40
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana di Kampus Bukit Jimbaran.
3.2 Bahan dan Alat Penelitian Dalam penelitian ini bahan-bahan yang digunakan antara lain : 1.
Bata merah Negara (220 mm x 100 mm x 50 mm).
2.
Semen Portland Tipe I.
3.
Pasir.
4.
Air bersih.
5.
Tulangan baja kawat ayam, (diameter 1 mm dan spasi 2 cm).
6.
Tulangan wiremesh M4 (diameter 4 mm dan spasi 15 cm).
Alat-alat yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah : 1.
Mesin siever (ayakan).
2.
Timbangan, digunakan untuk mengukur berat bahan penyusun mortar.
3.
Cetakan benda uji mortar.
4.
Mesin uji tekan.
5.
Mesin uji lentur. 40
41
6.
Bak perendam bata.
7.
Wadah adukan mortar
8.
Dial-gauge.
9.
Alat penyipat datar (waterpas).
10.
Alat pemotong bata, alat ukur, cetok, sekop, dan sebagainya.
3.3 Kerangka Penelitian Kegiatan yang pertama dilakukan dalam penelitian ini adalah persiapan alat dan bahan yang digunakan, lalu diikuti dengan pemeriksaan bahan agar memenuhi persyaratan penggunaan dalam penelitian. Tahapan berikutnya yaitu pengujian kuat tekan dan daya serap air bata, pembuatan benda uji mortar, diikuti pembuatan benda uji dinding pasangan bata. Setelah itu dilakukan pengujian kuat tekan mortar dan diikuti pengujian dinding pasangan bata setelah 28 hari. Setelah semua pengujian, data-data dari hasil pengujian yang diperoleh dikumpulkan dan kemudian dilakukan pengolahan dan analisis data. Setelah selesai menganalisa data lalu kemudian dilakukan pembahasan terhadap analisa yang diperoleh. Tahapan terakhir yaitu menarik kesimpulan dan mengajukan saran terhadap penelitian yang dilakukan.
42
3.4 Pelaksanaan Pengujian 3.4.1 Tahap persiapan dan pemeriksaan bahan Sebelum dilaksanakan pembuatan dinding uji dan pengujian terhadap dinding tersebut, maka terlebih dahulu dilakukan berbagai persiapan. Persiapan tersebut seperti pengadaan material dan bahan serta peralatan yang dibutuhkan seperti yang telah disebutkan diatas. Pemeriksaan terhadap bahan yang dilakukan disini yaitu pemeriksaan terhadap bahan utama penyusun dinding uji. Pemeriksaan yang dilakukan yaitu antara lain: 1. Semen Portland tipe I diperiksa secara visual dengan mengamati warna dan kehalusan butirnya (tidak menggumpal). 2. Pemeriksaan terhadap air dilakukan secara visual yaitu air harus bersih, tidak mengandung lumpur, minyak dan sesuai dengan persyaratan air untuk minum. Air yang digunakan dalam penelitian ini adalah air dari Laboratorium Bahan Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana. 3. Persiapan batu bata merah dilakukan dengan pemeriksaan visual, warna merah merata, bersuara nyaring yang menandakan susunannya padat dan utuh, tidak pecah, tidak retak, dan tidak melengkung. Sebelum digunakan bata direndam terlebih dahulu agar pada saat pemasangan tidak banyak menyerap air yang terkandung dalam spesi. 4. Persiapan tulangan dengan melakukan pemeriksaan karat, ukuran diameter, panjang dan lebar jaring, dan pemeriksaan penyimpangan penyikuan. Dalam penelitian ini tidak dilakukan uji tarik tulangan, karena diameter tulangan cukup
43
kecil atau kurang dari syarat diameter minimum tulangan untuk uji tarik sesuai SNI 07-2529-1991/SNI 07-0371-1989. 5. Persiapan dan pemeriksaan pasir yang digunakan, yaitu mengayak pasir sampai pasir lolos lubang ayakan 5 mm, kemudian pasir dikondisikan dalam keadaan jenuh kering muka atau SSD (Saturated Surface Dry) dan memiliki kadar lumpur yang rendah. 3.4.2 Pengujian bahan dasar penyusun dinding Untuk pengujian kuat tekan bata dalam penelitian ini direncanakan mengacu pada SNI 15-0686-1989, benda uji yang dipergunakan dalam pengujian kuat tekan bata merah adalah bata merah dengan keadaan utuh, kemudian bidang yang akan ditekan diterap dengan adukan setebal 6 mm (perbandingan semen dan pasir 1:3) dengan ditambah air 60% berat semen. Setelah dicetak, keesokan harinya benda uji direndam dalam air bersih (suhu ruangan) selama 24 jam. Bata merah yang telah direndam diangkat dan bidang-bidangnya dibersihkan dengan kain lembab untuk menghilangkan air yang berlebihan. Benda-benda uji ditekan hingga hancur dengan kecepatan penekanan diatur hingga sama dengan 2 kg/cm²/detik. Kuat tekan benda uji diperoleh sebagai hasil bagi beban tekan tertinggi dan luas bidang tekan terkecil. Kuat tekan rata-rata adalah jumlah kuat tekan benda uji dibagi dengan banyaknya benda uji (30 buah). Sedangkan untuk menentukan daya serap air bata sesuai dengan metode pengujian menurut SNI 15-0686-1989 yang telah diuraikan pada Bab II dengan jumlah benda uji 10 buah.
