Mungkinkah beton sekuat baja?

artikel ini saya ambil dari wiryanto.wordpress.com

Mungkinkah beton sekuat baja?

Oleh:
Prof. Dr.-Ing. Harianto HardjasaputraPenulis adalah Guru Besar Teknik SipilUniversitas Pelita Harapan
E-Mail: hardja@yahoo.com

Pertanyaan di atas tentu belumlah muncul ditahun 1950-an, saat beton untuk pertama kalinya diperkenalkan di dunia konstruksi Indonesia oleh alm. Prof. Roosseno, Bapak Beton Indonesia, sebagai bahan konstruksi yang andal dan murah. Sebagai dosen dan ahli struktur beliau sangat giat memperkenalkan teknologi dan konstruksi beton. Beliau mengajarkan bagaimana membuat campuran beton, yang bahan dasarnya mudah didapat, terdiri dari murni 3 bahan dasar yaitu: semen, agregat kasar / halus, dan air, sesuai dengan kekuatan yang diinginkan, yaitu sekitar 200 kg/cm² – 250 kg/cm². Kekuatan beton saat itu kalau dibandingkan dengan kekuatan baja yang mencapai 2400 kg/cm² hanyalah sepersepuluhnya.

Research grant 2008 dari Konrad Adenauer Foundation yang diperoleh penulis, memberi kesempatan kepada penulis untuk mendalami beton sebagai material konstruksi yang High Tech, berbasis TEKNOLOGI NANO.

Di Institute of Structure, University of Kassel, tempat penulis bekerja, Prof. Schmidt dan Prof. Fehling, selama satu dekade ini telah melakukan penelitian berbasis teknologi nano, untuk membuat campuran beton dengan kekuatan tekannya mencapai kekuatan baja, yaitu sebesar 2000 kg/cm² – 2500 kg/cm². Beton generasi baru ini dikenal dengan nama Ultra High Performance Concrete disingkat UHPC.

Susunan gradasi dari material yang membentuk beton generasi baru ini berbeda dengan susunan gradasi beton konvensional yang terletak pada rentang ukuran makro. Susunan gradasi dari material UHPC terdiri dari partikel partikel sangat halus terletak pada ukuran submikrokopis, dengan rentang ukuran nanometer disingkat nm (10-9 m) sampai ukuran 0,5 mm, yang terdiri dari mikrosilika (yang berukuran antara 50-1000 nm), partikel semen (dengan ukuran antara 2-100 µm) dan pasir halus (dengan ukuran antara 10 – 500 µm).

Dengan basis teknologi nano terbuka jalan untuk melakukan optimasi untuk mendapatkan susunan material pada suatu volume tertentu yang ultra padat atau disebut sebagai packing density. Kepadatan yang sangat tinggi diperoleh karena ruang-ruang kosong yang ada diantara partikel-partikel yang berukuran relatif besar seperti partikel semen dapat diisi butiran debu halus berukuran nanometer seperti mikrosilika ataupun partikel mineral lainnya, bersifat reaktif maupun tidak. Dengan demikian terbentuklah UHPC sebagai beton dengan susunan struktur yang sangat padat, dimana pori-pori yang terbentuk berada dalam ukuran 2 nm, lebih kecil dari ukuran kapiler atau praktis tidak mengandung lagi pori-pori berukuran kapiler.

Gambar 1 : Prinsip pengisian pori-pori pada material UHPC (Sumber: Schmidt)

Gambar 2 : Kiri, foto REM beton konvensional. (lebar gambar 23 µm)
Kanan, foto REM UHPC (lebar gambar 7 µm)
(Sumber : Schmidt)

Gambar 1 memperlihatkan prinsip susunan berbagai ukuran partikel halus yang mengisi pori-pori dan membentuk packing density dari material UHPC, sedangkan Gambar 2 adalah hasil foto REM (Raster Elektron Mikroskop) untuk beton konvensional dan UHPC. Pada beton konvensional terlihat jelas pori-pori beton dalam ukuran kapiler, sedangkan pada UHPC pori-pori kapiler ini tidak lagi terlihat. Kekuatan tinggi pada UHPC terutama disebabkan karena rendahnya porositas yang ada pada material UHPC, dimana semen sebagai matrix, mengikat partikel halus mikro silika yang bersifat reaktif maupun partikel halus mineral lainnya yang tidak reaktif dengan pasir halus sebagai aggregat, membentuk susunan struktur material yang homogen.

Akibat sedikitnya pori-pori yang ada pada suatu volume tertentu dari UHPC, maka pada campuran UHPC jumlah air dapatlah dikurangi sampai mencapai kurang lebih 20 % dari berat semen. Untuk menjamin agar campuran UHPC yang sedikit air ini dapat tetap dikerjakan, maka pada campuran UHPC diberi tambahan superplastisizer, yang paling baik adalah superplastisizer dengan tipe Polycarboxylatether (PCE). Superplastisizer ini akan secara effektif membuat beton segar, yang walaupun kandungan airnya sedikit, menjadi sangat plastis sehingga dapat dikerjakan pengecorannya ke dalam cetakan..

