1. Pendahuluan
Aerated Autoclaved Concrete (AAC) merupakan material yang terbuat dari campuran semen, kapur, pasir silika, gipsum, dan pasta alumunium. Adapun, kelebihan material tersebut memiliki berat jenis sebesar
350 kg/m<sup>3</sup> hingga 850 kg/m<sup>3</sup>, dimana berat jenis tersebut jauh lebih ringan dari beton normal (2400 kg/ m³). Namun, ditinjau dari segi kuat tekan, AAC hanya memiliki kuat tekan sebesar 2 - 6 MPa. Meskipun memiliki kuat tekan yang rendah, material tersebut kini mulai digunakan sebagai panel lantai pracetak untuk
* Penulis Korespondensi: Irwan.nuryana.mtri20@polban.ac.id
bangunan, hal tersebut terjadi karena bobot dari AAC yang ringan sehingga dapat mengurangi beban mati, dan pemasangannya lebih cepat dan mudah.
Panel lantai pracetak AAC umumnya didesain untuk menerima beban maksimum 400 kg/m2 . Pada aplikasinya, panel AAC selalu diberi lapisan tambahan pada bagian permukaan atas sebagai lapisan proteksi. Lapisan tersebut dapat berupa: keramik, lapisan waterproof, atau lapisan beton bertulang. Lapisan beton bertulang di atas panel AAC umumnya dihitung sebagai beban mati tambahan. Padahal secara teoritis penambahan lapisan tersebut dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan panel, tentunya dengan syarat kedua lapisan tersebut bekerja secara komposit monolit. Sehingga selain sebagai proteksi, lapisan tersebut juga berfungsi sebagai komponen struktural. Peningkatan kekuatan dan kekakuan panel AAC akibat adanya lapisan beton bertulang, memungkinkan panel tersebut digunakan untuk menerima beban yang lebih besar tanpa harus terlalu banyak melakukan modifikasi desain panel, sehingga penggunaanya dapat lebih luas, misalnya jembatan penyebrangan orang dengan beban hidup 500 kg/m2 . Namun peningkatan kinerja panel akibat penambahan lapisan beton bertulang tersebut harus dibuktikan secara eksperimental; oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui bagaimana kinerja panel komposit hibrid AAC yang dilapisi (overlay) lapisan beton bertulang.
Adapun ruang lingkup dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
- 1. Penelitian dilakukan pada panel tunggal, yaitu panel tidak saling terhubung dengan panel lain. Dimensi panel AAC yang digunakan adalah 1970 mm x 600 mm x 125 mm.
- 2. Pengujian dilakukan secara eksperimental terhadap panel komposit hibrid lapisan AAC dan lapisan beton bertulang (topping) terhadap beban lentur skala 1:1. Pengujian dilakukan juga terhadap panel AAC tanpa topping sebagai kontrol.
- 3. Variabel pada pengujian ini adalah ketebalan lapisan topping, dan sistem pemasangan shear connector. Ketebalan AAC dibuat tetap setebal 125 mm sesuai desain pabrik, mutu beton untuk lapisan topping menggunakan beton 24.5MPa dengan variasi ketebalan 20mm, 30mm, dan 40mm. Shear connector dipasang dengan rasio penulangan sebesar 0,072%, sistem pemasangan dibuat dua variasi yaitu di las ke tulangan utama dan tidak di las ke tulangan utama.
2. Metode Penelitian
Penelitian secara garis besar terdiri dari tahapan pembuatan dan pengujian uji lentur benda uji, yang masing – masing dilakukan secara bertahap seperti berikut:
2.1 Pembuatan benda uji
Proses pembuatan benda uji dimulai dari penyediaan 7 unit panel pracetak AAC berukuran 1970mm x 600 m x 125 m. Dari 7 unit benda uji tersebut, digunakan 1
unit sebagai benda uji kontrol, dan 6 unit ditambahkan lapisan topping dengan variasi 30,40, dan 50 mm juga ditambah lapisan shear connector. Bentuk penampang panel pracetak AAC terdapat pada Gambar 1.
