BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.1. Perencanaan Balok Terlentur Bertulangan Tarik Saja
Berdasarkan jumlah tulangan tarik pada penampang balok bertulang untuk mencapai keseimbangan regangan dapat dibedakan atas tiga jenis
penampang, yaitu : 1. Penampang balok bertulangan seimbang
Seperti yang telah dikemukakan di atas, meskipun rumus lenturan tidak berlaku lagi dalam metode perencanaan kekuatan pada keadaan ultimit,
akan tetapi prinsip dasar teori lentur masih digunakan pada analisis penampang. Untuk letak garis netral tertentu, perbandingan antara regangan
baja dengan regangan beton maksimum dapat ditetapkan berdasarkan distribusi regangan linear. Sedangkan letak garis netral tergantung pada
jumlah tulangan baja tarik yang dipasang dalam suatu penampang sedemikian, sehingga blok tegangan tekan beton mempunyai kedalaman cukup, agar dapat
tercapai keseimbangan gaya-gaya dimana resultan tegangan tekan seimbang dengan resultan tegangan tarik
ƩH=0. Apabila jumlah tulangan baja tarik sedemikian hingga letak garis
netral pada posisi dimana akan terjadi secara bersamaan regangan luluh pada baja tarik dan regangan beton tekan maksimum 0,003 , maka penampang
disebut bertulangan seimbang. Besarnya regangan luluh pada baja tarik Ɛ
y
ditentukan dengan rumus: Ɛ
y
=
fy Es
Universitas Sumatera Utara
dimana : Ɛ
y =
regangan luluh pada baja fy = tegangan luluh baja
Es = modulus elastisitas bahan 200.000 MPa Menentukan jumlah tulangan tarik yang diperlukan untuk mencapai
kesimbangan regangan lihat Gambar 3.1.
Gambar 3.1
Regangan dan Tegangan Dari perbandingan segitiga pada diagram regangan:
c Ɛc
=
d−c Ɛs
maka c =
Ɛc .d Ɛc+ Ɛy
a = β . c
N
D
= 0,85 . fc. a. b = 0,85 . fc.
β. c. b N
T
= As . fy Dimana
ƩH = 0 maka N
D
= N
T
Sehingga diperoleh: As =
N
T
fy
=
N
D
fy
=
�0,85 f
′
c�.a.b fy
2. Penampang balok bertulangan lebih Over reinforced Apabila penampang balok beton bertulang mengandung jumlah
tulangan baja tarik lebih banyak dari yang diperlukan untuk mencapai
Universitas Sumatera Utara
keseimbangan regangan, penampang balok demikian disebut bertulangan lebih over reinforced. Berlebihnya tulangan baja tarik mengakibatkan garis
netral bergeser ke bawah. Hal demikian akan berakibat beton mendahului mencapai regangan maksimum 0,003 sebelum tulangan baja tariknya luluh.
3. Penampang balok bertulangan kurang Under reinforced Apabila suatu penampang balok beton bertulang mengandung jumlah
tulangan baja tarik kurang dari yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan reganganm penampang demikian disebut bertulangan kurang
under reinforced. Letak garis netral akan lebih naik sedikit daripada keadaan seimbang, tulangan baja tarik akan mendahului mencapai regangan
luluh tegangan luluh sebelum beton mencapai regangan maksimum 0,003. Gambar di bawah ini memperlihatkan variasi letak garis netral dari
ketiga jenis penampang balok seperti yang telah dijelaskan di atas.
Gambar 3.2
Variasi Letak Garis Netral dengan Perbedaan Jenis Penulangan
Universitas Sumatera Utara
III.2. Kuat Lentur Balok
Bila suatu penampang beton bertulang yang dibebani lentur murni dianalisis, pertama-tama perlu dipakai sejumlah kriteria agar penampang itu
mempunyai probabilitas keruntuhan yang layak pada keadaan batas hancur. Anggapan yang digunakan dalam menganalisis beton bertulang yang
diberi beban lentur adalah : 1. Beton tidak dapat menerima garis tarik karena beton tidak mempunyai
kekuatan tarik. 2. Perubahan bentuk berupa pertambahan panjang dan perpendekan regangan
tarik dan tekan pada serat-serat penampang, berbanding lurus dengan jarak tiap serat ke sumbu netral. Ini merupakan kriteria yang kita kenal,
yaitu penampang bidang datar akan tetap berupa bidang datar. 3. Hubungan antara tegangan dan regangan baja σ
s
dan ϵ
s
dapat dinyatakan secara skematis.
4. Hubungan antara tegangan dan regangan beton σ
s
dan ϵ
s
dapat dinyatakan secara skematis.
Untuk menentukan kuat lentur pada balok, berlaku rumus lenturan sebagai berikut :
σ
lt
=
1 2
��� �
1
σ
lt
=
� .�
1 12
�ℎ
3
2
dengan : σ
lt
= tegangan lentur pada balok MPa M = momen yang bekerja pada balok kg.cm
Universitas Sumatera Utara
c = jarak serat terluar terhadap garis netral cm I = momen inersia penampang balok terhadap garis netral cm
4
w = besar beban kg.
III.3. Lendutan Sesaat
Secara umum, defleksi pada balok elastis dapat diperoleh dengan prinsip dasar mekanika:
δ = k
� �
2
��
�
Dimana : k = faktor yang tergantung pada kekakuan tumpuan dan kondisi pembebanan
M = momen yang bekerja pada penampang Ie = momen inersia efektif
Apabila besar momen maksimum pada suatu batang lentur lebih kecil dari momen crack maka tidak akan terjadi retak lentur, sehingga momen
inersia efektif adalah penampang transformasi yang tidak mengalami retak dan E adalah modulus elastisitas beton.
