Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238-6
SENTRA III-31
PEMERIKSAAN DAKTILITASMATERIAL DINDING
PANELSEMEN ECENG GONDOK (EMEN WALL)
Lukito Prasetyo Universitas Muhammadiyah Malang, Malang
Kontak Person :
Lukito Prasetyo
Jl. Raya Tlogomas 246
Malang65144
Telp: 0341-464318, E-mail: [email protected]
E-mail: [email protected]
Abstrak
Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan pemanfaatan eceng gondok sebagai material bahan
bangunan dinding panel (emen wall). Dari kajian terdahulu, sifat fisik, mekanik, akustik dan
ketahanan bakar material ini memenuhi standar bahan bangunan PUBI 1982 dan SNI 03-6861.1-
2002 serta ASTM C423-90a.
Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan pemeriksaan daktilitas perpindahan dan daktilitas
kelengkungan dari dinding panel eceng gondok dalam skala laboratorium. Metode pengujian
menggunakan standar SNI 03-4154-1996 (Metode Pengujian Kuat Lentur Beton dengan Balok Uji
Sederhana yang Dibebani Terpusat Langsung). Benda uji dibuat dalam bentuk balok berdimensi
15x20x70cm(model A) dan plat berdimensi 5x20x70cm (model B).
Dari hasil pengujian diperoleh nilai daktilitas perpindahan sebesar 17,47 dan daktilitas kurvatur
sebesar 17,33 untuk benda uji model A (balok) dan nilai daktilitas perpindahan sebesar 5,09 dan
daktilitas kurvatur sebesar 5,75 untuk benda uji model B (plat). Mengacu pada Park dan Paulay
(1975), dimana material bersifat daktail apabila mempunyai nilai daktilitas antara 5 sampai 25. maka
material dinding panel semen eceng gondok tergolong material daktail.
.
Kata kunci : Papan semen, batang eceng gondok,daktilitas
Pendahuluan Eceng gondok/Water Hyacinth (Eichhornia crassipes (mart) solm) merupakan tumbuhan air
yang sulit diberantas (gulma) dengan kapasitas produksi mencapai 4-5 ton per ha / tahun Supriyanto
(2000). Dari kajian awal diketahui bahwa tanaman eceng gondok memiliki kadar serat sedang dengan
panjang 1,75 – 2,12 mm dan berdiameter 11,15 – 11,65 m pada batangnya, sehingga cocok untuk
digunakan sebagai bahan baku campuran industri papan semen, papan serat dan lainnya Joedodibroto
(2001).Sesuai dengan Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI 1982), serat batang
eceng gondok bisa digunakan sebagai bahan baku campuran industri papan semen.
Sifat-sifat khusus dari papan semen ditentukan oleh komponen utama yaitu kayu dan semen.
Kayu mempunyai berat yang ringan, elastis dan mudah dikerjakan. Sedangkan semen mempunyai sifat
tahan terhadap api, air, jamur dan rayap. Gabungan dari kedua sifat tersebut menjadikan material ini
mempunyai keunggulan yang tidak dimiliki material lain.
Dari latar belakang ini, maka dibuat inovasi material bahan bangunan berupa dinding panel
semen eceng gondok (emen wall). Pada kajian ini akan difokuskan pada pemeriksaan datilitas material
panel semen eceng gondok dalam skala laboratorium.
Penelitian terdahulu Telah dilakukan penelitian oleh Lukitodan AF Sujatmiko (2006) tentang pembuatan material
baru papan semen eceng gondok (emen board) dengan berbagai variasi komposisi bahan. Dari hasil
pengujian laboratorium, didapat data karakteristik material sebagaimana pada tabel 1 berikut.
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238
III-32 SENTRA
Tabel 1. Karakteristik material (emen wall).
Variasi 1:1 1:1,5 1:2 1:2,5 1:3 1:3,5 Rata2
Densitas 0,58 0,59 0,66 0,79 0,84 0,98 0,74
E 956 1038 1200 926 939 1588 985
lentur 15,8 22,7 22,9 38,3 24,5 27,1 25,2
tarik 30,9 33,8 35,8 34,8 35,6 41,5 35,4
Akustik 86,7 93,1 98,4 98,9 95,2 93,8 94,35
Bakar 44,2 50,5 55,9 47,8 50,8 48,4 49,6
* Varasi=variasi komposisi matrial, Densitas=berat volume g/cm3, E= Modulus elastisitas (kg/cm2), lentur= tegangan lentur
(kg/cm2), tarik=tegangan tarik (kg/cm2), akustik= persentase penyerapan suara, bakar=persentase tebal rusak akibat
pembakaran benda uji.
