Analisa Dan Kajian Eskperimental Hubungan Momen - Kurvatur Pada Balok Beton Bertulang

(1)

ANALISA DAN KAJIAN EKSPERIMENTAL HUBUNGAN

MOMEN - KURVATUR PADA BALOK BETON BERTULANG

TESIS

Oleh

RAHMI KAROLINA

057016017/TEKNIK SIPIL

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008


(2)

ANALISA DAN KAJIAN EKSPERIMENTAL HUBUNGAN

MOMEN - KURVATUR PADA BALOK BETON BERTULANG

TESIS

Untuk memperoleh Gelar Magister Teknik dalam Program Studi Teknik Sipil

pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

RAHMI KAROLINA

057016017/TS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008


(3)

Judul Tesis : ANALISA DAN KAJIAN EKSPERIMENTAL HUBUNGAN MOMEN - KURVATUR PADA BALOK BETON BERTULANG

Nama Mahasiswa : Rahmi Karolina Nomor Pokok : 057016017 Program Studi : Teknik Sipil

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, M.Sc) (Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT) Ketua Anggota

Ketua Program Studi Direktur

(Dr. Ir. Roesyanto, MSCE) (Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B.,M.Sc)


(4)

Telah diuji pada Tanggal 31 Mei 2008

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, M.Sc Anggota : 1. Ir. Daniel R. Teruna, MT

2. Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan 3. Dr. Ing. Hotma Panggabean 4. Ir. Sanci Barus, MT


(5)

ABSTRAK

Momen dan kurvatur merupakan dua parameter yang dapat digunakan untuk menentukan nilai daktilitas balok. Nilai daktalitas suatu balok dapat ditentukan dengan membagi nilai kurvatur saat leleh dengan momen .Untuk melihat besarnya beban kurvatur dan daktalitas melibatkan beberapa variabel yaitu diameter tulangan lentur (tulangan tekan dan tulangan tarik), mutu beton. Analisa perhitungan momen dan kurvatur juga akan menentukan besarnya nilai tegangan regangan mengingat eratnya kaitan antara momen-kurvatur terhadap tegangan-regangan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hubungan momen dan kurvatur pada balok beton tanpa kekangan.

Model balok yang digunakan adalah balok beton bertulang dengan tampang empat persegi berukuran 20 x 30 x 240 cm. Penulangan balok dilakukan dengan tulangan tarik 3Ø10 dan tulangan tekan 2 Ø10. Sedangkan mutu beton terdiri dari dua variasi K-175 dan K-250. Pembebanan dilakukan secara bertahap sampai diperoleh keadaan retak pertama hingga balok mengalami keruntuhan. Pada setiap tahap pembebanan dibaca dan dicatat besar lenturan dan regangan yang terjadi pada balok.

Kejadian retak yang dihasilkan dalam penelitian ini menunjukan retak akibat lentur diawali dari daerah bawah beban kemudian berlanjut pada daerah tengah bentang. Peningkatan tegangan, regangan, momen dan kurvatur diantara dua variasi mutu beton tidak terlalu besar ini dikarenakan tulangan yang digunakan sama untuk mutu beton yang berbeda.


(6)

ABSTRACT

Moment and curvature are two parameters that can be used to determine beam ductility. Beam dactility can be obtained by deviding curvature are flexture reinforcement diameter (tension and compression), concrete strength. Moment and curvature analysis are also determining stess and strain value consideris connection between moment-curvature and stress-strain. This experiment is done to determine conection between moment and curvature in a concrete beam without confinement.

Model that has been in this experiment are rectangular reinforcement concrete beams 20x30x240 cm. That beam has tension reinforcement 3Ø10 and compression reinforcement 2Ø10. The beams has two variation of concrete strength, which are K-175 and K-250. Loads are given continuously to the beam first crack occurred until failure occurred to the beam. Deflection and strain are roted in every stage of load reading.

From this experiment we can see that flexture crack begin from bottom section of the beam and then continue to centre of the beam. Strain, stress, curvature and moment are increasing slightly because of the variation of concrete strength. Keyword : moment curvature, ductility


(7)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, penulis berhasil menyelesaikan tesis yang berjudul “ Analisa dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen-Kurvatur Pada Balok Beton Bertulang “ sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan program Magister bidang Rekayasa Struktur, Program Studi Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Dalam proses penulisan dan pelaksanaan tesis ini banyak pihak yang telah turut menyumbangkan pikiran, saran, motivasi, material dan spiritual, untuk itu penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, sebagai ketua komisi pembimbing yang telah memberikan ilmu dan pemahaman yang sangat diperlukan dalam penulisan tesis ini

2. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT, sebagai anggota komisi pembimbing yang telah memberikan masukan yang berharga dalam penulisan tesis ini 3. Bapak Dr. Ir. Roesyanto, MSCE , selaku Ketua Program Studi Magister

Teknik Sipil PPs. Universitas Sumatera Utara

4. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT, selaku Sekretaris Program Studi Magister Teknik Sipil PPs. Universitas Sumatera Utara

5. Ibu Prof. Dr.Ir.T.Chairun Nisa B.,M.Sc selaku Direktur Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara

6. Bapak Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM & H. Sp.AK selaku Rektor Universitas Sumatera Utara


(8)

7. Seluruh dosen dan staff program studi Teknik Sipil USU, terutama staff pengajar Magister Teknik Sipil

8. Alm. Abubakar Jalil, SH dan ibu saya Hj. Mahnaum yang selalu mendorong dan memberikan motivasi

9. Muhammad Agung Putra Handana

10.Amsal, Iput, Fahmi, Surya, Bona, Irman, Memed, Murtada, Indong, Afif, Adi, Ali, Fajar, Rudi, dan semua anak 02 yang membantu saya

11.Asisten laboratorium beton Fahrul, Nova, Andi

Penulis sadar bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna, baik dalam penulisan maupun dalam penelitian, untuk itu saran dan masukan demi perbaikan sangat diharapkan. Penulis juga berharap mudah – mudahan tesis ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Mei 2008

Penulis

Rahmi Karolina


(9)

RIWAYAT HIDUP

A. DATA PRIBADI

Nama : Rahmi Karolina

Tempat/Tgl Lahir : Medan/18 Maret 1982

Alamat : Jl. Lizadri Putera no.119 kom. Kejaksaan blok. A

Medan, 20135

Agama : Islam

Anak ke- : Tunggal Jenis Kelamin : Perempuan B. RIWAYAT PENDIDIKAN

- TK Adhyaksa Palangkaraya 1986 - 1986 - SDN Bukit Hindu Palangkaraya 1987 - 1990 - SDN Langkai 12 Palangkaraya 1990 - 1991

- SDN 025 Pekanbaru 1991 - 1992

- SD Percobaan Negeri Medan 1992 - 1993

- SLTP Negeri 6 Medan 1993 - 1996

- SMU Negeri 2 Medan 1996 - 1999

- Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil USU 1999 - 2005 - Magister Teknik Sipil Program Pasca Sarjana USU 2005 - 2008

C. RIWAYAT PEKERJAAN

- Perencanaan Rumah Sakit USU 2005 – 2008 - Perencanaan Taman Simalem Resort 2006 - 2007 - Perencanaan Mesjid Jami Al-Munawarah UISU 2007 - Perencanaan Laboratorium IPA Terpadu 2007

- Perencanaan Jembatan Jl. Sudirman 2007 - 2008 - Landscape Bank Indonesia 2008


(10)

DAFTAR ISI

ABSTRAK……….. i

ABSTRACT………... ii

KATA PENGANTAR……… iii

RIWAYAT HIDUP……… v

DAFTAR ISI……….……. vi

DAFTAR TABEL….……….……. x

DAFTAR GAMBAR………..……….….. xii

DAFTAR NOTASI……….…… xiv

DAFTAR LAMPIRAN……….……….. xviii

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang……….. 1

1.2. Perumusan Masalah……….…..….. 2

1.3. Tujuan………..…… 3

1.4. Batasan Masalah………..…… 3

1.5. Metodologi………...…… 4

1.5.1 Benda Uji……….…….. 4

1.5.2 Pemberian Beban……….…….. 5

1.5.3 Pengujian Lentur dan Retak Balok……… 5

1.5.4 Pengujian Regangan Beton……… 5

1.5.5 Tahapan Pelaksanaan Penelitian………...…. 6

1.5.6 Jadwal Penelitian………..…. 6

1.6. Sistematika Penulisan……….……. 7

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Beton Secara Umum.……….. 9

2.1.1 Syarat – syarat Beton yang Berkualitas………. 9

2.1.2 Baja dan Batangan Tulangan……… 10


(11)

2.1.4 Pengaruh agregat………….……….………. 12

2.1.5 Pengaruh air dan semen..….……….………. 13

2.1.6 Pengaruh perawatan..……….……….... 14

2.1.7 Absorpsi beton………..………….……….. 14

2.1.8 Kekuatan Tekan Beton………..…. 16

2.1.9 Kuat Lentur Balok Persegi………..……. 16

2.2 Hubungan Momen dengan Kurvatur……..………..….... 17

2.2.1 Umum..……….………. 17

2.2.2 Kurvatur ……….……..…. 19

2.2.3 Momen Kurvatur Teoritis………….………. 24

2.3 Balok Beton Bertulang tanpa Confiment………..…… 29

2.3.1 Saat Ultimit dan Leleh………..………. 29

III. BAHAN DAN METODE 3.1 Umum………..……. 32

3.2 Bahan Penyusun Beton..………..………. 33

3.2.1 Semen………. 33

3.2.1.1 Sifat – sifat Semen….………..…..……. 33

3.2.1.2 Komposisi Kimia….………... 36

3.2.1.3 Reaksi Hydrasi Semen Portland..………..…………. 38

3.2.2 Agregat………..………. 38

3.2.3 Agregat Halus…………...………. 39

3.2.3.1 Persyaratan Umum Agregat Halus………. 39

3.2.3.2 Pemeriksaan Agregat Halus……… 41

3.2.4 Agregat Kasar…..……….…. 41

3.2.4.1 Persyaratan Umum Agregat Kasar………. 41

3.2.4.2 Pemeriksaan Agregat Kasar…………...………. 43

3.2.5 Air…….………...….………. 43


(12)

3.4 Benda Uji…..………...…… 47

3.4.1 Benda Uji Besi Tulangan………...… 47

3.4.2 Pembuatan Benda Uji ……...……….... 48

3.5 Pengujian ……….………...…. 49

3.5.1 Pengujian Tarik Besi Tulangan.………. 49

3.5.2 Pengujian Kuat Tekan Beton………….………...…. 50

3.5.3 Pengujian Balok Beton Bertulang……….. 51

3.5.3.1 Pengujian Kuat Lentur dan Lenturan Balok Beton…. 51 3.5.3.2 Pengujian Regangan Balok Beton Bertulang……….. 52

3.5.3.3 Pengukuran Lebar Retak………...….. 53

3.6 Perhitungan momen dan kurvatur balok ……….. 54

3.6.1 Saat Sebelum Retak…………..………. 55

3.6.2 Setelah Retak Saat Pertama Leleh………. 56

3.6.3 Setelah Retak Saat Ultimate……….………. 57

3.7 Analisa tegangan dan regangan balok... 58

IV. HASIL PENGUJIAN 4.1 Hasil Penelitian...……….………. 60

4.1.1 Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja…..………...… 60

4.1.2 Pengujian Kuat Tekan ………..………..……...… 61

4.1.3 Pengujian Lendutan dan Pengukuran Retak………... 61

4.1.4 Pengujian Regangan Balok Uji………...………...… 69

4.2 Perhitungan Momen Kurvatur……….………. 78

4.2.1 Perhitungan Momen Kurvatur Balok K-175 Teoritis.……...… 78

4.2.2 Perhitungan Momen Kurvatur Balok 1 K-175 Laboratorium... 86

4.2.3 Perhitungan Momen Kurvatur Balok 2 K-175 Laboratorium... 94

4.2.4 Perhitungan Momen Kurvatur Balok K-250 Teoritis.……...… 102

4.2.5 Perhitungan Momen Kurvatur Balok 1 K-250 Laboratorium... 110


(13)

