Hubungan Beban (P) dan Lendutan (Δ)

ISBN: 978-979-796-238-6

  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: yuda.munarko@gmail.com

E-mail

  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.

  SENTRA

  III-31 ISBN: 978-979-796-238

Tabel 1. Karakteristik material (emen wall) .

₂ Rata Variasi 1:1 1:1,5 1:2 1:2,5 1:3 1:3,5

  0,74 Densitas 0,58 0,59 0,66 0,79 0,84 0,98

  985

956 1038 1200 926 939 1588

E

  25,2

15,8 22,7 22,9 38,3 24,5 27,1

 lentur 35,4  30,9 33,8 35,8 34,8 35,6 41,5 _tarik 94,35

  

86,7 93,1 98,4 98,9 95,2 93,8

Akustik

  49,6 Bakar 44,2 50,5 55,9 47,8 50,8 48,4 _{3 2}

• * Varasi=variasi komposisi matrial, Densitas=berat volume g/cm , E= Modulus elastisitas (kg/cm ),  lentur = tegangan lentur

_{2 2}

(kg/cm ),  tarik =tegangan tarik (kg/cm ), 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, ₃ EI = (L /48) . (P/ ... (1) Δ)

  Dimana: ₄ EI = Modulus elastisitas (Mpa) x Momen inersia (mm ) = Kemiringan kurva beban-lendutan (N/mm)

  P/Δ 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 (y , y , y ). Data tiga _{i+1 i i-1} 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.

  (8), maka bisa dibuat grafik hubungan momen-kelengkungan (M- )sebagaimana gambar 3.

  − ...(3)

  ... (8) Dengan data momen (M) dan kelengkungan ( ) yang telah dihitung dengan persamaan (6) dan

   = ...(7) Atau =  .

   = ² ₂ ...(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,

  ...(5) Menurut Gere dan Thimosenko (1987), hubungan antara kelengkungan suatu balok dan defleksinya adalah,

  − 2

  1  ²

  ...(4) Dengan memasukkan persamaan (2) dan (3) ke dalam persamaan (4) maka, _{2 2 ≅}

  −1/2

  −

  1 

  Turunan kedua di i (laju perubahan kemiringan) secara pendekatan sama dengan selisih antara kemiringan di i+1/2 dan i-1/2 dibagi , sehingga _{2 2 ≅}

  1 

  ≅

  ...(2)

  −1

  −

  1 

  ≅

  −1/2

  Turunan (kemiringan) kurva di titik x i-1/2 dan x i+1/2 bisa didekati dengan persamaan

  

(b) model lendutan benda uji

Pada Gambar 2 memperlihatkan suatu fungsi y = f(x) yang menyatakan lendutan balok.
• 1/2
• −1
• 1

  III-33 Gambar 2.(a) Skema pembebanan pada benda uji,

  ISBN: 978-979-796-238-6 SENTRA

• 1
• 1/2

ISBN: 978-979-796-238

  

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).

  ...(9)  = u/y

  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.

  ...(10)  = u / y

  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 .

ISBN: 978-979-796-238-6

  

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) 0.000 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

  SENTRA

  III-35

ISBN: 978-979-796-238

  

Tabel 3. Hasil pengujian model B (Plat)

P

  

  

   

  

   

  

  

  

(kg) (mm) (mm) (mm)

  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)

ISBN: 978-979-796-238-6

  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)

SENTRA

  III-37

ISBN: 978-979-796-238

  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.

ISBN: 978-979-796-238-6

  [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

  SENTRA

  III-39