Gambar 1. Bentuk penampang panel lantai precast AAC
Gambar 2. Pemasangan dan penempatan shear connector
Shear connector yang dipasang pada 6 unit benda uji, terbuat dari tulangan ulir berdiameter 6mm yang tertanam sedalam 35mm ke dalam pelat dan keluar sepanjang ½ ketebalan lapisan topping beton, dipasang pada setiap jarak 200mm x 200 mm seperti pada yang terlihat pada Gambar 2.
Metode pemasangan shear connector ada dua jenis, yang pertama shear connector cukup di pasang ke dalam panel AAC dengan cara dibor, kemudian dimasukan baja tulangan D 6mm dengan panjang yang telah ditentukan sesuai dengan ketebalan lapisan beton ditambah 35mm. Selanjutnya, rongga antara lubang dan batang baja tersebut di grouting dengan menggunakan semen anti susut yaitu Sika Grout 215. Jenis pemasangan yang kedua adalah benda uji dengan shear connector yang di las ke tulangan atas panel AAC. Untuk melakukan hal tersebut, lapisan AAC pada lokasi penempatan shear connector dikupas hingga terlihat tulangan atas panel tersebut, pengupasan lapisan AAC dilakukan hingga kedalaman 35mm.
Gambar 3. Pemasangan wiremesh dan shear connector
Tabel 1. Kode masing-masing benda uji
| No | Kode | Keterangan | ||
|---|---|---|---|---|
| 1 | T0 | Benda Uji Tanpa Topping | ||
| 2 | T30 | Benda Uji dengan Lapisan Topping 30 mm, shear connector tidak di las ke tulangan atas panel | ||
| 3 | T30-L | Benda Uji dengan Lapisan Topping 30 mm, shear connector di las ke tulangan atas panel | ||
| 4 | T40 | Benda Uji dengan Lapisan Topping 40 mm, shear connector tidak di las ke tulangan atas panel | ||
| 5 | T40-L | Benda Uji dengan Lapisan Topping 40 mm, shear connector di las ke tulangan atas panel | ||
| 6 | T-50 | Benda Uji dengan Lapisan Topping 50 mm, shear connector tidak di las ke tulangan atas panel | ||
| 7 | T-50L | Benda Uji dengan Lapisan Topping 50 mm, shear connector di las ke tulangan atas panel | ||
Kemudian tulangan shear connector dilas hingga tersambung dengan tulangan atas, lapisan yang terbuka akibat proses tersebut kemudian diisi dengan lapisan semen anti susut yang sama yaitu Sika Grout 215.
Setelah shear connector terpasang, pada bagian atas panel diletakan wiremesh M6 yang diikat pada shear connector dengan kawat bendrat seperti pada Gambar 3. Setelah itu, dibuatkan bekisting yang mengelilingi panel dengan ketebalan sesuai dengan tebal lapisan beton bertulang yaitu ketebalan 30mm, 40mm, dan 50mm yang masing – masing dibuat sebanyak dua unit. Total terdapat 7 unit benda uji, yang masing - masing benda uji diberi kode dan keterangan seperti yang tertera pada Tabel 1.
Kemudian benda uji di cor dengan beton mutu K-250 dengan menggunakan lapisan beton tanpa aggregat kasar, pada penelitian ini menggunakan BEP MIX K-250. Penggunaan material tersebut dilakukan agar lapisan beton dapat masuk diantara lapisan wiremesh yang sempit. Sebelum pengecoran, lapisan AAC dibasahi terlebih dahulu dengan air agar tidak merubah faktor air semen lapisan beton bertulang.
2.2 Pengujian lentur
Uji lentur dilakukan berdasarkan metode third point load mengacu kepada ASTM C-78-08, dimana panel diletakan di atas dua tumpuan dengan posisi beban pada dua titik pembebanan yang masing - masing 1/3 bentang. Kecepatan pembebanan dilakukan sebesar 10 kg/detik. Untuk mengamati deformasi yang terjadi, dipasang 5 unit LVDT seperti yang terlihat pada Gambar 4 dan Gambar 5.
