Fibers of My YSEP Life

Seumur blog ini ada, saya belum pernah secara penuh membahas mengenai riset saya selama YSEP dulu. Terus terang saya merasa tidak enak karena tidak berbagi salah satu elemen penting dalam masa pertukaran pelajar saya itu. Oleh karena itu, dalam post ini saya akan sedikit membuka tabir riset yang pernah saya lakukan selama program YSEP. Kenapa sedikit? Karena sangat sulit untuk menjelaskan semuanya dalam satu post. Jadi marilah kita telusuri sedikit demi sedikit.

Sebagai pembuka, judul riset yang saya lakukan adalah “Fracture Mechanic of Fiber Reinforced Concrete” atau yang dalam bahasa Indonesia diterjemahkan menjadi “Mekanika Fraktur pada Beton Berserat”. Apa itu mekanika fraktur? Secara umum, mekanika fraktur adalah perilaku retak suatu bahan. Secara detail, didalamnya terdapat mekanisme terjadinya retak yang mencakup energi, pola retak, pengaruh jenis material, dan lainnya yang saya pun belum bisa menguasainya secara penuh.  Selanjutnya adalah Fiber Reinforced Concrete (Beton berserat). Beton berserat adalah beton yang dicampur dengan serat (fiber) yang berfungsi meningkatkan property si beton itu. Di masa kini, beton berserat lebih berfungsi meningkatkan kekuatan tarik atau juga meningkatkan daktilitas si beton.

Untuk membahas mekanika fraktur di post ini dibutuhkan waktu dan tenaga yang cukup besar agar tidak salah memberikan informasi. Menurut saya, hari ini bukan waktunya, akan saya post di lain waktu. Oleh karena itu, mari kita intip mengenai beton berserat, spesifiknya, serat-serat yang digunakan dalam riset saya.

Saya menggunakan 5 jenis serat dalam riset mekanika fraktur saya. Serat-serta tersebut terbuat dari material Baja, polyvinyl alcohol (PVA), dan sisal. Fiber baja terdiri dari 3 jenis dengan perbedaan diameter dan tipe ujung. Fiber ini terbuat dari material baja yang biasa kita lihat sehari-hari. Dibanding fiber lain, fiber baja memiliki kuat tarik yang paling besar. Fiber PVA  adalah fiber sintetik yang sangat ringan dibanding fiber baja. Meskipun demikian, fiber ini memiliki kuat tarik yang lebih kecil dibanding fiber baja. Tipe fiber terakhir adalah Sisal, fiber ini dibuat dari sejenis rumput-rumputan yang biasa digunakan sebagai bahan dasar pembuatan tambang untuk perahu-perahu kuno. Fiber ini digunakan sebagai alternative penggunaan fiber dari bahan alam. Selanjutnya, berdasarkan riset yang dilakukan oleh pendahulu lab saya, fiber sisal terbukti lebih baik dibanding fiber dari bambu atau  serat kelapa. Propert fiber-fiber secara detail dapat dilihat dalam tabel dibawah.

Berdasarkan tabel diatas, fiber baja terdiri dari SH62, SH72, dan SW. Perbedaan antara SH dan SW adalah SH untuk tipe fiber berujung lengkung sedangkan SW adalah untuk tipe fiber berujung gelombang seperti terlihat pada gambar dibawah. Selanjutnya, angka 62 dan 72 menunjukan perbedaan diameter fiber.

Tipe fiber PVA dan Sisal dapat dilihat pada gambar dibawah. Perlu diketahui, diameter fiber sisal yang digunakan lebih kecil dibanding diameter rata-rata fiber lain karena sifat alami fiber Sisal tersebut.

Fiber tersebut digunakan dengan cara dicampurkan dengan beton. Seperti pada gambar dibawah.

Kemudian, jadilah specimen riset saya. Specimen yang dibuat adalah Spesimen untuk Compression test, tensile splitting test, three Point bending test of notched beam (TPB), dan 1.8 m x 0.3 m beam specimen seperti pada gambar-gambar dibawah.

Baik, sekian dulu ulasan tentang riset saya. Akan saya lanjutkan di post-post selanjutnya.

SNI Untuk Gedung

Referensi :

- Mata Kuliah “Dinamika Tanah dan Rekayasa Gempa” oleh Prof. Masyhur Irsyam

- Mata Kuliah “Rekayasa Struktur” oleh Dr. Jodi Firmansyah.