44
Untuk melakukan analisis gradasi pasir, disiapkan satu set ayakan yang terdiri dari ayakan dengan lubang 4.8 mm, 2.4 mm, 1.2 mm, 0.6 mm, 0.3 mm, dan 0.15 mm. Pasir dikeringkan dalam tungku dengan panas antara 100 - 1100C selama 24 jam. Susunan ayakan ditaruh diatas alat penggetar dan dilakukan selama 10 menit. Masing-masing kelompok agregat yang tertinggal dalam masingmasing ayakan ditimbang dan penimbangan dilakukan secara komulatif, yaitu dari butir yang kasar dahulu kemudian ditambahkan dengan butir yang halus sampai semua agregat tertimbang. Selanjutnya menghitung persentase berat agregat halus yang tertahan di atas masing-masing lubang ayakan terhadap berat total agregat halus. Untuk pembuatan dan pengujian mortar, bahan dipersiapkan sesuai komposisi yang direncanakan yaitu dengan perbandingan dalam berat semen dan pasir 1:5 untuk spesi dan plesteran, dengan faktor air semen 0,5. Semen dan pasir dicampur dan diaduk dalam keadaan kering hingga merata dalam bak adukan. Air dituangkan sebanyak faktor air semen yang direncanakan secara bertahap sambil diaduk hingga didapatkan adukan yang merata dan kelecakan yang cukup. Alat cetak (50 mm x 50 mm x 50 mm) dengan pelat alasnya disiapkan, dioles tipis-tipis bagian dalam cetakannya dengan pelumas. Minimal 6 buah benda uji mortar yang telah tercampur merata dimasukkan kedalam cetakan. Pengisian cetakan dilakukan sebanyak 2 lapis dan setiap lapis dipadatkan ± 32 kali. Pencetakan mortar harus sudah dimulai paling lambat 2 ½ menit setelah pengadukan. Permukaan atas benda uji diratakan dengan menggunakan sendok perata. Simpan kubus benda uji dalam
45
tempat yang lembab selama 24 jam. Setelah itu cetakan dibuka dan direndam dalam air bersih sampai saat pengujian kuat tekan dilakukan. 3.4.3 Pembuatan dan pengujian dinding pasangan Untuk pembuatan benda uji pasangan bata, dalam penelitian ini direncanakan tebal spesi 1 cm, dan tebal plesteran 2,5 cm dengan perbandingan berat semen dan pasir 1:5. Plesteran dan pemasangan tulangan kawat dan wire mesh pada dinding direncanakan 3 hari setelah pasangan bata tersusun. Pengujian yang dilakukan terhadap benda uji pasangan bata adalah pengujian kuat tekan/compressive strength (C), pengujian kuat lekat/geser (bond/shear) strength (S), dan pengujian kuat lentur/flexural strength (F) dengan variasi benda uji dalam penelitian ini terdiri dari 4 spesimen yaitu: 1.
Pasangan bata tanpa plesteran (TP)
2.
Pasangan bata dengan plesteran (DP)
3.
Pasangan bata dengan plesteran dan dengan tulangan kawat (DPK)
4.