3. Hasil Pengujian
Hasil pengujian terhadap lentur untuk masing - masing benda uji ditampilkan dalam bentuk grafik hubungan beban terhadap deformasi yang ditampilkan pada Gambar 6, Gambar 7, Gambar 8, dan Gambar 9. Rekapitulasi hasil pengujian berupa beban dan deformasi
Gambar 4. Penempatan benda uji.
saat kondisi crack, yield, dan ultimit untuk masing masing benda uji dapat dilihat pada Tabel 2.
Gambar 6 menunjukan hasil pengujian lentur terhadap panel T-0, yaitu benda uji tanpa lapisan beton bertulang. Gambar tersebut menunjukan bahwa deformasi pada LVDT 3 memiliki nilai yang lebih tinggi dari LVDT yang lain, hal ini menunjukan bahwa deformasi terbesar terjadi tepat di tengah bentang. Dari hasil pengujian diperoleh beban saat terjadi crack (P<sub>crack</sub>) sebesar 750kg pada deformasi 4mm. Sedangkan, beban leleh (P<sub>vield</sub>) diasumsikan terjadi setelah terjadi penuruann kekakuan yang cukup signifikan, diperoleh 1670kg pada deformasi 18,70 mm. Setelah itu, panel masih dapat
Gambar 5. Sketsa pengujian
Gambar 6. Grafik hubungan beban terhadap deformasi panel T-0
Gambar 7. Grafik beban vs deformasi panel T-30 (kiri) dan T-30L (kanan)
Gambar 8. Grafik hubungan beban vs deformasi panel T-40 (kiri) dan T-40L (kanan)
menerima penambahan beban sebesar 140 kg hingga mencapai beban ultimit \((P_{ult})\) sebesar 1810 kg pada deformasi 30,90 mm.
Gambar 7 memperlihatkan hasil pengujian pada benda uji dengan lapisan beton bertulang setebal 30mm. Benda uji tersebut merupakan benda uji dengan shear connector yang tidak dilas (T-30) dan shear connector yang dilas ke lapisan tulangan atas panel (T-30L). LVDT 4 pada benda uji T-30L mengalami gangguan teknis yang mengakibatkan pembacaan yang tidak normal.
Pada benda Uji T-30, diperoleh P<sub>crack</sub> sebesar 960kg saat deformasi 1,90mm. beban leleh (P<sub>yield</sub>) diperoleh saat beban 2220kg pada deformasi 16,10 mm, setelah itu benda uji masih dapat menerima beban sebesar 190kg hingga mencapai beban Ultimit (P<sub>ult</sub>) sebesar 2410kg pada deformasi 40,80mm. Sedangkan, pada benda uji T-30L diperoleh P<sub>crack</sub> sebesar 960kg saat deformasi 2,07mm. Beban leleh (P<sub>yield</sub>) sebesar 2230kg pada deformasi 10,00mm, setelah itu masih dapat menerima beban sebesar 680kg hingga beban ultimit (P<sub>ult</sub>) sebesar 2910kg pada deformasi 24,80mm. Benda uji T-30L memiliki beban crack, leleh, dan ultimit yang lebih tinggi dari T-30, hal ini menunjukan bahwa kinerja panel dengan sistem pemasangan shear connector yang di las menunjukan kinerja yang lebih
baik, hal tersebut terjadi karena daya lekat permukaan antara lapisan AAC dan lapisan topping lebih monolit.
Gambar 8 menunjukan grafik hubungan beban terhadap defleksi pada benda uji dengan lapisan beton bertulang setebal 40mm., yaitu pada benda uji dengan shear connector yang tidak di las (T-40) dan shear connector yang dilas ke tulangan atas panel (T-40L). Pada T-40, deformasi terbesar terjadi di tengah bentang yang ditunjukan oleh LVDT 3, namun pada T-40L deformasi terbesar justru terjadi pada titik 1/3 bentang yaitu pada lokasi LVDT-2.
