bab1
TRANSCRIPT
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 . Latar Belakang
Adanya perencanaan DED overlay landasan bandara Soekarno-Hatta
yang mengharuskan mutu beton dari landasan memiliki mutu tinggi dan
kondisi fisik yang mulus atau tanpa cacat. Dalam menentukan mutu beton
landasan tersebut terdapat dua cara untuk mengetahui kondisi dari mutu
beton tersebut yaitu dengan uji destruktif dan non destruktif. Dimana uji
destruktif yaitu uji mutu beton yang sifatnya merusak benda uji dengan hasil
mutu yang dihasilkan bersifat aktual berdasarkan kuat tekan di laboratorium
sedangkan uji non destruktif yaitu uji mutu beton yang sifatnya tidak
merusak tetapi mutu yang dihasilkan bersifat perkiraan. Penggunaan kedua
metode uji ini disesuaikan dengan kebutuhan, umumnya untuk struktur
beton yang masih baru pembuatannya menggunakan uji destruktif tetapi
untuk struktur beton yang masih aktif penggunaanya, metode uji yang tepat
adalah uji non destruktif agar tidak mengganggu dari fungsi struktur beton
tersebut.
Metode uji non destruktif yang umum digunakan adalah dengan
menggunakan hammer test,dimana memiliki keunggulan dalam hal waktu
dan biaya tetapi untuk studi kasus ini metode yang non destruktif yang
menjadi perhatian adalah metode uji Ultra Sonic Pulse Velocity ( UPV)
indirect, dimana metode uji UPVT ini masih jarang dilakukan, khususnya di
Indonesia,selain dikarenakan biaya yang lebih mahal dari hammer test dan
2
juga masih belum adanya formula perhitungan baku yang ditetapkan
pemerintah mengenai hubungan dari kecepatan rambat gelombang dalam
struktur beton terhadap nilai mutu beton tersebut. Meski di negara lain
penggunaan metode ini sudah sering digunakan seperti di India, Swiss dan
Inggris tetapi formula perhitungan dari negara โ negara tersebut tidak dapat
dijadikan referensi perhitungan di Indonesia melihat adanya perbedaan
bahan dari pembuat beton tersebut.Maka metode perhitungan pada studi
kasus ini akan mengacu pada formula perhitungan salah satu perusahaan
konsultan sipil di Jakarta yang telah memiliki data base perbandingan
perhitungan kecepatan rambat gelombang ultrasonic terhadap mutu beton
dari hasil survey โ survey yang dilakukan di beberapa tempat di Indonesia.
Adapun metode uji dari UPVT ini terbagi menjadi 3 jenis yaitu direct,semi
direct, dan indirect (permukaan). Khusus untuk lokasi uji di slab beton yang
masih aktif pemakaianya maka metode yang paling tepat adalah dengan
metode indirect.
1.2 . Identifikasi Masalah dan Perumusan Masalah
Berdasarkan bahasan latar belakang diatas maka identifikasi masalah
dan perumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Melihat hasil dari mutu beton yang dihasilkan dari uji UPVT
metode Indirect terhadap mutu uji hasil hammer test, apakah
hasilnya memiliki nilai yang linier ?
2. Lalu bagaimana perbandingan mutu beton hasil upvt metode
indirect terhadap mutu beton hasil uji core drill di lokasi uji yang
sama?
3
3. Dari hasil perbandingan nilai mutu beton hasil uji ketiganya
bagaimanakah bentuk tampilan grafiknya yang memperlihatkan
korelasi dari ketiganya ?
4. Berapa persenkah tingkat keakurasian upvt metode indirect
terhadap mutu hasil hammer dan core drill?
1.3 . Batasan Masalah
Dalam penelitian beton ini mengambil ruang lingkup permasalahannya
sebagai berikut :
1. Tinjauan pengujian terhadap slab beton landasan (runway
utara,runway selatan, taxiway utara, taxiway selatan, apron utara dan
apron selatan) bandara Soekarno-Hatta (sumber data : PT.HESA ).
