Besi Ø3 mm - Bambu Petung    □4x4mm
4.	Model Sengkang	-      Sengkang Vertikal	-      - Sengkang Vertikal -      - Sengkang Miring	Sengkang Vertikal
5.	Jarak Sengkang	-      15 cm	-      - 10 cm -      - 12 cm	-Tumpuan 5 cm - Lapangan 7,5 cm

 2.3  Geser pada Balok Tinggi

Perencanaan geser pada element struktur yang dikenai beban lentur didasarkan pada anggapan bahwa beton menahan sebagian gaya geser, dan sisa kelebihan kekuatan geser ditahan oleh tulangan geser. Jack (2003: 231) karena kekuatan tarik beton lebih kecil dari kekuatan geser, sehingga keruntuhan akibat geser murni sangat jarang. Beton akan runtuh dalam tarik sebelum kekuatan gesernya tercapai.

Menurut Dewobroto (2005), perilaku keruntuhan yang dominan pada struktur balok pada umumnya adalah lentur, hal tersebut akan terjadi apabila rasio bentang (L) dan tinggi balok (h) cukup besar. Jika rasio L/h kecil, maka digolongkan sebagai balok tinggi (deep beam), keruntuhan geser dominan.

Dipohusodo (1994: 126) Geser pada balok tinggi ditentukan pada hasil nilai perbandingan bentang geser (a) dengan tinggi efektif (d). Pada balok tinggi dengan nilai a/d < 1, maka terjadi plengkung dimana setelah terjadi retak miring, beban  ditahan oleh suatu gaya tekan membentuk plengkung  seperti pada gambar

Gambar 2.1 Efek Plengkung Balok Tinggi

(Sumber: Dipohusodo, 1994:126)

Perencanaan geser pada balok tinggi secara umum sama dengan balok normal.  Namun, perlu diperhatikan untuk nilai Vu melebihi ϕ Vc, maka harus dipasang tulangan geser untuk memperkuat, dimana tulangan geser yang direncanakan dihitung dengan persamaan 14 sebagai berikut,

Dimana:

ln  = Bentang bersih (mm)

Av = Luas penampang sengkang vertikal (mm²)

Avh= Luas penampang sengkang horisontal (mm²)

S   = Jarak spasi sengkang vertikal (mm)

S2 = Jarak spasi sengkang horisontal (mm)

d   = Tinggi efektif penampang balok (mm)

2.1  Pola Retak Balok Beton Bertulang

Menurut McCormac (2003:175) menyatakan bahwa keretakan yang terjadi pada beton bertulang dapat diakibatkan adanya suatu penyusutan, perubahan temperatur, penurunan (sattlement), dan sebagainya. Pola keruntuhan yang berbeda-beda pada elemen struktur balok dipengaruhi oleh perbandingan antara shear span (a) dengan effective depth (d). Menurut McCormac (2003:175) menyatakan bahwa keretakan yang terjadi pada beton bertulang dapat diakibatkan adanya suatu penyusutan, perubahan temperatur, penurunan (sattlement), dan sebagainya. Jenis retak yang mungkin terjadi pada beton, dapat dibedakan sebagai berikut:

a)      Retak lentur adalah retak vertikal yang memanjang dari sisi tarik balok dan mengarah ke atas sampai daerah sumbu netralnya.

b)      Retak geser-web adalah suatu retak miring yang diakibatkan karena geser yang terjadi pada bagian web balok beton bertulang baik sebagai retak bebas atau perpanjangan retak lentur. Retak ini dapat terjadi pada penampang prategang, terutama penampang dengan flens yang besar dan web yang tipis.

c)      Retak geser-lentur adalah salah jenis retak geser miring yang paling umum terjadi pada elemen balok, terutama pada balok prategang dan non prategang.

d)     Retak puntir adalah salah satu jenis retak yang hampir mirip dengan retak geser terkecuali retak puntir ini melingkar di sekeliling balok. Retak puntir ini dapat dicontohkan pada sebuah batang beton tanpa tulangan yang menerima torsi murni, batang tersebut akan retak dan runtuh di sepanjang garis spiral 45⁰ karena tarik diagonal yang disebabkan oleh tegangan puntir.

e) Retak lekatan adalah suatu jenis retakan yang terjadi antara beton dan tulangan yang diakibatkan adanya pemisahan disepanjang tulangannya.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1  Rancangan Penelitian

Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen (experiment research) yang dilakukan dalam laboratorium dengan variabel jenis material sengkang besi dan bambu. Alur pelaksanaan penelitian sebagai berikut:

3.1  Benda Uji

Benda uji berupa balok beton bertulang mutu rencana (fc’) = 30 Mpa, campuran 1 semen: 2 pasir: 3 kerikil, FAS 0,45 dan nilai slump 8-10 cm, sebanyak 6 buah. Dimensi balok 10 x 25 x 60 cm dengan tulangan profil untuk tulangan dengan bentuk kotak ukuran □7x7 mm dan sengkang bambu □4x4 mm. Sengkang besi yang digunakan Ø3 cm, dengan jarak ¼ ln 5cm dan area lapangan dipasang sengkang jarak 7,5 cm.