Dari pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa material papan semen dari batang eceng
gondok (emen board) telah memenuhi persyaratan untuk dapat digunakan sebagai material bahan
bangunan.
Kekakuan Lentur
Untuk menghitung kekakuan lentur benda uji, menggunakan standar Pd M-18-2000-3 (Metode
Pengujian Lentur Panel Kayu Struktural). Dari hasil pengujian, didapat data beban (P) dan lendutan
(Δ). Kekakuan lentur benda uji didapatkan dengan persamaan berikut,
EI = (L3/48) . (P/ Δ) ... (1)
Dimana:
EI = Modulus elastisitas (Mpa) x Momen inersia (mm4)
P/Δ = Kemiringan kurva beban-lendutan (N/mm)
L = Panjang bentang (mm)
Hubungan Beban (P) dan Lendutan (Δ)
Dari hasil pengujian, didapa
t data beban (P) dan lendutan (Δ). Dari setiap pembebanan dan lendutan yang terjadi, maka
dapat dibuat grafik yang menggambarkan hubungan beban–lendutan (P-Δ), seperti pada Gambar 1
berikut:
Gambar 1.Grafik Hubungan Beban ( P ) dan Lendutan (Δ)
Hubungan Momen–kelengkungan (M-)
Pada saat pembebanan, sumbu balok benda uji yang semula lurus akan menjadi garis lengkung.
Kelengkungan pada suatu titik dapat dicari dari tiga buah titik yang berurutan (yi+1, yi , yi-1). Data tiga
titik tersebut didapat dengan mengukur lendutan pada tiga posisi benda uji secara berurutan.
Menurut A. Ghali AM Nevill (1977), kelengkungan suatu struktur dapat diturunkan dari data
perpindahan titik garis lengkung, dengan alat bantu numerik metode beda hingga central defferent.
Skema pemodelan ditunjukkan pada Gambar 2.
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238-6
SENTRA III-33
Gambar 2.(a) Skema pembebanan pada benda uji,
(b) model lendutan benda uji
Pada Gambar 2 memperlihatkan suatu fungsi y = f(x) yang menyatakan lendutan balok.
Turunan (kemiringan) kurva di titik xi-1/2 dan xi+1/2 bisa didekati dengan persamaan
𝑑𝑦
𝑑𝑥 𝑖−1/2
≅1
𝑦𝑖 − 𝑦𝑖−1 ...(2)
𝑑𝑦
𝑑𝑥 𝑖+1/2
≅1
𝑦𝑖+1 − 𝑦𝑖 ...(3)
Turunan kedua di i (laju perubahan kemiringan) secara pendekatan sama dengan selisih antara
kemiringan di i+1/2 dan i-1/2 dibagi , sehingga
𝑑2𝑦
𝑑𝑥2 𝑖≅
1
𝑑𝑦
𝑑𝑥 𝑖+1/2
− 𝑑𝑦
𝑑𝑥 𝑖−1/2
...(4)
Dengan memasukkan persamaan (2) dan (3) ke dalam persamaan (4) maka,
𝑑2𝑦
𝑑𝑥2 𝑖≅
1
2 𝑦𝑖+1 − 2𝑦𝑖 + 𝑦𝑖−1 ...(5)
Menurut Gere dan Thimosenko (1987), hubungan antara kelengkungan suatu balok dan
defleksinya adalah,
=𝑑2𝑦
𝑑𝑥2 ...(6)
Jika bahan dari balok bersifat elastis linier dan mengikuti hukum Hooke, maka hubungan antara
kelengkungan (), Momen (M) dan kekakuan lentur (EI) suatu bahan adalah,
=𝑀
𝐸𝐼 ...(7)
Atau
𝑀 = .𝐸𝐼 ... (8)
Dengan data momen (M) dan kelengkungan () yang telah dihitung dengan persamaan (6) dan
(8), maka bisa dibuat grafik hubungan momen-kelengkungan (M-)sebagaimana gambar 3.
