Analisis Bambu Walesan, Bambu Ampel dan Ranting Bambu Ampel sebagai Tulangan Lentur Balok Beton Rumah Sederhana

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

21

Analisis Bambu Walesan, Bambu Ampel dan Ranting Bambu Ampel sebagai Tulangan Lentur Balok Beton Rumah Sederhana Hery Suroso & Aris widodo Jurusan Teknik Sipil, Universitas Negeri Semarang [email protected]

Abstrak: Bambu adalah tumbuhan yang memiliki kuat tarik yang tinggi yang mempunyai sifat setara dengan baja. Karena sifatnya, bambu dicoba dipakai sebagai tulangan tarik pada balok beton. Pada penelitian ini bambu yang terdiri dari bambu walesan, bambu ampel dan ranting bambu ampel diuji kuat tariknya, kemudian dianalisis terhadap balok beton. Hasil penelitian menunjukkan ranting bambu ampel mempunyai kuat tarik 132,30 MPa. Hasil analisis kuat lentur balok beton dengan luas 2 tulangan Ranting bambu ampel dengan luas antara 389,71 - 484,79 mm mampu memikul baban sebesar 13,424 - 16,523 MPa. Factor keamanan kuat tarik ranting bambu ampel adalah 57,24%. Dari contoh perhitungan untuk balok rumah sederhana bentang 3 mm tulangan ranting bambu ampel adalah 10 buah.Hasil analisis tulangan bambu, bambu mempunyai peluang digunakan sebagai tulangan balok rumah sederhana sehingga perlu ditingkatkan penelitian tentang bambu untuk mendapatkan hasil maksimal. Kata Kunci : balok beton, tulangan bambu, kuat lentur.

1. Pendahuluan 1.1. Latar belakang Teknologi di bidang konstruksi bangunan dari tahun ketahun mengalami perkembangan yang begitu pesat. Bahan konstruksi dapat diperoleh dengan cara memanfaatkan sumberdaya yang ada di sekitar. Dengan memanfaatkan sumerdaya dapat terus melangsungkan pembangunan dibidang fisik, tanpa terus tergantung pada satu jenis material saja serta menghasilkan bahan konstruksi yang ekonomis dan tahan lama. Beton merupakan salah satu bahan konstruksi yang banyak digunakan oleh masyarakat. Beton mempunyai berbagai kelebihan jika dibanding dengan bahan konstruksi lain seperti baja atau kayu.Beton dapat mempunyai kuat tekan yang sangat tinggi, tetapi memiliki kuat tarik yang sangat rendah.Nilai kuat tekan dan kuat tarik beton tidak berbanding lurus, setiap usaha perbaikan mutu kekuatan tekan hanya disertai pengingkatan kecil nilai kuat tariknya Suatu perkiraan kasar dapat dipakai, bahwa nilai kuat tarik bahan beton normal

hanya berkisar antara 9% - 15% dari kuat tekannya. Pada kondisi yang demikian, yaitu dengan rendahnya kuat tarik, pada elemen struktur yang betonnya mengalami tegangan tarik diperkuat dengan batang baja tulangan sehingga terbentuk suatu struktur komposit, yang kemudian disebut dengan sebutan beton bertulang. Penggunaan baja sebagai tulangan secara terus-menerus dapat menimbulkan permasalahan baru, yaitu baja yang selama ini dijadikan sebagai tulangan merupakan bahan tambang yang tidak dapat diperbaharui. Baja tersebut keberadaannya suatu saat akan habis. Dalam upaya pencarian alternatif, dilakukan penelitian-penelitian, antara lain terhadap material pengganti berupa hasil alamyang salah satunya digunakan bambu. Bambu adalah tanaman yang termasuk ordo Gramineae, familia Bambuseae, suatu familia Bamboidae.Merupakan tanaman yang banyak tumbuh di daerah pedesaan di Indonesia.Kuat tarik bambu

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

22

tanpa buku adalah antara 151 – 291 MPa sedang bambu dengan buku mempunyai kuat tarik antara 55 – 128 MPa. Penggunaan bambu sebagai perkuatan beton pada komponen struktur bangunan dapat digunakan sebagai pengganti baja tulangan yang selama ini sering digunakan. Bambu dikenal sebagai bahan yang ulet, memiliki kekuatan tarik jauh lebih tinggi dari pada kayu, bahkan dari penelitian Pusat Studi Ilmu teknik (PSIT) UGM diketahui kuat tarik kulit bambu petung setara dengan kuat tarik baja mutu sedang yang biasa digunakan oleh masyarakat sebagai tulangan beton. Sedangkan modulus elastisitas bambu lebih rendah dibandingkan dengan baja.