4.3 Perhitungan Tegangan-Regangan………….………….………. 126

4.3.1 Perhitungan Tegangan-Regangan Balok 1 K-175...……...… 126

4.3.2 Perhitungan Tegangan-Regangan Balok 2 K-175...……...… 128

4.3.3 Perhitungan Tegangan-Regangan Balok 1 K-250...……...… 130

4.3.4 Perhitungan Tegangan-Regangan Balok 2 K-250...……...… 132

V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan……...………..………. 134

5.2 Saran……..……...………...………. 136


(14)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Hal

1.1 Variasi Benda Uji……… 4

2.1 Tegangan Leleh Karakteristik………. 11

3.1 Bahan Dasar Pembuatan Semen Portland………... 36

3.2 Komponen Utama Hasil Proses Pembakaran Bahan Dasar………… 37

3.3 Komposisi Semen Portland………. 37

3.4 Susunan Besar Butiran Agregat Halus………..….. 40

3.5 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar………..….. 43

3.6 Batas Izin Air untuk Campuran Beton……… 45

4.1 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan ø10……….. 60

4.2 Hasil Perubahan Panjang Tulangan ø10……….. 60

4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Silinder………... 61

4.4 Hasil Pengujian Lendutan Balok 1 K-175………... 62

4.5 Hasil Pengujian Lendutan Balok 2 K-175………... 62

4.6 Hasil Pengujian Lendutan Balok 1 K-250………... 65

4.7 Hasil Pengujian Lendutan Balok 2 K-250………... 65

4.8 Lebar Retak Maksimum………... 68

4.9 Hasil Pengujian Besar Regangan Balok 1 K-175……….…... 70

4.10 Hasil Pengujian Besar Regangan Balok 2 K-175……….…... 72

4.11 Hasil Pengujian Besar Regangan Balok 1 K-250……….…... 74

4.12 Hasil Pengujian Besar Regangan Balok 2 K-250……….…... 76

4.13 Hasil Perhitungan Momen-Kurvatur Balok K-175 Teoritis………… 85

4.14 Hasil Perhitungan Momen-Kurvatur Balok 1 K-175 Laboratorium... 93

4.15 Hasil Perhitungan Momen-Kurvatur Balok 2 K-175 Laboratorium... 101

4.16 Hasil Perhitungan Momen-Kurvatur Balok K-250 Teoritis………… 109


(15)

4.18 Hasil Perhitungan Momen-Kurvatur Balok 2 K-250 Laboratorium... 125

4.19 Hasil Perhitungan Tegangan-Regangan Balok 1 K-175... 126

4.20 Hasil Perhitungan Tegangan-Regangan Balok 2 K-175... 128

4.21 Hasil Perhitungan Tegangan-Regangan Balok 1 K-250... 130


(16)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Hal

1.1 Benda Uji………. 4

2.1 Perilaku Defleksi Akibat Pembebanan ………... 17

2.2 Hubungan momen-kurvatur untuk penampang-penampang balok dengan penulangan tunggal... 19

2.3 Hubungan momen kurvatur untuk bagian balok beton bertulangan Tunggal ... 21

2.4 Kurva momen-kurvatur ideal untuk bidang beton bertulangan tunggal yang gagal dalam tarik... 23

2.5 Penentuan momen-kurvatur teoritis... 25

2.6 Teori hubungan momen-kurvatur... 28

2.7 Tampang balok bertulangan ganda saat lentur... 29

3.1 Benda Uji Besi Tulangan………. 48

3.2 Pengujian Tarik Besi Tulangan………... 50

3.3 Pengujian Balok Beton Bertulang………... 51

3.4 Penempatan Strain Meter, Dial Indikator dan Beban……….. 52

3.5 Posisi Pin Strain Meter……… 53

3.6 Segmen Pengamatan Retak………. 53

4.1 Beban – Lendutan Balok 1 K-175………... 63

4.2 Beban – Lendutan Balok 2 K-175………... 64

4.3 Beban – Lendutan Balok 1 K-250………... 66

4.4 Beban – Lendutan Balok 2 K-250………... 67

4.5 Posisi Pengukuran Regangan Balok……… 69

4.6 Diagram Regangan Balok 1 K-175………. 71

4.7 Diagram Regangan Balok 2 K-175………. 73


(17)

4.9 Diagram Regangan Balok 2 K-250………. 77

4.10 Hubungan Momen Kurvatur Balok K-175 Teoritis……… 85

4.11 Hubungan Momen – Kurvatur Balok 1 K-175 Laboratorium…… 93

4.12 Hubungan Momen – Kurvatur Balok 2 K-175 Laboratorium…… 101

4.13 Hubungan Momen Kurvatur Balok K-250 Teoritis……… 109

4.14 Hubungan Momen – Kurvatur Balok 1 K-250 Laboratorium…… 117

4.15 Hubungan Momen – Kurvatur Balok 2 K-250 Laboratorium…… 125

4.16 Hubungan Tegangan-Regangan Balok 1 K-175...… 127

4.17 Hubungan Tegangan-Regangan Balok 2 K-175...… 129

4.18 Hubungan Tegangan-Regangan Balok 1 K-250...… 131


(18)

DAFTAR NOTASI

As : luas tulangan tarik, mm2 As' : luas tulangan tekan, mm2 Aak : berat akhir, mm

Aaw : berat awal, mm

a : kedalaman tegangan saat ultimit, mm b : lebar penampang balok, mm

C : gaya tekan, N Cc : gaya tekan beton, N Cs : gaya tekan baja, N

c : jarak garis netral saat ultimit, mm

d : jarak pusat tulangan tarik ketepi ujung balok/tinggi efektif, mm d' : jarak pusat tulangan tekan ketepi ujung ablok, mm

Ec : modulus elastisitas beton, N/mm2 Es , Ey : modulus elastisitas baja, N/mm2 FM : fine modulus, %

fs : tegangan baja tarik, N/mm2 fs' : tegangan baja tarik, N/mm2 fr : modulus pecah, N/mm2 fy : kuat leleh baja, N/mm2


(19)

fc' : kuat tekan beton, N/mm2

fc" : tegangan maksimum beton, N/mm2 h : tinggi penampang balok, mm I : momen inersia, mm4

Jd : jarak pusat total gaya tekan kepusat tulangan tarik, mm K : koefisien; 0,62

k : faktor jarak garis netral M : momen lentur, Nmm

Mretak : momen saat pertama retak, Nmm My : momen saat pertama leleh, Nmm Mu : momen saat beban ultimit, Nmm n : rasio modular atau angka ekivalen P : gaya aksial, N

Pr : nilai permeabilitas, gr/mnt p : selimut beton, mm

q : beban

R : jari-jari kelengkungan balok, mm SSD : saturated surface dry

s : gaya baja, N T : gaya tekan baja, N V : gaya lintang, N


(20)

v : defleksi, mm x : jarak tinjauan, mm

y : garis pusat transformasi dari ujung atas balok, mm ydasar : garis pusat transformasi dari ujung bawah balok, mm EI : kekakuan lentur balok, Nmm2

kd : jarak garis netral, mm g : faktor tegangan rata-rata

: koefisien; 0,15 1 : koefisien; 0,85

: faktor pusat tekan (centroid) Ø : diameter tulangan, mm l : kurvatur, rad/mm

ly : kurvatur saat pertama leleh, rad/mm lretak : kurvatur saat retak, rad/mm

lu : kurvatur saat ultimat, rad/mm : rasio tulangan tarik

: rasio tulangan tekan : sudut rotasi, rad

π : koefisien; 22/7 atau 3,14 µ : micron

b


(21)

i : regangan ic : regangan beton is : regangan baja tarik is’ : regangan baja tekan

iy : regangan pengerasan saat leleh iu : regangan pengerasan saat ultimit i0 : regangan beton; 0,002

icm : regangan beton pada serat ekstrim


(22)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Hal 1 Pengujian Tarik Tulangan... 139

2 Pengujian Kokoh Tekan Beton 28 hari... 208 3 Pemeriksaan Material Beton... 212 4 Dokumentasi... 228


(23)

BAB I PENDAHULUAN

1.1LATAR BELAKANG

Perkembangan industri konstruksi terus menunjukkan peningkatan yang signifikan seiring dengan peningkatan jumlah manusia dan kebutuhan manusia itu sendiri. Disamping peningkatan kualitas dalam rangka memenuhi banyaknya kebutuhan, peningkatan tersebut juga diiringi dengan peningkatan kualitas untuk pemenuhan keamanan dan kenyamanan penggunanya. Pilihan konstruksipun beragam, mulai dari konstruksi kayu, baja, beton maupun, konstruksi beton bertulang. Pemilihan konstruksi tersebut disesuaikan dengan keinginan pengguna dengan alasan kekokohan, keindahan, kenyamanan maupun murah mahalnya konstruksi yang dimaksud.

Merupakan sebuah tuntutan krtika tingkat penggunan semakin meningkat, luas dan beragam, disamping tuntutan peningkatan tingkat kemampuan struktur beserta efisiensi penggunaan material, untuk kemudian dilakukan upaya peningkatan kapabilitas konstruksi beton bertulang sehingga pengguna konstruksi ini mampu memberikan manfaat maksimal bagi konstruksi bangunan dan lebih meningkatkan keamanan dan kenyamanan bagi pengguna.

Dalam upaya untuk lebih meningkatkan kemampuan konstruksi beton bertulang dalam memikul beban – beban, perlu kiranya secara terus – menerus dilakukan analisa maupun kajian baik itu pada balok, kolom, plat maupun pondasi. Salah satu


(24)

bagian struktural suatu konstruksi yang memiliki peran yang signifikan adalah balok, beberapa hal yang kiranya perlu mendapat perhatian pada balok adalah adanya geseran dan lendutan yang dapat menyebabkan regangan dan retakan pada balok. 1.2PERUMUSAN MASALAH

Pada saat beton diberi tegangan tekan yang relatif kecil confinement tidak mempengaruhi kelakukan balok sehingga confinement tidak diperlukan. Confinement diperlukan ketika tegangan pada beton meningkat dengan cepatnya menjadi sangat tinggi disebabkan oleh laju retakan internal dan beton melebar melawan tulangan melintang.

Seperti halnya pada analisa balok pada umumnya, ketika suatu balok beton bertulang (semisal dengan dua perletakan) dikenai beban luar akan menimbulkan momen, gaya lintang dan gaya normal yang kesemuanya tersebut dapat berimbas pada timbulnya geseran, lendutan, rotasi, regangan maupun retakan pada balok tersebut.