Pasangan bata dengan plesteran dan dengan tulangan wire mesh (DPW)
Untuk pengujian kuat tekan pasangan bata menurut SNI 03-4164-1996, kecepatan pembebanannya diatur antara 150 N/mm/menit sampai dengan 210 N/mm/menit. Namun mengingat sensitifitas mesin uji yang terbatas dan kapasitas maksimum pembebanan mesin uji adalah 150 KN, maka demi tercapainya keberhasilan dalam pengujian ini, kecepatan pembebanan diatur sehingga gerakan pembebanannya direncanakan 80% dari kapasitas maksimum pembebanan (120
46
KN) sampai dengan kapasitas maksimum benda uji. Dengan demikian, maka dimensi benda uji dimodifikasi dari ukuran sebenarnya yang disesuaikan berdasarkan kapasitas alat uji. Dalam menentukan modifikasi dimensi benda uji, dikalkulasikan berdasarkan kapasitas pembebanan maksimum rencana dan prediksi kuat tekan ultimit (Lampiran 1). Didapat panjang spesimen 220 mm, tinggi spesimen 170 mm dan tebal spesimen 100 mm (Gambar 3.1, Gambar 3.2 dan Tabel 3.1). Variasi benda uji dalam pengujian kuat tekan ini terdiri dari 4 spesimen (Gambar 3.3 dan 3.4), yaitu: pasangan bata tanpa plesteran (CTP), pasangan bata dengan plesteran (CDP), pasangan bata dengan plesteran dan dengan tulangan kawat (CDPK), serta pasangan bata dengan plesteran dan dengan tulangan wire mesh (CDPW). Tebal benda uji kuat tekan pasangan bata tanpa plesteran adalah 100 mm, sedangkan tebal pasangan bata dengan plesteran 150 mm. Beban runtuh diprediksi menggunakan spesimen dengan ukuran 220 x 170 x 150 mm, sehingga didapat grafik hubungan beban tekan (KN) dan kuat tekan pasangan bata dengan perkuatan (MPa), dimana prediksi kuat tekan rata-rata pasangan bata 3,65 MPa ketika pembebanan mencapai 120 KN, dan 4,55 MPa ketika mencapai pembebanan maksimum 150 KN (Lampiran 7). Dalam penelitian ini, untuk menghitung nilai kuat tekan benda uji pasangan bata menggunakan Persamaan 2.10 menurut BS-EN 1052-1-1999 dan
47
nilai kekakuan (EA) menggunakan Persamaan 2.12. Posisi benda uji dan metode pengujian terhadap kuat tekan dapat dilihat pada Gambar 3.5 dan Gambar 3.24.
Tabel 3.1 Spesimen/benda uji untuk pengujian kuat tekan Tipe CTP CDP CDPK CDPW Σ=
Kaping
Jumlah 3 buah 3 buah 3 buah 3 buah 12 buah
Bata 10 mm
50 mm
Spesi 10 mm
50 mm
10 mm
50 mm
10 mm
100 mm
220 mm
Gambar 3.1 Benda uji kuat tekan tanpa plesteran
190 mm
48
kaping
k bata spesi
10 mm 50 mm 10 mm 50 mm
190 mm
10 mm 50 mm 10 mm
m 0m 22
spesi bata 100 mm
100 mm
Gambar 3.2 Benda uji kuat tekan tanpa plesteran
kaping
plesteran
kaping bata spesi
10 mm 50 mm 10 mm 50 mm
190 mm
190 mm
10 mm 50 mm 10 mm
0 22
m m
0 22
m m
spesi bata 100 mm 25 mm
25 mm 150 mm
Gambar 3.3 Benda uji kuat tekan dengan plesteran
25 mm
25 mm 150 mm
49
Kaping
Spesi
Bata
Bata 10 mm
10 mm
Plesteran
50 mm
50 mm
Spesi
10 mm
10 mm
50 mm
50 mm
190 mm
10 mm
10 mm
50 mm
50 mm
10 mm
10 mm
100 mm
25 mm
150 mm
190 mm
25 mm
150 mm
a. tanpa plesteran (CTP)
c. dengan plesteran dan kawat ayam (CDPK)
b. dengan plesteran (CDP)
d. dengan plesteran dan wiremesh (CDPW)
Gambar 3.4 Variasi benda uji untuk pengujian kuat tekan
50
Gambar 3.5 Posisi benda uji dan pembebanan pada pengujian kuat tekan
Untuk pengujian kuat lekat pasangan bata dalam penelitian ini, menggunakan model benda uji seperti yang terlihat pada Gambar 3.6 – Gambar 3.8, dengan tinggi spesimen 330 mm, lebar 170 mm dan tebal 100 mm untuk benda uji tanpa plesteran, dan tebal 150 mm untuk benda uji dengan plesteran. Jumlah benda uji dapat dilihat pada Tabel 3.2. Prediksi beban runtuh dan kuat geser pasangan bata menggunakan ukuran spesimen dengan perkuatan dapat dilihat pada Lampiran 7. Dalam penelitian ini, untuk menghitung nilai kuat geser benda uji pasangan bata menggunakan persamaan menurut SNI-03-4166-1996 (dalam Aryanto, 2008) yaitu Persamaan 2.13, karena keterbatasan alat uji untuk melakukan penelitian dengan menggunakan benda uji menurut British Standard dan ASTM.