Akibat tingginya kekuatan yang ada pada UHPC, beton ini mempunyai keruntuhan yang sangat getas. Energi yang tersimpan sebelum mencapai keruntuhan sangatlah besar, energi yang besar ini akan terlepas layaknya sebagai ledakan pada saat UHPC mengalami keruntuhan. Untuk memperbaiki daktilitas dari UHPC agar keruntuhannya tidak tiba-tiba, maka pada campuran UHPC diberikan serat baja ukuran diameter 0,15mm dan panjang 6 mm dalam jumlah tertentu.

Dengan tercapainya kekuatan beton yang menyamai kekuatan baja, maka dengan UHPC dapat dibuat desain konstruksi beton yang lebih estetik yaitu konstruksi yang ringan dan langsing. Ringannya berat sendiri struktur UHPC memungkinkan dicapainya bentang yang lebih lebar maupun bertambahnya tinggi bangunan.

Selain mempunyai kekuatan tinggi, UHPC sebagai material tanpa pori-pori kapiler akan memberikan kinerja yang jauh lebih baik daripada beton konvensional. Tingginya packing density menyebabkan UHPC mengalami proses karbonisasi yang minimal, daya tahan terhadap abrasi zat-zat kimia berbahaya sangat baik, memberi perlindungan terhadap korosi tulangan di dalam kontruksi juga lebih baik. Berbagai keunggulan tersebut diataslah yang menyebabkan para peneliti lebih suka menggunakan istilah Ultra High Performance daripada istilah Ultra High Strength.

Berdasarkan hasil-hasil yang positip didapatkan pada penelitian dibidang UHPC, maka pemerintah Jerman telah menyetujui penggunaan dana penelitian sebesar 10 Juta EUR untuk dipakai penelitian dibidang UHPC di berbagai universitas di Jerman. UHPC adalah hanya salah satu contoh penggunaan Teknologi Nano untuk mengembangkan material baru di bidang konstruksi, yang tentu saja layak untuk diteliti dan dikembangkan penggunaannya di Indonesia.

*Tulisan ini telah diterbitkan di Majalah KONSTRUSI, edisi bulan Februari 2009

Alat Foto REM yang terdapat di Foto Labor, Institute for concrete Technologie, University of Kassel, membantu untuk menemukan komposisi material berukuran nano untuk UHPC.

Penulis bersama Prof. Michael Schmidt, sebagai Direktur Institute for Concrete Technology, dengan fokus penelitian untuk dapat menemukan beton baru UHPC berbasis teknologi nano. Atas undangan dari UPH, Prof. M. Schmidt akan hadir pada 2 nd International Conference of EACEF, di Langkawi Island , Malaysia, sebagai Keynote Speaker.

.

.

-

-++-

++++++

Selamat dan Sukses :
Pada Ujian Disertasi Terbuka
Program Doktor Teknik Sipil Universitas Katolik Parahyangan

Sdr. WIRYANTO DEWOBROTO

Dari: Prof. Dr.-Ing. Harianto Hardjasaputra & Keluarga
PT. Paduan Dinamika Testing Indonesia

DIarsipkan di bawah: info teknik SIpil | Ditandai: beton

Pengantar

Pengertian Teknik Sipil

Teknik sipil adalah salah satu cabang ilmu teknik yang mempelajari tentang bagaimana merancang, membangun, merenovasi tidak hanya gedung dan infrastruktur, tetapi juga mencakup lingkungan untuk kemaslahatan hidup manusia.

Teknik sipil mempunyai ruang lingkup yang luas, di dalamnya pengetahuan matematika, fisika, kimia, biologi, geologi, lingkungan hingga komputer mempunyai peranannya masing-masing. Teknik sipil dikembangkan sejalan dengan tingkat kebutuhan manusia dan pergerakannya, hingga bisa dikatakan ilmu ini bisa merubah sebuah hutan menjadi kota besar.

• StrukturalCabang yang mempelajari masalah struktural dari materi yang digunakan untuk pembangunan. Sebuah bentuk bangunan mungkin dibuat dari beberapa pilihan jenis material seperti baja, beton, kayu, kaca atau bahan lainnya. Setiap bahan tersebut mempunyai karakteristik masing-masing. Ilmu bidang struktural mempelajari sifat-sifat material itu sehingga pada akhirnya dapat dipilih material mana yang cocok untuk jenis bangunan tersebut. Dalam bidang ini dipelajari lebih mendalam hal yang berkaitan dengan perencanaan struktur bangunan, jalan, jembatan, terowongan  dari pembangunan pondasi hingga bangunan siap digunakan.