Ketika suatu balok beton bertulang lebih ductile akan berdampak pada balok beton tersebut mampu memikul beban – beban yang lebih besar. Disamping itu, dengan meningkatnya daktilitas balok akan serta merta memperbaiki karakter tegangan-regangan, yang selanjutnya mengurangi retakan pada balok.

Dengan meningkatnya nilai duktilitas balok, akan semakin meningkatnya kemampuan balok beton bertulang tersebut dalam memikul momen dan gaya yang lebih besar yang mengenainya. Dengan mengecilnya nilai defleksi akan berdampak pula terhadap nilai jari-jari kelengkungan dan kurvatur balok tersebut.


(25)

Dalam tulisan ini lebih lanjut akan mengkaji sejauh mana hubungan momen dengan kurvatur.

1.3 TUJUAN

Dengan bertolak dari permasalahan diatas, penulisan tesis ini dilakukan dengan tujuan untuk menentukan hubungan antara momen dan kurvatur. Tujuan yang masih bersifat umum ini dijabarkan dalam bentuk tujuan –tujuan khusus sebagai berikut :

a. Analisa momen dengan kurvatur pada balok beton tanpa perencanaan confinement

b. Analisa tegangan-regangan pada balok beton tanpa perencanaan confinement 1.4 BATASAN MASALAH

Dalam penelitian ini akan dibatasi pada :

a. Mutu beton yang direncanakan adalah beton K-175 dan K-250

b. Balok berupa beton bertulang dengan tulangan tarik dan tulangan tekan

c. Standart pengujian dan pengolahan data yang dilakukan adalah berdasarkan ASTM Standar (pemeriksaan beton, pengujian kuat tekan, pengujian tarik belah, pengujian kuat lentur) dan SKSNI (mix design). d. Analisa moment kurvatur pada balok beton bertulang tanpa

perencanaan confinement

e. Analisa tegangan dan regangan pada balok beton bertulang tanpa perencanaan confinement


(26)

1.5METODOLOGI 1.5.1 Benda Uji

Dalam penelitian ini akan diuji silinder dan balok beton bertulang dengan tulangan ø10. Variasi benda uji dapat dilihat pada tabel 1.1.

Tabel 1.1. Variasi Benda Uji

No. Pengujian Mutu Beton 28 hari

Beton K-175 6 1. Pengujian kuat tekan

Sampel silinderφ15 cm,h = 30 cm Beton K-250 6 Beton K-175 2 2. Pengujian kuat lentur

Balok 20 cm x 30 cm x 240 cm Beton K-250 2

Jumlah 16

Total benda uji keseluruhan :

12 benda uji silinder φ15 cm, h = 30 cm 4 benda uji balok 20 cm x 30 cm x 240 cm


(27)

1.5.2 Pemberian Beban

Pemberian beban dilakukan melalui alat Jacking Hydraulik yang berkapasitas 25 ton. Beban yang diberi adalah beban terpusat P, yang diuraikan menjadi 2 (dua) titik pembebanan, yang membagi bentang balok dengan panjang yang sama. Beban P pada tahap awal diberi sebesar 1 ton dan selanjutnya ditambah sebesar 0.5 ton secara bertahap sampai balok runtuh (gagal).

1.5.3 Pengujian Lentur dan Retak Balok

Untuk mengukur besarnya lentur balok beton bertulang ditempatkan sebanyak 3 buah Dial Indikator, pada posisi ditengah bentang dan dibawah titik pembebanan. Sebelum dilakukan pembebanan jarum-jarum penunjuk pada Dial Indikator ini harus pada posisi nol. Beban P pada tahap awal diberi 1 ton dan selanjutnya ditambah sebesar 0.5 ton secara bertahap, yang besarnya dibaca pada manomter jack. Untuk setiap tahap pembebanan dicatat lenturan yang terjadi pada ketiga dial indikator yang terpasang.

1.5.4 Pengujian Regangan Beton

Pengujian regangan beton dilakukan bersamaan dengan pengukuran lentur, hanya pada pengukuran regangan beton lebih dahulu ditentukan 3 (tiga) titik pengamatan yaitu pada daerah tarik, garis tengah penampang dan pada daerah tekan balok uji.

Pada setiap tahap pembebanan, dibaca dan dicatat besarnya pertambahan dan pengurangan panjang diserat atas, tengah dan bawah penampang. Pengukuran tersebut dilakukan dengan alat Strain Meter.


(28)

1.5.5 Tahapan Pelaksanaan Penelitian 1. Tahap persiapan:

a. Pengumpulan bahan literatur b. Penyediaan material

2. Tahap pengujian material

a. Semen, agregat halus, agregat kasar dan baja tulangan b. Mix design

3. Tahap pembuatan benda uji a. Pembuatan cetakan balok b. Merakit tulangan

c. Pengecoran

d. Perawatan benda uji 4. Tahap pengujian benda uji 5. Analisa data

6. Pembuatan laporan awal 7. Seminar hasil penelitian 8. Penyelesaian laporan akhir 1.5.6 Jadwal Penelitian

1. Minggu IV Juni – IV Juli 207 : pengadaan bahan 2. Minggu I – III Agustus 2007 : mix design

3. Minggu IV Agustus – I September 2007 : pengecoran benda uji 4. Minggu I Oktober 2007 : pengujian benda uji


(29)

5. Minggu I November – IV Januari 2007 : analisa data pengujian 6. Minggu II Februari 2008 : seminar hasil penelitian 7. Minggu I Maret 2008 : penyelesaian laporan akhir 8. Minggu II Mei 2008 : seminar isi

9. Minggu III Mei 2008 : penyelesaian laporan akhir 10.Minggu IV Mei 2008 : sidang sarjana

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan tesis ini adalah sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab ini berisikan hal – hal umum dan latar belakang penelitian, permasalahan yang akan diamati, tujuan yang akan dicapai, pembatasan masalah dan metodologi penelitian yang dilaksanakan oleh penulis.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini berisikan keterangan – keterangan umum dan khusus mengenai agregat daur ulang yang akan diteliti berdasarkan referensi – referensi yang penulis dapatkan.

BAB III : BAHAN DAN METODE

Pada bab ini berisikan persyaratan dan pemeriksaan bahan – bahan yang akan digunakan dalam penelitian ; agregat halus,


(30)

agregat kasar, semen, air ; pembuatan benda uji; prosedur perawatan; prosedur pengujian dan pengambilan data.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisikan data – data hasil pengujian dan pembahasan data – data dari pengujian beton di laboratorium dengan membandingkan dengan teori – teori dan penelitian yang telah ada.


(31)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Beton Secara Umum

Beton adalah pencampuran agregat kasar, agregat halus, air dan semen dengan atau tanpa bahan tambahan (additive) yang kemudian mengeras. Beton merupakan sekumpulan interaksi mekanisme dan kimiawi dari bahan material pembentuknya. Oleh karena itu, masing – masing komponen pembentuk beton tersebut perlu dipelajari sebelum mempelajari beton secara keseluruhan.

Dalam keadaan mengeras, beton bagai batu karang dengan kekuatan yang tinggi. Dalam keadaan segar, beton dapat diberi bermacam – macam bentuk, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni arsitektur atau untuk tujuan dekoratif. Beton mempunyai nilai kuat tekan yang besar namun beton tidak kuat terhadap daya tarik. 2.1.1 Syarat – syarat Beton Yang Berkualitas

Secara umum perencanaan campuran beton yang akan digunakan dalam pelaksanaan konstruksi beton harus menghasilkan beton yang memenuhi syarat – syarat sebagai berikut :

a. Kekuatan desak

Kekuatan yang dicapai dalam umur 28 hari (atau umur yang ditentukan ) harus memenuhi persyaratan yang diberikan oleh perencanaan konstruksi. b. Tingkat keawetan (Durability)

Keawetan beton sama pentingnya dengan kekuatan beton. Dengan tingkat kekuatan hancur yang besar akan semakin awet betonnya.


(32)

c. Kemudahan pengerjaan (Workability)

Workability beton sekurang – kurangnya bisa didefenisikan dari tiga buah sifat beton yang terpisah yaitu:

1. Kompaktibilitas, atau kemudahan dimana beton dapat dipadatkan dan rongga – rongga udara dapat diambil.

2. Mobilitas, atau kemudahan dimana beton dapat mengalir ke dalam cetakan baja dan dituang kembali.

3. Stabilitas, atau kemampuan beton untuk tetap sebagai massa yang homogen dan stabil selama dikerjakan dan digetarkan tanpa terjadi agregasi/pemisahan butiran dari bahan – bahan utamanya.

Suatu rencana campuran beton harus memberikan workability cukup untuk pengadukan, pengangkutan, pencetakan dan pemadatan tanpa pengurangan homogenitas beton.

d. Ekonomis

Perencanaan campuran beton harus memberikan proporsi bahan pembentuk beton yang tepat agar tidak terjadi pemborosan bahan tanpa mengurangi kuantitas dan kualitas beton.

2.1.2 Baja dan Batangan Tulangan

Setiap jenis baja tulangan yang dihasilkan oleh pabrik – pabrik baja yang terkenal dapat dipakai. Pada umumnya setiap pabrik baja mempunyai standart mutu dan jenis baja, sesuai dengan yang berlaku di negara yang bersangkutan. Namun


(33)

demikian, pada umumnya baja tulangan yang terdapat di pasaran Indonesia dapat digolongkan dalam mutu seperti yang tercantum pada tabel

Tabel 2.1 Tegangan Leleh Karakteristik

Mutu Sebutan Tegangan Leleh Karakteristik yang memberikan regangan tetap

(kg/cm)

U – 22 Baja Lunak 2200

U – 24 Baja Lunak 2400

U – 32 Baja Sedang 3200

U – 39 Baja Keras 3900

U – 48 Baja Keras 4800

2.1.3 Struktur Pori Beton

Beton mempunyai struktur yang berpori – pori, hasil dari tidak seluruh ruang antar partikel agregat diisi dengan material semen yang solid. Untuk mendapatkan campuran yang mudah dikerjakan, sangatlah penting menggunakan air pada beton dalam jumlah yang lebih banyak dari yang diperlukan untuk proses hidrasi semen.

Volume awal semen dan air menjadi berkurang, dengan bercampurnya semen dan air menjadi suatu proses kombinasi reaksi kimia. Hal ini memungkinkan untuk pasta semen dari setiap faktor air semen untuk terus berproses yang berkelanjutan, untuk memenuhi secara lengkap ruang yang dibutuhkan oleh pasta segar. Akibatnya pasta yang mengeras menimbulkan pori – pori. Pada kondisinya, selama proses pencampuran beton berlangsung, sejumlah udara selalu masuk terperangkap didalamnya.


(34)

Pada saat pori – pori air dan pori – pori udara dalam beton terhubung, beton berstruktur dapat dialiri air. Hal ini dibuktikan dengan adanya penyerapan air pada saluran kapiler yang ada dan hilangnya kandungan air pengaruh tekanan. Pada saatnya penyerapan dan permeabilitas dapat menjadi penyebab yang terpisah terhadap kerusakan beton atau memperburuk ketahanan beton. Untungnya tidak sulit untuk menjadikan beton dalam keadaan kedap air untuk semua praktek pelaksanaan, jika material yang digunakan mempunyai mutu dan bergradasi baik, dicampur dengan baik, serta dicetak dengan baik dan adanya proses perawatan yang cukup.