Pada pembebanan yang besar akan terbentuk retak tarik lentur dimana dalam daerah retak lentur tersebut posisi sumbu netral berubah-ubah. Momen
inersia pada lokasi retak dapat dihitung dengan menggunakan penampang yang telah mengalami retak. Sementara di antara dua retak digunakan momen
inersia penampang utuh. Dan di antara kedua keadaan ekstrim ini, momen inersia efektif mengalami transisi secara berangsur-angsur.
Universitas Sumatera Utara
III.4. Lendutan Jangka Panjang
Faktor-faktor yang tergantung waktu dapat memperbesar defleksi terhadap bertambahnya waktu. Sebagai akibatnya perencana harus
mengevaluasi defleksi sesaat immediate maupun defleksi jangka panjang long term
agar defleksi terjamin tidak akan melebihi suatu kriteria tertentu. Efek-efek yang tergantung waktu ini disebabkan oleh rangkak creep, susut
shrinkage dan regangan-regangan tambahan yang menyebabkan perubahan
distribusi tegangan pada beton dan baja tulangan hingga kelengkungan pada elemen struktur bertambah walaupun beban luar tetap.
Dengan bertambahnya waktu, deformasi rangkak juga akan bertambah besar secara asimtot, dan untuk tegangan yang sama deformasi
rangkak yang terjadi pada beton berkekuatan rendah lebih besar dibanding dengan yang terjadi pada beton berkekuatan tinggi. Oleh sebab itu, lendutan
jangka panjang yang disebabkan oleh beban dapat diperkirakan dengan menggantikan Ec dengan modulus tekan ekivalen.
Tabel 3.1
Perhitungan Lendutan Yang Terjadi Pada Beberapa Kondisi Pembebanan
Kondisi Pembebanan dan Profil Tendon Pada Balok Sederhana dengan Bentang l
Defleksi di Tengah bentang
∆
Beban Merata
∆ = 5
384 ��
4
��
Universitas Sumatera Utara
Beban Terpusat 1
∆ = 1
48 ��
3
��
Beban Terpusat 2
∆ =
1 24
��3�
2
− 4�
2
��
Eksentrisitas Konstan
∆ = 1
8 ���
2
��
Titik Harping
Tunggal ∆ =
2 �
1
+ �
2
24 ��
2
��
Titik Harping
Ganda ∆
= �
�
1
8 −
�
2
6 �
1
− �
2
� ��
2
��
Profil Parabola
∆ =
��
1
+ 5
6 �
1
− �
2
� ��
2
8 ��
Universitas Sumatera Utara
Pada keadaan setelah retak, lendutan balok yang terjadi tidak dapat dihitung menggunakan persamaan lendutan biasa, karena akan mengalami
kesulitan dalam menentukan momen inersia yang akan digunakan. Untuk bagian balok dengan momen lebih kecil daripada momen retak
M
cr
, balok dapat diasumsikan tidak mengalami retak dan momen inersia dapat diasumsikan sebesar I
g
. Namun ketika momen lebih besar daripada momen retak M
cr
, retak tarik pada balok akan menyebabkan berkurangnya penampang melintang balok, dan momen inersia dapat diasumsikan sama
dengan nilai transformasi I
cr
. Pada retak tarik diasumsikan bahwa momen inersia mendekati momen
inersia transformasi I
cr
, tetapi perlu diingat pada tempat di antara retak-retak tersebut nilai momen inersia lebih mendekati I
g
. Akibatnya sulit sekali menentukan nilai momen inersia yang akan digunakan.
Peraturan ACI memberikan persamaan momen inersia yang digunakan dalam perhitungan lendutan. Momen inersia ini merupakan nilai
rata-rata dan digunakan pada semua titik pada balok sederhana dimana lendutan terjadi. Momen inersia ini disebut momen inersia efektif I
e
dimana dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
I
e
= �
�
��
�
�
�
3
�
�
+ �1 − �
�
��
�
�
�
3
� �
��
dimana : I
e
= Momen inersia efektif M
a
= Momen beban layan maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan
I
g
= Momen inersia penampang I
cr
= Momen inersia transformasi pada penampang retak
Universitas Sumatera Utara
M
cr
= Momen retak, yang dapat dihitung dengan persamaan berikut: M
cr
=
�
�
�
�
�
�
dengan: f
r
= Modulus retak beton = 0,7 ��′�
y
t
= jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik mengabaikan tulangan baja =
1 2
ℎ
III.5. Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang III.5.1. Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal
Sebelum melaksanakan praktikum diperlukan analisa pada benda uji balok beton bertulang terlebih dahulu. Analisa yang akan dilakukan berupa
analisa perhitungan tinggi garis netral balok beton bertulang yang telah direncanakan dengan dimensi dan batasan sebagai berikut:
Gambar 3.3 Penampang Balok Beton Bertulang Normal
Direncanakan : b = 15 cm
h = 25 cm selimut beton = 3,5 cm
mutu beton K-225 fc = 19,73 MPa mutu tulangan baja BJTP 24 fy = 240 MPa
Universitas Sumatera Utara
q = 0,15 m x 0,25 m x 24 kNm
3
= 0,9 kNm As = 2D12 226,2 mm
2
As = 2D12 226,2 mm
2
d = selimut beton + Ø sengkang + 12 Ø tulangan utama = 35 mm + 6 mm + 12 12
= 47 mm d = h - d
= 250 mm - 47 mm = 203 mm
Menghitung Tinggi Garis Netral Balok Beton Bertulang Normal dengan Metode Kekuatan Batas Ultimit
Dianggap bahwa semua tulangan baja, baik tulangan tarik maupun tulangan tekan telah mencapai luluh, maka ditetapkan: As = As
Dengan mengacu pada gambar NT1 + NT2 = ND1 + ND2
As’ fy + As fy = 0,85 f’cab + As’ f’s 226,2 + 226,2 240 = 0,85 19,73 a 150 mm + 226,2 240
108 576 = 2515,575 a + 54 288 2515,575 a = 54 288
a = 21,58 mm Tentukan letak garis netral
c = a β
1
c = 21,58 mm 0,85 c = 25,388 mm
Universitas Sumatera Utara
dimana: c = jarak serat tekan terluar ke garis netral Pemeriksaan regangan tulangan baja dengan berdasarkan segitiga sebangun :
Pada tulangan tekan Ɛs =
�−�
′
�
0,003 =
25,388−47 25,388
0,003 = −0,00255
Pada tulangan tarik Ɛs =
�−� �
0,003 =
203−25,388 25,388
0,003 = 0,021 Untuk baja mutu 24,
Ɛy =
�� 200000
=
240 200000
= 0,0012 Karena
Ɛs dan Ɛs lebih besar dari Ɛy, maka baik tulangan baja tekan maupun tarik telah mencapai luluh terlebih dahulu sebelum beton tekan
mencapai regangan 0,003. Dengan demikian, anggapan mengenai tegangan baja benar dan sesuai perhitungan.