51
Posisi benda uji dan metode pengujian terhadap kuat lekat dapat dilihat pada Gambar 3.9 dan Gambar 3.25.
Tabel 3.2 Spesimen/benda uji kuat lekat Tipe SATP SADP SADPK SADPW
Jumlah 3 buah 3 buah 3 buah 3 buah
Gambar 3.6 Benda uji kuat lekat
52
Gambar 3.7 Benda uji kuat lekat tanpa plesteran
Gambar 3.8 Benda uji kuat lekat dengan plesteran
53
Gambar 3.9 Posisi benda uji dan pembebanan pada pengujian kuat geser
Untuk pengujian kuat lentur, dimensi benda uji yang direncanakan dalam penelitian ini menggunakan ukuran spesimen yang mengacu pada BS EN 1052-21999 yang terdiri dari 2 (dua) model, yaitu pengujian kuat lentur sejajar siar datar dan pengujian kuat lentur tegak lurus siar datar (Gambar 2.8). Untuk pengujian tegak lurus siar datar, panjang spesimen 570 mm (ls), lebar spesimen 310 mm (b) yang diperoleh dari 3 kali lebar bata, dan tinggi/tebal spesimen 100 mm (hu) yang dapat dilihat pada Gambar 3.10 dan Tabel 3.3, dan variasi benda uji kuat lentur model 1 dapat dilihat pada Gambar 3.11 – Gambar 3.15. Sedangkan Untuk pengujian sejajar siar datar, panjang spesimen 590 mm (ls), lebar spesimen 340 mm (b) yang diperoleh dari 1,5 kali panjang bata, dan tinggi/tebal spesimen 100 mm (hu) yang dapat dilihat pada Gambar 3.16 dan Tabel 3.3, dan variasi benda uji kuat lentur tegak lurus siar datar dapat dilihat pada Gambar 3.17 – Gambar 3.21.
54
Tebal benda uji kuat tarik lentur pasangan bata tanpa plesteran adalah 100 mm, sedangkan tebal pasangan bata dengan plesteran 150 mm. Beban runtuh diprediksi menggunakan spesimen dengan ukuran 570 x 290 x 150 mm untuk pengujian kuat lentur tegak lurus siar datar. Dari grafik hubungan kuat lentur (KN) dan kuat tarik lentur pasangan bata dengan perkuatan (MPa), prediksi kuat tarik lentur rata-rata pasangan bata 6,5 MPa ketika pembebanan mencapai 120 KN, dan 8,1 MPa ketika mencapai pembebanan maksimum 150 KN (Lampiran 7). Sedangkan beban runtuh untuk pengujian kuat lentur sejajar siar datar diprediksi menggunakan spesimen dengan ukuran 590 x 340 x 150 mm. Dari grafik hubungan kuat lentur (KN) dan kuat tarik lentur pasangan bata dengan perkuatan (MPa), prediksi kuat tarik lentur rata-rata pasangan bata 5,75 MPa ketika pembebanan mencapai 120 KN, dan 7,2 MPa ketika mencapai pembebanan maksimum 150 KN (Lampiran 7). Pengujian ini dilakukan dengan memberikan beban garis terpusat dan tumpuan pada jarak yang seperti terlihat pada Gambar 3.22, Gambar 3.23, Gambar 3.26 dan Gambar 3.27. Dari hasil pengujian tersebut kemudian dicatat beban maksimum (Fi,max) benda uji dan menghitung nilai kuat lentur dengan menggunakan Persamaan 2.6 dan menghitung nilai kekakuan lentur (EI) benda uji dengan menggunakan Persamaan 2.8.