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238
III-34 SENTRA
Gambar 3.Grafik Hubungan Momen (M) dan Kelengkungan ()
Daktilitas
Daktilitas adalah kemampuan material mengembangkan regangannya dari pertama kali leleh
hingga akhirnya putus. Pada penelitian ini, parameter daktilitas yang akan digunakan adalah daktilitas
perpindahan (µ) dan daktilitas kelengkungan ().
Daktilitas perpindahan (displacement ductility), merupakan perbandingan perpindahan
maksimum/ultimate(u) struktur dalam kondisi post elastic terhadap perpindahan struktur saat
pertama leleh/yield(y).
= u/y ...(9)
Daktilitas kelengkungan (curvature ductility) merupakan perbandingan sudut lengkungan (angle
of curvature) maksimum/ultimate(u) dengan sudut kelengkungan saat pertama leleh/yield(y)
elemen struktur akibat momen lentur.
= u / y ...(10)
Metode Pengujian Benda uji dibuat dalam 2 model yaitu model A berupa balok dengan dimensi 15x20x70cm dan
model B berupa plat dengan dimensi 5x20x70cm. Komposisi campuran menggunakan Beton dengan
Balok Uji Sederhana yang Dibebani Terpusat Langsung) . Benda uji diletakkan pada perbandingan
berat PC:Lem PVAC:Serat eceng gondok sebesar 1:1:2,5.
Metode pengujian menggunakan standar SNI 03-4154-1996 (Metode Pengujian Kuat Lentur
dua buah tumpuan silinder dengan alas plat baja, kemudian dibebani pada tengah bentang. Dari proses
pengujian ini, kemudian dicatat berapa lendutan () yang terjadi akibat pembebanan (P) yang
diberikan. Gambar selengkapnya disajikan sebagai berikut;
Gambar 4.Metode pengujian kuat lentur.
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238-6
SENTRA III-35
Gambar 5.Foto setting pengujian
Data Hasil Pengujian
Data hasil pengujian berupa data interval pembebanan (P) dan interval lendutan () disajikan
dalam tabel di bawah ini.
Tabel 2. Hasil pengujian model A (Balok)
P
(kg) (mm) (mm) (mm)
0 0.000 0.000 0.000
3 0.122 0.078 0.217
6 0.553 0.450 0.767
9 1.149 0.990 1.494
12 1.888 1.571 2.443
15 2.479 2.141 3.317
18 3.217 2.825 4.329
21 4.100 3.647 5.696
24 4.849 4.465 6.895
27 6.272 5.751 8.610
30 7.140 6.476 9.884
33 7.909 7.268 11.125
36 9.111 8.456 13.020
39 9.642 8.959 13.629
42 11.155 10.580 16.124
45 12.180 11.734 17.685
48 13.345 12.878 19.673
51 14.164 13.597 21.059
54 15.516 15.046 23.177
57 16.702 16.328 25.288
60 17.920 17.690 27.497
63 18.836 18.690 29.093
67 20.600 20.760 32.281
67 21.448 21.707 33.724
70 21.986 22.310 34.723
71 22.526 22.865 35.744
72 23.002 23.452 36.776
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238
III-36 SENTRA
Tabel 3. Hasil pengujian model B (Plat)
P
(kg) (mm) (mm) (mm)
0 0.000 0.000 0.000
1 0.950 1.112 1.875
2 2.200 2.562 4.197
3 4.543 5.118 7.353
3.5 6.973 8.393 11.329
3 8.848 10.543 13.869
PerhitunganBenda Uji Model A Dengan menggunakan formula (1), (7) dan (8), maka bisa dihitung kekakuan struktur (EI),
Momen (M) dan Kelengkungan () yang diringkas dalam tabel berikut.
Tabel 4. Hasil Perhitungan model A (Balok)
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238-6
SENTRA III-37
Dari tabel perhitungan di atas dapat dibuat grafik hubungan P- dan grafik M- sebagai berikut.
Gambar 6.Grafik Hubungan beban (P) dan Lendutan ().