Pori – pori beton akan banyak terbentuk pada periode pengerasan. Pengendapan dari partikel – partikel yang solid menyebabkan air mengalir dan membentuk banyak saluran. Sejumlah air terperangkap didalam partikel – partikel agregat dan sejumlah yang lain mengisi celah antar partikel semen. Hydrasi semen memproduksi gel yang memperkecil ukuran pori – pori air dan meningkatkan kekedapan beton. Tetapi pori – pori tersebut tidak pernah terbebas secara total. Hal ini menjelaskan bahwa adanya proses perawatan sangat diperlukan untuk menjaga kekedapan beton.

2.1.4 Pengaruh Agregat

Semakin besar ukuran maksimum agregat untuk faktor air semen yang diberikan, aliran akan semakin besar, kemungkinan akibat hubungan pori – pori air yang besar terbentuk pula bagian bawah partikel – partikel agregat kasar. Agregat seharusnya pada kondisi yang baik dan rendah porositas. Gradasi agregat yang baik sama penting dengan nilai kekedapan dari pada dengan nilai kekuatan. Kehalusan


(35)

yang cukup harus digunakan tetapi campuran tidak boleh kelebihan pasir.Menurut peraturan beton 1989 agregat kasar untuk campuran adalah sebagai berikut : “ Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai desintegrasi alami dari batu – batuan atau batu pecah yang diperoleh dari pecahan batu “.

Agregat kasar dapt berupa pecahan kerikil, batu pecah, terak tanur tinggi atau beton semen hidrolis yang pecah ( Aman Surbakti, 1994, 4 ).

2.1.5 Pengaruh Air dan Semen

Faktor air semen dan konsistensi beton sangat berhubungan bahwa pengaruh keduanya harus dipertimbangkan secara bersamaan. Untuk campuran yang mudah dikerjakan, permeabilitas meningkat dengan penambahan factor air semen seperti gambar. Faktor air semen yang lebih besar dari 6 gal air per kantong semen direkomendasikan untuk digunakan pada bagian yang tipis dan tidak lebih dari 7 gal per kantong semen untuk beton yang lebih tebal. Campuran kering tidak dapat menyatu dengan cepat, lebih banyak air diperlukan untuk permeabilitas minimum daripada untuk kekuatan maksimum. Untuk beton campuran tangan permeabilitas meningkat ketika air dikurangi jumlahnya yang menghasilkan nilai slump sekitar 2-3 in. Permeabilitas menurun sejalan dengan meningkatnya rasio pori – pori semen dan hubungan ini timbul lebih jelas daripada hubungan permeabilitas dan faktor air semen. Pada beton yang dirawat dengan baik dan jumlah air campuran yang optimal, peningkatan kandungan semen pada perbandingan campuran 1:2:4 tidak mempengaruhi permeabilitas secara material. Bagaimanapun juga konsistensi yang basah memerlukan campuran yang lebih banyak dan mengarah untuk memproduksi


(36)

keperluan air di bawah partikel – partikel agregat, yang akan meningkatkan permeabilitas. Kehalusan semen memperbaiki kekedapan sejalan pada saat memperbaiki kekuatan dan ketahanan beton.

2.1.6 Pengaruh Perawatan

Telah ditetapkan bahwa hydrasi yang berkelanjutan dari semen menghasilkan pengembangan gel yang mereduksi ukuran pori – pori dan meningkatnya kekedapan beton. Gambar menunjukkan peningkatan kekedapan yang sangat besar pada beton dengan perawatan. Perubahan yang terjadi lebih besar dari peningkatan kekeuatan pada beton dengan perawatan.

2.1.7 Absorbsi Beton

Permeabilitas air beton merupakan proses kemampuan pori – pori dilalui oleh air. Pasta semen yang telah mengeras tersusun atas, banyak partikel dihubungkan oleh antar permukaan yang jumlahnya relative lebih kecil dari total permukaan partikel yang ada. Dengan demikian ada sebagian dari air yang merupakan bagian yang solid dengan pasta semen. Air ini memiliki viscositas yang tinggi namun demikian dapat bergerak dan merupakan bagian dari aliran yang terjadi.

Permeabilitas air beton tidak hanya akibat dari porositas yang ada tetapi juga tergantung pada ukuran penyebaran, bentuk dan kontinuitas pori – pori yang ada. Walaupun pasta semen memiliki kadar porositas 28%, permeabilitasnya hanya sekitar 7 x 10−16 m/s. Hal ini akibat tekstur pasta semen yang telah mengeras sanat halus. Pori dan partikel yang solid pada pasta semen yang telah mengeras sangat kecil dan


(37)

banyak. Batuan memiliki pori yang lebih sedikit tetapi bentuknya lebih besar dan menyebabkan permeabilitas yang lebih tinggi. Air dapat mengalir dengan mudah. Permeabilitas pasta semen tergantung pada proses hydrasi yang terjadi. Pada pasta segar, aliran air di kontrol oleh ukuran, bentuk dan konsentrasi partikel semen. Dengan adanya proses hydrasi, permeabilitas menurun dengan cepat akibat volume dari gel membesar dan gel mengisi ruang original water. Pada pasta yang telah cukup umur permeabilitas tergantung pada ukuran, bentuk dan konsentrasi partikel pasta semen, baik dalam kondisi yang kontinuitas maupun tidak.

Pada hydrasi semen dengan derajat yang sama, permeabilitas akan menurun pada f.a.s yang rendah.

Pemakaian beton pada sejumlah bentuk struktur yang bertekanan air sebaik pada konstruksi lain meyakinkan para pelaku konstruksi bahwa pada sejumlah kasus kekedapan beton dapat menjadi lebih penting daripada kekuatannya. Tidak diharapkan terhadap kehilangan air yang cukup serius melalui aliran. Sebagai pencegahan untuk keperluan penghentian, yaitu pemisahan aliran yang merupakan hasil pembekuan dari pori – pori yang jenuh dan pelemahan melalui pemecahan dari komponen yang dapat larut dengan perlahan.

Banyak struktur yang memperlihatkan pengaruh kerusakan dari pembekuan beton yang permeable atau mempunyai permukaan yang tidak terlihat mengandung kalsium karbonat dan kandungan lainnya hasil dari rembesan air yang mengalir pada area yang salah. Pada umumnya, kondisi yang lainnya menjadi menyerupai,


(38)

permeabilitas yang rendah bagian dari kekuatan yang tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap cuaca. Faktor – faktor yang mempengaruhi kekedapan

1. Kualitas material 2. Metode persiapan beton 3. Perawatan beton

2.1.8 Kekuatan Tekan Beton

Salah satu cara untuk mengetahui mutu beton adalah dengan menguji sample atau benda uji. Nilai uji yang diperoleh dari setiap benda uji akan berbeda, karena beton merupakan material yang heterogen, yang kekuatannya dipengaruhi proporsi campuran, bentuk dan ukuran, kecepatan pembebanan, dan kondisi lingkungan pada saat pengujian. Oleh karena itu, metode statistik diperlukan untuk menentukan kekuatan tekan karakteristik beton fc, yang didefinisikan sebagai kekuatan tekan beton yang dilampaui oleh paling sedikit 95 % dari benda uji. Nilai fc adalah kekuatan tekan benda uji silinder berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm, yang diuji pada umur 28 hari.

2.1.9 Kuat Lentur Balok Persegi

Berdasarkan anggapan di atas, dapat dilakukan pengujian regangan, tegangan dan gaya – gaya yang timbul pada penampang balok, yang bekerja menahan momen batas, yaitu momen akibat beban luar yang timbul tepat pada saat terjadi kehancuran. Mekanisme tegangan – regangan dalam yang timbul dalam balok dapat diwakili oleh gaya – gaya dalam seperti ( resultan gaya tekan dalam ) di atas garis netral dan ( resultan gaya tarik dalam ) di bawah garis netral. Dari segi kesetimbangan gaya –


(39)

gaya horizontal , gaya – gaya resultan dalam beton sama besarnya dengan gaya resultan pada baja atau, tetapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak z sehingga membentuk kopel momen tahanan dalam, di mana nilai maksimumnya disebut sebagai kuat lentur atau momen tahanan penampang komponen struktur terlentur.

2.2 Hubungan Momen dengan Kurvatur 2.2.1. Umum

Perilaku defleksi akibat pembebanan pada beton bertulang dengan pembebanan melebihi beban ultimate dapat diilustrasikan seperti yang terlihat pada gambar 2.1. Perbedaan perilaku brittle (getas) dan ductile (liat) dapat terlihat dengan jelas pada gambar ini.

Gambar 2.1. Perilaku Defleksi Akibat Pembebanan

Perilaku daktil

Perilaku getas

Defleksi Load


(40)

Karakteristik deformasi akibat pembebanan yang menjadi pertimbangan penting adalah sebagai berikut:

a. Kegagalan getas (brittle failure) merupakan hal yang harus dicegah. Seharusnya pada kejadian-kejadian ekstrim struktur yang memikul beban haruslah mampu mengalami defleksi-defleksi besar sehingga mendekati kapasitas layan beban maksimum. Hal ini untuk menghindari terjadinya keruntuhan total dan mencegah timbulnya korban jiwa dengan adanya peringatan dini akan adanya keruntuhan struktur total dari struktur.

b. Memungkinkan distribusi momen lentur, gaya geser, dan beban aksial yang digunakan dalam perancangan struktur statis taktentu tergantung pada daktilitas komponen struktur pada penampang kritis. Distribusi momen lentur berbeda dengan yang diperoleh dari linear analisis struktural elastis yang dapat dicapai jika redistribusi momen berlangsung. Yaitu saat beban ultimate tercapai, beberapa komponen kemungkinan mencapai momen lawan ultimate sebelum komponen-komponen lain, tetapi jika rotasi plastis terjadi sedangkan momen ultimate belum tercapai, bobot tambahan dapat diberikan hingga momen meningkat sampai nilai ultimatenya. Beban ultimate struktur tercapai setelah pembentukan sendi plastis cukup maka mekanisme runtuh mulai terjadi. Penggunaan redistribusi momen dapat memberikan keuntungan sebab mengurangi buntunya penguatan dalam mendukung beban yang dipikulnya dan itu memungkinkan pengurangan besar momen lentur. c. Dalam zona gempa, satu hal sangat penting yang menjadi pertimbangan disain adalah daktilitas struktur. Hal ini disebab perencanaan gempa saat ini bersandar pada


(41)

absorbsi dan disipasi energi oleh pasca deformasi elastis untuk mampu bertahan dalam gempa besar. Struktur tidak akan mampu untuk bertahan jika tidak dirancang dengan gaya gempa yang jauh lebih kuat.