Gambar 3.1 Ukuran benda uji dan profil baja siku

3.1  Peralatan yang digunakan

Alat utama yang digunakan dalam pengujian benda uji adalah (1) UTM (universal testing machine) yang berada di Laboratorium Teknik Sipil UM. (2) LVDT (linear variable displacement tranducer) berfungsi untuk mengetauhi lendutan yang terjadi pada balok benda uji atau bisa menggunakan dial gauge. (3) Data logger berfungsi membaca data hasi strain gauge yang ditempatkan pada tulangan geser (sengkang). Pengujian benda uji dalam penelitian ini menggunakan alat uji mesin uji tekan sesuai dengan standar pengujian SNI 2847, Pembebanan dilakukan secara bertahap, dibaca lendutan yang terjadi, dan diamati pola retak yang muncul.Pembebanan terus dilakukan sampai balok tidak lagi dapat menahan beban.

Gambar 3.2 Mesin uji tekan dan proses pengujian

3.1  Parameter yang Diukur

Parameter yang diukur dalam penelitian adalah, (1) Beban puncak yang dapat ditahan oleh balok beton, (2) Lendutan yang terjadi akibat pembebanan (3) Pola retak balok beton saat terjadi pembebanan.

3.2  Analisis Data

Analisis data hasil pengujian menggunakan dua jenis analisis yaitu analisa statistik korelasi untuk mengetahui hubungan antara beban yang diberikan dengan lendutan yang terjadi, dan analisa statistika untuk menghitung besarnya kapasitas geser yang terjadi pada beton.

BAB IV

BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

4.1 Rekapitulasi Anggaran Biaya

Tabel 4.1 Kebutuhan dana penelitian

4.2 Jadwal Kegiatan

Perencanaan pelaksanaan kegiatan penelitian direncanakan dalam 3 bulan,seperti pada tabel berikut:

Tabel 4.2 Perencanaan Kegiatan

DAFTAR PUSTAKA

Basuki, dan Hidayati, N. 2006. Tinjauan Kuat Geser Sengkang Alternatif dan Sengkang Konvensional pada Balok Beton Bertulang. Surakarta: Universitas Muhamadyah Surakarta.

Dewobroto, W. 2005. Simulasi Keruntuhan Balok Beton Bertulang Tanpa Sengkang dengan ADINA^TM. Bandung: Institut Teknologi Nasional Bandung.

Dipohusodo, I. 1999. Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T-15-1991-03. Jakarta: PT.Gramedia Pusat Utama.

Ghavami, K. 1995. Ultimate Load Behaviour of Bamboo Reinforced Lightweight Concrete Beams Cement and Concrete Composites. Brasil: Pontifica  University Catolica.

Marsudi, dkk. 2014. Modifikasi balok Beton Komposit Tulangan Bambu Profil dari Lilitan Kawat Bendrat Guna Meningkatkan Daktalitas dan Efisiensi Biaya untuk Konstruksi Bangunan Gedung. Semarang: Politeknik Negeri Semarang.

Nirav, B Siddhpura, dkk. 2013. Experimental Study on Flexural Element Using Bamboo as reinforcement. India: Savanjanik Collegen of Engeneering & Technology.

Putra, D. Dan Sedana, I.W. 2007. Kapasitas Lentur Plat Beton Bertulang Bambu. Denpasar: Universitas Udayana.

Rohadi, Tri. 1996. Pengujian Bahan Bangunan 2. Bandung: Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Suroso, Hery, dan Widodo, A. 2011. Analisis Bambu Welasan, Bambu Ampel, dan Ranting Bambu Ampel sebagai Tulangan Lentur Balok Beton Rumah Sederhana. Semarang: Universitas Negeri Semarang.

Utomo, M.B. 2008. Bambu Sebagai Alternatif Pengganti Tulangan Beton pada Bangunan Sederhana. Semarang: Politeknik Negeri Semarang.

Wonlele, T. dkk. 2013. Penerapan Bambu Sebagai Tulangan dalam Struktur Rangka Batang Beton Bertulang. Malang: Universitas Brawijaya.