55
Tabel 3.3 Spesimen/benda uji lentur Model 1 (//) Model 2 (┴) Tipe Jumlah Tipe Jumlah FTP// 3 buah FTP┴ 3 buah FDP// 3 buah FDP┴ 3 buah FDPK// 3 buah FDPK┴ 3 buah FDPW// 3 buah FDPW┴ 3 buah Σ = 12 buah Σ = 12 buah Jumlah 24 buah
Gambar 3.10 Model benda uji kuat lentur┴ tanpa plesteran
Gambar 3.11 Model benda uji kuat lentur┴ dengan plesteran
56
Gambar 3.12 Model benda uji kuat lentur┴ tanpa plesteran
Gambar 3.13 Model benda uji kuat lentur┴ dengan plesteran
Gambar 3.14 Model benda uji kuat lentur┴ dengan plesteran dan tulangan kawat
57
Gambar 3.15 Model benda uji kuat lentur┴ dengan plesteran dan wiremesh
Gambar 3.16 Model benda uji kuat lentur// tanpa plesteran
58
Gambar 3.17 Model benda uji kuat lentur// dengan plesteran
Gambar 3.18 Model benda uji kuat lentur// tanpa plesteran
Gambar 3.19 Model benda uji kuat lentur// dengan plesteran
59
Gambar 3.20 Model benda uji kuat lentur// dengan plesteran dan tulangan kawat
Gambar 3.21 Model benda uji kuat lentur// dengan plesteran dan wiremesh
Dalam penelitian ini, untuk menghitung nilai kuat lentur benda uji pasangan bata digunakan Persamaan 2.6 menurut British Standard (BS-EN 10522-1999. Dalam mencari nilai modulus elastisitas benda uji pasangan bata tanpa plesteran (FTP) dan dengan plesteran (FDP) dapat dianalisa. Sedangkan modulus elastisitas benda uji dengan perkuatan kawat (FDPK) dan perkuatan wiremesh (FDPW) tidak dapat dianalisa karena dalam mencari modulus elastisitas benda uji komposit membutuhkan data input tegangan tarik/kuat tarik baja untuk mencari nilai rasio moduler dalam menganalisa penampang komposit, garis berat penampang komposit, dan momen inersia penampang komposit. Berdasarkan hal
60
tersebut, maka dalam penelitian ini akan dibandingkan nilai kekakuan (EI) dari masing-masing spesimen.
Gambar 3.22 Posisi benda uji dan metode pengujian kuat lentur tegak lurus siar datar
61
Gambar 3.23 Posisi benda uji dan metode pengujian kuat lentur sejajar siar datar
Karena keterbatasan alat dalam pengukuran nilai regangan yang terjadi pada dinding pasangan bata merah, maka dipergunakan dial gauge sebagai pengganti strain gauge. Dial gauge dipergunakan untuk mengukur nilai deformasi aksial yang terjadi pada dinding pasangan. Untuk kemudahan dalam pengujian, pada kedua sisi benda uji dipasang baja siku yang digunakan sebagai alat bantu
62
penekan dial gauge dalam mengukur deformasi aksial yang diperlukan dalam mencari hubungan tegangan dan regangan dinding pasangan bata. Untuk uji tekan dinding, penempatan baja siku dipasangkan dengan jarak setengah tinggi dari dinding pasangan (Gambar 3.24), posisi jarum dial gauge A diletakkan pada baja siku tersebut dan posisi jarum dial gauge B menyentuh plat/bidang pijak benda uji. Untuk uji kuat geser menggunakan dial gauge yang diletakan pada jarak setengah dari tinggi bidang geser (Gambar 3.25), posisi jarum dial gauge A diletakkan pada baja siku tersebut dan posisi jarum dial gauge B menyentuh plat/bidang pijak benda uji. Sedangkan untuk uji kuat lentur dinding menggunakan 4 (empat) buah dial gauge dan 4 (empat) buah baja siku yang diposisikan seperti terlihat pada Gambar 3.26 dan Gambar 3.27.
A B
Gambar 3.24 Pemasangan dial-gauge pada pengujian kuat tekan pasangan bata
63
A B
Gambar 3.25 Pemasangan dial-gauge pada pengujian kuat geser/lekat
A
B C D C
A B
D
Gambar 3.26 Pemasangan dial-gauge pada pengujian kuat lentur sejajar siar datar pasangan bata
64
B
A D C
B A
D
C
Gambar 3.27 Pemasangan dial-gauge pada pengujian kuat lentur tegak lurus siar datar pasangan bata
3.5 Analisa Hasil Hasil pengujian yang didapat dari penelitian ini adalah berupa data pengujian kuat tekan bata merah dan daya serap air bata merah, hasil analisa gradasi pasir, kuat tekan mortar, kuat tekan pasangan bata, kuat lekat pasangan bata dan kuat lentur pasangan bata. Nilai lendutan yang diperoleh dari hasil pengujian digunakan untuk menentukan nilai kekakuan benda uji.