1.2. Rumusan Masalah Bertolak dari latar belakang masalah, maka muncul permasalahan utama yaitu pengaruh penggunaan bambu walesan, bambu ampel, dan ranting bambu ampel sebagai tulangan letur balok beton rumah sederhana.

1.3. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh kuat tarik balok dengan tulangan bambu.

2. Metode

Bambu memiliki sifat-sifat yang baik untuk dimanfaatkan, antara lain batangnya kuat, ulet, lurus, rata, keras, mudah dibelah, dan mudah dikerjakan serta ringan sehingga mudah diangkut. Disamping itu struktur bambu cukup ringan dan lentur sehingga bangunan dari struktur bambu mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap gempa. Bambu mempunyai serat yang sejajar sehingga kekuatannya terjadap gaya normal cukup baik.

Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen yang dilakukan dengan mengadakan penelitian di Laboratorium Bahan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Jenis penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengujian kuat tarik ranting bambu sebagai tulangan balok beton.

Balok merupakan jenis konstruksi yang akan dijumpai pada bagunan gedung.Balok adalah bagian dari struktur bangunan yang berfungsi untuk menompang beban diatasnya dan menahan beban lentur. Dalam penerapannya balok sering atau bahkan selalu dipadukan dengan tulangan.

Bahan penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah bambu walesan, bambu ampel, dan ranting bambu ampel dengan panjang 2,5 m dan diameter 20 mm sampai 10 mm.Bambu diambil dari tanah perkebunan dalam keadaan kering udara.

2.1. Bahan Penelitian

Gambar 1. Penampang ranting bambu ampel

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

2.2. Prosedur Penelitian Pengujian Kuat Tarik Bambu Bambu diuji kuat tariknya untuk mengetahui fy dan E (modulus elastisitas). Bagian-bagian bambu yang diperiksa adalah bagian pangkal, ujung dan buku/ros. Pemeriksaan akan diketahui fy terkecil dari ketiga bagian tersebut.

23

antara 6 – 8 mm dan panjang 2,5 meter disatukan dan diikat dengan kawat bindraat lalu dijepit pada alat penjepit, kemudian dipuntir. Adapun cara pemuntiran kabel bambu dapat dilihat pada Gambar 2.

Benda uji dibuat dengan memotong bambu sepanjang 30 cm. bagian tengan disayat sepanjang 30 mm hingga ketebalan menjadi 2 mm x 2 mm (bagian kulit tetap utuh).Penyayatan ini dilakukan agar bambu putus pada bagian tersebut, juga digunakan sebagai perubahan panjang (Δl).Kuat tarik bambu diuji dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM). PembuatanTulangan

Gambar 2. Pemuntiran kabel bambu

Bambu walesan dan ranting bambu ampel dipilih minimal dengan panjang 2.5 m, diameter pangkal 20 mm, ujung 10 mm seperti terlihat pada Gambar 1.Tulangan bambu walesan dan ranting bambu ampel digunakan sepanjang 2.5 m, pemotongan dilakukan dengan cara dipotong dari pangkal dan ujung ranting sepanjang 25 cm. Perhitungan luas ranting bambu dipilih luasan bersih yang terkecil antara pangkal dan ujung ranting bambu. Gambar penampang ranting bamboo dapat dilihat pada Gambar 1.

Balok beton Balok beton direncanakan dibuat mutu fc’20 pembuatan beton sesuai dengan rancangan SK SNI.T - 15 - 1991 03.Beton diambil benda ujinya berupa benda kubus, sehingga diketahui mutu (Fc’) dari beton tersebut.Benda uji kubus diambil dua buah setiap pembuatan/pengadukan beton.Mutu beton digunakan dalam perhitungan teoritis dalam beton bertulang ranting bambu ampel.