Tugas akhir ini akan mempertimbangkan karakteristik hubungan beban-deformasi lentur momen saat leleh dan momen saat ultimate. Beberapa karakteristik umumnya tergantung pada karakteristi momen-kurvatur tampang, karena kebanyakan deformasi dengan ukuran normal berdasar pada tegangan yang dihubungkan dengan lentur. 2.2.2. Kurvatur

Sebuah beton bertulang yang pada mulanya lurus namun akibat adanya momen ujung dan gaya aksial maka balok menjadi lengkung seperti yang diperlihatkan pada gambar dibawah ini :

R

M Baja M ic

P d P kd

Garis netral Garis Netral

l

Retak Baja is

(a) (b)

Gambar 2.2. Hubungan momen-kurvature untuk penampang-penampang balok dengan penulangan tunggal (a) penampang yang gagal dalam tarik (b) penampang yang gagal dalam tekan


(42)

Adapun jari-jari kurvatur R, tinggi sumbu netral kd, regangan beton pada serat tekan terluar (paling besar) ic dan tegangan-regangan baja is akan berubah-ubah sepanjang bentang karena adanya retak beton yang juga memberikan tegangan. Dengan pertimbangan hanya satu elemen panjang dx dan penggunaan notasi pada gambar diatas maka rotasi antara ujung-ujung elemen diberikan oleh:

) 1 ( k d dx kd dx R

dx c s

− =

= ε ε (2.1)

) 1 ( 1 k d kd R s c − = =

∴ ε ε (2.2)

1/R adalah kelengkungan pada elemen (rotasi perpanjang satuan) dan diberi simbol l. Dengan begitu kita mendapatkan

d k i d kd s c s

c ε ε ε

ε

ϕ = +

− = =

)

( (2.3) jelas bahwa kurvatur l adalah gradien regangan profil pada elemen, seperti dalam gambar 2.2.

Kurvatur selalu berubah-ubah sepanjang bentang karena adanya fluktuasi ketinggian sumbu netral dan regangan antara setiap retak. Jika panjang elemen memiliki retak, kurvatur didapat dari persamaan 2.1, dengan ic dan is sebagai regangan pada bagian retak.

Jika regangan pada bagian kritis balok beton bertulang yang diukur atas jarak ukur pendek sebagai momen lentur ditingkatkan untuk mencapai keruntuhan,


(43)

kurvatur dihitung dari persamaan 2.1, maka hubungan momen-kurvatur untuk bagian tersebut dapat diperoleh. Kedua kurva diperoleh pada perhitungan balok bertulangan tunggal saat gagal tarik dan tekan seperti tampak dalam gambar 2.3 dan kedua kurva pada mulanya linear. Hubungan antara momen M dan kurvatur l diberi oleh persamaan elastis sebagai berikut:

ϕ M MR

EI = = (2.4)

M

l Beton runtuh sebelum leleh M

Potongan

Satuan Panjang

M

Leleh Pertama Baja

Retak Pertama

Retak Pertama

lKurvatur lkurvatur

(a) (b)

Gambar 2.3. Hubungan momen kurvatur untuk bagian balok beton bertulangan tunggal. (a) saat gagal tarik, < b. (b) saat gagal tekan, > b


(44)

Dengan meningkatnya momen maka retak yang timbul pada beton mengurangi kekakuan lentur. Pengurangan kekakuan untuk potongan beton dengan tulangan kecil lebih besar dibanding beton dengan tulangan besar. Perilaku potongan setelah retak sangat bergantung pada mutu baja. Potongan beton dengan tulangan kecil (gambar 2.3.a) menghasilkan kurva linear M-l membengkok sampai ke titik leleh baja. Saat baja leleh, kurvatur meningkat dengan pesat sedangkan momen lentur hampir konstan, momen meningkat secara perlahan-lahan menuju maksimum dan kemudian menurun. Pada potongan beton dengan tulangan besar (gambar 2.3b), kurva M-l menjadi tidak linear ketika beton memasuki bagian inelastik hubungan tegangan-regangan (lihat gambar.2.1), dan keruntuhan dapat menjadi getas (brittle) kecuali jika beton dikekang oleh sengkang tertutup. Jika beton tidak dikekang, maka beton akan hancur pada kurvatur yang relatif kecil walaupun baja saat itu belum meleleh, dan ini menyebabkan kapasitas daya dukung-momen turun dengan cepat.


(45)

M

ly lu

M M

ly lu

ly lu

ly

(a)

(b) (c) Gambar 2.4. Kurva momen-kurvatur ideal untuk bidang beton bertulangan

tunggal yang gagal dalam tarik

Hubungan momen-kurvatur untuk balok praktis yang mana tegangan baja leleh dapat diidealkan dengan hubungan trilinear yang diperlihatkan dalam gambar 2.4a. Pertama munculnya retakan, kedua tegangan baja meleleh dan ketiga batas kemampuan regangan beton tercapai. Dalam banyak kasus kurva tersebut cukup teliti untuk diidealkan sebagai kelanjutan hubungan dua bilinear seperti diperlihatkan dalam gambar 2.4b dan 2.4c yang memberikan kebenaran asumsi. Gambar 2.4a

Leleh pertama

Retak pertama

l

M ly

lu


(46)

adalah kurva murni ideal untuk menampilkan perilaku pada pembebanan pertama. Ketika retak berkembang, seperti kebanyakan kasus balok yang mengalami pembebanan, hubungan M - l tanpa beban hampir linear untuk leleh awal. Oleh karena itu, kurva bilinear dari gambar 2.4b dan 2.4c adalah perkiraan-perkiraan akurat untuk balok retak.

2.2.2. Momen-Kurvatur teoritis

Kurva momen-kurvatur teoritis untuk potongan beton bertulang dengan lendutan dan beban aksial dapat diperoleh atas dasar anggapan serupa dengan yang digunakan dalam penentuan kuat lendut. Diasumsikan bahwa irisan bidang sebelum bidang sisa lenturan setelah lenturan dan kurva tegangan-regangan untuk beton dan baja diketahui. Kurvatur yang dihubungkan dengan bidang momen lentur dan beban aksial bisa ditentukan dengan menggunakan anggapan ini dan dari persyaratan keseimbangan gaya dan kecocokan regangan.

Gambar 2.5a dan 2.5b menunjukkan tipikal kurva tegangan-regangan untuk beton dan baja, di mana fy = kuat leleh baja dan fc" = kuat beton. Gambar 2.5c memperlihatkan satu potongan beton bertulang dengan beban aksial dan lendut. Untuk regangan beton dengan beban tekan ekstrim icm, tinggi sumbu netral kd,

regangan baja is1, is2, is3,.... dapat ditentukan dari segi tiga yang serupa dengan diagram regangan. Sebagai contoh, untuk batang 1 dengan tinggi di

kd d kd i cm

SI

− =ε


(47)

icm

is1

is2 l is3

is4

fs1

fs1

Garis netral

fs3

fs4

S1

Cc

S2

S3

S4

kd

M

P h/2

Elevation Section Strain Stress Internal

Forces

External actions

Stress fs Stress fc

fs4

fy

fs3

fc

is1 is2

is3 is4 Strain is

fc

dic

fs2

fy

fs1 icm Strain ic

(a) (b)

Kd a

Garis netral

(c)

Gambar 2.5. Penentuan momen-kurvatur teoritis. (a) baja dalam tarik dan tekan (b) beton tertekan. (c) Bidang dalam regangan,tegangan dan distribusi tekanan.

Tegangan fs1,fs2,fs3,….., dihubungkan dengan regangan is1, is2, is3,….., kemudian

dapat diperoleh dari kurva tegangan-regangan untuk baja. Kemudian kuat baja b


(48)

S1,S2,S3,..., bisa diperoleh dari kuat tekan baja dan luas baja. Sebagai contoh,

untuk batang 1, persamaan gaya adalah

Si = fsiAsi (2.6)

Distribusi kuat tekan beton pada bagian yang tertekan dari potongan pada gambar 2.5c dapat dilihat dari diagram regangan dan kurva tegangan-regangan untuk beton. Untuk setiap regangan beton icm pada tekanan ekstrim, kuat tekan beton Cc dan letaknya bisa digambarkan dari parameter g dan , di mana

Cc= g fc” bkd (2.7) Faktor tekan utama g dan faktor titik berat untuk setiap regangan icm pada serat tekan ekstrim dapat ditentukan untuk tampang segi empat dari hubungan regangan-tegangan sebagai berikut:

Daerah di bawah kurva tegangan-regangan (gambar 2.5b) =

=

cm

cm c c

cd f

f ε ε α ε 0 " . cm c c c f d f cm ε ε α ε " 0

=

∴ (2.8)

Luas momen pertama dari luas asal di bawah kurva tegangan-regangan :

= −

= cm fc cd c cm cmfcd c

ε ε ε ε γ ε ε 0 0 ) 1 (

− = ∴ cm cm c c cm c c c d f d f ε ε ε ε ε ε γ 0 0


(49)

Karenanya, jika tegangan di dalam beton fc dapat ditulis dalam terminologi regangan ic(jika kurva tegangan-regangan diketahui), kuat tekan beton dan garis aksinya bisa ditentukan dari persamaan 2.7 hingga 2.9

= + = n i si si

c bkd f A

f P

1 :"

α (2.10)

=      − +       − = n i i si si c d h A f kd h bkd f M 1 " 2 2 γ

α (2.11)

Kurvatur diperlihatkan oleh persamaan yang sama seperti pers. 2.1 sebagai :

kd cm ε

ϕ = (2.12) Hubungan momen-kurvatur teoritis untuk satu beban aksial bisa ditentukan oleh kenaikan regangan beton pada serat tekan ekstrim, icm. Untuk tiap nilai icm

tinggi sumbu netral kd memberikan keseimbangan gaya yang ditemukan dengan penyesuaian kd sampai gaya dalam dapat dihitung menggunakan persamaan 2.5 hingga 2.8 dan memenuhi persamaan 2.10. Untuk kasus lentur saja, P = 0. Gaya dalam dan tinggi sumbu netral dihitung kemudian nilainya digunakan untuk menentukan momen M dan kurvatur l menggunakan persamaan 2.9, 2.11 dan 2.12 yang dihubungkan dengan nilai dari icm. Dengan selesainya perhitungan untuk bidang nilai icm, kurva momen-kurvatur dapat ditentukan. Gambar 2.7 memberi beberapa teori hubungan momen-kurvatur yang didapat untuk tampang balok beton segiempat dengan menggunakan metode yang baru dijelaskan. Asumsi kurva tegangan-regangan untuk baja dan beton dan tampang propertis terlihat dalam


(50)

gambar. Sebagian besar kurva momen-kurvatur telah dihitung hanya untuk daerah saat tepat sebelum tegangan baja leleh. Kurva momen-kurvatur menunjukkan diskontinitas pada awal leleh dari tegangan baja dan diakhiri bila serat tekan terluar dari regangan beton icm mencapai 0,004. Kurva tersebut juga memperlihatkan bahwa untuk satu regangan beton maksimum, daktilitas tampang beton bertulangan tunggal berkurang saat tegangan baja meningkat dan dengan adanya tekanan baja daktilitas meningkat secara drastis.


(51)

2.3 Balok Beton Bertulang tanpa Confinement

2.3.1 Momen dan Kurvatur Saat Ultimate dan Saat Leleh

Dalam disain ultimate dan gaya gempa. Daktilitas pada umumnya dinyatakan sebagai rasio deformasi ultimate dengan deformasi saat awal leleh. Nilai relatif momen dan kurvatur ketika awal leleh tegangan baja dan beton mencapai regangan ultimate. Beton yang tertekan dipertimbangkan untuk tidak dikekang walaupun beton tanpa kekangan jarang ada dibawah kondisi praktis, beton secara umum dipandang tanpa kekangan kecuali jika dianggap menguntungkan untuk diberi kekangan.