Mn
1
= As fy d-12 a = 226,2 240 203-12 21,58
= 10 434 696 Nmm = 10,434 kNm Mn
2
= As fy d-d = 226,2 240 203-47
= 8 468 928 Nmm = 8,469 kNm
Universitas Sumatera Utara
Mn = Mn
1
+ Mn
2
= 10,434 + 8,469 = 18,903 kNm
Menghitung besarnya P terpusat secara teoritis
Gambar 3.4 Pembebanan Balok Beton Bertulang
R
A
= R
B
= 12 P Mn = R
A
1 3
� +
1 2
q
� 3
� 3
+
1 2
��
� 3
Mn =
1 2
�
1 3
� +
1 2
q
� 3
� 3
+
1 2
��
� 3
1 6
�� = Mn -
1 2
q
� 3
� 3
-
1 2
��
� 3
1 6
� 3 = 18,903 -
1 2
0,9
3 3
3 3
-
1 2
0,93
3 3
P = 34,206 kN atau 3420,6 kg Karena terdapat 2 beban terpusat yang diberikan, maka masing-
masing beban yang diberikan sebesar : 0,5 P = 17,103 kN atau 1710,3 kg
Universitas Sumatera Utara
III.5.2. Benda Uji Balok Beton Bertulang Perkuatan Baja Ringan
Sebelum melaksanakan praktikum diperlukan analisa pada benda uji balok beton bertulang terlebih dahulu. Pada penelitian ini, perkuatan baja
ringan akan dilakukan pada daerah tarik balok beton bertulang dimana daerah yang mengalami tarik adalah daerah di bawah garis netral. Oleh karena itu,
diperlukan analisa perhitungan guna mencari garis tinggi netral pada benda uji balok beton bertulang yang telah direncanakan dengan dimensi dan
batasan sebagai berikut:
Gambar 3.5
Penampang Balok Beton Bertulang Perkuatan Baja Ringan Direncanakan :
b = 15 cm h = 25 cm
selimut beton = 3,5 cm mutu beton K-225 fc = 19,73 MPa
mutu tulangan baja BJTP 24 fy = 240 MPa q = 0,15 m x 0,25 m x 24 kNm
3
= 0,9 kNm As = 2D12 226,2 mm
2
As = 2D12 226,2 mm
2
d = 47 mm
Universitas Sumatera Utara
d = 203 mm Asb = 63,45 mm
2
Fyb = 511,2 Nmm
2
Menghitung Tinggi Garis Netral Balok Beton Bertulang Normal dengan Metode Kekuatan Batas Ultimit
Dianggap bahwa semua tulangan baja, baik tulangan tarik maupun tulangan tekan telah mencapai luluh, maka ditetapkan: As = As
Dengan mengacu pada gambar NT1 + NT2 + NTb = ND1 + ND2
As’ fy + As fy + Asbfyb = 0,85 f’cab + As’ f’s 226,2 + 226,2240 + 63,45 511,2 = 0,85 19,73a150 mm + 226,2240
141 011,64 = 2515,575 a + 54 288 2515,575 a = 86 723,64
a = 34,475 mm Tentukan letak garis netral
c = a β
1
c = 34,475 mm 0,85 c = 40,558 mm
dimana: c = jarak serat tekan terluar ke garis netral Pemeriksaan regangan tulangan baja dengan berdasarkan segitiga sebangun :
Universitas Sumatera Utara
Pada tulangan tekan Ɛs =
�−�
′
�
0,003 =
40,558−47 40,558
0,003 = −0,000476
Pada tulangan tarik Ɛs =
�−� �
0,003 =
203−40,558 40,558
0,003 = 0,012 Untuk baja mutu 24,
Ɛy =
�� 200000
=
240 200000
= 0,0012 Karena
Ɛs Ɛy Ɛs, maka tulangan baja tarik telah luluh bersamaan dengan tercapainya regangan maksimum beton sebesar 0,003 tetapi baja
tekan belum. Dengan demikian, ternyata anggapan-anggapan pada langkah awal tidak benar. Maka diperlukan mencari letak garis netral terlebih dahulu,
dengan menggunakan persamaan berikut : NT1 + NT2 + NTb = ND1 + ND2
As’fy + Asfy + Asbfyb = 0,85f’cab + As’f’s Dimana:
�
′
� = ��
′
�� =
�−�
′
�
0,003 ��
Astot = As’ + As a = β
1
c Dengan melakukan beberapa substitusi didapat :
Astot fy + Asbfyb = 0,85f’cβ
1
cb + As’
�−�
′
�
0,003 �� ] x c
Astotfyc + Asbfybc = 0,85f’cβ
1
c
2
b + 0,003EsAs’c – 0,003EsAs’d’ 0,85f’cβ1bc
2
+ 0,003EsAs’ – Astot fy – Asb fyb c – 0,003EsAs’d’ = 0 Dengan memasukkan nilai-nilai berikut:
Es = 200000 Nmm
2
β
1
= 0,85 As tot = 452,4 mm
2
As = 226,2 mm
2
Universitas Sumatera Utara
Fy = 240 Nmm
2
fc = 19,73 Nmm
2
b = 150 mm
Asb = 63,45 mm
2
d = 47 mm
Fyb = 511,2 Nmm
2
diperoleh persamaan berikut: 2138,24 c
2
- 5291,64 c - 6378840 = 0 Dengan rumus ABC, didapat:
c
1
= 55,87 mm c
2
= -53,4 mm tidak memenuhi Digunakan nilai c = 55,87 mm
fs =
c−d
′
c
0.003Es =
55,87−47 55,87
0.003200000 = 95,257 MPa Nilai fs fy, dengan demikian berarti asumsi bahwa tulangan tarik
telah luluh bersamaan dengan tercapainya regangan maksimum beton sebesar 0,003 sementara tulangan tekan belum luluh sudah benar.