Sedangkan bambu ampel tulangan bambu dibentuk seperti kabel yang terdiri dari tiga bilah. Digunakan bilah-bilah bambu sebanyak tiga buah dengan diameter

D8-15

tulangan baja

2D10

17 tulangan bambu

20 62.50

125.00

62.50 15

Gambar 3. Penulangan balok.

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

24

Pembuatan Benda Uji

rangkap baja mutu sedang tulangan begel diameter 8 mm.

Benda uji balok dibuat sebanyak 3 buah, dengan ukuran 250 cm x 20 cm x 15 cm. Balok diberi tulangan ranting bambu sebanyak 4 buah, diletakkan dengan cara berkebalikan antara ujung dan pangkal agar luasan tulangan relatif sama. Tulangan ranting bambu hanya diberikan pada bagian bawah saja, halinidimaksudkanagar pada bagian tersebut tulangan yang berpengaruh hanya tulangan tarik saja, dan menjadi bagian yang terlemah dari balok uji sehingga akan terjadi lentur murni.

3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Hasil Kuat Tarik Bambu Ampel Hasil penelitian tentang kuat tarik dan modulus elastisitas bambu walesan, ampel dan ranting bambu ampel di laboratorium bahan Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang diperoleh data seperti tercantum dalam gambar 4. Pada penelitian balok beton dengan tulangan ranting bambu digunakan fu terkecil bambu yaitu 147,15 MPa dan E 4900 Mpa.

Untuk memungkinkan percobaan patah benar-benar pada daerah lentur murni balok, dan menghindari terjadi kegagalan percobaan karena patah pada bagian lain, maka pada bagian atas dipasang tulangan 210 Tegangan (MPa)

180 150 120 90 60 30 0 0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

Regangan

pangkal

Ujung

Ros

Gambar 4. Kuat tarik Ranting Bambu (fu)

Tabel 1. Kuat tekan benda uji beton (fc’) Kode Balok B1 B2

B3

Benda A 2 Uji (cm )

Berat (Kg)

P Tertahan (Kg)

K 2 (Kg/cm )

K1

225

8,21

63000

288,00

K2

225

8,02

58000

253,78

K1

225

8,23

57000

253,33

K2

225

8,25

55000

244,44

K1

225

8,32

62000

275,56

K2

225

8,25

dengan

58000

257,78

fc' (Mpa)

Berat Satuan 3 (N/mm )

22,77

2,38.10

21,08

2,39.10

22,59

2,42. 10

-5

-5

-5

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

25

Kuat Tekan Beton

Perhitungan Teoritis

Hasil pengujian kuat tekan beton (fc’) yang diambil dari masing-masing balok sebanyak dua benda uji diperoleh data seperti pada Tabel 1.

Hasil pengujian kuat tekan beton (fc’) dan kuat tarik ranting bambu ampel (fu) maka kuat lentur teoritis balok dapat dihitung. Dari perhitungan masing – masing balok dapat menumpu beban dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Kuat lentur balok teoritis Kode Balok

A

Z

Kontrol Regangan εs εy

Mn (KNmm)

Mw (KNmm)

P (KN)

B1

22,378

158,811

0,016

0,030

10319,092

643,373

11,383

B2

25,295

157,353

0,014

0,030

10697,343

644,525

11,827

B3

24,090

157,955

0,015

0,030

10957,435

649,709

12,127

Beban Ultimit

sebesar 12,985 KN. Balok 1 tidak dipakai, karena tidak memenuhi beban teori.

Setelah dilakukan pengujian lentur maka dapat diketahui respon balok-balok uji terhadap pembebanan sebagai berikut (Gambar 5 – Gambar 7): Dari gambar terlihat bahwa balok 1 mencapai beban ultimit sebesar 8,085 KN. Balok 2 mencapai beban ultimit sebesar 12,25 KN. Balok 3 mencapai beban ultimit

Perbandingan nilai rata-rata antara beban ultimit eksperimen dengan perhitungan teoritis sebesar 106,67%. Hal ini menunjukkan adanya kecocokan antara eksperimen dengan perhitungan teoritis.Perbandingan antara beban ulitimit dengan beban teoritis dapat dilihat pada Tabel 3.

