Perilaku Retak dan Prediksi Lebar Retak Pelat Satu Arah dari Beton Ringan Batu Apung dan Skoria Bertulang

Penelitian beton ringan dari batu apung dan skoria belum berkembang pesat di Indonesia, padahal sebagai daerah vulkanik keberadaan keduanya sangat melimpah. Reduksi densitas beton ringan ini dapat mencapai (20-25) %, sehingga dapat mereduksi berat sendiri bangunan, merubah disain akhir, menurunkan rasio densitas-kekuatan dan biaya konstruksi. Reduksi berat sendiri ini juga menguntungkan untuk daerah rawan gempa karena massa gedung berkurang, gaya inersia dan gaya horisontal akibat gempa berkurang sehingga resiko akibat gempa menurun. Batu apung dan skoria Gunung Kelud mempunyai karakteristik yang khas dan berbeda dengan yang umumnya ada. Keberadaannya masih melimpah dan belum dieksplorasi secara maksimal sebagai agregat ringan. Jadi bila digunakan untuk agregat kasar beton ringan boleh jadi menghasilkan proporsi campuran yang baru dan berbeda dengan penelitian sebelumnya. Salah satu cara untuk mereduksi berat sendiri gedung diusulkan mengganti pelat masif dengan pelat pracetak beton ringan bertulang dari batu apung dan skoria. Pelat pracetak didisain sebagai pelat satu arah dan didasarkan pada persyaratan kekuatan lentur dan kemampuan layan. Sedangkan salah satu kemampuan layan adalah lebar retak maksimum yang sangat dipengaruhi oleh karakteristik mekanik beton dan dapat dievaluasi dari perilaku retak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa retakan akibat lenturan pada balok beton ringan bertulang beragregat buatan tidak berbeda secara berarti dengan beton normal. Sedangkan perhitungan lebar retak maksimum hanya digunakan rumus prediksi untuk struktur beton normal dengan modifikasi karakteristik mekaniknya. Kuat tarik beton ringan batu apung dan skoria adalah relatif kecil karena besarnya porositas dan rendahnya kohesi dalam agregak kasar sehingga perhitungan lebar retak maksimumn memerlukan prediksi baru agar hasilnya lebih teliti. Tujuan penelitian ini adalah, pertama mengevaluasi kesesuaian batu apung dan skoria khas dari Gunung kelud sebagai agregat kasar ringan, kedua mencari proporsi campuran beton ringan struktural yang tepat dan ketiga mengevaluasi perilaku retak dan mencari rumus prediksi lebar retak maksimum yang baru untuk pelat satu arah beton ringan batu apung dan skoria bertulang. Pada studi ini, evaluasi kesesuaian batu apung dan skoria Gunung kelud sebagai agregat kasar ringan dilakukan melalui pengukuran karakteristik fisik mekanik pada inti batuan utuh dan agregat kasar. Untuk memperoleh proporsi campuran beton ringan struktural yang tepat, dilakukan perancangan campuran dengan Metode Berat dan Metode Volumetrik dalam ACI 211.2-98(R2004) untuk kedua agregat kasar dan variasi kuat tekan rencana. Semua proporsi campuran menggunakan semen PPC, pasir sungai ringan dan perendaman awal agregat kasar ringan dipercepat menjadi 18 jam. Pengamatan dilakukan terhadap karakteristik fisik dan mekanik baik pada beton segar maupun beton keras. Evaluasi perilaku retak dilakukan dengan pengujian lentur tiga titik 25 pelat satu arah dan mengamati lebar retak yang terjadi selama pembebanan. Penjabaran lebar retak maksimum pelat beton ringan satu arah dilakukan dengan Metode Konvensional meliputi prediksi usulan Model-A yang menggunakan kuat tarik belah dan Model-B yang menggunakan modulus keruntuhan. Sementara itu, prediksi usulan Model-C menggunakan Metode Mekanika Retakan Elastis Linier namun kuat tariknya juga dimodifikasi. Tiga faktor penting digunakan untuk mengevaluasi hasil perhitungan, yaitu rasio tulangan, kuat tekan dan jenis beton ringan. Hasil pengujian lebar retak maksimum ditentukan pada beban layan yang ditentukan dan selanjutnya dibandingkan dengan tiga prediksi semi empirik usulan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa batu apung dan skoria andesitik basaltik medium-K dari Gunung Kelud adalah khas dan berbeda dengan kedua batuan yang umum. Sebagai agregat kasar, keduanya boleh dikatakan memenuhi persyaratan agregat kasar ringan walaupun karakteristik mekaniknya relatif rendah namun kesesuaiannya sebagai agregat kasar beton ringan dapat dijamin. Disain proporsi campuran beton ringan struktural menghasilkan kandungan semen PPC adalah relatif rendah. Selanjutnya, proporsi campuran dengan Metode Berat dapat dipertimbangkan sebagai pilihan untuk produksi yang lebih besar. Proses produksi menjadi lebih cepat dan workabilitas beton segar adalah memuaskan. Kuat tekan dan densitas setimbang beton ringan yang diperoleh memenuhi persyaratan beton ringan struktural dengan reduksi densitas berkisar 20 %. Regangan batas dan modulus elastisitas masih proporsional, kuat tarik belah dan lentur lebih rendah namun masih memenuhi persyaratan. Secara umum, kedua agregat kasar ringan ini menghasilkan proporsi campuran beton ringan struktural yang baru dan berbeda dengan studi sebelumnya. Perilaku retak pelat satu arah kedua beton ringan adalah serupa dengan beton normal, hanya retakan terjadi lebih awal. Rasio tulangan dan tegangan baja merupakan dua faktor yang paling mempengaruhi lebar retak dibandingkan kuat tekan dan jenis beton ringan. Hasil prediksi penelitian sebelumnya dan peraturan menghasilkan lebar retak maksimum dengan penyimpangan maksimum berkisar (11-15) % terhadap hasil pengujian. Prediksi usulan lebar retak maksimum Model-A dan B menghasilkan penyimpangan maksimum berkisar (7.8-9.6) %. Prediksi usulan Model-C menghasilkan penyimpangan maksimum yang relatif besar, yaitu berkisar (22.8-26.0) %. Sedangkan Model-A memberikan hasil prediksi yang paling teliti dibandingkan prediksi-prediksi yang lain. Dengan demikian ketiga prediksi usulan semi empirik ini dapat dikatakan baru dan berbeda dengan rumus prediksi lebar retak maksimum yang ada sebelumnya. Dan Model-A mungkin dapat dipertimbangkan dalam perancangan pelat satu arah beton ringan batu apung dan skoria bertulang