a = β
1
c = 0,85 55,87 = 47,49 mm N
D1
= 0,85 fcab = 0,85 19,7347,49150 = 119 464,7 N N
D2
= As fs = 226,2 95,257 = 21 547,1 N N
D
= N
D1
+ N
D2
= 141 011,8 N N
T1
= Astot fy = 452,4 240 = 108 576 N N
T2
= Asb fyb = 63,45 511,2 = 32 435,6 N N
T
= N
T1
+ N
T2
= 141 011,6 N N
D
= N
T
... OK Mn
1
= N
D1
z
1
= N
D1
d-12 a = 21 414 645 Nmm = 21,415 kNm Mn
2
= N
D2
z
2
= N
D2
d-d = 3 361 348 Nmm = 3,361 kNm Mn = Mn
1
+ Mn
2
= 24,776 kNm
Universitas Sumatera Utara
Menghitung besarnya P terpusat secara teoritis
Gambar 3.6
Sketsa Pembebanan Balok Beton Bertulang R
A
= R
B
= 12 P Mn = R
A
1 3
� +
1 2
q
� 3
� 3
+
1 2
��
� 3
Mn =
1 2
�
1 3
� +
1 2
q
� 3
� 3
+
1 2
��
� 3
1 6
�� = Mn -
1 2
q
� 3
� 3
-
1 2
��
� 3
1 6
� 3 = 24,776 -
1 2
0,9
3 3
3 3
-
1 2
0,93
3 3
P = 45,952 kN atau 4595,2 kg Karena terdapat 2 beban terpusat yang diberikan, maka masing-
masing beban yang diberikan sebesar : 0,5 P = 22,976 kN atau 2297,6 kg
III.5.3. Perhitungan Tulangan Geser
Untuk menentukan banyaknya tulangan geser yang dibutuhkan maka besarnya gaya lintang perlu dicari terlebih dahulu. Dengan menghitung
kembali reaksi yang terjadi pada perletakan yang direncanakan dengan memasukkan beban-beban yang telah dihitung sebelumnya.
Universitas Sumatera Utara
ƩM
B
= 0 R
A
3 =
3 2
P +
1 2
� �
2
3 R
A
= 57,678 kN R
A
= 19,226 kN Perhitungan Gaya Lintang
≤ x ≤ � Mx = R
A .
x -
1 2
q. x
2
Dx = R
A
- q
.
x Untuk x = 0 ; Dx = 19,226 kN
Untuk x = 1 ; Dx = 19,226 - 0,9 = 18,326 kN 1
≤ x ≤ 2 Mx = R
A .
x -
1 2
q. x
2
-
1 2
P x-1 Dx = R
A
- q . x - 0,5 P Untuk x = 1 ; Dx = 19,226 - 0,9 - 17,876 = 0,45 kN
Untuk x = 2 ; Dx = 19,226 - 1,8 - 17,876 = -0,45 kN Dari perhitungan di atas didapat gaya lintang maksimum sebesar 19,226 kN,
maka besarnya gaya geser rencana total karena beban luar Vu = 19,226 kN. Sedangkan kapasitas kemampuan beton untuk menahan gaya geser adalah Vc.
Vc =
1 6
��′�. b. d =
1 6
√19,73. 150. 203. 10
-3
= 22,54 kN
1 2
Ø
Vc =
1 2
. 0,6 . 22,54 = 6,762 kN Karena Vu
1 2
Ø
Vc , maka diperlukan tulangan sengkang.
Universitas Sumatera Utara
Menghitung Vs pada tempat dukungan balok : Vs perlu =
��
Ø
- Vc =
19,226
0,6
- 22,54 = 9,5 kN Menghitung Vs dimana beban terpusat bekerja :
Vs perlu =
��
Ø
- Vc =
18,326
0,6
- 22,54 = 8 kN Apabila digunakan tulangan baja D6 As = 28,27 mm
2
untuk sengkang, maka spasi yang diperlukan adalah:
Vs = 9,5 - 203 . 0,6 . 10
-3
= 9,378 kN S perlu =
�� .�� .�
Vs
=
28,27 .240 .203 .10
−3 9,378
= 146,87 mm Sengkang yang dipasang adalah D6-100 untuk keseluruhan balok.