Beberapa minggu belakangan ini, masyarakat lalu lintas Indonesia sedang disibukan dengan terbitnya peraturan baru yang mengaruskan setiap kendaraan bermotor beroda dua untuk mengenakan helem sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI). Aturan ini diberlakukan guna mengurangi tingkat korban jiwa pengendara motor atas kecelakaan yang terjadi yang seringkali menimbulkan luka parah di bagian kepala. Adanya helem berstandar nasional Indonesia diharapkan memberikan jaminan perlindungan yang lebih besar bagi para pengendara motor. Meski sempat memicu pro dan kontra terkait kesiapan masyarakat dalam membeli helem berstandar ini, peraturan ini terus diberlakukan oleh pengatur jalan raya.

Pemberlakuan dan penegakan peraturan ini memang sangat penting dalam menciptakan lingkungan hidup yang lebih sehat. Namun, tahukah anda bahwa ada peraturan penting yang selama ini banyak dilanggar dan mengancam keselamatan jutaan penduduk Indonesia? Silahkan lihat gambar-gambar dibawah ini :

Besarnya kerusakan bangunan yang menimbulkan korban jiwa pada Gempa padang, gempa aceh, gempa Yogyakarta adalah contoh nyata perilaku masyarakat yang tidak mematuhi Standar perencanaan bangunan Indonesia. Jika masyarakat benar-benar mematuhi standar perencanaan bangunan yang ada, kerusakan bangunan tidak akan sebesar dan separah saat itu. Korban jiwa pun akan jauh berkurang mengingat korban jiwa akibat gempa kebanyakan terjadi karena keruntuhan bangunan.

Secara sederhana, Standar Perencanaan Bangunan adalah peraturan yang memberikan batasan minimum dan maksimum atas penggunaan dan material dalam membangun suatu bangunan. Adanya nilai batas ini memberikan bangunan yang kita buat kekuatan minimal dalam menahan beban-beban yang timbul selama masa guna bangunan (contoh : Beban gempa, beban manusia, beban angin, dll). Jika saja standar ini diikuti, bangunan-bangunan yang terkena gempa bisa menahan gaya gempa pada besaran tertentu sehingga besarnya kerusakan dapat lebih minimal dan bangunan tidak sampai roboh.

Untuk bangunan gedung (rumah, sekolah, kantor, ruko, mall), standar perencanaan bangunan di Indonesia dibagi menjadi bangunan beton (SNI 2847 2002), baja (SNI 1729 2002) dan kayu. Standar perencanaan ini dikombinasikan dengan standar pembebanan dan standar perencanaan ketahanan gempa (SNI 1726 2002). Standar diatas dibuat berdasarkan penelitian puluhan tahun yang telah banyak terbukti keandalannya baik di laboratorium maupun di lapangan.

Mengapa bangunan yang dibuat sesuai standard dapat menahan gaya gempa dengan besaran tertentu? Secara sederhana, teknologi manusia saat ini bisa memperkirakan secara kasar kemungkinan terjadinya gempa dengan skala tertentu dalam beberapa tahun kedepan (contoh : 50 tahun atau 100 tahun). Contoh kasarnya adalah kita bisa memperkirakan bahwa dalam 50 tahun kedepan, ada 90% kemungkinan terjadi gempa dengan magnitude di bawah 7 skala richter (ini kasar, karena sesungguhnya yang diperkirakan adalah percepatan gempanya : baca postingan Bagaimana Gempa Bumi Merusak Bangunan?). Dengan demikian, gaya gempa yang terjadi pada suatu bangunan pada suatu daerah dapat diperkirakan dengan mempertimbangan skala gempa yang akan dirancang. Sebagai contoh, bisa diambil skala 7 sehingga bangunan dirancang dapat menahan gaya gempa sebesar ini.

Bangunan yang runtuh dan menimpa penghuninya pada gempa Padang dan Yogyakarta sebagian besar adalah bangunan yang tidak mengikuti standar perencanaan bangunan. Gempa dengan magnitude 7 sudah tercakupi dalam standar perencanaan ketahahan gempa untuk bangunan gedung. Dengan kata lain, jika bangunan dirancang sesuai standar, bangunan tersebut tidak akan mengalami kerusakan parah seperti bangunan yang tidak sesuai standar.

