JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
1
STUDI PENGARUH KURVA GRADING IDEAL AGREGAT KASAR TERHADAP KUAT TEKAN BETON NORMAL DENGAN VARIASI BLENDING MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA Yosi Bima Hendrata, Pujo Aji, Triwulan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] [email protected] Abstrak—Pada ASTM ACI 211.1-91 mensyaratkan bahwa agregat kasar harus mengikuti standar ASTM C3303, dimana agregat diasumsikan berada didalam zona grading ideal. Akan sangat menarik untuk mengetahui seberapa ideal grading ideal dalam zona grading ideal sehingga dalam penelitian ini dicoba untuk membagi zona grading ideal menjadi 3 subzona grading ideal (subzona 1 berada paling bawah, subzona 2 ditengah, dan subzona 3 paling atas) untuk dipelajari kuat tekan beton apabila agregat kasar berada pada masing-masing subzona. Dua buah grading agregat kasar diblending agar masuk kedalam subzona grading yang telah ditentukan dengan menggunakan program algoritma genetka (AG). Dari hasil blending tersebut akan dibuat benda uji beton yang akan diuji kuat tekannya untuk kemudian dibuktikan menggunakan teori hipotesa secara statistik. Dari penelitian ini menunjukkan grading ideal pada subzona 3 memberikan hasil kuat tekan yang lebih tinggi dengan tingkat kepercayaan sebesar 95%[1].
gradasi agregat yang berada di luar grafik grading ideal untuk dimasukkan ke dalam batasan grading ideal ASTM C33-03. Blending agregat dengan cara manual tidaklah mudah terutama bila agregat yang akan digabungkan terdiri lebih dari 2 macam quarry. Saat ini terdapat penelitian mengenai blending agregat menggunakan algoritma genetika yang mampu memasukkan gradasi agregat yang berada di luar zona grading ideal masuk ke dalam zona grading ideal. Namun belum ada penelitian yang membahas mengenai seberapa idealkah posisi grading dari proporsi gradasi hasil blending agregat kasar menggunakan algoritma genetika. Dalam penelitian ini zona grading ideal dibagi menjadi 3 subzona, sehingga nantinya dapat diketahui subzona mana yang paling ideal diantara ke tiga subzona yang dibuat. Maka atas dasar permasalahan itulah penulis mengajukan penelitian dengan judul Studi Pengaruh Kurva Grading Ideal Agregat Kasar Terhadap Kuat Tekan Beton Normal Dengan Variasi Blending Menggunakan Algoritma Genetika.
Kata Kunci— Agregat kasar, Algoritma genetik, Blending, Kuat tekan, Uji Hipotesa Statistik, Zona grading ideal.
II. URAIAN PENELITIAN
I. PENDAHULUAN
K
uat tekan beton sangat dipengaruhi oleh material penyusunnya. Sifat material penyusun yang cukup berperan adalah gradasi agregat penyusun. Salah satu jenis agregat yang digunakan dalam pembuatan beton adalah agregat kasar. Menurut ASTM C 125-03, agregat adalah material berbentuk butiran, misalnya pasir, kerikil, dan batu pecah yang dipakai bersama bahan perekat untuk membentuk adukan semen (mortar) atau beton. Pada saat ini ASTM mensyaratkan grading agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton harus masuk ke dalam zona grading ideal. Demikian juga untuk metode mix desain ACI 211.1-91 yang mengharuskan grading masuk ke dalam batas zona grading ideal ASTM C33-03. Agregate kasar yang ideal adalah agregat kasar yang masuk di dalam grafik grading agregat kasar ideal ASTM C33-03 Namun ketersediaan agregat kasar memiliki gradasi yang berbeda-beda. Sehingga ada kemungkinan pada proses mix desain menggunakan gradasi yang berada di luar zona grading ideal. Sehingga dilakukan blending agregat apabila didapatkan
Secara garis besar penelitian ini terdiri dari 5 jenis kegiatan. Pertama: Pembuatan zona grading ideal menjadi 3 subzona. Kedua : Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar Ketiga: Blending agregat kasar quarry 1 dan quarry 2. a. Perhitungan untuk menggabungkan ke dua quarry agar masuk ke dalam masing-masing subzona grading ideal baru. Keempat : Pembuatan benda uji dan tes kuat tekan. a. Pembuatan benda uji b. Tes kuat tekan Kelima : Analisa data dan kesimpulan. a. Uji hipotesa statistik b. Kesimpulan Penjelasan secara rinci terkait metodologi dari penelitian ini dapat dilihat di Hendrata, 2012 [1].