Gambar 2.7. Tampang balok bertulangan ganda saat lentur. (a) saat leleh (b) saat retak

Gambar 2.7 memperlihatkan kasus umum tampang segiempat bertulangan ganda saat awal leleh tegangan baja dan saat regangan beton ultimate. Kurvatur saat awal leleh tegangan baja didapat dari persamaan 2.3 pada waktu regangan dalam baja saat awal leleh. Untuk beberapa mutu baja, ketika baja tarik pertama kali mencapai kuat leleh, tegangan pada serat ekstrim beton bisa jauh lebih rendah daripada kuat tekan silinder fc.


(52)

Kurva tegangan-regangan untuk beton linear kira-kira hingga 0,7fc; karenanya

jika baja mencapai kuat leleh sedang tegangan beton tidak melebihi nilai ini, tinggi sumbu netral dapat dihitung menggunakan rumus teori elastis (garis lurus). Ketika faktor tinggi sumbu netral ditentukan, magnitudo gaya dan titik berat gaya tekan dalam baja dan beton dapat dicari. Penjelasan persamaan momen dan kurvatur saat leleh awal adalah

n n

d d n

k ( ) 2 ( ')

2 / 1 ' ' 2 2

' ρ ρ ρ ρ

ρ

ρ − +

         + + +

= (2.13)

My = Asfyjd (2.14)

) 1 ( / k d E fy s y

− =

ϕ (2.15)

Jika tekanan pada serat tekan ekstrim beton lebih besar dari ' 7 , 0 fc

± , tinggi sumbu netral saat awal leleh tegangan baja dapat dihitung menggunakan kurva tegangan-regangan beton aktual (kurva parabola lebih akurat). Bagaimanapun, sebuah perkiraan bisa didapat dari rumus garis lurus walau tekanan yang dihitung setinggi fc’. Nilai k yang dihitung dari rumus garis lurus akan lebih kecil daripada nilai aktual untuk k jika distribusi tekan beton tidak lurus, dimana l akan underestimate dan M overestimate.

Kurvatur dan momen ultimate potongan beton bertulangan ganda (lihat gambar 2.7) untuk kasus dimana baja tekan meleleh bisa diperoleh menggunakan persamaan:


(53)

b f f A f A a c y s y s ' ' 85 , 0 − = (2.16) ) ( 2 85 ,

0 f'ab d a A' f d d'

Mu c + s y

  

  −

= (2.17)

a c c c u 1 β ε ε

ϕ = = (2.18)

Regangan baja tekan diindikasikan oleh diagram regangan gambar 2.7, yang diberikan oleh persamaan:

    − =     − = a d c d c c c s ' 1 '

' ε ε 1 β

ε (2.19)

Substitusi persamaan 2.16 kepersamaan 2.19, memperlihatkan bahwa baja tekan meleleh saat: s y y s y s c c E f f A f A b f d ≥                 − − ' ' ' 1 85 , 0 1 β ε (2.20)

Persamaan 2.20 harus memenuhi persamaan 2.16 hingga persamaan 2.18 dapat dipakai.


(54)

BAB III

BAHAN DAN METODE 3.1. Umum

Metode yang digunakan pada penulisan tugas akhir ini adalah berdasarkan eksperimental di Laboratorium Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan yaitu :

9. Tahap persiapan:

a. Pengumpulan bahan literatur b. Penyediaan material

10.Tahap pengujian material

a. Semen, agregat halus, agregat kasar dan baja tulangan b. Mix design

11.Tahap pembuatan benda uji a. Pembuatan cetakan balok b. Merakit tulangan

c. Pengecoran

d. Perawatan benda uji 12.Tahap pengujian benda uji

a. Kuat Tekan b. Kuat Lentur c. Regangan d. Lebar Retak


(55)

3.2. Bahan Penyusun Beton

Bahan penyusun beton terdiri dari semen Portland, agregat halus, agregat kasar dan air. Sering pula ditambah bahan campuran tambahan (admixture) yang sangat bervariasi untuk mendapatkan sifat – sifat beton yang diinginkan. Perbandingan campuran yang digunakan adalah perbandingan jumlah bahan penyusun beton yang lebih ekonomis dan efektif.

3.2.1. Semen

Semen adalah suatu bahan pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang jika dicampur dengan air akan membentuk suatu pasta semen yang mengikat agregat, dihasilkan dari penggilingan klinker yang kandungan utamanya kalsium silikat (CaSiO2) dan satu atau dua buah bentuk kalsium sulfat (CaSO4) sebagai bahan tambahan.

3.2.1.1 Sifat – sifat Semen

Semen Portland termasuk semen yang dihasilkan dengan cara menghaluskan clinker yang terutama terdiri dari silikat – silikat kalsium yang bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan tambahan.

Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif.

Sifat – sifat fisik semen yaitu : 1. Kehalusan butir


(56)

Secara umum, semen berbutir halus meningkatkan kohesi pada beton segar dan dapat mengurangi bleeding (kelebihan air yang bersama dengan semen bergerak ke permukaan adukan beton segar), akan tetapi menambah kecendrungan beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut.

2. Waktu ikatan

Waktu ikatan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suatu tahap dimana pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan . Waktu tersebut terhitung sejak air tercampur dengan semen. Waktu dari pencampuran semen dengan air sampai saat kehilangan sifat keplastisannya disebut waktu ikatan awal, dan waktu sampai pastanya menjadi massa yang keras disebut waktu ikatan akhir. Pada semen Portland biasa batas waktu ikatan semen adalah:

a. Waktu ikat awal > 60 menit b. Waktu ikat akhir > 480 menit

Waktu ikatan awal yang cukup awal diperlukan untuk pekerjaan beton, yaitu waktu transportasi, penuangan, pemadatan, dan perataan permukaan.

3. Panas hidrasi

Silikat dan aluminat pada semen bereaksi dengan air menjadi media perekat yang memadat lalu membentuk massa yang keras. Reaksi membentuk media perekat ini disebut hidrasi.

Panas hidrasi didefinisikan sebagai kuantitas panas dalam kalori / gram pada semen yang terhidrasi.


(57)

4. Pengembangan volume (lechathelier)

Pengembangan semen dapat menyebabkan kerusakan dari suatu beton, karena itu pengembangan beton dibatasi sebesar ± 0,8 % (A.M Neville, 1995). Akibat perbesaran volume tersebut, ruang antar partikel terdesak dan akan timbul retak – retak.

Sesuai dengan kebutuhan pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi lokasi ataupun kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi, dalam perkembangannya dikenal berbagai jenis semen Potrland, antara lain :

1. Tipe I digunakan pada konstruksi beton secara umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus lainnya.

2. Tipe II digunakan pada konstruksi yang memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau panas hidrasi yang sedang.

3. Tipe III digunakan jika menuntut persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi.

4. Tipe IV digunakan jika menginginkan panas hidrasi yang rendah. 5. Tipe V jika menginginkan daya tahan terhadap sulfat yang tinggi. Semen yang dipakai dalam penelitian ini adalah semen tipe I yang diproduksi oleh PT. Lafarge Semen Andalas dalam kemasan 1 zak 40 kg.


(58)

3.2.1.2 Komposisi Kimia

Komposisi kimia dari semen dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 3.1 Bahan dasar pembuatan semen Portland

Bahan Dasar Rumus Kimia Simbol dalam Kimia Semen

Kapur CaO C

Silika SiO2 S

Alumina Al2O3 A

Besi Fe2O3 F

Persentase bahan – bahan dasar pembuat semen tersebut harus memenuhi nilai modulus hidrolis antara 1,8 – 2,2 agar didapat semen Portland dengan hidrolisitas yang baik. Modulus hidrolis adalah perbandingan kadar kapur (CaO) terhadap kadar silica (SiO2) ditambah kadar alumina (Al2O3) dan kadar besi (Fe2O3). Dalam bentuk rumus, modulus hidrolis dinyatakan sebagai berikut :

M =

3 2 2

2 Al O Fe O SiO

CaO

+ +

Dari proses pembakaran diperoleh senyawa baru berupa klinker yang merupakan kombinasi dari keempat bahan dasar tersebut mencapai 90% dari berat semen yang dihasilkan dan dikenal sebagai komponen – komponen utama semen. Tabel 3.2 Komponen utama hasil proses pembakaran bahan dasar


(59)

Rumus Kimia Nama Simbol 3CaO.SiO2

2CaO. SiO2 3CaO.Al2O3 4CaO.Al2O3. Fe2O3

Tricalcium silicate = Alite Dicalcium Silicate = Belite

Tricalcium aluminate = Inter stitial phase Tetracalcium alumino ferrite = Phase stitial

C3S C2S C3A C4F Selain senyawa – senyawa utama diatas, 10% dari berat semen mengandung magnesium (MgO), oksida – oksida alkali (Na2O, K2O), titanium (TiO2),

phosphorus pentaoksida (P2O5) dan gypsum (CaSO4.2H2O). Spesifikasi komposisi semen portland tergantung kepada jenis semen yang dihasilkan dan bahan baku yang digunakan pada proses produksi. Secara umum komposisi semen Portland

diperlihatkan pada tabel.

Tabel 3.3 Komposisi semen Portland

Senyawa Komposisi ( % berat )

CaO 60 – 67

SiO2 17 – 25

Al2O3 3 – 8

Fe2O3 0,5 – 6

MgO 0,1 – 5,5

Na2O + K2O 0,5 – 1,3

TiO2 0,1 – 0,4

P2O5 0,1 – 0,2


(60)

3.2.1.3 Reaksi hydrasi semen portland:

Pada reaksi hydrasi C3A akan bereaksi paling cepat dan menghasilkan

3CaO.Al2O3.3H2O. Senyawa ini membentuk gel yang bersifat cepat kaku. Tetapi

3CaO.Al2O3.3H2O akan bereaksi dengan gypsum dan membentuk ettringite yang

akan menyelimuti permukaan 3CaO.Al2O3.3H2O, sehingga reaksi dari 3CaO.Al2O3

akan dihalangi. Namun demikian lapisan ettringite tersebut, karena suatu fenomena osmosis, akan pecah dan reaksi C3A akan terjadi lagi, tetapi akan segera pula

terbentuk lapisan ettringite baru. Proses ini akhirnya menghasilkan waktu pengikatan. Makin banyak ettringite yang terbentuk, walau pengikatan akan makin panjang. Mekanisme proses pengikatan dan pengerasan diperlihatkan pada gambar 3.2

Pada awal mula reaksi hydrasi tersebut akan menghasilkan pengendapan Ca(OH)2. Ettringite dan C-S-H akan membentuk coating pada 3CaO.Al2O3, hal ini

akan mengakibatkan reaksi hydrasi akan tertahan, periode ini disebut “Inducktion periode” atau “resting periode” atau “Dorman periode”. Ini terjadi pada 1 – 2 jam dan selama itu pasta masih dalam keadaan plastis dan workable.

3.2.2 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.Oleh karena itu agregat berpengaruh besar terhadap perilaku dan ketahanan (durability) dari beton keras (hardened concrete).


(61)

yaitu :

a. Agregat halus ( pasir ) 0,15mm < φ < 5mm. b. Agregat kasar ( kerikil ) φ > 5 mm.

3.2.3 Agregat Halus

Agregat halus ialah pasir alam yang merupakan hasil disintegrasi secara alami dari batu. Selain itu agregat halus dikualifikasikan sebagai butiran yang terletak diantara 0.15 mm dan 5 mm.