III.6. Bahan Penelitian III.6.1. Semen
Semen adalah bahan yang digunakan untuk campuran agregat. Fungsi utama semen adalah sebagai bahan perekat untuk mengikat butir-butir agregat
sehingga membentuk suatu massa yang padat dan mengisi rongga udara di antara butir-butir agregat sehingga banyak digunakan pada pembangunan di
sektor konstruksi sipil. Semen dapat mengeras dengan adanya air melalui proses kimia hidrasi. Kecepatan hidrasi sangat bergantung dari kehalusan
partikel-partikel semen. Ditinjau dari penggunaannya menurut ASTM, semen Portland dapat
dibedakan menjadi 5 jenis :
Universitas Sumatera Utara
a. Jenis I, semen Portland jenis umum normal Portland cement yaitu jenis semen Portland untuk penggunaan dalam konstruksi beton secara umum
yang tidak memerlukan sifat-sifat khusus. b. Jenis II, semen jenis khusus dengan perubahan-perubahan modified
Portland cement . Semen ini memiliki panas hidrasi lebih rendah dan
keluarnya panas lebih lambat daripada semen jenis I. Semen jenis ini digunakan untuk bangunan tebal seperti pilar dengan ukuran besar. Panas
hidrasi yang agak rendah dapat berakibat retak-retak pengerasan. Semen jenis ini dapat pula digunakan untuk bangunan drainase di tempat yang
memiliki konsentrasi sulfat agak tinggi. c. Jenis III, semen Portland dengan kekuatan awal tinggi high early strength
Portland cement . Dari jenis semen ini diperoleh kekuatan besar dalam
waktu yang singkat. Umumnya digunakan untuk perbaikan bangunan beton yang perlu segera digunakan.
d. Jenis IV, semen Portland dengan panas hidrasi rendah low heat Portland cement
. Jenis semen ini merupakan jenis khusus untuk penggunaan yang memerlukan panas hidrasi yang rendah dan kekuatannya lambat. Jenis
semen ini dipergunakan untuk bangunan beton massa seperti bendungan. e. Jenis V, semen Portland tahan sulfat sulfate resisting Portland cement.
Jenis semen ini merupakan jenis khusus untuk penggunaan pada bangunan yang terkena sufat seperti di tanah dan di air yang tinggi kadar alkalinya.
Pengerasan berjalan lebih lambat daripada semen Portland biasa. Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen portland
tipe I dengan merek dagang Semen Tiga Roda dalam kemasan 1 zak 50 kg.
Universitas Sumatera Utara
III.6.2. Agregat
Agregat adalah butiran mineral alam yang bersifat sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau beton dan menempati sebanyak 70-75
dari isi total beton. Maka pengurangan agregat dengan kualitas yang baik akan menentukan kekuatan beton dan mempengaruhi durabilitasnya.
Distribusi ukuran agregat harus direncanakan sedemikian rupa sehingga seluruh massa beton solid, homogen dan rongga antar agregat minimum.
Agregat harus memenuhi standar untuk penggunaan secara teknik: agregat harus bersih, keras, kuat, partikel yang bebas dari penyerapan kimia,
lapisan lumpur, dan material halus lainnya dalam batas wajar yang dapat mempengaruhi hidrasi dan pengikatan semen pasta.
Agregat halus pasir dan agregat kasar batu pecah yang digunakan pada penelitian ini bersumber dari Binjai.
III.6.2.1. Agregat Halus
Pasir adalah salah satu dari bahan campuran beton yang diklasifikasikan sebagai agregat halus. Yang dimaksud dengan agregat halus
adalah agregat yang lolos saringan no.8 dan tertahan pada saringan no.200. Pasir merupakan bahan tambahan yang tidak bekerja aktif dalam proses
pengerasan, walaupun demikian kualitas pasir sangat berpengaruh pada kekuatan beton.
Agregat halus yang digunakan sebagai bahan pengisi beton harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
1. Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang tajam dan keras. Butir - butir harus bersifat kekal, dan tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca
seperti hujan atau terik matahari. 2. Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih besar dari 5
ditentukan terhadap berat kering. Yang dimaksud dengan lumpur adalah bagian-bagian yang dapat melalui ayakan 0,063 mm. Apabila kadar
lumpur melampaui 5, maka agregat harus dicuci terlebih dahulu. 3. Agregat halus tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu
banyak dan harus dibuktikan dengan percobaan warna dari Abrams- Harder
dengan larutan NaOH. Agregat halus yang tidak memenuhi percobaan ini dapat juga dipakai, asal kekuatan tekan adukan agregat
tersebut pada umur 7 hari dan 28 hari tidak kurang dari 95 dari kekuatan adukan agregat yang sama tetapi dicuci dalam 3 NaOH yang kemudian
dicuci hingga bersih dengan air pada umur yang sama. 4. Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam besarnya
dan apabila diayak harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : a. sisa di atas ayakan 4 mm harus minimum 2 berat
b. sisa di atas yakan 1 mm harus minimum 10 berat c. sisa ayakan 0,25 mm harus berkisar antara 80 dan 95 berat
5. Pasir laut tidak boleh dipakai sebagai agregat halus untuk semua mutu beton, kecuali dengan petunjuk-petunjuk dari lembaga pemeriksaan bahan-
bahan yang diakui. 6. Butiran agregat halus berdiameter 0.075 mm hingga 4 mm.
Universitas Sumatera Utara
Derajat kehalusan suatu agregat ditentukan oleh modulus kehalusan Fineness Modulus dengan batasan-batasan sebagai berikut :
a. Pasir Halus : 2,20 FM 2.60
b. Pasir Sedang : 2,60
≤ FM 2,90 c. Pasir Kasar
: 2,90 ≤ FM ≤ 3,20
Adapun agregat halus yang dikategorikan baik berdasarkan persen lolosnya adalah berdasarkan tabel 3.1 di bawah ini.
Tabel 3.2
Persentase Lolos Agregat Halus Diameter ayakan mm
lolos 9,52
4,76 2,38
1,19
0,6 0,3
0,15 100
95-100 85-100
50-85 25-60
10-30
2-10
III.6.2.2. Agregat Kasar
Agregat kasar yang digunakan untuk beton merupakan kerikil hasil disintergrasi dari batu-batuan atau berupa batu pecah split yang diperoleh
dari alat pemecah batu, dengan syarat ukuran butiran lolos ayakan 38,1mm dan tertahan di ayakan 4,76 mm. Pada umumnya yang dimaksud dengan
agregat kasar adalah agregat dengan besar butir lebih dari 5 mm. Agregat kasar yang digunakan pada campuran beton harus memenuhi
persyaratan-persyaratan sebagai berikut: 1. Agregat kasar adalah agregat dengan besar butiran lebih dari 5 mm. Sesuai
dengan syarat-syarat pengawasan mutu agregat untuk berbagai mutu beton maka agregat kasar harus memenuhi syarat.