• Geoteknik
  Cabang yang mempelajari struktur dan sifat berbagai macam tanah dalam menopang suatu bangunan yang akan berdiri di atasnya. Cakupannya dapat berupa investigasi lapangan yang merupakan penyelidikan keadaan-keadaan tanah suatu daerah dan diperkuat dengan penyelidikan laboratorium.

• Manajemen Konstruksi
  Cabang yang mempelajari masalah dalam proyek konstruksi yang berkaitan dengan ekonomi, penjadwalan pekerjaan, pengembalian modal, biaya proyek, semua hal yang berkaitan dengan hukum dan perizinan bangunan hingga pengorganisasian pekerjaan di lapangan sehingga diharapkan bangunan tersebut selesai tepat waktu.

• Hidrologi
  Cabang yang mempelajari air, distribusi, pengendalian dan permasalahannya. Mencakup bidang ini antara lain cabang ilmu hidrologi air (berkenaan dengan cuaca, curah hujan, debit air sebuah sungai dsb), hidrolika (sifat material air, tekanan air, gaya dorong air dsb) dan bangunan air seperti pelabuhan, irigasi, waduk/bendungan(dam), kanal.

• Teknik Lingkungan
  Cabang yang mempelajari permasalahan-permasalahan dan isu lingkungan. Mencakup bidang ini antara lain penyediaan sarana dan prasarana air besih, pengelolaan limbah dan air kotor, pencemaran sungai, polusi suara dan udara hingga teknik penyehatan.

• Transportasi
  Cabang yang mempelajari mengenai sistem transportasi dalam perencanaan dan pelaksanaannya. Mencakup bidang ini antara lain konstruksi dan pengaturan jalan raya, konstruksi bandar udara, terminal, stasiun dan manajemennya.

• Informatika Teknik Sipil
  Cabang baru yang mempelajari penerapan Komputer untuk perhitungan/pemodelan sebuah sistem dalam proyek Pembangunan atau Penelitian. Mencakup bidang ini antara lain dicontohkan berupa pemodelan Struktur Bangunan (Struktural dari Materi atau CAD), pemodelan pergerakan air tanah atau limbah, pemodelan lingkungan dengan Teknologi GIS (Geographic information system).

Keluasan cabang dari teknik sipil ini membuatnya sangat fleksibel di dalam dunia kerja. Profesi yang didapat dari seorang ahli bidang ini antara lain: perancangan/pelaksana pembangunan/pemeliharaan prasarana jalan, jembatan, terowongan, gedung, bandar udara, lalu lintas (darat, laut, udara), sistem jaringan kanal, drainase, irigasi, perumahan, gedung, minimalisasi kerugian gempa, perlindungan lingkungan, penyediaan air bersih, survey lahan, konsep finansial dari proyek, manajemen projek dsb. Semua aspek kehidupan tercangkup dalam muatan ilmu teknik sipil.

Perbedaan dari arsitek, terletak pada posisi ahli teknik sipil dalam sebuah proyek. Arsitek menyumbangkan rancangan, ide, kemungkinan pelaksanaan pembangunan di atas kertas. Hasil rancangan tersebut diserahkan selanjutnya kepada staf ahli bidang teknik sipil untuk pelaksanaan pembangunan. Tahapan ini, ahli teknik sipil melakukan perbaikan/saran dari pelaksanaan perencanaan, koordinasi dalam proyek, mengamati jalannya proyek agar sesuai dengan perencanaan. Selain itu, ahli teknik sipil juga membangun konsep finansial dan manajemen proyek atas hal-hal yang mempengaruhi jalannya proyek.

Ahli teknik sipil tidak hanya berurusan dengan pembangunan sebuah proyek bangunan, tetapi di bidang lain seperti yang berkaitan dengan informatika, memungkinkan untuk memodelisasi sebuah bentuk dengan bantuan program CAD, pemodelan kerusakan akibat gempa, banjir. Hal ini sangat penting di negara maju sebagai tolak ukur kelayakan pembangunan sebuah bangunan vital yang mempunyai risiko dapat menelan korban banyak manusia seperti reaktor nuklir atau bendungan, jika terjadi kegagalan perencanaan teknis. Rancangan bangunan tersebut biasanya dimodelkan dalam komputer dengan diberikan faktor-faktor ancaman bangunan tersebut seperti gempa dan keruntuhan struktur material. Peran ahli teknik sipil juga masih berlaku walaupun fase pembangunan sebuah gedung telah selesai, seperti terletak pada pemeliharaan fasilitas gedung tersebut.