3.2.3.1 Persyaratan Umum Agregat Halus

Agregat halus yang digunakan sebagai bahan campuran beton harus memenuhi persyaratan – persyaratan Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 N.I.-2, antara lain adalah :

1) Agregat halus untuk beton dapat berupa pasir alam sebagai hasil desintegrasi alami dari batuan – batuan atau berupa pasir buatan yang dihasilkan oleh alat – alat pemecah batu.

2) Agregat halus terdiri dari butir – butir yang tajam dan keras. Butir – butir agregat halus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh – pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan.

3) Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% (ditentukan terhadap berat kering). Yang diartikan dengan lumpur adalah bagian – bagian yang dapat melalui ayakan dengan diameter no. 0,063 mm. Apabila kadar lumpur melampaui 5 %, maka agregat halus dicuci.


(62)

4) Agregat halus tidak boleh mengandung bahan – bahan organis terlalu banyak yang harus dibuktikan dengan percobaan warna dari Abram’s Harder (dengan larutan NaOH). Agregat halus yang tidak memenuhi percobaan warna ini juga dapat dipakai, asal kekuatan tekan adukan agregat tersebut pada umur 7 dan 28 hari tidak kurang 95 % dari kekuatan adukan agregat yang sama tetapi dicuci dalam larutan 3 % NaOH yang kemudian dicuci hingga bersih dengan air, di umur yang sama.

5) Agregat halus harus terdiri dari butir – butir yang beraneka ragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan akan memenuhi syarat – syarat yang ditentukan.

6) Pasir laut tidak boleh dipakai sebagai agregat halus untuk semua mutu beton, kecuali dengan petunjuk – petunjuk dari lembaga pemeriksaan bahan – bahan yang diakui.

Tabel 3.4 Susunan Besar Butiran Agregat Halus Ukuran Lubang Ayakan

(mm)

% Lolos Kumulatif

9.50 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15

100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10


(63)

3.2.3.2 Pemeriksaan Agregat Halus

Pemeriksaan yang dilakukan terhadap agregat halus meliputi : 1. Analisa ayakan pasir, ASTM C 136-95a

2. Pencucian pasir lewat ayakan no.200 (pemeriksaan kadar lumpur), ASTM C 117-95

3. Pemeriksaan kandungan organic (colorimetric test), ASTM C 40-92 4. Pemeriksaan kadar liat (clay lump pasir), ASTM C 142-78 (1990) 5. Pemeriksaan berat isi pasir, ASTM C 29/C 29 M-91a

6. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi pasir, ASTM C 128-93 3.2.4 Agregat Kasar

Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai hasil desintegrasi alami dari batu – batuan atau berupa batu pecah (split) yang diperoleh dari pecahan batu agregat kasar yang sering digunakan dalam praktek di lapangan mempunyai ukuran butiran antara 5 mm dan 40 mm.

3.2.4.1 Persyaratan Umum Agregat Kasar

Agregat halus yang digunakan sebagai bahan campuran beton harus memenuhi syarat – syarat Peraturan Beton Bertulang 1971 N.I.-2, antara lain adalah :

1) Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai hasil desintegrasi alami dari batuan – batuan atau berupa batu pecah yang diperoleh dari pemecahan batu. Pada umumnya yang dimaksudkan dengan agregat kasar adalah agregat dengan besar butir lebih dari 5 mm.


(64)

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 seluruhnya. Butir – butir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh – pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan.

3) Agregat kasar tidak boleh mengandung Lumpur lebih dari 1 % (ditentukan dengan berat kering). Yang diartikan dengan Lumpur adalah bagian – bagian yang dapat melalui ayakan 0,063 mm. Apabila kadar Lumpur melalui 1 % maka agregat kasar harus dicuci.

4) Agregat kasar tidak boleh mengandung zat – zat yang dapat merusak beton, seperti zat – zat yang reaktif alkali.

5) Kekerasan dari butir – butir agregat kasar diperiksa dengan bejana penguji dari Rudeloff dengan beban penguji 20 ton dan memenuhi syarat – syarat yang ditentukan atau dengan mesin pengaus Los Angeles, dengan mana tidak boleh terjadi kehilangan berat lebih dari 50%.

6) Agregat kasar terdiri dari butir – butir yang beraneka ragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan harus memenuhi syarat –syarat yang ditentukan.

7) Besar butir maksimal tidak boleh lebih dari pada seperlima jarak terkecil antara bidang-bidang samping dari cetakan, sepertiga dari tebal pelat atau


(65)

tigaperempat dari jarak bersih minimum diantara batang-batang atau berkas-berkas tulangan.

Tabel 3.5 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar Ukuran Lubang Ayakan

(mm)

% Lolos Kumulatif

38.10 19.10 9.52 4.76

95 - 100 35 - 70 10 - 30 0 - 5

3.2.4.2 Pemeriksaan Agregat Kasar

Pemeriksaan yang dilakukan pada agregat kasar meliputi : 1. Analisa ayakan kerikil, ASTM C 136-95a

2. Pemeriksaan berat isi kerikil, ASTM C 29/ C 29 M-91 a

3. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi kerikil, ASTM C 127 – 88 (1993) 3.2.5 Air

Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang paling penting namun harganya paling murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta untuk menjadi bahan pelumas antara butir – butir agregat agar dapat dengan mudah dikerjakan dan dipadatkan, selain dari jumlah air, kualitas air juga harus dipertahankan.

Dalam pemakaian air untuk beton, sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut :


(66)

1) Air tidak boleh mengandung Lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram / liter.

2) Air tidak mengandung garam – garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik dan sebagainya) lebih dari 15 gram / liter.

3) Air tidak mengandung khlorida (CI) lebih dari 0,5 gram / liter. 4) Air tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram / liter.

Di samping digunakan sebagai bahan dasar penyusun beton, air juga digunakan untuk merawat beton tetapi air yang digunakan tidak menimbulkan terjadinya endapan atau noda yang menyebabkan perubahan warna pada permukaan beton.

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.

Tabel 3.6 Batas – batas izin air untuk campuran beton

Jenis Batas yang diizinkan PH

Bahan padat Bahan terlarut Bahan Organik

Minyak Sulfat (SO3)

Chlor (CI)

4,5 – 8,5 2000 ppm 2000 ppm 2000 ppm 2% dari berat semen

10000 ppm 10000 ppm


(67)

3.3 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam peneliitian ini semuanya tersedia di Laboratorium Beton, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Peralatan yang digunakan selama penelitian adalah sebagai berikut :

1. Satu set ayakan. Ayakan ini digunakan untuk pengujian gradasi dengan ukuran lubang ayakan sebagai berikut : 44,4 mm ; 38,1 mm; 19,0 mm ; 9,50 mm ; 4,75 mm ; 2,36 mm ; 1,18 mm ; 0,60 mm ; 0,30 mm ; 0,15 mm dan pan.

2. Penggetar ayakan. Alat ini digunakan untuk menggetarkan susunan ayakan yang berisi agregat agar terpisah sesuai dengan ukuran butirnya dengan memakai tenaga listrik.

3. Timbangan kecil. Timbangan ini digunakan pada waktu pengujian agregat dan mempunyai kemampuan maksimal 5 kg.

4. Timbangan besar. Alat ini mempunyai kemampuan maksimal 30 kg. Alat ini digunakan untuk menimbang pasir, batu pecah, semen dan benda uji. 5. Volumetric flash. Alat ini untuk pemeriksaan berat jenis dan penyerapan

agregat pasir yang mempunyai kapasitas 500 cc.

6. Gelas ukur. Alat ini digunakan untuk mengukur volume air pada waktu pemeriksaan kandungan lumpur, pemeriksaan bahan organik, dan untuk mengukur volume air pada waktu pembuatan benda uji. Gelas ukur ini mempunyai kapasitas 1000cc.


(68)

7. Oven. Alat ini digunakan untuk mengeringkan pasir pada waktu pemeriksaan kadar lumpur pasir dan batu pecah pada waktu pengujian berat jenis dan penyerapan agregat. Alat ini mempunyai kemampuan temperatur 2400C.

8. Corong kerucut. Alat ini digunakan pada waktu pengujian SSD (Saturated Surface Dry) agregat pasir. Corong kerucut ini berukuran diameter atas 3,8 cm dan diameter bawah 8,9 cm.

9. Kerucut Abrams. Alat ini digunakan untuk pengujian slump pada waktu pembuatan adukan beton untuk benda uji. Alat ini mempunyai ukuran dengan diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm dan tinggi 30 cm. 10.Tongkat baja. Alat ini digunakan untuk pengujian slump serta pada proses

pemadatan campuran dalam cetakan silinder beton.

11.Penggaris siku. Alat ini digunakan pada waktu pemeriksaan SSD pasir dan pengujian slump, yaitu untuk mengatur besarnya penurunan campuran beton segar pada pengujian slump.

12.Cetakan balok. Cetakan terbuat dari kayu untuk mencetak benda uji dengan ukuran panjang 240 cm, lebar 20 cm dan tinggi 30 cm.

13.Cetakan silinder. Cetakan terbuat dari baja digunakan untuk memcetak benda uji dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.

14.Mesin uji tekan beton. Alat ini digunakan untuk menguji kuat tekan silinder beton.


(69)

15.Peralatan penunjang. Peralatan ini merupakan peralatan ringan yang digunakan selama penelitian. Alat ini terdiri dari talam baja, cetok, sekop, cangkul dan ember.

3.4 Benda Uji

Benda uji adalah balok beton bertulang tampang empat persegi panjang, dengan dimensi (20 x 30 x 240) cm, mutu beton K-175 dan K-250 dengan tulangan tekan 2ø10 dan tulangan tarik 3ø10.

Pada penelitian ini balok uji beton berjumlah 4 buah. Selain itu juga dibuat benda uji silinder masing – masing 3 buah untuk setiap mutu beton untuk pengujian tekan dan tarik belah.

3.4.1 Benda Uji Besi Tulangan

Ada dua jenis baja tulangan yaitu tulangan polos dan ulir. Jenis tulangan yang banyak digunakan adalah tulangan polos yang menggunakan simbol “U”. Pada penelitian ini digunakan tulangan polos baja lunak ø10 sebagai tulangan tekan dan tarik, yang dijual dengan mutu baja U-32. Pemeriksaan pada tulangan baja di lakukan di Laboratorium Politeknik Medan dengan melakukan test uji tarik untuk mengetahui tegangan leleh (fy) baja.


(70)

3.4.1 Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji terdiri dari 2 variasi campuran yaitu beton 175 dan K-250 yang masing – masing terdiri dari 2 benda uji balok sehingga total benda uji balok adalah 4 buah benda uji. Dari setiap adukan benda uji balok dibuat 3 buah benda uji silinder untuk tes kuat tekan dan tarik belah. Pengetesan benda uji dilakukan pada umur 28 hari.

Mula – mula semua peralatan disiapkan, cetakan dipasang dan diolesi vaseline. Semua bahan ditimbang sesuai dengan hasil perhitungan Mix Design lalu prosedur pembuatan silinder sama dengan prosedur pembuatan balok beton. Campuran beton segar segera dimasukkan ke dalam cetakan yang sudah diolesi vaseline sebanyak 1/3 bagian, kemudian di rojok. Demikian seterusnya sampai cetakan penuh. Permukaan beton dihaluskan dengan menabur sedikit semen di permukaan dan diratakan dengan catok.

Untuk menjaga penguapan air dari beton segar, benda uji yang telah selesai dicetak harus dijaga kelembabannya sampai cetakan tersebut dilepas. Permukaan cetakan bagian luar harus dijaga jangan sampai berhubungan langsung dengan air selama 24 jam pertama setelah beton dicetak, sebab dapat merubah air dalam adukan dan menyebabkan rusaknya benda uji.

Cetakan benda uji dibuka setelah 24 jam dan tidak boleh lebih dari 48 jam setelah pencetakan. Ruang penyimpanan harus bebas dari getaran terutama pada umur 48 jam pertama dan sehari sebelum dilaksanakan pengujian pada umur yang direncanakan, benda uji dikeluarkan dari bak perendaman.


(71)

Selanjutnya silinder beton direndam air dalam kolam perawatan yang telah disiapkan sampai pada masa yang direncanakan untuk mengadakan pengujian dan untuk benda uji balok perawatan yang dilakukan dengan menutupinya dengan goni basah dan disiram setiap hari .

3.5 Pengujian

3.5.1 Pengujian Tarik Besi Tulangan

Pengujian tarik besi tulangan dilakukan untuk tulangan polos dengan ø10, pengujian di lakukan di Laboratorium Politeknik Negerti Medan. Benda uji besi tulangan dipotong sepanjang 24 cm, lalu besi ditandai dengan jarak 10 cm sebagai acuan pengamatan perpanjangan, setelah dikeluarkan dari mesin tensile test jarak 10 cm pengamatan diukur kembali dan didapat nilai perpanjangan tersebut. Dapat dilihat pada gambar di bawah ini.


(1)

248 47469.76 5.5359 604.40 0.055359 249 47621.58 5.5865 606.34 0.055865 250 47773.41 5.6339 608.27 0.056339 251 47824.01 5.6773 608.91 0.056773 252 48077.05 5.7392 612.14 0.057392 253 48481.91 5.8179 617.29 0.058179 254 48633.73 5.9232 619.22 0.059232 255 48836.16 5.9553 621.80 0.059553 256 49038.59 6.0252 624.38 0.060252 257 49241.02 6.1112 626.96 0.061112 258 49443.45 6.2044 629.53 0.062044 259 49645.88 6.2976 632.11 0.062976 260 49898.92 6.3924 635.33 0.063924 261 50050.74 6.4912 637.27 0.064912 262 50202.56 6.5483 639.20 0.065483 263 50607.42 6.6439 644.35 0.066439 264 50556.81 6.7387 643.71 0.067387 265 50911.07 6.8319 648.22 0.068319 266 50911.07 6.8906 648.22 0.068906 267 51062.89 6.9420 650.15 0.069420 268 50556.81 7.0055 643.71 0.070055 269 51366.53 7.0705 654.02 0.070705 270 51518.36 7.1517 655.95 0.071517 271 51720.79 7.2417 658.53 0.072417 272 51872.61 7.2907 660.46 0.072907 273 52024.43 7.3694 662.40 0.073694 274 52125.64 7.4538 663.68 0.074538 275 52226.86 7.5366 664.97 0.075366 276 52328.07 7.6105 666.26 0.076105 277 52530.50 7.6948 668.84 0.076948 278 52631.72 7.7784 670.13 0.077784 279 52732.93 7.8547 671.42 0.078547 280 53441.44 7.9479 680.44 0.079479 281 53441.44 8.0114 680.44 0.080114 282 53036.58 8.1062 675.28 0.081062 283 53087.19 8.1978 675.93 0.081978 284 53239.01 8.2460 677.86 0.082460 285 53340.22 8.3175 679.15 0.083175 286 53492.04 8.4083 681.08 0.084083 287 53593.26 8.4887 682.37 0.084887 288 53643.87 8.5811 683.01 0.085811 289 53795.69 8.6622 684.95 0.086622 290 53745.08 8.7562 684.30 0.087562 291 53846.30 8.8165 685.59 0.088165 292 53947.51 8.8663 686.88 0.088663 293 53998.12 8.9274 687.53 0.089274 294 53998.12 8.9764 687.53 0.089764 295 54149.94 9.0270 689.46 0.090270 296 54251.16 9.0816 690.75 0.090816 297 54301.76 9.1419 691.39 0.091419 298 54352.37 9.2046 692.04 0.092046 299 54352.37 9.2857 692.04 0.092857


(2)

300 54453.59 9.3845 693.32 0.093845 301 54554.80 9.4729 694.61 0.094729 302 54656.02 9.5613 695.90 0.095613 303 54706.62 9.6417 696.55 0.096417 304 54656.02 9.7292 695.90 0.097292 305 54807.84 9.8224 697.84 0.098224 306 54858.45 9.8811 698.48 0.098811 307 54858.45 9.9687 698.48 0.099687 308 54909.05 10.0595 699.12 0.100595 309 54959.66 10.1494 699.77 0.101494 310 55162.09 10.2402 702.35 0.102402 311 55111.48 10.3310 701.70 0.103310 312 55060.88 10.4210 701.06 0.104210 313 55111.48 10.4837 701.70 0.104837 314 55212.70 10.5608 702.99 0.105608 315 55212.70 10.6452 702.99 0.106452 316 55263.30 10.7344 703.63 0.107344 317 55263.30 10.8171 703.63 0.108171 318 55364.52 10.9103 704.92 0.109103 319 55364.52 11.0019 704.92 0.110019 320 55364.52 11.0847 704.92 0.110847 321 55465.73 11.1843 706.21 0.111843 322 55668.16 11.2735 708.79 0.112735 323 55516.34 11.3595 706.86 0.113595 324 55566.95 11.4495 707.50 0.114495 325 55870.59 11.5403 711.37 0.115403 326 54909.05 11.5957 699.12 0.115957 327 55617.56 11.6616 708.14 0.116616 328 55769.38 11.7572 710.08 0.117572 329 55769.38 11.8496 710.08 0.118496 330 55769.38 11.9340 710.08 0.119340 331 55718.77 12.0183 709.43 0.120183 332 55819.99 12.1099 710.72 0.121099 333 55819.99 12.1999 710.72 0.121999 334 55819.99 12.3011 710.72 0.123011 335 55870.59 12.3863 711.37 0.123863 336 55870.59 12.4771 711.37 0.124771 337 55921.20 12.5647 712.01 0.125647 338 55921.20 12.6499 712.01 0.126499 339 55971.81 12.7326 712.66 0.127326 340 55971.81 12.7985 712.66 0.127985 341 55971.81 12.8901 712.66 0.128901 342 55971.81 12.9769 712.66 0.129769 343 56022.42 13.0436 713.30 0.130436 344 56073.02 13.1327 713.94 0.131327 345 56022.42 13.2243 713.30 0.132243 346 56073.02 13.3087 713.94 0.133087 347 56073.02 13.3987 713.94 0.133987 348 56022.42 13.4718 713.30 0.134718 349 56073.02 13.5586 713.94 0.135586 350 56123.63 13.6405 714.59 0.136405 351 56073.02 13.7281 713.94 0.137281


(3)

352 56123.63 13.8149 714.59 0.138149 353 56174.24 13.8928 715.23 0.138928 354 56174.24 13.9627 715.23 0.139627 355 56174.24 14.0479 715.23 0.140479 356 56174.24 14.1306 715.23 0.141306 357 56123.63 14.2182 714.59 0.142182 358 56174.24 14.2970 715.23 0.142970 359 56174.24 14.3886 715.23 0.143886 360 56174.24 14.4697 715.23 0.144697 361 56275.45 14.5637 716.52 0.145637 362 56224.85 14.6505 715.88 0.146505 363 56224.85 14.7389 715.88 0.147389 364 56275.45 14.8232 716.52 0.148232 365 56224.85 14.9148 715.88 0.149148 366 56427.28 15.0080 718.45 0.150080 367 56275.45 15.0924 716.52 0.150924 368 56275.45 15.1768 716.52 0.151768 369 56275.45 15.2483 716.52 0.152483 370 56275.45 15.3117 716.52 0.153117 371 56326.06 15.3881 717.17 0.153881 372 56326.06 15.4644 717.17 0.154644 373 56326.06 15.5536 717.17 0.155536 374 56326.06 15.6380 717.17 0.156380 375 56275.45 15.7239 716.52 0.157239 376 56326.06 15.8011 717.17 0.158011 377 56477.88 15.8870 719.10 0.158870 378 56275.45 15.9810 716.52 0.159810 379 56326.06 16.0582 717.17 0.160582 380 56326.06 16.1233 717.17 0.161233 381 56326.06 16.2076 717.17 0.162076 382 56326.06 16.2888 717.17 0.162888 383 56376.67 16.3820 717.81 0.163820 384 56275.45 16.4430 716.52 0.164430 385 56275.45 16.5362 716.52 0.165362 386 56275.45 16.6230 716.52 0.166230 387 56275.45 16.7122 716.52 0.167122 388 56326.06 16.8014 717.17 0.168014 389 56224.85 16.8946 715.88 0.168946 390 56275.45 16.9042 716.52 0.169042 391 56224.85 16.9388 715.88 0.169388 392 56224.85 16.9476 715.88 0.169476 393 56224.85 17.0280 715.88 0.170280 394 56224.85 17.0947 715.88 0.170947 395 56174.24 17.1573 715.23 0.171573 396 56123.63 17.2473 714.59 0.172473 397 56174.24 17.3389 715.23 0.173389 398 56123.63 17.4265 714.59 0.174265 399 56123.63 17.5221 714.59 0.175221 400 56022.42 17.6113 713.30 0.176113 401 56022.42 17.6916 713.30 0.176916 402 55971.81 17.7848 712.66 0.177848 403 55921.20 17.8772 712.01 0.178772


(4)

404 55819.99 17.9640 710.72 0.179640 405 55819.99 18.0395 710.72 0.180395 406 55718.77 18.1335 709.43 0.181335 407 55668.16 18.2275 708.79 0.182275 408 55516.34 18.3207 706.86 0.183207 409 55364.52 18.4228 704.92 0.184228 410 55212.70 18.5152 702.99 0.185152 411 54959.66 18.6132 699.77 0.186132 412 54656.02 18.7112 695.90 0.187112 413 54453.59 18.8197 693.32 0.188197 414 53896.90 18.9306 686.24 0.189306 415 53542.65 19.0382 681.73 0.190382 416 53087.19 19.1620 675.93 0.191620 417 52530.50 19.2825 668.84 0.192825 418 51923.21 19.4167 661.11 0.194167 419 51164.10 19.5123 651.44 0.195123 420 50354.38 19.6328 641.13 0.196328 421 49392.84 19.7726 628.89 0.197726 422 48178.27 19.9213 613.42 0.199213 423 3238.88 20.0346 41.24 0.200346 --- PROP. LIMIT FORCE : 34008.19 [N]

YIELD FORCE : 35323.98 [N] MAXIMUM FORCE : 56477.88 [N] BREAK FORCE : 3238.88 [N]

TESTING SPEED : 2.69 [m/minute] PROPORSIONAL STRESS : 433.23 [N/mm^2] YIELD STRESS : 449.99 [N/mm^2] MAXIMUM STRESS : 719.10 [N/mm^2] BREAK STRESS : 41.24 [N/mm^2] ELASTICITY MODULUS : 206502.67 [N/mm^2] ELONGATION : 20.00 [%] REDUCTION OF AREA : 42.24 [%] ENERGY : 961.72 [Nm]


(5)

(6)