Ketika ditanya, mengapa banyak bangunan yang tidak memenuhi standar? Tidak ketatnya pengawasan pemerintah dalam pembangunan gedung baru dan juga belum sadarnya masyarakat atas pentingnya standar bangunan memang menjadi alasan utama akan hal ini. Jika kita lihat Jepang, negara yang banyak mengalami gempa dan angin topan, negara ini terbukti dapat melaksanakan peraturan perencanaan dengan penuh sehingga rakyatnya terlindungi dari bencana yang masih bisa ditanggulangi sebelum timbulnya korban.

Bagaimana Gempa Bumi Merusak Bangunan?

Referensi :  Slide kuliah Prof. Masyhur Irsyam dan Dr. Ir Drajat Hoedajanto.

Indonesia merupakan negara kepulauan dengan resiko kegempa bumian yang tinggi. Nurhasanah dan Jamil (2009) menyebutkan bahwa selama selang waktu 1897 – 2000, tercatat sekitar 837 kejadian gempa bumi dengan magnitude diatas 5 skala richter. Terletak pada 6^o LU hingga 11^o LS serta 95^o BT hingga 141^o BT, kejadian-kejadian gempa bumi di Indonesia sering terjadi karena letak Indonesia yang berada di pertemuan tiga pelat tektonik besar dan Sembilan pelat tektonik kecil (Bird et al., 2003). Pelat-pelat tektonik dengan berbagai jenis pergerakan menciptakan zona subduksi dan sesar yang selalu aktif. Saat suatu lapisan tidak dapat menahan pergerakan lempeng yang bersinggungannya, akumulasi energi yang tercipta akan terlepas menjadi gempa bumi bumi.

Gambar 1 Peta Lempeng Tektonik di Indonesia

Gempa bumi dapat menimbulkan kerusakan pada bangunan sebagaimana yang kita ketahui dari gempa bumi padang, aceh, papua, dan gempa bumi-gempa bumi besar lainnya. Secara garis besar, besarnya kerusakan pada bangunan karena gempa bumi bergantung pada kekuatan bangunan dalam menahan gaya gempa bumi yang terjadi. Lalu, bagaimana cara gempa bumi menimbulkan kerusakan pada bangunan?

Untuk mengetahuinya, mari kita analogikan sebuah bangunan sebagai seseorang yang tengah berdiri diatas mobil bak terbuka. Kondisi awal adalah mobil sedang dalam keadaan diam dan orang itu pun dalam keadaan diam (stabil), tidak bergerak dan berat badannya ditopang langsung oleh bagian dasar mobil searah gravitasi. Berat orang tersebut merupakan sebuah gaya (force) searah gravitasi yang besarnya :

Berat (Newton)  = massa (kg)  * gravitasi (m/s2)

Dari hal ini, gravitasi merupakan sebuah satuan percepatan yang arahnya menuju pusat bumi. Dengan kondisi mobil yang diam, tidak ada percepatan lain kecuali percepatan gravitasi tersebut.

Sekarang kita liat ketika mobil mulai bergerak untuk mencapai kecepatan 100 KM/jam. Adanya perubahan kecepatan dari 0 hingga 100 KM/jam membuat mobil mengalami percepatan sesuai arah mobil bergerak. Adanya percepatan ini membuat orang yang berada diatas mobil terdorong ke arah belakang (Gambar 2). Besarnya gaya dorong sesuai dengan persamaan  :

Gaya dorong (Newton)  = massa (kg)  * percepatan mobil (m/s2)

Semakin besar massa seseorang atau semakin besar percepatan mobil tersebut, semakin besar pula gaya dorong ke belakang yang timbul.

Gambar 2

Selanjutnya, ketika mobil dengan kecepatan 100 KM/jam hendak menghentikan lajunya sehingga kecepatannya menjadi 0 KM/jam, terjadi perlambatan yang juga adalah percepatan dengan besaran negatif.  Dengan demikian, orang diatas mobil akan terhempas kearah depan (Gambar 3). Sama dengan kejadian sebelumnya, Besarnya gaya dorong sesuai dengan  persamaan:

Gaya dorong (Newton)  = massa (kg)  * percepatan mobil (m/s2)

Gambar 3

Ketika gempa bumi bumi terjadi, permukaan tanah akan bergerak dengan percepatan tertentu. Dengan demikian, bangunan yang mengalami gempa bumi dapat dianalogikan sebagai seseorang yang sedang berdiri diatas mobil yang mengalami perubahan kecepatan. Selanjutnya, gaya dorong yang berpotensi merusakan bangunan akan timbul karena perubahan kecepatan itu.