Gambar 7.Grafik Hubungan Momen (M) dan Kelengkungan ()
Dari grafik di atas, dapat di plot titik batas kondisi elastis (yield/y) dan kondisi plastis
(ultimate/u). Dengan formula (9) dan (10) maka dapat diperoleh daktilitas bahan benda uji model A
sebagai berikut.
u= 36,7 mm
y= 2,1 mm
= 17,47 (daktilitas perpeindahan)
u= 0,0026 N.mm
y= 0,00015 N.mm
µ= 17,33 (daktilitas kelengkungan)
Perhitungan Benda Uji Model B Dengan menggunakan formula (1), (7) dan (8), maka bisa dihitung kekakuan struktur (EI),
Momen (M) dan Kelengkungan () yang diringkas dalam tabel berikut
Tabel 5. Hasil perhitungan model B (Plat)
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238
III-38 SENTRA
Dari tabel perhitungan di atas dapat dibuat grafik hubungan P- dan grafik M- sebagai berikut.
Gambar 8.Grafik Hubungan beban (P) dan Lendutan ().
Gambar 9. Grafik Hubungan Momen (M) dan Kelengkungan ()
Dari grafik di atas, dapat di plot titik batas kondisi elastis (yield/y) dan kondisi plastis
(ultimate/u). Dengan formula (9) dan (10) maka dapat diperoleh daktilitas bahan benda uji model B
sebagai berikut.
u= 11,2 mm
y= 2,2 mm
= 5,091 (daktilitas perpeindahan)
u= 0,00052 N.mm
y= 0,00009 N.mm
µ= 5,77 (daktilitas kelengkungan)
Kesimpulan Berdasarkan data hasil pengujian di laboratorium dan pengolahan data, dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut;
1. Pada benda uji model A berupa Balok, nilai daktilitas perpindahan (µ) adalah 17,47. Sedangkan
nilai daktilitas kelengkungan (µ) sebesar 17,33.
2. Pada benda uji model B berupa plat, nilai daktilitas perpindahan (µ) adalah 5,09. Sedangkan
nilai daktilitas kelengkungan (µ) sebesar 5,77.
3. Mengacu pada Park dan Paulay (1975), dimana material bersifat daktail apabila mempunyai
nilai daktilitas antara 5 sampai 25, maka material dinding panel semen eceng gondok tergolong
material daktail.
Daftar Pustaka [1] Amir, A.H. 2002, Pemanfaatan Limbah Kayu Untuk Bahan Bangunan (Laporan Proyek), Pusat
Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Departemen Pekerjaan Umum, Bandung.
[2] Andriati, A.H. 2000, Pemanfaatan Limbah Untuk Bahan Bangunan (Laporan Proyek), Pusat
Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Departemen Pekerjaan Umum, Bandung.
Seminar Teknologi dan Rekayasa (SENTRA) 2015 ISBN: 978-979-796-238-6
SENTRA III-39
[3] Anonimous, 1982, Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI 1982), Pusat
Penelitian dan Pengembangan PU, Bandung.
[4] Gere dan Timoshenko, 1987, Mekanika Bahan, Terjemahan Jilid 1, edisi 2, Penerbit Erlangga,
Jakarta
[5] Lukito dan AF Sujatmiko, 2006, Pemanfaatan batang eceng gondok untuk matrial bahan banguan,
Makalah Seminar Nasional, Univ. Muhammadiyah Malang.
[6] Neville, A.M. 1981, Properties of Concrete, Longman Scientific& Technical, New York.
[7] Sastroutomo, S. 1990, Ekologi Gulma, Gramedia, Jakarta.
[8] Sipon, M. 2001, Pemanfaatan Abaca (batang pisang hutan), Tandan Kosong Sawit, Eceng Gondok
dan Batang Kenaf sebagai bahan baku Industri Kertas Uang, Kertas Koran, Tissue,
Karton/Kardus, Papan Partikel, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian Universitas Mulawarman,
Samarinda.
[9] Sobotka, Zdenek. 1984, Rheology of Material and Engineering Structures, Elsevier, New York.
[10] Popov, E.P, 1984, Mekanika Teknik (terjemahan), Penerbit Erlangga, Jakarta
[11] R Park & T Paulay, 1975, Reinforced Concrete Structures, John Willey & Sons Inc, Canada