Pada benda Uji T-40, diperoleh P<sub>crack</sub> sebesar 970kg saat deformasi 1,11mm. beban leleh (P<sub>yield</sub>) diperoleh saat beban 2750kg pada deformasi 10,70 mm, setelah itu benda uji masih dapat menerima beban sebesar 450kg hingga mencapai beban Ultimit (P<sub>ult</sub>) sebesar 3200kg pada deformasi 25,20mm. Sedangkan, pada benda uji T-40L diperoleh P<sub>crack</sub> sebesar 1390kg saat deformasi 3,00mm. Beban leleh (P<sub>yield</sub>) sebesar 2940kg pada deformasi 15,60mm, setelah itu masih dapat menerima beban sebesar 540kg hingga beban ultimit (P<sub>ult</sub>) sebesar 3480kg pada deformasi 40,00mm. Benda uji T-40L memiliki beban crack, leleh, dan ultimit yang lebih tinggi dari T-30, hal ini menunjukan bahwa kinerja panel dengan sistem pemasangan shear connector yang di las menunjukan kinerja yang lebih
Gambar 9. Grafik hubungan beban vs deformasi panel T-50 (kiri) dan T-50L (kanan)
baik, hal tersebut terjadi karena daya lekat permukaan antara lapisan AAC dan lapisan topping lebih monolit.
Gambar 9 menunjukan grafik hubungan beban vs deformasi pada benda uji dengan ketebalan lapisan beton bertulang sebesar 50 mm, yaitu benda uji dengan dengan shear connector yang tidak dilas (T-50) dan shear connector yang di las ke tulangan atas panel. Hasil pengujian menunjukan bahwa pada benda Uji T-50 terlihat beban ultimit jauh lebih rendah daripada T-50L. Pada benda T-50 diperoleh P<sub>crack</sub> sebesar 1390kg saat lendutan 2,02 mm. beban leleh (Pyield) diperoleh pada beban 2560kg pada lendutan 16,00 mm, setelah itu panel masih dapat diberi tambahan beban sebesar 90kg hingga beban Ultimit (P<sub>ult</sub>) pada beban 2650kg dan lendutan 21,90mm. Sedangkan, pada benda uji T-50L, diperoleh P<sub>crack</sub> sebesar 1420kg saat lendutan 2,20 mm. beban leleh (Pvield) pada beban 3370kg pada lendutan 17,62 mm, setelah itu masih dapat menerima beban sebesar 430kg hingga beban ultimit (P<sub>ult</sub>) sebesar 3800kg pada lendutan 35,50 mm.
Tabel 2 menunjukan hasil pengujian terhadap 7 benda uji. Hasil pengujian menunjukan bahwa penambahan ketebalan lapisan beton bertulang di atas panel ACC dapat meningkatkan beban crack, hal ini berlaku pada benda uji dengan shear connector yang di las maupun tidak dilas. Benda uji tanpa lapisan beton bertulang memiliki P<sub>crack</sub> sebesar 750 kg. P<sub>crack</sub> pada benda uji dengan lapisan beton bertulang yang tidak dilas (T-30, T-40, dan T-50) masing-masing sebesar 960, 970, dan 1420kg, artinya terjadi peningkatan sebesar 28.00%, 29.33%, dan 85,33% dari T-0. Sedangkan, pada benda uji dengan shear connector yang dilas ke lapisan tulangan atas panel (T-30L, T-40L dan T-50L) masingmasing mencapai beban P<sub>crack</sub> sebesar 960, 1390, dan 1420kg, artinya terjadi peningkatan sebesar 28.00%, 85.33%, dan 89.33%.