2. Metode pengujian UPVT menggunakan Pundit lab
3. Metode pengujian hammer test menggunakan Hammer Schmitd
4. Sample uji core drill dengan perbandingan dimensi dan tinggi yaitu 1
:2 dan di teliti oleh laboratorium Sofoco
5. Uji perbandingan terbatas hanya pada mutu kuat tekan beton.
6. Sampel uji dilakukan pada 30 titik acak
1.4. Maksud dan Tujuan
Tujuan dari studi kasus ini yaitu :
1. Mengetahui nilai mutu beton dari hasil UPVT metode indirect
2. Mengetahui hubungan dari hasil uji NDT dengan DT
4
3. Mengetahui pemakaian alat uji UPVT
4. Mengetahui hubungan dari cepat rambat gelombang terhadap mutu
kuat tekan beton.
5. Mengetahui kekurangan dan kelebihan dari ketiga metode uji beton
(hammer, UPVT, Coredrill) dilihat dari hasil mutu yang dihasilkan,
efisiensi waktu dan pengaruh terhadap struktur yang diuji.
1.5. Hipotesis
Dari studi kasus terhadap slab beton landasan Soekarno โ Hatta
terdapat beberapa hipotesis yang menjadi perhatian, yaitu :
1. Terdapat hubungan linier antara nilai mutu kuat tekan beton hasil
hammer test dengan nilai mutu kuat tekan beton hasil UPVT metode
indirect, dimana semakin besar nilai mutu kuat tekan hasil uji
hammer maka nilai kuat tekan hasil upvt semakin besar juga, dan
begitupun sebaliknya.
2. Mutu kuat tekan hasil uji hammer test memiliki nilai terbesar daripada
mutu kuat tekan hasil uji UPVT dan coredrill untuk lokasi titik uji
yang sama.
3. Mutu kuat tekan hasil coredrill memiliki nilai terkecil dari ketiga uji
(hammer, UPVT, coredrill).
4. Adanya indikasi kerusakan (rongga mikro) pada slab beton yang diuji
dengan UPVT metode indirect yang memiliki nilai kecepatan rambat
gelombang ultrasonic yang rendah dari nilai rata โrata cepat rambat
gelombang di titik โ titik lokasi uji yang lainnya.
5. Tingkat keakurasian dan atau persamaan nilai mutu kuat tekan beton
hasil UPVT metode indirect dengan hammer test sekitar 80%,
sedangkan terhadap nilai coredrill yaitu sekitar 90%.
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 .Beton
Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah atau
agregat lain yang di campur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat
dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Kadang satu atau
lebih bahan aditif ditambahkan untuk menghasilkan beton dengan
karakteristik tertentu seperti kemudahan pengerjaan (workability), durailitas,
dan waktu pengerasan. (Mc Cormac, 2003).
Menurut DPU-LPMB mendefinisikan beton sebagai campuran antara semen
Portland atau semen hidrolik yang lainya, agregat halus, agregat kasar dan
air, dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk massa
padat (SNI 03-2847-2002).
Beton memiliki kekuatan tekan yang merupakan salah satu kinerja utama
beton. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya
tekan per satuan luas ( Teknologi Beton, Ir. Tri Mulyono, MT, 2004 )
Beton banyak digunakan untuk bahan bangunan ataupun perkerasan jalan
(rigid pavement). Perkerasan jalan beton semen portland atau lebih sering
disebut rigid pavement, terdiri dari lebih pelat beton semen portland dan
lapisan pondasi (bisa juga tidak ada) diatas tanah dasar (Suryaman,2005).
Pemakaian beton untuk perkerasan jalan khususnya untuk perkerasan jalan
landasan udara yang memiliki beban yang menumpu dilapisan perkerasan
beton tentunya membutuhkan beton mutu tinggi.Terdapat beberapa cara
6
untuk mendeteksi mutu beton yang digunakan untuk perkerasan jalan pada
landasan udara diantaranya hammer test, upvt, atau dengan coredrill pada
lapisan perkerasan jalan tersebut.