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
2
III. HASIL DAN ANALISA DATA
Dari hasil analisa ayakan didapatkan kondisi gradasi agregat halus berada di dalam batasan tabel 3.1.
A. Batasan Grafik Grading Ideal Baru Grafik grading ideal ASTM C33-03 dibuat menjadi 3 subzona dengan menambahkan 2 batasan baru (batas 1 dan batas 2). Pembagian didasarkan pada prosentase lolos ayakan kemudian dibagi 3 bagian sama besar. Sehingga dihasilkan grafik sebagai berikut.
Gambar 3.2 Hasil analisa ayakan agregat halus Hasil analisa ayakan untuk agregat kasar quarry 1 berada di luar batasan ASTM C33-03, namun untuk quarry 2 berada di dalam batasan. Secara lengkap, hasil dari analisa ayakan tersebut dapat dilihat di [1]. Dikarenakan hal tersebut, perlu dilakukan pembuatan gradasi baru untuk quarry 2 sehingga berada di luar batasan ASTM C33-03. Hasil pembuatan gradasi baru adalah sebagai berikut. Gambar 3.1 Grafik gradasi ideal baru yang dibagi 3 subzona Nantinya ke dua quarry yang digunakan akan diblending ke dalam subzona 1, subzona 2, dan subzona 3 dengan batasan grafik ASTM C33-03 yang dibagi menjadi 4 batasan baru. B. Analisa Ayakan Standart analisa ayakan pada penelitian ini mengacu pada ASTM C 136-01 [2]. Sedangkan untuk batas gradasi agregat halus dan agrega kasar mengacu pada ASTM C33-03 [3]. Pada penelitian ini gradasi dari agregat halus (pasir) yang digunakan harus berada dalam batasan grading ideal berdasarkan ASTM C33-03. Untuk agregat kasar quarry 1 dan quarry 2 harus berada di luar batasan grading ideal ASTM C33-03. Berikut ini merupakan batasan berdasarkan ASTM C33-03 untuk agregat halus dan agregat kasar. Tabel 3.1 Batas gradasi agregat ASTM C33-03[3] Agregat Kasar
Agregat Halus
UKURAN BATAS BATAS UKURAN BATAS BATAS AYAKAN ATAS BAWAH AYAKAN ATAS BAWAH 1(37,5 mm)
100
100
3/8"
100
100
2(37.5 mm)
100
100
NO.4
100
95
3(25 mm)
100
85
NO.8
100
80
4(19 mm)
80
45
NO.16
85
50
5(12.5 mm)
10
0
NO.30
60
25
6(9.5 mm)
0
0
NO.50
30
10
7(4.75 mm)
0
0
NO.100
10
2
Pan
0
0
Sumber : ASTM C33-03
Gambar 3.3 Gradasi agregat kasar buatan Kedua quarry pada gambar 3.3 adalah quarry yang dipakai pada penelitian ini. Gambar 3.3 juga menunjukkan grafik batasan agregat kasar ASTM C33-03. C. Blending Agregat Menggunakan Algoritma Genetika Sebagai masukan (input) dari blending agregat menggunakan algoritma genetika adalah data komulatif lolos ayakan dan batasan gradasi agregat ideal baru. Berikut ini merupakan tabel komulatif lolos ayakan serta batasan gradasi agregat ideal baru masing-masing subzona.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 Tabel 3.2 Komulatif lolos dan batasan gradasi ketiga subzona. SUBZONA 1 No. Size
Ukuran Nominal (mm)
% komulatif lolos ay akan Q1
Q2
BATASAN batas 2
batas bawah
No.1
37,5
100
100
100
100
No.2
37,5
100
100
100
100
No.3
25
66
100
90
85
No.4
19
21
90
56,7
45
No.5
12,5
0,3
19,6
3,3
0
No.6
9,5
0
2
0
0
No.7
4,75
0
0
0
0
SUBZONA 2 No. Size
Ukuran Nominal (mm)
% komulatif lolos ay akan Q1
Q2
BATASAN batas 1 batas 2
No.1
37,5
100
100
100
100
No.2
37,5
100
100
100
100
No.3
25
66
100
95
90
No.4
19
21
90
68,33
56,7
No.5
12,5
0,3
19,6
6,7
3,3
No.6
9,5
0
2
0
0
No.7
4,75
0
0
0
0
3 Setelah dilakukan pengolahan data [1] didapatkan hasil sebagai berikut. Tabel 3.4 Hasil running program algoritma genetika Ukuran No. Size Nominal (mm) 37,5 No.1 No.2 37,5 25 No.3 No.4 19 No.5 12,5 No.6 No.7
9,5 4,75
Q1 100 100 66 21
Q2 100 100 100 90
% lolos ayakan x % total hasil Syarat batas gradasi CEK % hasil blending agregat (ASTM C33-03) Q1' Q2' gabungan batas bawah batas 2 batas bawah batas 2 53,77 46,23 100,00 ok ok 100 100 53,77 46,23 100,00 ok ok 100 100 35,49 46,23 81,72 not ok ok 85 90 11,29 41,61 52,90 ok ok 45 56,7
0,3
19,6
0,16
9,06
9,22
0 0
2 0
0,00 0,00
0,92 0,00
0,92 0,00
% lolos ayakan
ok ok ok
not ok not ok ok
0 0 0
3,3 0 0
Sumber : perhitungan Dari tabel 3.6 kemudian di plot ke dalam grafik batasan subzona 1 sehingga menghasilkan agregat gabungan dari quarry 1 dan quarry 2 sebagai berikut:
SUBZONA 3 No. Size
Ukuran Nominal (mm)
Q1
No.1
37,5
100
No.2
37,5
No.3
% komulatif lolos ay akan
BATASAN batas 1
Q2
batas atas
100
100
100
100
100
100
100
25
66
100
100
95
No.4
19
21
90
80
68,33
No.5
12,5
0,3
19,6
10
6,7
No.6
9,5
0
2
0
0
No.7
4,75
0
0
0
0
Pada penelitian ini dilakukan running program sebanyak 20 kali yang menghasilkan prosentase dari quarry 1 dan quarry 2. Kemudian dipilih 3 sampel prosentase dengan nilai yang berbeda. Dari ketiga pilihan tersebut kemudian di plot ke dalam grafik batasan masing-masing subzona lalu dipilih 1 prosentase yang menghasilkan grafik agregat gabungan paling optimum. Berikut ini adalah hasil dari 1 prosentase pilihan tersebut. Untuk 3 sampel prosentase yang lain dijelasakan di dalam Hendrata,2012 [1]. 1. Blending Agregat Subzona 1 Tabel 3.3 Prosentase hasil running program subzona 1 running ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Objective Prosentase Q1 Func. Value (%) 46,652 54,033 46,671 54,078 46,668 54,059 46,674 54,067 46,542 53,772 46,669 54,069 46,678 54,098 46,680 54,092 46,682 54,122 49,543 58,390 46,683 54,171 46,684 54,194 46,684 54,200 46,683 54,145 46,693 53,805 46,682 54,070 46,685 53,931 46,682 54,060 47,156 55,830 46,682 54,077
Prosentase Q2 (%) 45,967 45,922 45,941 45,933 46,228 45,931 45,902 45,908 45,878 41,61 45,829 45,806 45,8 45,855 46,195 45,93 46,069 45,94 44,17 45,923
Sumber : running program Dipilih hasil running ke-5 dengan prosentase Q1=53,772% dan Q2=46,228%.
Gambar 3.4 Grafik agregat gabungan hasil running subzona 1 Berdasarkan gambar 3.4, agregat gabungan yang dihasilkan dari blending terhadap quarry 1 dan quarry 2 memenuhi batasan subzona 1 yang ditentukan. Sehingga prosentase Q1=53,772% dan Q2=46,228% dapat digunakan. 2. Blending Agregat Subzona 2 Tabel 3.5 Prosentase hasil running program subzona 2 running ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Objective Prosentase Q1 Func. Value (%) 40,967 38,709 40,967 38,694 40,967 38,690 40,967 38,694 40,968 38,608 40,968 38,697 40,967 38,693 40,967 38,658 40,968 38,793 40,968 38,789 40,967 38,632 40,967 38,655 41,505 40,569 40,967 38,695 40,967 38,696 40,967 38,696 41,712 36,490 40,967 38,694 40,967 38,688 40,967 38,658
Sumber : running program
Prosentase Q2 (%) 61,291 61,306 61,310 61,306 61,392 61,303 61,307 61,342 61,207 61,211 61,368 61,345 59,431 61,305 61,304 61,304 63,510 61,306 61,312 61,342
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
4
Dipilih hasil running ke-13 dengan prosentase Q1=40,569% dan Q2=59,431%. Setelah dilakukan pengolahan data [1] didapatkan hasil sebagai berikut. Tabel 3.6 Hasil running program algoritma genetika Ukuran No. Size Nominal (mm)
Q1
Q2
% lolos ayakan x % total hasil Syarat batas gradasi CEK % hasil blending agregat (ASTM C33-03) gabungan batas 2 batas 1 batas 2 batas 1 Q1' Q2'
% lolos ayakan
No.1
37,5
100
100
40,57
59,43
100,00
ok
ok
100
100
No.2 No.3
37,5
100
100
40,57
59,43
100,00
ok
ok
100
100
25
66
100
26,78
59,43
86,21
not ok
ok
90
95
No.4 No.5
19
21
90
8,52
53,49
62,01
ok
ok
56,67
68,33
12,5
0,3
19,6
0,12
11,65
11,77
ok
not ok
3,3
6,7
No.6 No.7
9,5 4,75
0 0
2 0
0,00 0,00
1,19 0,00
1,19 0,00
ok ok
not ok ok
0
0
0
0
Sumber : perhitungan Dari tabel 3.8 kemudian di plot ke dalam grafik batasan subzona 2 sehingga menghasilkan agregat gabungan dari quarry 1 dan quarry 2 sebagai berikut:
Gambar 3.5 Grafik agregat gabungan hasil running subzona 2 Berdasarkan gambar 3.9, agregat gabungan yang dihasilkan dari blending terhadap quarry 1 dan quarry 2 memenuhi batasan subzona 2 yang ditentukan. Sehingga prosentase Q1=40,772% dan Q2=59,431% dapat digunakan. 3. Blending Agregat Subzona 3 Tabel 3.7 Prosentase hasil running program subzona 3 running ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Objective Func. Prosentase Q1 Prosentase Q2 Value (%) (%) 37,068 24,413 75,587 36,926 23,440 76,560 36,926 23,444 76,556 36,926 23,418 76,582 36,926 23,445 76,555 36,926 23,436 76,564 37,990 20,813 79,187 36,926 23,435 76,565 36,926 23,448 76,552 36,926 23,444 76,556 36,930 23,270 76,730 36,926 23,445 76,555 37,115 22,334 77,666 36,926 23,442 76,558 36,926 23,442 76,558 36,926 23,444 76,556 36,926 23,445 76,555 36,929 23,298 76,702 36,926 23,439 76,561 36,926 23,475 76,525
Sumber : running program Dipilih hasil running ke-7 dengan prosentase Q1=20,813% dan Q2=79,187%. Setelah dilakukan pengolahan data [1] didapatkan hasil sebagai berikut. Tabel 3.8 Hasil running program algoritma genetika % lolos ayakan x % total hasil Syarat batas gradasi Ukuran % lolos ayakan CEK % hasil blending agregat (ASTM C33-03) No. Size Nominal (mm) Q1 Q2 Q1' Q2' gabungan batas1 batas atas batas1 batas atas No.1 100 100 37,5 20,81 79,19 100,00 ok ok 100 100 No.2 No.3
37,5
100
100
20,81 79,19
100,00
25
66
100
13,74 79,19
92,92
No.4 No.5
19
21
90
4,37 71,27
75,64
12,5
0,3
19,6
0,06 15,52
15,58
No.6 No.7
9,5 4,75
0 0
2 0
0,00 0,00
1,58 0,00
1,58 0,00
ok not ok ok ok ok ok
ok ok ok not ok not ok ok
100 95 68,33 6,7 0 0
100 100 80 10 0 0
Sumber : perhitungan Dari tabel 3.10 kemudian di plot ke dalam grafik batasan subzona 3 sehingga menghasilkan agregat gabungan dari quarry 1 dan quarry 2 sebagai berikut:
Gambar 3.6 Grafik agregat gabungan hasil running subzona 3 Berdasarkan gambar 3.6, agregat gabungan yang dihasilkan dari blending terhadap quarry 1 dan quarry 2 memenuhi batasan subzona 3 yang ditentukan. Sehingga prosentase Q1=20,813% dan Q2=79,187% dapat digunakan. Dari hasil blending diketahui bahwa semakin mendekati subzona 3 kebutuhan quarry 1 semakin sedikit. Sebaliknya kebutuhan quarry 2 semakin banyak apabila semakin mendekati subzona 3. D. Uji Kuat Tekan Beton Setelah dilakukan mix desain untuk ketiga subzona [1], kemudian dilakukan pembuatan benda uji untuk ke tiga subzona (subzona 1, subzona 2, subzona 3). Jumlah benda uji masing-masing subzona adalah 6 buah. Pengujian kuat tekan beton dilakukan setelah proses curing selama 28 hari. Hasil tes kuat tekan beton untuk ke tiga subzona ditunjukkan pada tabel berikut.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
5
Tabel 3.9 Kuat tekan benda uji pada ke tiga subzona Kuat Tekan Subzona I Kuat Tekan Subzona II Kuat Tekan Subzona III Benda Uji ke(Mpa) (Mpa) (Mpa) 1 24 25 26 2 27 29 30 3 25 26 27 4 28 28 29 5 25 27 29 6 23 29 28 Rata-Rata 25,4 27,3 28,1 Nilai standart deviasi dari benda uji pada masing-masing subzona dibandingkan dengan standart deviasi berdasarkan SNI 03-6813-2002 [5]. Didapatkan hasil kontrol kualitas terhadap benda uji sebagai berikut. Tabel 3.10 Standart deviasi benda uji pada masing-masing subzona
Hasil tersebut berarti secara signifikan kuat tekan rata-rata subzona 1 ≤ subzona 2.
Standart Deviasi SNI Standart Deviasi Benda uji Kontrol (MPa) (MPa) Kualitas 1,7-2,1 1,86 Baik 1,4-1,7 1,63 Sangat Baik 1,4-1,7 1,47 Sangat Baik
Dari hasil penelitian terhadap pengaruh kurva grading ideal agregat kasar terhadap kuat tekan beton normal dengan blending agregat menggunakan algoritma genetika didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Agregat gabungan hasil blending berada di dalam grafik kurva grading ideal untuk masing-masing subzona, sehingga dapat dikatakan program algoritma genetika dapat digunakan untuk melakukan blending. 2. Rata-rata kuat tekan paling tinggi terdapat pada subzona 3, setelah dilakukan uji hipotesa statistik dengan tingkat kepercayaan 95%, didapatkan hasil bahwa subzona 3 merupakan subzona yang paling ideal.