Perilaku terhadap beban ultimit (Pult), peningkatan ketebalan lapisan beton bertulang terjadi hanya pada benda uji dengan shear connector yang dilas ke tulangan atas panel. Pada benda uji dengan shear connector yang tidak dilas, tetap terjadi peningkatan beban ultimit, namun hanya sampai ketebalan 40mm, pada ketebalan 50mm justru terjadi penurunan. Hal tersebut, dapat dilihat pada data dari Tabel 2, yaitu T-0 memiliki beban ultimit sebesar 1810 kg, namun benda uji T-30, T-40, dan T-50 masing-masing mencapai beban ultimit pada sebesar 2410kg, 3200kg, dan 2650kg, artinya terjadi peningkatan sebesar 33.15%, 76,80%, dan 46,41%. Semua benda uji mengalami peningkatan beban ultimit, namun benda uji T-50 justru lebih rendah dari T-40. Sedangkan, pada benda uji dengan shear connector yang dilas ke lapisan tulangan atas panel (T-30L, T-40L dan T-50L) masing-masing mencapai beban P<sub>ultimit</sub> sebesar 2910kg, 3480kg, dan 3800kg, artinya terjadi peningkatan sebesar 60.77%,
Tabel 2. Hasil pengujian lentur
| Crack | Yield | Ultimit | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kode Benda Uji | Beban | Deformasi | Beban | Deformasi | Beban | Deformasi |
| _ | Kg | mm | kg | Mm | kg | mm |
| T-0 | 750 | 4,00 | 1670 | 18,70 | 1810 | 30,90 |
| T-30 | 960 | 1,90 | 2220 | 17,20 | 2410 | 40,80 |
| T-30 L | 960 | 2,07 | 2530 | 14,00 | 2910 | 24,80 |
| T-40 | 970 | 1,11 | 2750 | 10,70 | 3200 | 25,20 |
| T-40 L | 1390 | 3,00 | 2940 | 15,60 | 3480 | 40,00 |
| T-50 | 1390 | 2,02 | 2560 | 16,00 | 2650 | 21,90 |
| T-50 L | 1420 | 2,20 | 3370 | 17,62 | 3800 | 35,50 |
92,27%, dan 109,94%. Data tersebut memperlihatkan adanya perbedaan yang cukup signifikan antara benda uji dengan shear connector yang dilas dan yang tidak di las, dimana benda uji dengan shear connector yang dilas ke tulangan atas cederung mencapai titik beban yang lebih tinggi. Untuk lebih memudahkan pengamatan, beban vs defleksi di tengah bentang (LVDT-3) untuk semua benda uji dapat dilihat pada Gambar 10.
Untuk mengetahui seberapa ekstrem pengaruh pemasangan shear connector terhadap kinerja lentur panel, maka diambil contoh pada benda uji T-50 dan T -40, keduanya merupakan benda uji dengan shear connector yang tidak di las ke tulangan atas panel AAC. Secara teoritis benda uji T-50 titik leleh dan ultimit yang lebih tinggi jika dibandingkan T-40 karena T-50 memiliki lapisan ketebalan topping yang lebih tebal. Namun, hasil pengujian menunjukan bahwa beban leleh dan ultimit T-50 lebih kecil dari T-40. Hal tersebut terjadi karena pada benda uji dengan ketebalan lapisan topping sebesar 50 mm, daya lekat antara lapisan topping dan lapisan panel AAC tidak bekerja dengan baik sehingga terjadi slip yang menyebabkan kinerja panel kurang optimal. Hal ini dibuktikan juga pada semua benda uji dengan lapis ketebalan topping yang sama, panel dengan shear connector yang di las
Semua benda uji menunjukan kekakuan yang lebih tinggi di awal, kemudian seiring dengan bertambahnya beban, kekakuan tersebut semakin lama semakin berkurang. Hal tersebut ditunjukan dengan berubahnya kemiringan garis (gradien garis) yang semakin lama semakin melandai, perbedaan kemiringan yang jelas terjadi pada titik-titik saat terjadinya crack. Perubahan kekakuan tersebut terlihat cukup jelas pada hampir
Gambar 10. Grafik hubungan beban vs deformasi untuk semua benda uji.