Gambar 5. Hubungan P-δ pada balok 1

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

26

Gambar 6. Hubungan P-δ pada balok 2

Gambar 7. Hubungan P-δ pada balok 3

Tabel 3. Perbandingan beban ultimit eksperimen dengan beban teori Kode Balok

P exp(KN)

P Teori (KN)

P Exp/P Teo (%)

B1

8,085

11,383

71,026%

B2

12,250

11,827

103,578%

B3

12,985

12,127

107,077%

Rata-rata

106,67%

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

3.2. Pembahasan Komponen struktur beton bertulang yang mengalami lentur harus direncanakan agar mempunyai kekakuan yang cukup untuk membatasi lendutan/deformasi apapun yang dapat memperlemah kekuatan ataupun mengurangi kemampuan layan struktur pada beban kerja (SNI 03 – 2847 – 2002). Sesuai ketentuan SNI 03 – 2847 – 2002 telah ditetapkan nilai lendutan izin maksimum. Dengan lendutan maksimal balok, maka didapatkan beban ijin yang mampu dipikul oleh balok dan momen lenturnya.Kontrol lendutan terhadap beban toleransi balok dimuat pada Tabel 4. Dari beban ijin yang diperoleh, maka dapat dihitung kuat lentur atau momen ijin akibat beban balok sendiri dan beban ijin.Kontrol lendutan maksimal terhadap kuat lentur balok dimuat pada Tabel 5. Nilai kontrol memberikan batasan maksimal dalam pembebanan balok beton

27

dengan tulangan ranting bambu ampel. Balok tersebut tidak diperbolehkan digunakan melebihi batas ijin beban atau kuat lentur ijin. Kuat Tarik Ijin Ranting Bambu Ampel Hubungan antara beban kontrol dengan lendutan maksimal terlihat pada Gambar 8. Beban kontrol balok pada Gambar 6, selanjutnya dijadikan dasar untuk menghitung momen maksimal (Mn) yang akan digunakan untuk kontrol kuat tarik ranting bambu ampel (fu). Dengan mengembalikan persamaan 2.3 – 2.16 maka akan diketahui kuat tarik ijin ranting bambu ampel. Hasil perhitungan fu ijin terlihat pada Tabel 6. Faktor keamanan fu adalah sebesar 54,06 % dari fu awal sebesar 147,15 MPa. fu kontrol digunakan untuk menghitung E bambu ijin.

Tabel 4. Kontrol lendutan maksimal terhadap beban toleransi balok Beban Ijin Rata-rata (KN) Balok 1 Balok 2 Balok 3

Batas Lendutan

Lendutan Maksimal (mm)

l/180

12,778

6.096

7.236

7.304

l/360

6,389

4.691

5.666

5.447

l/480

4,792

4.207

5.119

4.823

l/240

9,583

5.468

6.538

6.467

Rata-rata

8,385

5.199

6.237

6.112

Tabel 5. Kontrol lendutan maksimal terhadap kuat lentur balok Batas Lendutan

Lendutan Maksimal (mm)

Kontrol momen, Mn (KNmm) Balok 1 Balok 2 Balok 3

l/180

12,778

5824.872

6795.380

6857.694

l/360

6,389

4630.555

5460.363

5280.071

l/480

4,792

4219.717

4995.319

4749.540

l/240

9,583

5290.971

6201.419

6146.403

Rata-rata

8,385

5838.199

5945.563

5844.535

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

28

Gambar 8. Hubungan lendutan maksimal dengan beban control Tabel 6. fu ijin ranting bambu ampel fu ijin ranting bambu ampel Kode Balok

fu kontrol (MPa)

fu bambu uji (MPa)

Faktor Keamanan (%)