Universitas Sumatera Utara
2. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang keras dan tidak berpori. Agregat kasar yang mengandung butir-butir pipih hanya dapat dipakai
apabila jumlah butir-butir pipih tersebut tidak melampaui 20 dari berat agregat seluruhnya. Butir-butir kasar harus bersifat kekal yang berarti tidak
pecah atau hancur akibat pengaruh cuaca seperti hujan dan terik matahari. 3. Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1 ditentukan
terhadap berat kering. Yang diartikan dengan lumpur adalah bagian- bagian yang dapat melalui lolos ayakan 0,063 mm. Apabila kadar lumpur
melampaui 1, maka agregat kasar harus dicuci. 4. Agregat kasar tidak boleh mengandung bahan-bahan yang dapat merusak
beton, seperti zat-zat yang aktif terhadap alkali. 5. Kekerasan dari butir-butir agregat kasar diperiksa dengan mesin pengaus
Los Angeles dimana tidak boleh terjadi kehilangan berat melebihi 5.
6. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam dan apabila diayak, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
a. Sisa di atas ayakan 31,5 mm harus 0 berat. b. Sisa di atas ayakan 4 mm harus berkisar antara 90 dan 98.
c. Selisih antara sisa-sisa kumulatif ayakan yang berurutan adalah maksimum 60 dan minimum 10 dari berat.
7. Berat butir agregat maksimum tidak boleh lebih dari 15 jarak terkecil antara bidang-bidang samping dari cetakan, 13 dari tebal plat atau 34 dari
jarak bersih minimum di antara batang-batang atau berkas tulangan. Penyimpangan dari batasan ini diijinkan apabila menurut pengawas ahli,
Universitas Sumatera Utara
cara pengecoran beton adalah sedemikian rupa sehingga menjamin tidak terjadinya sarang-sarang kerikil.
Batasan modulus kehalusan kerikil : 5,5 ≤ FM ≤ 7,5.
Tabel 3.3
Persentase Lolos Agregat Kasar Diameter ayakan mm
lolos 38,10
19,10 9,52
4,75 95-100
35-70 10-30
0-5
III.6.3. Air
Air diperlukan untuk mempercepat reaksi kimia dengan semen dan memudahkan pencampuran beton. Perbandingan jumlah air dan semen sangat
mempengaruhi mutu beton. Air harus bersih, tidak mengandung zat asam, alkali, garam dan zat organik. Air yang mengandung senyawa-senyawa yang
berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan
dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan. Air yang digunakan untuk campuran beton harus memenuhi syarat-
syarat sebagai berikut: 1. Air yang dipergunakan untuk pembuatan dan perawatan beton adalah air
yang tidak mengandung minyak, asam, garam-garam, alkali, bahan-bahan organik atau bahan-bahan yang dapat merusak mutu beton atau baja dan
juga mempunyai pH yang tidak boleh 6. Dalam hal ini dianjurkan bahwa air yang digunakan sebaiknya air bersih yang dapat diminum.
Universitas Sumatera Utara
2. Apabila terdapat keragu-raguan mengenai air maka dianjurkan untuk mengirim contoh air yang akan dipakai ke lembaga pemeriksaan bahan-
bahan yang diakui untuk diselidiki sampai berapa jauh air tersebut mengandung zat-zat yang dapat merusak beton atau tulangan baja.
3. Apabila pemeriksaan tersebut tidak dapat dilakukan maka diadakan percobaan perbandingan antara kekuatan tekan mortar semen + pasir
dengan memakai air itu dan dengan memakai air suling. Air tersebut dapat dianggap memenuhi syarat dan dapat dipakai apabila kekuatan tekan
mortar dengan memakai air itu pada umur 7 dan 28 hari paling sedikit adalah 90 dari kekuatan tekan mortar dengan menggunakan air suling
pada umur yang sama. 4. Jumlah air yang dipakai untuk membuat adukan beton dapat ditentukan
dengan ukuran isi atau ukuran berat dan harus dilakukan setepat-tepatnya. Air yang digunakan pada penelitian ini adalah jaringan air PDAM
Tirtanadi di Laboratorium Beton Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Secara visual, air tersebut jernih dan tidak
mengandung bahan-bahan kotoran sehingga baik dipergunakan sebagai bahan campuran beton.
III.6.4. Baja Tulangan
Ada dua jenis baja tulangan yang biasa digunakan yaitu tulangan polos dan tulangan ulir. Jenis tulangan yang banyak digunakan adalah
tulangan polos yang menggunakan simbol U. Pada penelitian ini digunakan
Universitas Sumatera Utara
tulangan polos Ǿ 12mm sebagai tulangan tekan dan tarik dan tulangan geser
Ǿ6mm.
III.6.5. Baja Ringan Profil U
Jenis baja ringan yang digunakan adalah baja ringan profil U TS.40.45 tinggi profil 40 mm dan ketebalan dasar baja 0,45 mm BMT dari
PT. BlueScope Lysaght Indonesia.
Gambar 3.7
Baja Ringan Profil U TS.40.45
Tabel 3.4
Spesifikasi Baja Ringan Profil U TS.40.45
Data teknis Nominal
Satuan
Thickness 0,45
mm Minimum Yield Strength
550 MPa
Modulus Elasticity 2,1 x 10
5
MPa Shear Modulus
8 x 10
4
MPa
Lapisan pelindung terhadap korosi Protective Coating : Lapisan pelindung harus bisa melindungi lapisan base metal pada lingkungan
perkotaan dengan material seng dan aluminum dengan komposisi sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
- 55 Aluminium Al
- 43,5 Zinc Zn
- 1,5 Silicon Si
Ketebalan pelapisan Coating density: minimum 150 grm
2
AZ 150.