Zona I II III
Berdasarkan tabel 3.12 dapat diketahui bahwa nilai standart deviasi masing-masing subzona memenuhi standart deviasi berdasarkan SNI 03-6813-2002 [5]. Dari data kuat tekan pada tabel 3.9, tabel 3.10, dan tabel 3.11 dapat diketahui bahwa subzona 3 memiliki kuat tekan rata-rata paling tinggi, sementara untuk kuat tekan rata-rata paling rendah terdapat pada subzona 1. Namun belum dapat dikatakan bahwa subzona 3 merupakan subzona yang paling ideal diantara ke dua subzona yang lain. Untuk membuktikan pernyataan bahwa subzona 3 merupakan subzona yang paling ideal digunakan pengujian hipotesa statistik. E. Uji Hipotesa Pengujian hipotesa ini dilakukan dengan membandingkan antara kedua subzona. Semisal kuat tekan rata-rata subzona 3 terhadap subzona 2, subzona 3 terhadap subzona 1, dan seterusnya. Nilai α ditetapkan 0,05. Dari hasil running program [1] didapatkan data sebagai berikut. Subzona 3 terhadap subzona 2 : H0 : z3 ≤ z2 ; H1: z3 > z2 P-value = 0,0463 < α maka reject h0,accept h1 Hasil tersebut berarti secara signifikan kuat tekan rata-rata subzona 3 > subzona 2. Subzona 3 terhadap subzona 1 : H0 : z3 ≤ z1 ; H1: z3 > z1 P-value = 0,0026 < α maka reject h0,accept h1 Hasil tersebut berarti secara signifikan kuat tekan rata-rata subzona 3 > subzona 1. Subzona 1 terhadap subzona 2 : H0 : z1 ≤ z2 ; H1: z1 > z2 P-value = 0,9666 > α maka accept h0
Subzona 2 terhadap subzona 3 : H0 : z2 = z3 ; H1: z2 ≠ z3 P-value = 0,0925 < α maka accept h0 Hasil tersebut berarti secara signifikan kuat tekan rata-rata subzona 2 hampir sama dengan subzona 3. Dari hasil uji hipotesa diperoleh kesimpulan bahwa subzona 3 mempunyai nilai kuat tekan rata-rata yang paling tinggi diantara subzona 1 maupun subzona 2. Dan subzona 1 mempunyai kuat tekan rata-rata paling rendah diatara subzona 2 maupun subzona 3. Meskipun subzona 3 mempunyai hasil kuat tekan rata-rata yang mirip dengan subzona 2, namun masih dapat dinyatakan bahwa subzona 3 merupakan subzona yang paling ideal.
IV. KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA [1]
[2] [3] [4]
[5]
Hendrata, Yosi Bima. 2012. Studi Pengaruh Kurva Grading Ideal Agregat Kasar Terhadap Kuat Tekan Beton Normal Dengan Variasi Blending Menggunakan Algoritma Genetika. Jurusan Teknik Sipil. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. ASTM C 136-01. “Standar Metode Tes untuk Analisa Ayakan Agregat Halus dan Kasar”. Anual Book of ASTM Standards. ASTM C 33-03. “Standar Spesifikasi Untuk Agregat Beton”. Anual Book of ASTM Standards. Aji, P., & Purwono, R. 2011. “Pemilihan Proporsi Campuran Beton (Concrete Mix Design) Sesuai ACI, SNI dan ASTM”. ITS Press, Surabaya. SNI 03-6813-2002. “Standar Deviasi”.