B2

81,43

147,15

55,33%

B3

77,69

147,15

52,79%

fu Rata – rata

54,06%

Balok Beton Tulangan Ranting Bambu Ampel sebagai Balok Rumah Sederhana Hasil penelitian tentang balok beton bertulang bambu walesan dapat dilakukan analisis terhadap struktur balok pada rumah sederhana. Dalam analisis digunakan asumsi yang berlaku secara umum dalam pembuatan beton untuk rumah sederhana. Asumsi–asumsi tersebut antara lain : 1. Struktur balok yang terdapat pada rumah sederhana satu lantai adalah pada balok slof dan rinkbalk. 2. Bentang maksimal adalah 3 m. 3. Campuran beton yang dipakai dengan perbandingan 1:2:3, dari hasil

penelitian menghasilkan mutu beton (fc’) 22.15MPa. 4. Balok slof dengan ukuran penampang 15x20 cm2 menahan beban sendiri (dari hasil penelitian berat satuan 2,38.10-5 N/mm3) dan beban mati tembok pasangan batu bata setinggi 3,5 m (250Kg/m2 = 0,00245 N/mm2) 5. Ringbalk dengan ukuran penampang 15x15 cm2 menahan beban sendiri dan beban mati atap (50 Kg/m2 = 0,049 N/mm2). 6. Kuat tarik ranting bambu (fu) digunakan hasil penelitian 147,15 MPa dengan factor keamanan 54,06%. Dari asumsi di atas dapat dicari kebutuhan luasan bambu walesan untuk digunakan sebagai tulangan balok. Pada ringbalk beban atap sebagian terdistribusikan pada

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011

kuda-kuda sehingga beban ringbalk lebih kecil dari pada beban balok sloof, Perhitungan dilakukan balok slof. Dari hasil perhitungan diketahui luas tulangan yang diperlukan 1621,65 mm2. Jika diameter rata-rata bambu 15 mm dengan lubamg 3 mm, maka diperlukan 10 bambu walesan.

4. Penutup

29

Umum RI. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. Suroso, H. 2006.Buku Ajar Teknologi Beton, Universitas Negeri Semarang, Semarang. Tjokrodimuljo, K. 1996 Teknik Beton, Yogjakarta: Nafiri Offset. Morisco, 1999. Rekaya Yogyakart: Nafiri.

Bambu,

4.1. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah : 1. Kuat tarik ranting bambu ampel yang digunakan dalam perencanaan adalah kuat tarik terkecil bagian ros yaitu 147,15 MPa dan E 4900 MPa. 2. Kuat lentur balok teoritis B1 adalah 9364,094 KNmm, B2 adalah 9494,223 KNmm, B3 adalah 8990,901 KNmm. 3. Beban ultimit yang mampu ditahan balok eksperimen B1 adalah12,740 KN, B2 adalah 12,250 KN, B3 adalah 10,780 KN. 4. Perbandingan antara P exsperimen dengan P teori rata-rata adalah 117,185 % 5. Factor keamanan kuat tarik ranting bambu ampel adalah 57,24% 6. Dari contoh perhitungan untuk balok rumah sederhana bentang 3 mm tulangan ranting bambu ampel adalah 10 buah 4.2. Saran Berdasarkan hasil dan kesimpulan dari penelitian, penulis menyarankan hal-hal sebagai berikut:bambu mempunyai peluang digunakan sebagai tulangan balok pengganti tulangan baja khususnya pada rumah sederhana. Penelitian bambu sebagai tulangan balok beton masih terbatas sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut dan mendalam.

5. Daftar Pustaka Dipohusodo,I. 1999, Struktur Beton Bertulang berdasarkan SK SNI T15-1991-03 Departemen Pekerjaan

Krisdianto, Sumarni,A dan Ismanto,A. Sari Hasil Penelitian Bambu, (http://www.dephut.go.id/INFORMA SI/litbang/teliti/bambu.htm. diakses pada 26 Agustus 2009). Purnomo, M. 2006. Buku Ajar Struktur Beton II, Universitas Negeri Semarang, Semarang. Pathurahman, Fajrin. J. dan Kusuma, A.D, 2003. Aplikasi Bambu Pilinan Sebagai Tulangan Balok Beton, Civil Engineering Dimension, Vol. 5, No. 1, 39–44, March.

30

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 3, No. 1, November 2011