2.2 .Ultrasonic Pulse Velocity Test (UPVT)
Ultrasonic Pulse Velocity Test (UPVT) adalah cara untuk memperkirakan
kekerasan beton yang didasarkan pada hubungan kecepatan gelombang
UPV melalui media beton dengan kekuatan tekan beton itu. (International
tomic Energy Agency, 2002).
Dan yang dimaksud gelombang ultrasonik itu sendiri yaitu gelombang
mekanik dengan frekuensi di atas 20 kHz, gelombang ini dapat merambat
pada medium cair ,padat, dan gas, hal ini disebabkan karena gelombang
ultrasonik merupakan rambatan energi sebagai interaksi dengan medium
yang dilaluinya (Bueche,1986).
Gelombang ultrasonik dihasilkan oleh transducer yang dapat mengubah
tegangan listrik menjadi energi mekanik. Transducer juga dapat mengubah
gelombang mekanik menjadi tegangan listrik sehingga sebuah transducer
dapat sebagai pengirim dan penerima gelombang ultrasonik. Gelombang
ultrasonik memberikan informasi dari sebuah bahan melalui gelombang yang
direfleksikan. Refleksi gelombang ini terjadi saat gelombang menabrak
bidang batas antara dua jenis medium yang berbeda, walau tidak semua
gelombang direfleksikan melainkan ada juga gelombang yang
ditransmisikan.
Refleksi dan transmisi gelombang ini tergantung pada impedensi dua
medium yang dilalui. Impedensi merupakan sifat dasar materi atau medium
Untuk mencari nilai impedensi suatu medium dapat menggunakan persaman
berikut :
7
Z = ฯ . v
Keterangan :
Z = Impedensi akustik medium
ฯ = Massa jenis medium
V = Kecepatan gelombang ultrasonik dalam medium
Koefisien gelombang ultrasonik yang direfleksikan karena perbedaan
medium dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
๐ = (๐2 โ ๐1
๐2 + ๐1
)2
Keterangan :
R = Koefisien refleksi
Z1 = Impedensi akustik medium 1
Z2 = Impedensi akustik medium 2
Bidang batas antara dua jenis medium yang berbeda memilikikoefisien
refleksi maksimal 1 dan minimal 0. Jika memiliki nialai koefisien maksimal
maka semua gelombang ultrasonik yang menabrak bidang batas akan
direfleksikan semua tetapi jika nilai koefisien minimum maka tidak ada
gelombang ultrasonik yang direfleksikan tetapi di transmisikan.
T = 1 โ R
Ada dua jenis perambatan gelombang ultrasonik yaitu gelombang
longitudinal dan gelombang transversal. Pada gelombang longitudinal,
getaran partikel dalam medium sejajar dengan arah arah. Sedangkan pada
gelombang transversal, arah getar partikel tegak lurus arah rambatnya.
Pemanfaatan gelombang utrasonik saat ini sudah berkembang, salah satu
8
pemanfaatannya adalah untuk memperkirakan atau dan mendeteksi cacat
pada medium padat seperti beton dan besi. Dalam pemanfaatannya pada
beton terdapat parameter penting yaitu panjang gelombang dan frekuensi
gelombang.
Pemanfaatan gelombang ultrasonik untuk medium padat atau beton adalah
bersifat tidak merusak (non destructive) dan alat yang biasa digunakan
adalah pundit yaitu alat yang menghasilkan frekuensi pulsa ultrasonik
rendah yang diperlukan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan antara dua
transducer yang masuk dari suatu media. Dalam pelaksanaannya dapat
dilakukan dengan tiga metode yaitu : (1) langsung, (2) semi langsung, (3)
dan tidak langsung.