Konstruksi Septic Tank

Septic tank adalah bangunan pengolah dan pengurai kotoran tinja manusia cara setempat, tangki ini dibuat dengan bahan yang kedap air sehingga air dalam tangki septik tidak dapat meresap ketanah dan akan mengalir keluar melalui saluran yang disediakan.

Dalam penggunaannya, septic tank hanya menerima buangan kakus / tinja saja, tidak untuk air bekas ( mandi dan cuci ). Pengurasan septic tank dilakukan secara berkala setiap 3 tahun sekali.

Keuntungan yang diperoleh jika menggunakan septic tank adalah bangunan kuat dan biaya pembangunan murah. Selain itu kotoran juga tidak mencemari lingkungan. Namun ada pula kerugian yang didapat antara lain membutuhkan biaya pengurasan, dibutuhkan perawatan agar tidak tersumbat dan memerlukan lahan yang cukup luas.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan dan kontruksi Septic Tank antara lain :

• Bisa digunakan secara individu maupun bersama ( komunal ) sampai dengan 5 ( lima ) rumah, jika menggunakan sumur resapan / bidang resapan tergantung dari ketersediaan lahan, jika digunakan untuk pemakaian lebih dari 5 ( lima ) rumah bidang resapan yang diperlukan akan memerlukan lahan yang cukup luas, untuk mengatasi kebutuhan lahan yang luas ini di bangun suatu Filter untuk menggantikan fungsi bidang resapan.
• Dibuat pada lahan yang memudahkan untuk dilakukan pengurasan.
• Ukuran dan volume hanya dipengaruhi oleh jumlah pemakai, periode pengurasan yang direncanakan dan asumsi jumlah kotoran manusia / tahun yang masuk dan diolah septic tank .
• Ukuran dan volume septic tank tidak dipengaruhi oleh jenis tanah, daya serap tanah, maupun tinggi muka air tanah.
• Air yang keluar dari septic tank masih harus diolah dalam bidang resapan, sumur resapan atau filter.

Beberapa tips agar septic tank tidak mudah penuh antara lain :

• Membuat ukuran septic tank sesuai dengan kapasitas kotoran harian penghuni rumah.
• Hindari membuang air atau deterjen bekas cucian ke closet yang mengarah ke septic tank karena hal ini akan berakibat fatal yaitu matinya makhluk pengurai penghuni septic tank yang membantu penguraian kotoran sehingga tidak cepat penuh.

InfoSipil.com menyediakan gambar septic tank dan resapan yang bisa di download secara gratis. Untuk mendownload gambar septic tank silahkan menuju http://infosipil.com/download/file/2-konstruksi-septic-tank.

Spesifikasi bahan untuk pembuatan septic tank tersebut antara lain :

• Dinding septic tank terbuat dari pasangan batu bata 1 pc : 4 ps
• Lantai kerja dari cor beton tanpa tulangan
• Penutup septic tank terbuat dari beton bertulang dengan ketebalan 12 cm sehingga kuat menahan beban kendaraan melintas diatasnya.
• Resapan terbuat dari bahan ijuk, pasir, dan kerikil..

from: infosipil.com

Hidrologi

Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi adalah suatu proses peredaran atau daur ulang air secara yang berurutan secara terus-menerus. Pemanasan sinar matahari menjadi pengaruh pada siklus hidrologi. Air di seluruh permukaan bumi akan menguap bila terkena sinar matahari. Pada ketinggian tertentu ketika temperatur semakin turun uap air akan mengalami kondensasi  dan berubah menjadi titik-titik air dan jatuh sebagai hujan. Siklus hidrologi tidak pernah berhenti dan selalu melalui proses kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi.

Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda :

• Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.
• Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
• Air Permukaan - Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.

Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

Siklus hidrologi dibedakan menjadi tiga, yaitu siklus pendek, siklus sedang dan siklus panjang.

• Siklus pendekDalam siklus pendek, air laut mengalami pemanasan dan menguap menjadi uap air.Pada ketinggian tertentu uap air mengalami kondensasi menjadi awan. Bila butir-butir embun air itu cukup jenuh dengan uap air, hujan akan turun di atas permukaan laut.
• Siklus sedang
  Pada siklus sedang, uap air yang berasal dari lautan ditiup oleh angin menuju ke daratan. Di daratan uap air membentuk awan yang akhirnya jatuh sebagai hujan di atas daratan. Air hujan tersebut akan mengalir melalui sungai-sungai, selokan dan sebagainya hingga kembali lagi ke laut.
• Siklus panjang
  Pada siklus panjang, uap air yang berasal dari lautan ditiup oleh angin ke atas daratan. Adanya pendinginan yang mencapai titik beku pada ketinggian tertentu, membuat terbentuknya awan yang mengandung kristal es. Awan tersebut menurunkan hujan es atau salju di pegunungan. Di permukaan bumi es mengalir dalam bentuk gletser, masuk ke sungai dan selanjutnya kembali ke lautan.