III.7. Pembuatan Benda Uji III.7.1. Perencanaan Campuran Beton
III.7.1.1. Perencanaan Campuran Benda Uji Silinder
Dalam penelitian ini direncanakan memiliki mutu beton K-225, sehingga perencanaan campuran mix design benda uji silinder adalah
sebagai berikut: Silinder beton dengan diameter d = 15 cm dan tinggi h = 30 cm
Volume 1 buah silinder beton =
1 4
� .
d
2
. h =
1 4
.
22 7
.
15
2
. 30 = 5303,57 cm
3
= 0,0053 m
3
Pada umumnya dalam pengerjaan beton pengecoran akan terjadi hilangnya beton sehingga dilakukan penambahan agregat dengan tidak
mengubah perbandingan agregat yang sering disebut dengan Safety Factor SF = 1,2.
maka, volume untuk 6 buah silinder beton = 6 x 0,0053 x 1,2 = 0,03816 m
3
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.5
Komposisi Rencana Benda Uji Silinder Beton
Normal Semen kg
Pasir kg Kerikil kg
Air kg 14,6
27,8 42,3
7,7
III.7.1.2. Perencanaan Campuran Benda Uji Balok Beton Bertulang
Benda uji balok beton bertulang direncanakan memiliki mutu beton K-225, sehingga perencanaan campuran mix design benda uji balok beton
bertulang adalah sebagai berikut: Balok beton bertulang dengan lebar b = 15 cm dan tinggi h = 25 cm dan
panjang p = 320 cm. Volume 1 balok beton = 15 x 25 x 320
= 120000 cm
3
= 0,12 m
3
Pada umumnya dalam pengerjaan beton pengecoran akan terjadi hilangnya beton sehingga dilakukan penambahan agregat dengan tidak
mengubah perbandingan agregat yang sering disebut dengan Safety Factor SF = 1,2.
maka, volume adukan beton = 0,12 x 1,2 = 0,144 m
3
Tabel 3.6 Komposisi Rencana Benda Uji Balok Beton Bertulang
Beton Normal
Semen kg Pasir kg
Kerikil kg Air kg
55,9 116,8
159 27,9
Universitas Sumatera Utara
III.7.2. Persiapan Pembuatan Benda Uji III.7.2.1. Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder
1. Sediakan cetakan silinder berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 2. Cetakan silinder bagian dalam diolesi menggunakan vaseline agar
mempermudah pelepasan beton silinder dari cetakan. 3. Persiapkan material penyusun beton seperti semen, pasir, kerikil, air dan
timbang terlebih dahulu sesuai dengan perbandingan mix design. 4. Persiapkan alat-alat yang akan digunakan dalam proses pencampuran.
Gambar 3.8 Cetakan Benda Uji Silinder
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9
Material Benda Uji
III.7.2.2. Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang
1. Sediakan cetakan balok berukuran 15 x 25 x 320 cm. 2. Tulangan dirakit sedemikian rupa sehingga membentuk rangkaian yang
telah direncanakan, dimana dimensi tulangan yang digunakan adalah tulangan tekan 2D12, tulangan tarik 2D12, tulangan sengkang D6-10 cm.
3. Persiapkan material penyusun beton seperti semen, pasir, kerikil, air dan timbang terlebih dahulu sesuai dengan perbandingan mix design.
4. Persiapkan alat-alat yang akan digunakan dalam proses pencampuran.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10
Cetakan Bekisting Benda Uji Balok Beton Bertulang
III.7.3. Pengecoran Benda Uji
Urutan pengecoran adalah sebagai berikut: 1. Hidupkan mesin pengaduk beton molen.
2. Masukkan air secukupnya ke dalam mesin pengaduk agar permukaan bagian dalam mesin pengaduk basah.
3. Setelah itu, masukkan material dengan urutan: pasir, semen, air, kerikil. 4. Aduk dengan kecepatan rendah selama ± 5 menit agar campuran teraduk
secara sempurna. 5. Tuangkan adukan beton secukupnya ke dalam alat uji slump dan ukur nilai
slump test.
Universitas Sumatera Utara
6. Selanjutnya, adukan beton dituangkan ke dalam cetakan balok dan silinder secara bertahap. Agar beton yang dituang terisi secara penuh dan merata
dibantu dengan merojok atau menggunakan alat vibrator. 7. Setelah benda uji pertama selesai, dilanjutkan dengan benda uji kedua dan
ketiga.
Gambar 3.11 Mesin Pengaduk Molen
III.7.4. Perawatan Benda Uji
Perawatan dilakukan setelah beton mencapai final setting, artinya beton telah mengeras. Perawatan dilakukan agar proses hidrasi selanjutnya
tidak mengalami gangguan dimana beton tidak mengalami keretakan karena kehilangan air yang begitu cepat. Beberapa metode perawatan beton yang
umum digunakan antara lain: 1. Perawatan normal pembasahan moist curing
Perawatan dengan metode ini dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
a. Beton segar diletakkan dalam ruangan yang lembab b. Beton segar diletakkan di atas genangan air
c. Beton segar diletakkan di dalam air d. Permukaan beton diselimuti dengan karung basah
e. Menggenangi permukaan beton dengan air f. Menyirami permukaan beton secara kontinu
Cara a,b,c dilakukan terhadap benda uji silinder kubus, sedangkan cara d,e,f dilakukan untuk perawatan beton di lapangan kerja proyek. Dalam
penelitian ini, cara c dilakukan untuk perawatan benda uji silinder yang dilakukan selama 28 hari dan cara f dilakukan untuk perawatan benda uji
balok yang dilakukan selama 28 hari. 2. Perawatan dipercepat acceleration curing
Perawatan ini bertujuan untuk menghasilkan beton yang memiliki kuat tekan yang sesuai rencana dengan waktu perawatan yang relatif lebih cepat
daripada perawatan normal. Perawatan ini dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:
a. Beton ditutup dengan lembaran isolasi poly urethere sheet b. Beton disimpan dalam air panas bersuhu 55°C
c. Beton bertulang diberi aliran listrik electrical curing d. Perawatan dengan uap steam curing
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12
Perawatan Benda Uji Silinder dengan Cara Direndam
III.7.5. Perkuatan Baja Ringan Profil U TS.40.45
Baja ringan profil U dipasang pada daerah tarik balok dengan sambungan baut dynabolt Ø8mm. Baja ringan profil U yang digunakan
sepanjang 220 cm di tengah bentang. Pada baja ringan profil U, dibuat lubang dengan jarak rencana untuk sambungan baut yaitu sebesar 40 cm. Kemudian
baut dynabolt dimasukkan ke dalam lubang dan dikunci.