Dampak dari gaya yang timbul akibat gempa pada bangunan yang tidak cukup kuat menahan gayanya dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah ini :

Secangkir Kopi dan Sandwich

Waktu menunjukan pukul 8.50. Diiringi musik project pop yang tak terdengar karena tertutup gemuruh kendaraan bermotor yang lalu lalang di depan Bandung Indah Plaza (BIP), saya duduk menikmati kopi dan sandwich di sebuah gerai Dunkin Donuts yang langsung menghadap gedung Gramedia. Kopi yang masih pana itu terlihat masih mengeluarkan uap wangi kopinya. Sandwich yang tersaji dihiasi dengan salada dan telur dadar masih belum saya sentuh, menanti selesainya satu paragraph awal dari blog yang saya tulis ini.

Seketika setelah paragraf pertama diatas selesai saya ketik, saya langsung melahap bagian telur dadar dari sandwich yang terjadi. Menu makanan seharga sebelas ribu itu memang layak untuk dinikmati di suasana pagi di BIP ini.

Mungkin anda bertanya, what the hell am I doing here? Menikmati sarapan di counter dunkin donut BIP memang tidak masuk kedalam rencana saya hari ini. Pada mulanya saya berencana untuk menemui dosen wali saya di karang setra untuk meminta tanda-tangan dari surat rekomendasi beliau untuk lamaran beasiswa program s2 saya. Beliau menyuruh saya untuk datang pagi ke rumahnya.

Beliau memang tidak sering berada di bandung, hanya 2 minggu sekali saja dia berada di bandung. Itu pun hanya pada hari jumat sampai minggu pagi saja beliau berada di sini. Olehkarena itu, saya berencana datang ke rumahnya pada hari ini, sabtu pagi. Namun, saya kira, jam 9 adalah batasan pagi bagi beliau. Sayangnya, ketika saya mengunjungi rumahnya tepat pukul 8.20, beliau baru saja berangkat meninggalkan rumahnya. Menuju tempat yang tidak saya ketahui karena kabar keberangkatan beliau saya dapat dari pembantu beliau.

Well, apa boleh buat. Saya pergi meninggalkan rumahnya. Saya pun tidak tahu kapan saya harus berkunjung lagi ke rumah beliau. Karena rencana awal saya setelah ke rumah beliau adalah berangkat ke BEC untuk membeli tinta bagi printer saya dan langsung ke BIP untuk membeli tiket nonton untuk saya dan pacar saya, tanpa berpikir panjang saya langsung saja berangkat menuju BEC.

Setiba di BEC tepat pukul 8.40, salah satu Gedung pusat penjualan elektronik di Bandung itu ternyata masih tutup. Semua area parkiran pun masih terkunci. Saya pun melanjutkan ke rencana kedua untuk berangkat menuju BIP. Memang, setiba di BIP, area parkiran di lantai satu sudah terbuka. Sudah ada penjaga yang menyambut saya setiba di gerbang parkiran dan saya pun masuk untuk parkir. Selanjutnya, saya berjalan menuju gerbang utama dan ternyata gerbang itu masih tertutup.

Saya pun membaca petunjuk waktu buka BIP yang ternyata  adalah 9.30. Saat itu jam tangan saya menunjukan pukul 8.45, menanti 45 menit memang tidak sebentar, tapi entahlah,  saya merasa malas jika harus langsung kembali ke rumah. Saya pun melihat counter Dunkin Donut yang memasang pengumuman “Breakfast Package – Rp. 10.900 – 06.00 – 10.00 AM “. Well, saya menemukan satu alasan yang saya rasa cukup kuat untuk tinggal di BIP dan menanti BIP dan BEC buka.

Dan begitulah ceritanya, mengapa post ini tercipta. Memang paling enak untuk menulis di pagi hari terlebih di tempat yang tidak biasa bagi saya dan ditemani dengan secangkir kopi dan roti Sandwich.

 

– Ditulis hari Sabtu, 28 Nov 09 –