a.Langsung b. Semi langsung
c.Tidak langsung
9
Gambar 1. Cara Pengukuran pada tes UPV
Pengukuran dengan alat Pundit Ultrasonic Pulse Veocity dikembangkan
dengan prinsip bahawa kecepatan rambat gelombang yang melalui suatu
media padat tergantung pada sifat-sifat elastic media padat tersebut. Ada
tiga jenis gelombang yang timbul pada saat suatu massa padat diberikan
suatu impulse (getaran), yaitu gelombang permukaan, gelombang
transversal dan gelombang longitudinal. Dari ketiga gelombang tersebut,
gelombang longitudinal merupakan gelombang yang mempunyai kecepatan
tertinggi dan memberikan banyak informasi mengenai sifat-sifat fisik bahan
padat yang dilaluinya. Dari teori fisika diketahui bahwa:
๐2 =๐พ. ๐ธ๐
๐
Keterangan:
V = kecepatan gelombang longitudinal
K = konstanta yang bergantung pada nilai Poissonโs ratio dynamics
ฯ = berat jenis bahan solid
Ed = modulus elastisitas dinamik bahan
Jika kecepatan perambatan gelombang longitudinal dan berat jenis benda
padat yang dilalui diketahui, maka harga modulus elastic dinamik dari bahan
padat tersebut dapat diketahui. Seperti diketahui untuk beton-beton yang
terbuat dari jenis batuan alam, nilai berat jenis dan poissonโs rasionya
relative mirip satu sama lain. Sehingga untuk setiap beton dengan campuran
yang berbeda (namun menggunakan batuan alam) hubungan antara
kecepatan gelombang dan nilai modulus elastisitas betonnya dapat
diasumsikan tetap.
10
Cara kerja Pundit yaitu dengan memberikan getaran gelombang longitudinal
lewat transducer elektro โ akustik, melalui cairan perangkai yang berwujud
gemuk atau sejenis gel, yang dioleskan pada permukaan belon sebelum test
dimulai, cairan ini berfungsi untuk menutup udara dari luar diantara
permukaan transducer dengan permukaan beton yang di uji. Saat
gelombang merambat dalam medium berbeda, yaitu gel dan beton, pada
batas beton dan gel akan terjadi pantulan gelombang yang merambat dalam
bentuk gelombang transversal dan longitudinal. Gelombang transversal
merambat tegak lurus lintasan, dan gelombang longitudinal merambat sejajar
lintasan. Pertama kali yang mencapai transducer penerima adalah
gelombang longitudinal. Oleh transducer, gelombang ini diubah menjadi
sinyal gelombang elektronik yang dapat dideteksi oleh transducer penerima,
sehingga waktu tempuh gelombang dapat diukur. Waktu tempuh T yang
dibutuhkan untuk merambatkan gelombang pada lintasan beton sepanjang L
dapat diukur, sehingga kecepatan gelombang dapat dicari dengan rumus
(Lawson dkk, 2011) :
V = L / T
Keterangan :
V = Kecepatan gelombang longitudinal (m/detik)
L = Panjang lintasan beton yang dilewati (m)
T = Waktu tempuh gelombang ultrasonik sepanjang lintasan L (detik)
Metode uji ultrasonic memiliki beberapa fungsi lain selain memperkirakan
mutu beton (International Atomic Energy Agency, 2002), yaitu :
a. Mengetahui keseragaman kualitas beton
b. Mendeteksi kedalaman retak beton
c. Honeycomb atau void atau kerusakan lain pada beton
11
d. Modulus elastis beton
e. Mengetahui kualitas beton setelah umur beberapa tahun
f. Mengetahui kekuatan tekan beton
Pengukuran pada beton yang pemadatannya kurang akan mempengaruhi
kekuatan tekan beton akibat dari penurunan kecepatan rambat gelombang
dalam beton Karena pada pemadatan beton yang kurang akan menimbulkan
rongga โ rongga mikro dalam beton sehingga alur perambatan gelombang
ultrasonik akan terhalang yang berakibat memperlambat kecepatan rambat
gelombang menembus beton.
2.2.1 .UPVT Metode Langsung (Direct)
Metode Langsung (Direct Transmision) yaitu dimana pengukuran dilakukan
dengan cara receiver transducer dan transmitter transducer diletakan saling
berhadapan. Pulsa gelombang akan merambat lurus dari transmitter
pemancar gelombang ultrasonic menuju receivernya, dimana sebelum
dipancarkan gelombang ultrasonic, terlebih dahulu probe permukaan
transmitter transducer diberikan gel atau couplant untuk menghindari udara
yang masuk diantara pertemuan tranducer dengan beton yang akan diuji.
Dalam perambatannya di dalam beton, mutu beton akan mempengaruhi
kecepatan gelombang ultrasonic menuju receiver transducer, begitu juga
dengan keberadaan rongga atau lubang mikro pada beton. Seperti
diilustrasikan pada gambar-gambar berikut:
12
Gambar2.2.1 Kondisi-kondisi yang berpengaruh dalam perambatan
gelombang dalam beton.
Beton dalam kondisi bagus.
Gelombang akan melintasi jarak terpendek antra Tx
dan Rx ๐0 =๐ฟ
๐ก0
Baja Tulangan.
Gelombang yang melalui baja tulangan akan tiba lebih dahulu dari pada gelombang yang merambat melalui
beton
Retak Dangkal .
Gelombang akan merambat diluar bidang retakan
t1 > t0 ; V1<V0
Retak Penuh tapi dengan lebar retak yang sempit
Sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian lagi akan diteruskan. Amplitudo akan berkurang banyak namun hanya terjadi peningkatan yang kecil pada t0
Retak Penuh dengan lebar retak yang besar
Seluruh gelombang akan dipantulkan tidak ada gelombang yang diterima Rx.
Rongga Mikro
Gelombang akan merambat mengelil ingi rongga-rongga mikro. Oleh karena itu akan terjadi penambahan waktu
perambatan
13
2.2.2 .UPVT Metode Semi Langsung (Semi Direct)
Metode semi langsung (Semi Direct) yaitu dimana receiver tranducer dan
transmitter tranducer diletakan pada posisi axial, satu bidang tegak lurus dan
satu bidang mendatar.
Gambar 2.2.2.1 Metode Semi Direct
Gelombang tetap akan merambat melalui jalan tercepat dari transmitter
menuju receiver . Metode ini biasa digunakan untuk pada beton yang hanya
terlihat sebagian sisinya sedangkan sisi lainnya terhalangi atau sulit
dijangkau.
Gambar.2.2.2.2. Kolom dan balok yang terlihat sebagian sisinya
14
2.2.3 UPVT Metode Semi Langsung (Semi Direct)
Metode tidak langsung (indirect) yaitu dimana receiver transducer dan
transmitter receiver diletakkan dalam satu bidang datar.
Gambar.2.2.3 Metode Indirect
Penggunaaan metode indirect ini akan bergantung pada permuakaan beton
yang diuji, karena itu perlunya pemakaian gel atau couplant yang cukup
untuk menutupi ketidak rataan permukaaan beton agar permuakaan beton
dengan transducer tetap hampa udara. Rambatan gelombang ultrasonic
akan dipancarkan oleh transmitter dan akan masuk ke beton lalu mencari
jalan tercepat untuk menuju receiver transducer yang diletakan pada jarak
tertentu. Karena factor permukaan maka penggunaan uji dengan metode ini
dilakukan beberapa kali pada titik uji yang sama dengan cara memindahkan
tranducer receiver dengan jarak tertentu, misalkan: pada uji pertama antara
tranducer transmitter dengan tranducer receiver diletakan dengan jarak 20
cm lalu setelah alat dioperasikan dan didapat waktu rambat awal, dan
setelah itu transducer receiver dipindahkan sejauh 20 cm lagi dengan posisi
transmitter tetap, sehingga jarak keduanya menjadi 40 cm. Maka didapatkan
waktu rambat kedua dan juga kecepatan rambat gelombang ultrasonic.
15
Gambar.2.2.3.1 Posisi alat UPV pada metode indirect
Gambar.2.2.3.2. Pemindahan posisi receiver transducer
Metode ini cocok untuk digunakan pada struktur beton yang hanya
permukaannya saja yang terlihat atau bisa dijangkau, karena prinsip metode
UPV ini adalah bersifat tidak merusak. Contoh struktur yang cocok
digunakan untuk metode ini yaitu jalan beton, pelat lantai dll.
2.3 Hammer Test
Hammer Test adalah pengujian mutu permukaan beton yang bersifat tidak
merusak. Hammer test bekerja berdasarkan prinsip energy, kekuatan beton
didapat secara empiris dengan mngeamati seberapa jauh loncatan ke
Tx
Rx1 Tx Rx2
16
belakang alat pemukul di dalam palu, setelah tumbukan terjadi. Jarak
pantulan yang timbul dari massa yang diberikan pada saat terjadi tumbukan
dengan permukaan beton, benda uji dapat memberikan indikasi kekerasan.
Pengujian ini sangat sensitive terhadap kondisi permukaan dan variasi
kekuatan yang ada pada permukaan beton. Karena factor sensitifitasnya
terhadap permukaan beton maka pengambilan uji dilakukan beberapa kali,
umunya diambil 9 kali ketukan atau tumbukan.
Metode penggunaan alat ini yaitu dengan memberikan suatu impuls
(tumbukan) pada permukaan beton yang di uji dengan suatu massa yang
diaktifkan dengan memberikan energi tertentu. Setelah suatu massa tersebut
di tumbukkan akan memberikan pantulan massa energy yang membuat
indikator nilai pukulan. Nilai indikator pantulan pukulan inilah yang
selanjutkan akan dikonversikan menjadi nilai kuat tekan. Hammer test yang
umunya digunakan adalah Hammer jenis Schmidt Rebound Hammer.
Hammer test berguna untuk memperkirakan keseragaman nilai kuat tekan
beton.
Gambar.2.3. Penggunaan Schmidt Hammer
17
Gambar.2.3.2. Detail Schmid Hammer
Metode uji Hammer ini digunakan untuk beberapa tujuan, yaitu :
a. mendapatkan nilai atau pengujian keseragaman beton yang terpasang
dilapangan
b. -Memberikan gambaran zona/daerah dari struktur beton yang memiliki
kualitas buruk atau mengalami penurunan/degradasi serta.
c. -Mengestimasi pertumbuhan kuat tekan dilapangan
Khusus untuk fungsi hammer test pada mengestimasi kuat tekan beton
dibutuhkan suatu korelasi/hubungan antara kekuatan tekan beton dengan
nilai pembacaan (rebound number). Nilai korelasi yang dibuat, ditentukan
berdasar pada tiap jenis komposisi campuran beton dan alat uji (rebound
hammer) yang digunakan. Nilai korelasi tersebut harus mencakup rentang
18
data kuat tekan yang diamati. Untuk mengestimasi kekuatan tekan selama
masa konstruksi, buat korelasi dengan melakukan serangkaian uji hammer
pada spesimen/benda uji silinder/kubus dan melakukan uji kuat tekan aktual
untuk spesimen/benda uji yang sama. Untuk mengestimasi kekuatan tekan
dari struktur/bangunan yang terpasang, bentuk hubungan/korelasi antara
nilai pembacaan hammer (rebound number) pada elemen struktur beton
yang diukur dengan kekuatan tekan aktual dari beton yang diambil pada
lokasi yang sama/berdekatan.
Terdapat beberapa sudut pengambilan hammer test pada beton uji yaitu :
a. Sudut 00 , yaitu untuk pengujian tegak lurus horizontal.
b. Sudut -900, pengujian tegak lurus ke bawah.
c. Sudut +900, pengujian tegak lurus ke atas.
d. Sudut 450, untuk pengujian pada bidang miring 45.
Dalam penggunaanya, hammer test perlu di kalibarsi terlebih dahulu, agar
kondisi pegas dalam alat sesuai dengan standar. Berikut adalah rumus yang
digunakan untuk mengkalibrasi alat hammer NJ-80:
๐ =โ ๐๐
1
๐.....................................................................(2.6)
AK=80
๐ ฬ .......................................................................(2.7)
Keterangan :
๐ = Angka rebound rata-rata
N = Jumlah pukulan
r = Besar pukulan (rebound)
AK = Angka kalibrasi