Gambar 3.13
Balok dengan Perkuatan Baja Ringan
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.14 Potongan A-A Balok Dengan Perkuatan Baja Ringan
Gambar 3.15
Baja Ringan Setelah Dilubangi
III.8. Pengujian Benda Uji III.8.1. Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder
1. Benda uji dikeluarkan dari rendaman 1 hari sebelum pengujian umur 28 hari agar permukaan benda uji kering.
2. Timbang berat benda uji.
Universitas Sumatera Utara
3. Benda uji diletakkan pada Compression Machine sehingga tepat berada pada tengah-tengah alat penekan.
4. Secara perlahan-lahan beban tekan diberikan pada benda uji dengan mengoperasikan tuas pompa.
5. Pada saat jarum penunjuk skala beban tidak naik lagi, catat angka yang ditunjukkan jarum penunjuk yang merupakan beban maksimum yang
dapat dipikul oleh benda uji tersebut.
Gambar 3.16
Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.17 Benda Uji Setelah Diberi Beban
III.8.2. Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang
Pengujian kuat lentur balok beton bertulang dilakukan dengan menggunakan Hydraulic Jack berkapasitas 25 Ton. Pada penelitian ini, akan
dilakukan tiga pengujian terhadap balok beton bertulang normal 1 buah dan balok beton bertulang dengan perkuatan baja ringan2 buah.
III.8.2.1. Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang
1. Letakkan balok beton di atas perletakan yang telah disediakan. 2. Benda uji balok akan diberi beban terpusat yang merupakan titik
pembebanan dengan membagi balok dengan jarak masing-masing 100 cm. 3. Untuk mengukur lendutan yang terjadi pada balok, dipasang 3 buah dial
indikator dengan jarak masing-masing 75 cm.
Universitas Sumatera Utara
4. Dial ini dipasang tepat menyentuh dasar balok beton bertulang dan sebelum dibebani, dial indikator harus berada pada posisi angka nol.
5. Setelah semua perangkat alat pengujian disiapkan, kemudian dilakukan pembebanan secara berangsur dengan kenaikan setiap 500 kg pada
pembacaan Manometer Jack. 6. Setiap tahapan pembebanan dilakukan pembacaan lendutan serta
mengamati deformasi yang terjadi pada balok. 7. Selama pembebanan berlangsung, diperhatikan dan dicatat saat mulai
terjadinya retak pertama retak yang dapat dilihat dengan mata dan pola keretakan balok.
8. Pembacaan dilakukan hingga balok mencapai keruntuhan.
Gambar 3.18
Penempatan Beban dan Dial Indikator Pada Balok
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.19
Hydraulic Jack Kapasitas 25 Ton
Gambar 3.20
Dial Indikator
III.8.2.2. Pengukuran Regangan Balok Beton Bertulang
Pengukuran regangan balok uji dilakukan bersamaan dengan pengukuran lendutan yang terjadi. Pembebanan yang berangsur-angsur
bertambah akan mengakibatkan serat bawah balok tertarik dan serat atas
Universitas Sumatera Utara
balok tertekan. Akibat regangan yang ditimbulkan, balok akan mengalami retak. Untuk mengukur regangan yang terjadi pada balok beton bertulang,
digunakan seperangkat alat Strain Meter. Pengukuran regangan pada balok dilakukan pada 3 titik pengamatan yaitu pada daerah tarik, garis tengah
penampang dan pada daerah tekan balok uji.
Gambar 3.21
Penempatan Beban dan Pembaca Regangan Pada Balok
Gambar 3.22
Penempatan Tiga Pasang Pointer Cincin
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.23
Alat Strain Meter
III.8.2.3. Pengukuran Pola Retak Balok Beton Bertulang
Pengukuran panjang retak balok berton bertulang menggunakan pendekatan melalui benang. Retak yang ditinjau adalah retak yang kasar mata
yang dapat dilihat langsung oleh mata. Dalam pelaksanaannya, untuk membantu pengukuran maka salah satu sisi balok dibagi menjadi 300 segmen
dengan dimensi 5 cm x 5 cm, seperti yang terlihat pada gambar berikut:
Gambar 3.24
Pembagian Segmen Pengamatan Posisi Retak
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.25 Penomoran Segmen Pengamatan Posisi Retak
III.9. Bagan Alir Percobaan Flowchart
Dalam mempermudah memahami rangkaian penelitian ini dari awal hingga akhir, maka diperlukan suatu bagan yang dapat mendeskripsikan
secara struktur proses-proses dalam penelitian ini. Berikut adalah bagan alir percobaan flowchat yang akan dilaksanakan pada penelitian ini.
Universitas Sumatera Utara
Tidak
Ya
Mulai Persiapan Bahan dan Alat Uji Silinder
Pengecoran Benda Uji Silinder Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder
Hasil Pengujian
Pengolahan data Benda Uji Silinder
Persiapan Benda Uji Balok Pengecoran Benda Uji Balok
Uji Kuat Lentur Balok Hasil Pengujian
Analisa dan Pembahasan Hasil Pengujian Balok Laporan Hasil Pengujian
Selesai
Universitas Sumatera Utara
BAB IV ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN