TEKNIK
LAPORAN HASIL PENELITIAN HIBAH BERSAING TAHUN I
PEMANFAATAN LIMBAH BETON DAN BAMBU UNTUK RUMAH TAHAN GEMPA
Ketua : Prof Dr Ir Sri Murni Dewi MS Anggota : Ir Widodo Suyadi M Eng
Dibiayai Oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan Nasional, melalui DIPA Universitas Brawijaya berdasarkan SK Rektor Nomor: 039/SK/2010, tanggal 17 Februari 2010.
Universitas Brawijaya Nopember 2010
RINGKASAN
Penelitian ini berkenaan dengan pemanfaatan bambu dan limbah beton sebagai bahan bangunan. Dalam penelitian ini akan dibuat pelat rusuk bambu yaitu pelat komposit yang menggunakan rangka stik bambu dan lapisan mortar atau beton dengan agregat kecil yang diperkuat dengan kawat penghubung geser. Karena dimensi tebal pelat kecil maka dipakai agregat pasir dan batu kecil dari limbah beton atau pecahan keramik. Dalam penelitian ini juga akan dibuat balok komposit bambu beton yang akan menjadi pendukung pelat dalam struktur portal tahan gempa.Balok komposit ini dibuat dari beton bertulangan bambu. Tujuan penelitian tahun pertama adalah : 1) untuk mengetahui respon pelat terhadap beban lentur. 2) untuk mengetahui respon pelat akibat beban inplane. 3) untuk mengetahui respon portal pracetak dari balok dan kolom komposit terhadap beban lateral tetap. 4) respon portal pracetak terhadap beban siklis. Keutamaan dan manfaat penelitian adalah 1) Inovasi baru bahan bangunan dengan teknologi sederhana. 2) Memberi nilai tambah dari limbah beton atau keramik. 3) Pemanfaatan bahan lokal bambu yang banyak tumbuh di Indonesia. 4) Bahan bangunan tahan gempa yang murah dan ringan. 5) Teknologi pracetak yang bisa dipasang cepat pasca bencana. 6) Mengurangi penggunaan kayu. 7) Lebih kokoh dari dinding gedek dan tiang bambu yang secara tradisional dipakai sebagai struktur rumah tahan gempa. Studi pustaka dilakukan berhubungan dengan mekanika struktur pelat komposit dan balok komposit. Pada penelitian saat ini akan diuji : 1) Responlentur pelat berusuk 2) Respon geser pelat berusuk 3) Respon portal beban statik horizontal 4) Respon portal beban siklis. Benda uji penelitian terdiri dari : 1) Benda uji mortar berbentuk silinder 2) Benda uji stik bambu, 3) Benda uji pelat 4) Benda uji portal. Variabel penelitian untuk respon lentur dan respon geser pelat adalah tebal pelat dan komposisi campuran. Hasil Penelitian Respon Lentur Hasil Penelitian menunjukkan bahwa respon lentur pelat dimulai dari retak pertama pada daerah tarik beton dilanjutkan dengan deformasi plastis bambu dan berakhir dengan keruntuhan tekan beton. Tidak terjadi keruntuhan pada bambu. Hal ini menggambarkan sifat daktilitas yang cukup baik dari pelat. Terdapat pengaruh nyata tebal pelat terhadap kekuatan lentur baik pada beban retak dan beban batas yaitu beban retak: 382 kg untuk tebal 3cm, 425 kg untuk tebal 4 cm dan 628 kg untuk tebal 5 cm, dan beban batas: 694 kg untuk tebal 3cm, 930 kg untuk tebal 4cm dan 1610 kg untuk tebal pelat 5cm. Rasio semen agregat untuk variasi tebal ini adalah (1:3).
Juga terdapat pengaruh nyata komposisi mortar terhadap beban retak dan beban batas yaitu beban retak: 373 kg untuk rasio (1:4), 403 kg untuk rasio (1:3.5) dan 410 kg untuk rasio (1:3) dan beban batas: 599 kg untuk rasio (1:4), 675 kg untuk rasio (1:3.5) dan 687 kg untuk rasio (1:3). Tebal pelat untuk variasi ini adalah 3 cm. Hasil Penelitian Respon Geser Secara rata rata respon geser menunjukan hubungan linier antara beban dan lenturan. Ini menggambarkan sifat kaku panil sebagai dinding.Terdapat pengaruh nyata rasio semen agregat terhadap kuat geser panil yaitu:1884 kg untuk rasio (1:4), 1995 kg untuk rasio (1:3.5) dan 2451kg untuk rasio (1:3).Faktor ketebalan juga berpengaruh yaitu:1887 kg untuk tebal 3cm, 2450 kg untuk tebal 4cm dan 2923 kg untuk tebal 5 cm. Hasil Penelitian Portal Pracetak Peran dinding terhadap pengurangan simpangan portal cukup signifikan. Pada beban tinggi kolom cenderung tercabut sehingga perlu penelitian lanjutan untuk memperbaiki sambungan.
SUMMARY This research concerning about the use of concrete waste and bamboo for building materials. The experiment programe were testing concrete composte slabs made from waste concrete and reinforce with the bamboo sticks. Because of the slabs is thin enough so the concrete use fine agregate from coarse sand gravely ceramics. Bamboo sticks mat were tight by wire and also function as shear connector to the concrete. The testing programe also plan to testing the precast beam and column to become the precast open frame flled with the precast slabs as the wall. The walled frame design as earthquake resistance structure. The objective of research in the first year are: 1) Find out the response of slabs due to bending loads, 2) Find out the response of slabs due to inplane loads, 3) Find out the response of precast frame made from composit beam and columns due to monotonic lateral loads. 4) Find out the response of precast frame due to cyclic loads. The excellence and benefit of the research are: 1) the new inovation of buildings material with easy technology, 2) give added value of waste concrete or ceramics, 3) gift the benefit of bamboo as local material and grows fasted in Indonesia, 4) cheap and light earthquake resistance building materials, 5) precast technology and fast mounting after disaster, 6) reduce the use of woods,and 7) more stiff than traditional bamboo house. Theoretical study doing about composite slabs and composite beams. The testing programe plan about: 1) Flexural response of slabs, 2) Shear or inplane response of slabs, 3) Response of frame from lateral monotonic loads, 4) Response of frame from cyclic lateral loads, The testing speciments consist of : 1) silinderspeciment from mortar or concrete. 2) speciment from bamboos sticks, 3) slabs speciment, and 4) frame speciments. Independent variabel for testing slabs are the slabs thickness and the mortar composition. The results of flexural response The test shown that failure of slabs begin with first crack at tension zone, continued with deformation of bamboo and terminate by the crack of compresion zone. There is no failure of the bamboo. The response shown the big ductility of the composite slabs. There are significant influence of slabs thicknes to the crack load and ultimate load of the slabs. The average crack loads are: 382 kg for 3cm thick, 425 kg for 4 cm thick and 628 kg for 5 cm thick, then the ultimate load are: 694 kg for 3cm thick, 930 kg for 4cm thick and 1610 kg for 5cm thick of slabs Composition of mortar also give significant relation to the flexural strength. The average crack load are: 373 kg for cement ratio (1:4), 403 kg for cement ratio (1:3.5) and 410 kg for cement ratio (1:3) and the ultimate loads are: 599 kg for cement ratio (1:4), 675 kg for cement ratio (1:3.5) and 687 kg for cement ratio (1:3).
The results of implane response The response of shear loads indicate the liniear relations between loads anddeflections. The relations shown the rigid nature of slabs as a wall. The maximum shear loads were : 1884 kg for cement/agregate ratio (1:4), 1995 kg for cement/agregate ratio (1:3.5) and 2451 kg for cement/agregate ratio (1:3). The thicnes of plate also influence the maximum shear load :1887 kg for 3 cm thich, 2450 kg for 4 cm thich and 2923 kg for 5 cm thich. The result of precast frame response The subtitution of wall have significant influence to increase the stifnes of frame. Near the maximum load the column has a pull contact.so there is still needs more experiment to repair the joints.
DAFTAR PUSTAKA
1. .Arce-Villalobos, O.A (1991), Connection of bamboo elements, Bamboo in Asia and the Pacific. Proceedings of IV International Bamboo Workshop, Chiangmai Thailand. 2. Arce-Villalobos,O.A.(1995),Fundamentals Structures,PhD thesis, Eindhoven University
of
The
Design
of
Bamboo
3. Arce-Villalobos, O.A. (1995), Bamboo housing in seismic prone area, Vth International Bamboo Workshop, Bali. 4. Dewi, Srimurni,dkk (2002), Pengujian balok komposit spesi dan jaringan bambu pada beban siklis dan beban runtuh, Unibraw, Malang. 5. Dewi, Srimurni. (2005), Perilaku Pelat Lapis Komposit Bambu Spesi pada Beban In-plane dan Beban Lentur, Disertasi S3 ITS, Surabaya 6. Fatturahman (1998), Pemakaian Bambu pada Struktur Rangka, Tesis S2 UGM. 7. Ganapathy et all (1995), Bamboo based panels a review, International Development Research Center, New Delhi. 8. Gibson, R.F. (1994), Principles of Composite Material Mechanics, McGraw Hill, Singapore. 9. Hidalgo, A.O. (1992), Suggested solutions to the existing problems in the study of mechanical properties of bamboo and for use as reinforcement in concrete, V international bamboo workshop, Bali. 10. International Conference of Building Officials,(2000), Acceptance Criteria for Structural Bamboo, ICBO, California 11. ISO 1999, ISO/DIS-22157 Determination of Physical and Mechanical Properties of Bamboo 12. Janssen, J.J.A.(1980), The Mechanical Properties of Bamboo Used in Construction, Bamboo Research in Asia, IRDC Canada. 13. Janssen,J.J.A,(1982),Bamboo in Building Structures, PhD thesis, Eindhoven University 14. Janssen, J.J.A.(1982), A series of articles on the use of bamboo in building construction, ITDG,London. 15. Janssen, J.J.A (1995), Building with bamboo a handbook, 2nd ed Intermediate Technology Publications, Southamton Row, London. 16. Jones, R.M.(1975), Mechanics of Composite Materials, McGraw Hill, Washington DC.
17. Krueger,R.,Minguet,P.J. and O’Brien,T.K.,(2000), A Method for Calculating Strain Energy Release Rates in Preliminary Design of Composite Skin/Stringer Debonding Under Multi-axial Loading, Composite Structures : Theory and Practice, ASTM STP 1383, 2000. pp 105-128.. 18. Manfred, C., Offerman,P.(1998), Use of Long Fiber Textile Structure as Concrete Reinforcement, Proceedings on challenges for concrete in the next millenium, Amsterdam. 19. Montgomery, D.C.(2001), Design and Analysis of Experiments, 5th ed,John Wiley & Sons, USA. 20. Morisco, (1996), Bambu sebagai bahan rekayasa, pidato pengukuhan jabatan lektor kepala madya. UGM Yogyakarta. 21. Suparjo (2003), Pemanfaatan Serat Bambu untuk Dinding Beton Ringan Tanpa Pasir Pracetak Tulangan Bambu dengan Agregat Batu Apung, Majalah IPTEK Vol 14 No 2, Lembaga Penelitian ITS, Surabaya. 22. Suseno, H.dkk (2001), Pengujian panil gedek terhadap beban aksial dan lateral, Laporan Penelitian, Unibraw, Malang. 23. Wijaya, W.S. (2001), Tinjauan kuat lekat bambu didalam beton untuk perencanaan bamboocrete, Jurnal Teknik Sipil Soepra, vol3 no 8.