Tabel 3. Hasil pengujian : nilai kekakuan
| No | Benda Uji | Kekakuan (kg/mm) | % Peningkatan |
|---|---|---|---|
| 1 | T-0 | 178,38 | - |
| 2 | T-30 | 490,00 | 174,70% |
| 3 | T-30 L | 536,59 | 200,81% |
| 4 | T-40 | 577,98 | 224,02% |
| 5 | T-40 L | 666,67 | 273,74% |
| 6 | T-50 | 708,33 | 297,10% |
| 7 | T-50 L | 826,45 | 363,31% |
semua benda uji. Namun ada juga yang terlihat tidak terlalu jelas seperti pada benda uji T-50L. Namun pada intinya semua benda uji mengalami perilaku yang sama, yaitu penurunan kekakuan.
Kekakuan awal masing-masing benda uji diamati untuk melihat pengaruh ketebalan topping dan pemasangan shear connector terhadap parameter tersebut. Kekakuan dihitung dengan cara mengukur gradien garis kekakuan pertama, yaitu pada saat pembebanan awal hingga mulai terjadinya perubahan kemiringan, rekapitulasi hasil analisis kekakuan awal untuk masing masing benda uji, ditampilkan pada Tabel 3.
Berdasarkan hasil pengujian terhadap nilai kekakuan sperrti tertera pada Tabel 2, peningkatan ketebalan lapisan beton bertulang akan meningkatkan kekakuan. Kekakuan untuk benda uji tanpa lapisan beton bertulang (T-0) adalah sebesar 178,38kg/mm, kekakuan terus meningkat ketika diberi lapisan topping beton bertulang setebal 30mm, 40mm, dan 50 mm yaitu untuk T-30, T-40, dan T-50 sebesar 174.70%, 224.74%, dan 297.10%, secara berurutan. Pada benda uji dengan shear connector yang dilas, terjadi peningkatan yang lebih tinggi, yaitu sebesar 200.81%, 273.74%, dan 363.31% untuk benda uji T-30L, T-40L, dan T-50L, secara berurutan. Hal tersebut juga menunjukan bahwa pemasangan shear connector yang dilas pada lapisan atas panel memiliki kekakuan yang lebih tinggi daripada yang tidak dilas
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian lentur, dapat disimpulkan bahwa penambahan lapisan topping beton diatas lapisan panel AAC dapat mempengaruhi beban crack, yield, dan ultimit. Dengan hasil seperti berikut:
- 1. Pada panel komposit hibrid dengan shear connector yang di las pada tulangan panel, penambahan lapisan topping beton bertulang dapat meningkatkan beban crack, yield, dan ultimit hingga sebesar 89.33%, 101,80%, dan 109,9%.
- 2. Pada panel komposit hibrid dengan shear connector yang tidak di las pada tulangan panel, penambahan ketebalan lapisan beton bertulang dapat meningkatkan kinerja panel berupa beban crack, yield, dan ultimit hanya sampai ketebalan 40 mm; sedangkan, benda uji dengan ketebalan lapisan topping setebal 50 mm justru menunjukan terjadinya penurunan kinerja. Peningkatan paramater crack, yield, dan ultimit masing – masing maksimal sebesar 29.33%, 64.67%, dan 76.80% pada ketebalan lapisan topping setebal 40 mm.
- 3. Peningkatan ketebalan lapisan beton bertulang akan meningkatkan kekakuan panel hingga 363.31% yaitu pada benda uji dengan lapisan topping setebal 50 mm dengan shear connector yang dilas.
- 4. Kekakuan pertama pada benda uji dengan shear connector yang dilas, akan lebih tinggi daripada yang tidak di las dengan selisih hingga sebesar 66.21%.
Ucapan Terimakasih
Terima kasih banyak kepada Unit Pelayanan dan Pengabdian kepada Masyarakat (UPPM) Politeknik Negeri Bandung atas bantuan finansial yang diberikan, kemudian juga kepada PT. Beton Elemenindo Persada atas dukungannya dalam penelitian ini sejak tahapan perencanaan, pembuatan benda uji, hingga pengujian. Terima kasih banyak juga untuk PT. Beton Elemen Perkasa yang telah banyak berjasa pada proses pengujian benda uji. Terimakasih banyak juga kepada pihak-pihak lain yang terlibat dalam penelitian ini yang tidak dapat disebutkan semuanya.