Penelitian Balok Beton Bertulang Self Compacting Concrete Dengan Menggunakan 100%, 85%, Dan 70% SCC”.

PENELITIAN BALOK BETON BERTULANG SELF

COMPACTING CONCRETE DENGAN MENGGUNAKAN 100%,

85%, DAN 70% SCC

(Eksperimental)

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

OLEH :

060404073

M. HANIF NAJIB

SUB JURUSAN STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA

2010

PENELITIAN BALOK BETON BERTULANG SELF

COMPACTING CONCRETE DENGAN MENGGUNAKAN 100%,

85%, DAN 70% SCC

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil

Disusun Oleh :

06 0404 073

M. HANIF NAJIB

Dosen Pembimbing :

NIP. 195410121980031004 Ir. Besman Surbakti, MT

Diketahui :

Ketua Departemen Teknik Sipil

NIP : 19591224191031002 Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan

SUB JURUSAN STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA

2010

PENELITIAN BALOK BETON BERTULANG SELF COMPACTING

CONCRETE DENGAN MENGGUNAKAN 100%, 85%, DAN 70% SCC

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil

Disusun Oleh :

06 0404 073

M. HANIF NAJIB

Dosen Pembimbing :

NIP. 195410121980031004 Ir. Besman Surbakti, MT

Mengesahkan :

Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

NIP : 19591224191031002 Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan

SUB JURUSAN STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA

2010

Penguji I

Ir. Chainul Mahni NIP :

Penguji II

Ir. Mawardi Lubis NIP :

Penguji III

Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : 19591224191031002

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul

“PENELITIAN BALOK BETON BERTULANG SELF COMPACTING CONCRETE DENGAN MENGGUNAKAN 100%, 85%, DAN 70% SCC”.

Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :

1. Bapak Ir.Besman Surbakti,MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Teruna Jaya, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

6. Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Jamilus dan ibunda Neliati yang telah memberikan motivasi, semangat dan nasehat kepada saya, sepupu saya Gina Regina, dan tetangga – tetangga saya di Karya 2 yang telah banyak membantu saya.

7. Buat saudara/i seperjuangan 06 Tami, Fahim, Ucup, Rivana, Atta, Herry, Agung, Khoir, Rahmat, Ajir, Parto, Afif, Sawal, Riky, Budi, Angga, Tosek, Haikal, Zainal, Ijul, Anggi, Alvi, Ajo 06, Gafar, Andi, Ibal, Avril, Fauzi, Maman, Anton, Biondi, Wynda, Didik, Diana, Ani, Irin, Yovanka, Nurul, Citra, Dina, abang-abang dan kakak senior, bg Nova, bg Juri, bg Fau, bg Arlin 01, bg Dian, bg Ajo 03, bg Atok, bg Taufik, bg Sayed, bg Budi, bg Rendi, bg Peyor, bg Andi, bg Baga, kak Rahmi dan adik-adik 07, Ari Manalu, Harli Rait, dan yang lainnya ,adik 08 Wira Kusuma, dan yang lainnya,09 Bambang Kennedy, Ryan, Afis, Boma, Ajo 09, Usuf 09, Ucok, Irsyad, Denni, Azam, Onja, Mia serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2006 dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

8. Buat mas subandi dan ibu serta bapak kantin beton.

9. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Oktober 2010

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR ………

DAFTAR ISI ………... ABSTRAK……….. DAFTAR NOTASI………. DAFTAR TABEL ……….. DAFTAR GAMBAR……….. BAB I. PENDAHULUAN………...

1.1 Latar Belakang……….. 1.2 Tujuan Penelitian……….. 1.3 Batasan Penelitian………. 1.4 Mekanisme Pengujian………. 1.5 Metodologi Penelitian………. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA……….

2.1 Umum………. 2.2 Bahan Dasar SCC

2.2.1.3 Senyawa Utama Dalam Semen Portland... 2.2.2 Agregat...

2.2.2.1 Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk...

2.2.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan.... 2.2.2.3Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal. 2.2.3 Air... 2.2.4 Uap Silika ( Silika Fume)... 2.2.5 Superplasticizer... 2.3 Sifat – Sifat Beton……… 2.3.1 Sifat – Sifat Beton Segar………

2.3.2 Sifat – Sifat Beton Keras...

2.3.2.1Kuat Beton Terhadap Gaya Tekan...

2.4 Tegangan dan Regangan Beton...

2.5 Baja Tulangan...

2.6 Balok Persegi Beton Bertulang...

BAB III. Eksperimental………..

3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang………..

3.1.1 Perhitungan Beban Mati Terpusat………..

3.1.4 Perhitungan Lendutan……….

3.2 Pemeriksaaan Karakteristk Tulangan………...

3.2.1 Pemeriksaaan Berat Jenis dan Diameter Tulangan……… 3.3 Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang……….…….

3.3.1 Persiapan Pembuatan Benda Uji……….. 3.3.2 Pengecoran Benda Uji………. 3.3.3 Perawatan Benda Uji……….. 3.4 Pengujian Benda Uji………

3.4.1 Pengujian Kuat Tekan Beton Benda Uji Silinder………….. 3.4.2 Pengujian Kekuatan Pada Balok Beton Bertulang………… 3.4.3 Pengukuran Regangan ( Strain ) dan Lendutan Balok……. BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN………

4.1 Pendahuluan……….

4.2 Keterbatasan Fasilitas……….. 4.3 Akurasi dari Alat Ukur……….. 4.4 Pengujian Slump Flow……… 4.5 Pengujian Kuat Tekan……… 4.6 Pengujian Pada Balok……… 4.6.1 Pengujian Lendutan Pada Balok………..

4.6.2.1Regangan Secara Teoritis... 4.6.2.2Safety Factor (SF)... 4.6.3 Analisa Retak Balok……….

4.6.3.1 Perilaku Pola Retak dan Lebar Retak Balok…… 4.6.3.2 Panjang Retak Balok……… 4.6.3.3 Perhitungan Mretak(Mcrack

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN………. ) Secara Teoritis...

5.1 Kesimpulan………

5.2 Saran……….

DAFTAR PUSTAKA……….. LAMPIRAN………

ABSTRAK

Salah satu upaya untuk mendapatkan beton yang memiliki kelecakan yang tinggi dan mempunyai kekuatan beton yang tinggi pula. Kelecakan yang tinngi membuat dapat membuat beton lebih mudah dikerjakan tanpa proses pemadatan atau hanya dengan sedikit saja pemadatan. Self Compacting Concrete (SCC) umumnya digunakan pada struktur yang bertulangan rapat sehinnga tidak perlu pemadatan (vibrasi) yang banyak.

Namun SCC merupakan suatu produk yang masih baru sehingga perlu banyak penelitian agar mendapat kriteria SCC yang digunakan langsung pada struktur. Maka penelitian ini melakukan pengujian balok beton bertulang dengan bahan SCC 100% dan SCC yang ditambahkan dengan kadar agregat 15% dan 30% terhadap SCC 100%. Pengujian balok dilakukan diatas dua perletakan sendi dan rol untuk pengujian kuat lentur, regangan, lendutan, dan retak. Balok yang akan diuji berdimensi 15x25x220 cm dengan 2D13 pada tulangan tekan, 2D16 pada tulangan tarik, dan juga pada sengkang Ø6 - 90.

Dari hasil pengujian didapatkan bahwa SCC dengan penambahan kadar agregat dapat menurunkan kekuatan tekan beton namun dengan penambahan tersebut campuran lebih ekonomis. Karena SCC pada umumnya memiliki harga yang relatif mahal di pasaran. Dari hasil percobaan didapatkan bahwa balok dengan SCC 100% dan 85% lendutan yang terjadi lebih kecil daripada perhitungan secara teoritis sebelum beban mendekati ultimate. Dan juga campuran SCC memiliki safety factor beban ultimate terhadap beban pada lendutan izin dan regangan maksimum. Pada hasil pengujian didapatkan retak yang merata di antara dua perletakan dan pola retak lentur pada SCC 100% dan SCC 85%. Sedangkan pada SCC 70% menghasilkan pola retak geser – lentur. Hal ini menandakan bahwa SCC memiliki kekuatan yang merata pada seluruh bentang balok.

Kata kunci: SCC. Self Compacting Concrete. Beton Bertulang. Regangan. Lendutan. Pola Retak.

DAFTAR NOTASI

A : luas penampang, mm

A

2

s : luas tulangan tarik, mm

A

2

s’ : luas tulangan tekan, mm

A

2

v

a : kedalaman tegangan saat ultimate, mm : tulangan geser

b : lebar penampang balok, mm c : jarak garis netral saat ultimate, mm

d : jarak pusat tulangan tarik ke tepi ujung balok/tinggi efektif, mm d’ : jarak pusat tulangan tekan ke tepi ujung balok, mm

E : modulus elastisitas beton, Mpa Es

f'

: modulus elastisitas untuk tulangan non-prategang, Mpa c : kuat tekan beton, N/mm

f

2

r : modulus retak beton, untuk beton normal, N/mm

f

2

y : kuat leleh baja, N/mm

h : tinggi penampang balok, mm

2

I : Momen inersia penampang balok, mm I

4

e : momen inersia efektif, mm

I

4

cr

I

: momen inersia penampang retak transformasi g

l : panjang bentang diantara dua perletakan, m

: momen inersia penampang utuh terhadap sumbu berat penampang, seluruh batang tulangan diabaikan

Mcr M

: momen pada saat timbul retak yang pertama kali, kNm

n

M

: momen nominal suatu penampang, kNm

R

M

: momen rencana, kNm

u

N

: momen ultimate, kNm

D

N

: Gaya tekan dalam, N

T

P : beban terpusat, N : Gaya tarik dalam, N

q : beban terbagi rata, kN/m s : jarak sengkang, mm SF : faktor keamanan Vc

V

: kapasitas kemampuan beton untuk menahan gaya geser, kN u

y

: gaya geser rencana total karena beban luar, kN t

z : lengan kopel momen

: jarak dari garis netral penampang utuh (mengabaikan tulangan baja) ke serat tepi tertarik, m

Ø : faktor reduksi

Δl : pertambahan panjang dalam daerah beban, mm

β1

ρ : rasio tulangan tarik : koefisien ; 0,85

ρb

ρ

: rasio tulangan tarik seimbang

maks

ρ

: rasio tulangan tarik maksimum : rasio tulangan tarik minimum

σ : tegangan beton, Mpa

εc

ε

’ : Regangan batas beton pada serat tekan terluar

s

ε

: Regangan tulangan tarik

s

ε

’ : Regangan tulangan tekan

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Slump Flow Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan

Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok I

Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok II

Tabel 4.5. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok III

Tabel 4.6. Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok I Tabel 4.7. Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok II Tabel 4.8. Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok III

Tabel 4.9. Data Hasil Pengujian Regangan Balok I Tabel 4.10. Data Hasil Pengujian Regangan Balok II

Tabel 4.11. Data Hasil Pengujian Regangan Balok III

Tabel 4.12. Data Perbandingan Beban Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok I Tabel 4.13. Data Perbandingan Beban Secara Teoritis Pada Balok II

Tabel 4.14. Data Perbandingan Beban Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok III Tabel 4.15. Lebar Retak Maksimum

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1. Hubungan Beban-Lendutan Balok I Grafik 4.2. Hubungan Beban – Lendutan Balok II Grafik 4.3. Hubungan Beban – Lendutan Balok III

Grafik 4.4. Hubungan Beban – Lendutan Tengah Bentang Pada Masing - Masing Balok Grafik 4.5. Perbandingan Hubungan Beban-Lendutan Balok I Secara Teoritis

Grafik 4.6. Perbandingan Hubungan Beban-Lendutan Balok II Secara Teoritis Grafik 4.7. Perbandingan Hubungan Beban-Lendutan Balok III Secara Teoritis

Grafik 4.8. Hubungan Beban – Regangan Masing – Masing Balok

Grafik 4.9. Perbandingan Hubungan Beban – Regangan Secara Teori Pada Balok I

Grafik 4.10. Perbandingan Hubungan Beban – Regangan Secara Teori Pada Balok II

Grafik 4.11. Perbandingan Hubungan Beban – Regangan Secara Teori Pada Balok III Grafik 4.12. Hubungan Beban – Panjang Retak

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Pengujian Slump Flow

Gambar 2.2. Kuat Tekan Benda Uji Beton

Gambar 2.3.a Penampang Potongan A-A

Gambar 2.3.b Diagram Regangan

Gambar 2.3.c Diagram Tegangan

Gambar 2.3.d Gaya –Gaya

Gambar 3.1. Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang Gambar 3.2. Pembebanan Pada Benda Uji

Gambar 3.3. Perletakan Beban Terpusat Gambar 3.4. Perletakan Beban Merata

Gambar 3.5. Bentuk Penampang Memanjang Dari Benda Uji Gambar 3.6. Bentuk Penampang Melintang Dari Benda Uji Gambar 3.8. Pembebanan Balok Dan Pengukuran Lendutan Gambar 3.7. Penempatan Pen Pembaca Regangan Balok

Gambar 4.1. Pengujian Slump Flow

Gambar 4.2. Posisi Pembebanan Dan Penempatan Dial Lendutan Gambar 4.3. Perletakan Beban Terpusat

Gambar 4.4. Perletakan Beban Merata

Gambar 4.5. Posisi Pembebanan Dan Penempatan Pen Pembaca Regangan Balok

Gambar 4.6. Pengujian Regangan Balok Gambar 4.7. Pembagian Segmen Pada Balok Gambar 4.8. Pola Retak Pada Balok I Gambar 4.9. Pola Retak Pada Balok II Gambar 4.10. Pola Retak Pada Balok III

ABSTRAK

Salah satu upaya untuk mendapatkan beton yang memiliki kelecakan yang tinggi dan mempunyai kekuatan beton yang tinggi pula. Kelecakan yang tinngi membuat dapat membuat beton lebih mudah dikerjakan tanpa proses pemadatan atau hanya dengan sedikit saja pemadatan. Self Compacting Concrete (SCC) umumnya digunakan pada struktur yang bertulangan rapat sehinnga tidak perlu pemadatan (vibrasi) yang banyak.

Namun SCC merupakan suatu produk yang masih baru sehingga perlu banyak penelitian agar mendapat kriteria SCC yang digunakan langsung pada struktur. Maka penelitian ini melakukan pengujian balok beton bertulang dengan bahan SCC 100% dan SCC yang ditambahkan dengan kadar agregat 15% dan 30% terhadap SCC 100%. Pengujian balok dilakukan diatas dua perletakan sendi dan rol untuk pengujian kuat lentur, regangan, lendutan, dan retak. Balok yang akan diuji berdimensi 15x25x220 cm dengan 2D13 pada tulangan tekan, 2D16 pada tulangan tarik, dan juga pada sengkang Ø6 - 90.

Dari hasil pengujian didapatkan bahwa SCC dengan penambahan kadar agregat dapat menurunkan kekuatan tekan beton namun dengan penambahan tersebut campuran lebih ekonomis. Karena SCC pada umumnya memiliki harga yang relatif mahal di pasaran. Dari hasil percobaan didapatkan bahwa balok dengan SCC 100% dan 85% lendutan yang terjadi lebih kecil daripada perhitungan secara teoritis sebelum beban mendekati ultimate. Dan juga campuran SCC memiliki safety factor beban ultimate terhadap beban pada lendutan izin dan regangan maksimum. Pada hasil pengujian didapatkan retak yang merata di antara dua perletakan dan pola retak lentur pada SCC 100% dan SCC 85%. Sedangkan pada SCC 70% menghasilkan pola retak geser – lentur. Hal ini menandakan bahwa SCC memiliki kekuatan yang merata pada seluruh bentang balok.

Kata kunci: SCC. Self Compacting Concrete. Beton Bertulang. Regangan. Lendutan. Pola Retak.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seperti yang telah kita ketahui bahwa kemajuan dan perkembangan teknologi telah memberikan dampak positif pada pesatnya pembangunan dalam bidang konstruksi di berbagai tempat baik di dalam maupun luar negeri. Indonesia sebagai salah satu negara berkembang dituntut untuk mengikuti perkembangan teknologi yang ada, termasuk pada bidang teknologi beton.

Salah satu topik yang menarik dalam campuran beton adalah cara mendapatkan beton yang mempunyai kuat tekan tinggi tetapi mudah dikerjakan (workable). Dalam pekerjaan konstruksi beton, pemadatan atau vibrasi beton adalah pekerjaan yang mutlak yang harus dilakukan untuk suatu pekerjaan struktur beton bertulang konvensional. Tujuan dari pemadatan itu sendiri adalah meminimalkan udara yang terjebak dalam beton segar sehingga diperoleh beton yang homogen dan tidak terjadi rongga-rongga di dalam beton.

Pengecoran beton konvensional pada beam column joint yang padat tulangan dengan alat vibrator belum menjamin tercapainya kepadatan secara optimal. Konsekuensi dari beton bertulang yang tidak sempurna pemadatannya, diantaranya dapat menurunkan kuat tekan beton dan kekedap airan beton sehingga mudah terjadi

Salah satu pemecahan untuk memperoleh struktur beton yang memiliki ketahanan yang baik adalah dengan menggunakan SCC (Self Compacting Concrete). SCC telah banyak digunakan dalam dunia konstruksi di dalam dunia konstruksi di luar negeri. Keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan SCC yaitu dapat menekan biaya dan waktu pengerjaan konstruksi dengan cara tidak dibutuhkannya lagi pemadatan. Dengan ini dapat mengurangi tenaga kerja dan peralatan yang dibutuhkan.

Dalam upaya untuk lebih meningkatkan kemampuan konstruksi beton bertulang dan menganalisa kemajuan yang terjadi pada teknologi beton dalam memikul beban-beban perlu kiranya terus-menerus dilakukan analisa maupun kajian. Salah satu bagian struktural suatu konstruksi yang memiliki peran yang signifikan adalah balok. Untuk itu diperlukannya penelitian terhadap balok dengan SCC yang diberikan penambahan agregat sebesar 15% dan 30% terhadap berat SCC dengan menganalisa beban dan regangan yang dapat dipikul oleh balok tersebut.

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penulis dalam penelitian untuk tugas akhir ini sebagai berikut: 1. Mengetahui besarnya kekuatan tekan yang terjadi pada SCC dengan

penambahan kadar agregat yang telah ditentukan dengan test silinder dan balok beton bertulang.

2. Menganalisa regangan dan beban yang terjadi pada balok beton bertulang terbuat dari SCC yang dapat dipikul .

1.3 Batasan Penelitian

Dengan banyaknya permasalahan dalam pemeriksaan balok beton bertulang dan pengetahuan yang dimiliki oleh penulis sendiri mengenai permasalahan yang akan diteliti terbatas serta harga SCC di pasaran yang cukup mahal dan dana penulis untuk pembuatan benda uji yang juga terbatas, maka perlunya pembatasan masalah dalam penulisan skripsi ini yaitu:

1. Beton SCC yang direncanakan dengan mutu K-500 oleh Sika (komposisi bahan SCC tersebut tidak dapat diberitahukan karena tidak mendapatkan ijin dari perusahaan yang bersangkutan). Dengan model balok tampang segi empat yang berdimensi ( 15 x 25 x 220) cm berjumlah sebanyak 3 benda uji. Dengan masing – masing 1 benda uji dengan penambahan kadar agregat yang berbeda terhadap SSC yang diproduksi oleh Sika. Besarnya penambahan agregat yang dilakukan adalah 15% dan 30% dari yang ditentukan tarhadap berat SCC dari Sika.

2. Pada tulangan tekan terdapat 2D13 dan untuk tulangan tarik terdapat 2D16, serta tulangan sengkang (beugel) yang dipakai Ø 6 yang diberi jarak 9 cm pada setiap benda uji.

3. Balok beton diberikan beban terpusat yang dibebani secara berangsur-angsur dengan pertambahan konstan.

5. Pengujian dilakukan agar dapat mengetahui beban yang dapat dipikul, lendutan, dan regangan yang terjadi.

1.4 Mekanisme Pengujian

Pengujian balok beton bertulang yang terbuat dari SCC dengan penambahan agregat dengan kadar yang telah ditentukan dilakukan di Laboratorium Rekayasa Struktur Program Studi Magister Teknik Sipil USU yang berlokasi di komplek kampus Universitas Sumatera Utara. Terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan agregat di Laboratorium Beton Fakultas Teknik USU, kemudian dilakukan pengujian terhadap balok beton bertulang tersebut.

Penelitian ini akan menggunakan 3 buah sampel. Sampel I adalah balok beton bertulang dengan menggunakan SCC 100% yang dipesan dari Sika. Sampel II merupakan balok beton bertulang dengan menambahkan agregat 15% dari berat SCC yang digunakan. Sedangkan sampel III juga diberi penambahan agregat sebesar 30% dari berat SCC yang digunakan. Sampel yang digunakan memiliki ukuran penampang sebesar 15 cm x 25 cm dengan panjang 2,2m. Sampel – sampel ini diletakkan pada dua perletakan yang dianggap sebagai sendi dan rol. Percobaan dilakukan pada beton bertulang dengan memberi beban sebanyak 2 buah sepanjang L/3 dengan besar masing-masing ½ P dengan menggunakan alat Hydraulic Jack. Serta akan dilakukan pula pengujian Hammer test pada setiap balok yang dibuat.

Kemudian untuk mengetahui mutu ataupun kekuatan beton maka dilakukan pengetesan kuat tekan benda uji silinder sebanyak 9 buah yang dibagi menjadi 3 bagian yang masing – masing bagian terdiri dari 3 sampel silinder yang merupakan

pembagian dari balok beton bertulang yaitu dengan penambahan kadar agregat yang telah ditentukan seperti di atas. Ukuran silinder yang akan dibuat berdiameter 15 cm dan tinggi 30cm. Pengetesan silinder dan balok akan dilakukan pada umur 28 hari.

1.5 Metodologi Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah kajian eksperimental di Laboratorium. Adapun tahap – tahap pelaksanaan penelitian sebagai berikut:

1. Penyediaan bahan penyusun beton dan tulangan.

2. Pemeriksaan analisa ayakan, berat jenis, berat isi, dan kadar lumpur pada agregat.

3. Pemeriksaan diameter tulangan dengan jangka sorong. 4. Pengerjaan tulangan dan bekisting.

5. Pengecoran benda uji.

6. Pengetesan balok beton bertulang dan silinder pada umur 28 hari.

7. Pemeriksaan Hammer balok benda uji sebelum pengujian pada umur 28 hari.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Karakteristik dari beton harus dipertimbangkan dalam hubungannya dengan kualitas yang dituntut untuk suatu tujuan konstruksi tertentu. Salah satu tujuan konstruksi yang terdapat di lapangan adalah diperlukannya pemadatan yang cukup intensif untuk menghasilkan beton yang padat. Rongga – rongga udara yang terjebak di dalam beton dapat menimbulkan kekuatan maupun daya tahan yang sangat rendah. Semakin berkurangnya tenaga ahli menyebabkan perlunya campuran beton yang dapat memadat sendiri dan hanya memerlukan sedikit tenaga ahli untuk mengerjakannya sehingga didapatkan beton dengan kualitas tinggi. Salah satu solusi untuk memperoleh struktur beton yang memiliki ketahanan yang baik adalah dengan menggunakan Self Compacting Concrete (SCC).

SCC adalah beton yang memiliki sifat kecairan (fluidity) yang tinggi sehingga mampu mengalir dan mengisi ruang-ruang di dalam cetakan tanpa melalui proses pemadatan atau hanya sedikit sekali memerlukan getaran untuk memadatkannya serta memiliki volume pori – pori yang kecil. Dengan tingkat keenceran yang tinggi, maka SCC mampu dibawa dengan mudah melalui pompa ke tingkat yang tinggi pada pengecoran bangunan berlantai banyak. SCC memiliki karakteristik material – material yang berbeda dari beton konvensional yaitu agregat kasar digunakan memiliki ukuran yang relatif kecil. Disamping itu juga memiliki

kadar agregat yang rendah. Salah satu bahan kimia yang mempengaruhi kemampuan SCC untuk mengalir adalah superplasticizer.

2.2 Bahan Dasar SCC 2.2.1 Semen Portland

Semen Portland adalah suatu bahan pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang dihasilkan dengan menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat –silikat kalsium yang bersifat hidraulis, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.

2.2.1.1 Jenis – Jenis Semen Portland

Pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi di lokasi, dengan perkembangan semen yang pesat maka dikenal berbagai jenis semen Portland antara lain:

a. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk bangunan-bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi.

b. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidras dengan tingkat sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat).

c. Tipe III, semen portland yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi. Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen jenis ini umum dipakai ketika acuan harus dibongkar secepat mungkin atau ketika struktur harus dapat cepat dipakai.

d. Tipe IV, semen portland yang penggunaannya diperlukan panas hidrasi yang rendah. Digunakan untuk pekerjaan-pekarjaan dimana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan seperti bendungan gravitasi yang besar.

e. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi.

2.2.1.2 Bahan Dasar Semen Portland

Semen portland yang dijual di pasaran umumnya terbuat dari 4 bahan, sebagai berikut:

1. Batu kapur (limestone) / kapur (chalk) : yang mengandung CaCO 2. Pasir silika / tanah liat : yang mengandung SiO

3

2 & Al2O

3. Pasir / kerak besi : yang mengandung Fe

3

2O

4. Gypsum : yang mengandung CaSO

3

4.H2O

2.2.1.3 Senyawa Utama Dalam Semen Portland

Pada dasarnya ada 4 unsur paling penting yang menyusun semen portland, anatara lain :

a. Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C3

b. Dikalsium Silikat (2CaO.SiO

S dengan kadar rata-rata 50%.

2) yang disingkat menjadi C2

c. Trikalsium Aluminat (3CaO.Al

S dengan kadar rata-rata 25%.

2O3) yang disingkat menjadi C3

d. Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al

A dengan kadar rata-rata 12%.

2O3.Fe2O3) yang disingkat menjadi C4AF

dengan kadar rata-rata 8%.

2.2.2 Agregat

Mengingat bahwa pada SCC agregat kasar yang digunakan adalah 50% volume solid dan volume agregat halus ditetapkan hanya 40% dari total volume mortar. Maka kualitas agregat juga sangat berperan terhadap kualitas beton. Dengan agregat yang baik beton dapat memiliki kekuatan yang optimum, mudah dikerjakan (workable), tahan lama, dan ekonomis.

Agar mendapatkan beton SCC dengan deformabilitas tinggi dan kemungkinan terjadi segregasi rendah maka diatur agar beton mempunyai kadar agregat yang rendah dan ukuran agregat kasar yang kecil. Dengan jumlah agregat yang dikurangi bertujuan agar jumlah friksi antar agregat menjadi berkurang.

Bentuk agregat dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya dipengaruhi oleh proses geologi batuan yang terbentuk secara alamiah. Setelah dilakukannya penambangan, bentuk agregat dipengaruhi oleh mesin pemecah batu maupun cara peledakan yang digunakan.

Jika dikonsolidasikan butiran yang bulat akan menghasilkan campuran beton yang lebih baik bila dibandingkan dengan butiran yang pipih dan lebih ekonomis penggunaan pasta semennya. Klasifikasi agregat berdasarkan bentuknya adalah:

1. Agregat bulat

Agregat ini terbentuk karena terjadinya pengikisan oleh air atau keseluruhannya terbentuk karena pengeseran. Rongga udaranya minimum 33%, sehingga rasio luas permukaannya kecil. Beton yang dihasilkan dari agregat ini kurang cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan, sebab ikatan antar agregat kurang kuat.

2. Agregat bulat sebagian atau tidak teratur

Agregat ini secara alamiah berbentuk tidak teratur. Sebagian terbentuk karena pergeseran sehingga permukaan atau sudut – sudutnya berbentuk bulat. Rongga udara pada agregat ini lebih tinggi, sekitar 35%-38%, sehingga membutuhkan lebih banyak pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang dihasilkan dari agregat ini belum cukup baik untuk beton mutu tinggi, karena ikatan antara agregat belum cukup baik (masih kurang kuat).

Agregat ini mempunyai sudut – sudut yang tampak jelas, yang terbentuk di tempat – tempat perpotongan bidang – bidang dengan permukaan kasar. Rongga udara pada agregat ini sekitar 38% - 40%, sehingga membutuhkan lebih banyak lagi pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang dihasilkan dari agregat ini cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan karena ikatan antar agregatnya baik (kuat).

4. Agregat panjang

Agregat ini panjangnya jauh lebih besar dari pada lebarnya dan lebarnya jauh lebih besar dari pada tebalnya. Agregat ini disebut panjang jika ukuran terbesarnya lebih dari 9/5 dari ukuran rata – rata. Ukuran rata – rata ialah ukuran ayakan yang meloloskan dan menahan butiran agregat. Sebagai contoh, agregat dengan ukuran rata – rata 15 mm akan lolos ayakan 19 mm dan tertahan oleh ayakan 10 mm. Agregat ini dinamakan panjang jika ukuran terkecil butirannya lebih kecil dari 27 mm (9/5 x 15 mm). Agregat jenis ini akan berpengaruh buruk pada mutu beton yang akan dibuat. Kekuatan tekan beton yang dihasilkan agregat ini adalah buruk.

5. Agregat pipih

Agregat disebut pipih jika perbandingan tebal agregat terhadap ukuran – ukuran lebar dan tebalnya lebih kecil. Agregat pipih sama dengan agregat panjang, tidak baik untuk campuran beton mutu tinggi. Dinamakan pipih jika ukuran terkecilnya kurang dari 3/5 ukuran rata – ratanya.

Pada agregat ini mempunyai panjang yang jauh lebih besar daripada lebarnya, sedangkan lebarnya jauh lebih besar dari tebalnya.

2.2.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan

Umumnya jenis agregat dengan permukaan kasar lebih disukai. Karena permukaan yang kasar akan menghasilkan ikatan yang lebih baik jika dibandingkan dengan permukaan agregat yang licin. Jenis agregat berdasarkan tekstur permukaannya dapat dibedakan sebagai berikut:

1. Kasar

Agregat ini dapat terdiri dari batuan berbutir halus atau kasar yang mengandung bahan – bahan berkristal yang tidak dapat terlihat dengan jelas melalui pemeriksaan visual.

2. Berbutir (granular)

Pecahan agregat jenis ini memiliki bentuk bulat dan seragam.

3. Agregat licin/halus (glassy)

Agregat jenis ini lebih sedikit membutuhkan air dibandingkan dengan agregat dengan permukaan kasar. Agregat licin terbentuk akibat dari pengikisan oleh air, atau akibat patahnya batuan (rocks) berbutir halus atau batuan yang berlapis – lapis. Dari hasil penelitian, kekasaran agregat akan menambah kekuatan gesekan antara pasta semen dengan permukaaan butir agregat sehingga beton yang menggunakan agregat ini cenderung mutunya akan lebih rendah.

4. Kristalin (cristalline)

Agregat jenis ini mengandung kristal – kristal tampak dengan jelas melalui pemeriksaan visual.

5. Berbentuk sarang labah (honeycombs)

Agregat ini tampak dengan jelas pori – porinya dan rongga – rongganya. Melalui pemeriksaan visual kita dapat melihat lubang – lubang pada batuannya.

2.2.2.3 Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal

Ukuran agregat pada beton dapat memmpengaruhi kekuatan tekan beton tersebut dan mempengaruhi kemudahan pekerjaan (workability). Menurut dari ukuran butirannya agregat dibagi menjadi dua golongan yaitu:

1. Agregat Halus

Agregat halus adalah agregat yang semua butirnya lolos ayakan berlubang 5,0 mm atau 3/16”. Gradasi dan keseragaman dari agregat halus lebih menentukan kelecakan (workability) daripada gradasi dan keseragaman dari agregat kasar. Karena yang berfungsi sebagai pelumas dalam beton adalah mortar sedangkan agregat kasar hanya berfungsi mengisi ruang saja.

Pemilihan persentase pasir terhadap total agregat sangat perlu diperhatikan karena terlalu sedikitnya pasir dapat mengakibatkan beton segregasi atau keropos. Namun terlalu banyaknya pasir yang digunakan akan dapat menghasilkan beton dengan kepadatan yang rendah dan membutuhkan air yang lebih banyak.

Jumlah agregat halus yang terlalu sedikit dalam campuran beton maka disebut undersanded. Pada kondisi ini pasta pada beton tidak cukup untuk mengisi ruang – ruang yang kosong sehingga campuran akan mudah terpisah (segregate) dan sukar dikerjakan. Namun sebaliknya, jika jumlah agregat halus yang terlalu banyak dalam campuran beton disebut oversanded. Campuran ini mungkin akan tidak terlalu lecak, sehingga membutuhkan air yang lebih banyak sehingga lebih mahal karena keperluan semen lebih banyak untuk menjaga faktor air-semen agar tetap.

2. Agregat Kasar

Agregat kasar adalah agregat yang semua butirnya tertahan di atas ayakan 5 mm atau 3/16”. Agregat kasar yang digunakan pada campuran SCC mempunyai batasan maksimum umumnya antara 12 – 20 mm. Penggunaan agregat kasar dengan diameter yang kecil dimaksudkan agar agregat dapat dengan mudah melalui tulangan – tulangan yang terdapat pada pengerjaan di lapangan.

2.2.3 Air

Peran air tidak kalah pentingnya dalam suatu campuran beton. Karena semen tidak bisa menjadi pasta tanpa air. Kegunaan air dalam campuran beton cair tidak hanya untuk hidrasi semen, tetapi juga agar pasta betonnya lecak (workable).

Jumlah air yang diperlukan untuk kelecakan tertentu tergantung pada sifat material yang digunakan. Air yang diperlukan dalam campuran beton dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:

a. Ukuran agregat maksimum: bila diameter besar maka kebutuhan air semakin kecil begitu pula dengan jumlah mortar yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit.

b. Gradasi agregat: jika gradasi baik maka kebutuhan air menurun untuk kelecakan yang sama.

c. Kotoran dalam agregat: semakin banyak tanah liat dan lumpur maka kebutuhan air meningkat.

d. Bentuk butir: bentuk butir yang bulat membutuhkan air yang lebih sedikit dibandingkan dengan batu pecah.

e. Jumlah agregat halus (dibandingkan agregat kasar): lebih sedikitnya agregat halus maka kebutuhan air semakin menurun.

2.2.4 Uap Silika ( Silika Fume)

Silika fume merupakan salah satu bahan tambah mineral yang dimaksudkan untuk memperbaiki kinerja beton. Uap silika terpadatkan (Condensed Silica fume, CSF) adalah suatu produk samping dari proses fusi (smelting) dalam produksi silikon metal dan amalgam ferrosilikon (pada pabrik pembuatan mikrochip untuk komputer). Bahan mineral ini biasanya juga disebut silika fume (SF), microsilica, silika fume dust, amorphous silica, dan sebagainya. Bentuk dari silika fume seperti fly ash tetapi lebih kecil sekitar seratus kali lipatnya.

Silika fume bisa dipakai pengganti sebagian semen, untuk tujuan pengurangan dari kadar semen, meskipun tidak ekonomis. Kedua sebagai tambahan untuk memperbaiki sifat beton, baik beton segar maupun keras. Silika fume umumnya dipakai bersama bahan superplasticizer.

Silika fume yang dipakai untuk beton adalah yang mengandung lebih dari 75% silikon. Secara umum, Silika fume mengandung SiO2 86 – 96% dan ukuran

butirnya rata – rata 0,1 – 0,2 micrometer. Penggunaan silika fume dalam campuran beton dimaksudkan untuk menghasilkan beton dengan kekuatan tekan yang tinggi. Beton dengan kekuatan tinggi digunakan, misalnya untuk kolom struktur atau dinding geser, pre-cast atau beton pra-tegang dan beberapa keperluan lain.

2.2.5 Superplasticizer

Superplasticizer merupakan bahan kimia pembantu type F (High Range Water Reducer Admixtures) sangat berguna untuk menambahkan kelecakan pada beton segar.

Pada prinsipnya mekanisme kerja dari setiap superplasticizer sama, yaitu dengan menghasilkan gaya tolak – menolak (dispersion) yang cukup antarpartikel semen agar tidak terjadi penggumpalan partikel semen (flocculate) yang dapat menyebabkan terjadinya rongga udara di dalam beton, yang akhirnya akan mengurangi kekuatan atau mutu beton tersebut.

Pada awal tahun 1960-an superplasticizer pertama kali diperkenalkan di Jepang dan kemudian di Jerman. Superplasticizer memilki kelemahan yaitu flowability yang tinggi pada campuran beton yang mengandung superplasticizer

umumnya dapat bertahan sekitar 30 sampai 60 menit kemudian setelah itu berkurang dengan cepat. Hal ini sering disebut sebagai slump loss.

Namun sejak penambahan superplasticizer di lokasi pekerjaan semakin mempersulit pelaksanaan kontrol kualitas. Maka dengan latar belakang ini, sejak awal tahun 1990-an, dikembangkan superplasticizer baru tanpa slump loss dan sedikit memperlambat hidrasi semen di Jepang.

Sekarang ini pengembangan terbaru dari superplasticizer secara luas digunakan untuk beton mutu tinggi dan self compacting concrete. Dosis yang digunakan tergantung dosis yang disarankan oleh pembuat superplasticizer. Pemberian dosis yang tinggi pada superplasticizer dengan bahan dasar polycarboxylate (berkisar antara 1.5% atau lebih) hanya berpengaruh pada penurunan kekuatan awal dan tidak berpengaruh terhadap kekuatan akhir.

Tabel 2.1 Karakteristik superplastisizer

Basis Aqueous solution of modified polycarboxylate (PCE) Tampak Turbid liquid

Berat jenis (kg/l) 1.02 ± 0.05

pH 7 ± 0.5

2.3 Sifat – Sifat Beton

Beton sebagai material komposit mempunyai banyak permasalahan. Campuran beton tersebut tidak bisa langsung menjadi kaku tapi perlu proses reaksi hidrasi air dengan semen yang memakan waktu. Salah satu masalahnya adalah

seperti agregat cenderung bergerak ke bawah sedangkan yang ringan seperti air cenderung naik ke atas. Untuk itu perlu kita mengetahui sifat –sifat yang terjadi pada beton.

2.3.1 Sifat – Sifat Beton Segar

Dalam pengerjaan beton segar, sifat yang sangat penting harus diperhatikan adalah kelecakan. Kelecakan adalah kemudahan pengerjaan beton, dimana pada penuangan (placing) dan memadatkan (compacting) tidak menyebabkan munculnya efek negatif berupa pemisahan (segregation) dan pendarahan (bleeding).

Istilah kelecakan (workability) dapat didefinisikan dari tiga sifat sebagai berikut:

a. Kompaktibilitas yaitu kemudahan dimana beton dapat dipadatkan dan mengeluarkan rongga – rongga udara.

b. Mobilitas yaitu kemudahan dimana beton dapat mengalir ke dalam cetakan dan membungkus tulangan.

c. Stabilitas yaitu kemampuan beton untuk tetap menjadi massa homogen tanpa pemisahan selama dikerjakan.

Pada adukan yang tidak stabil, air dapat terpisah dari benda padat, kemudian naik ke permukaan. Fenomena ini disebut pendarahan (bleeding). Sebaliknya, agregat kasar bisa terpisah dari mortar. Sedangkan fenomena ini disebut pemisahan (segregation).

Kemudahan pengerjaaan dapat dilhat dari nilai slump yang identik dengan tingkat keplastisan beton. Pengujian slump flow pada SCC menggunakan kerucut slump standar dan beton SCC diletakkan di dalamnya kemudian diameter dari aliran beton diukur. Slump flow yang terjadi akan menentukan sifat deformabilitas campuran. Diameter yang terlalu besar dapat menunjukkan bahwa ada kemungkinan untuk terjadinya segregasi, sementara jika diameter yang kecil menunjukkan bahwa beton kurang mampu mengalir sendiri. Umumnya nilai slump flow yang diinginkan berkisar antara 550 – 850 mm.

Gambar 2.1. Pengujian Slump Flow

Dan salah satu pengetesan SCC dalam beton segar untuk mengetahui kemampuan beton melewati tulangan – tulangan (passing ability) yaitu dengan pengujian L-box. Pengujian L-box memliki nilai H2/H1 berkisar 0.8-1. Dan beton

Gambar 2.2. Pengujian L-box

2.3.2 Sifat – Sifat Beton Keras

Nilai kekuatan tekan beton relatif tinggi dibandingkan dengan kuat tariknya. Beton merupakan bahan yang bersifat getas. Nilai kuat tariknya hanya berkisar 9% - 15% dari kuat tekannya. Agar beton mampu menahan gaya tarik maka beton diperkuat oleh batang tulangan baja sebagai bahan yang dapat bekerja sama.

Dalam bukunya, Dipohusodo (1999) menyatakan bahwa kerjasama antara bahan beton dan baja tulangan hanya dapat terwujud dengan didasarkan pada keadaan – keadaan:

1. Lekatan sempurna antara batang tulangan baja dengan beton keras yang membungkusnya sehingga tidak terjadi penggelinciran di antara keduanya.

2. Beton yang mengelilingi batang tulangan baja bersifat kedap sehingga mampu melindungi dan mencegah terjadinya karat baja.

3. Angka muai kedua bahan hampir sama, dimana untuk setiap kenaikan suhu satu derajat Celcius angka muai beton 0,000010 sampai 0,000013 sedangkan baja 0,000012, sehingga tegangan yang timbul karena perbedaan nilai dapat diabaikan.

2.3.2.1 Kuat Beton Terhadap Gaya Tekan

Pada umumnya beton hanya diperhitungkan di daerah tekan pada penampangnya, karena sifat beton mempunyai nilai kuat tarik yang relatif rendah. Perilaku komponen struktur beton bertulang yang menahan berbagai beban di antaranya ialah gaya aksial, lenturan, gaya geser, puntiran, ataupun merupakan gabungan dari gaya – gaya tersebut secara umum perilaku tersebut tergantung hubungan regangan – tegangan yang terjadi di dalam beton dan juga jenis tegangan yang dapat ditahan.

Dengan mengamati bermacam kurva tegangan – regangan yang berbeda, tampak bahwa umumnya pada saat nilai satuan regangan tekan ε’ mencapai ± 0,002 maka kuat tekan maksimum tercapai. Kemudian nilai tegangan fc’ akan turun dengan bertambahnya nilai regangan sampai benda uji hancur pada nilai ε’ mencapai 0,003 – 0,005. Beton yang memiliki kuat tekan tinggi lebih getas daripada beton dengan kuat tekan rendah.

Gambar 2.3. Kuat Tekan Benda Uji Beton

2.4 Tegangan dan Regangan Beton

Tegangan yang terjadi pada beton menurut Dasar – Dasar Perencanaan Beton Bertulang yang dinyatakan dengan rumus:

σ = P / A

dimana : σ = tegangan beton (Mpa)

P = beban (N)

Regangan yang terjadi pada beton menurut Dasar – Dasar Perencanaan Beton Bertulang dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara:

ε= Δl / l

dimana : ε = regangan beton

Δl = pertambahan panjang dalam daerah beban (mm)

l = panjang semula (mm)

2.5 Baja Tulangan

Agar beton dapat bekerja dengan baik terutama untuk menahan gaya tarik maka perlu dibantu dengan perkuatan penulangan. Supaya berlangsungnya lekatan erat antara baja tulangan dengan beton, selain digunakan batang polos berpenampang bulat (BJTP) juga digunakan batang deformasian (BJTD) yang umumnya disebut dengan tulangan baja ulir.

Sifat fisik batang tulangan baja yang paling penting untuk digunakan dalam perhitungan perencanaan beton bertulang adalah tegangan luluh (fy) dan modulus elastisitas (Es

2.6 Balok Persegi Beton Bertulang

). Ketentuan SK SNI 03 – 2847 – 2002 menetapkan bahwa nilai modulus elastisitas baja adalah 200.000 Mpa.

tersebut. Pada kejadian momen lentur positif, pada bagian atas akan terjadi regangan tekan dan di bagian bawah dari penampang terjadi regangan tarik. Regangan – regangan tersebut dapat mengakibatkan terjadinya tegangan – tegangan yang harus ditahan oleh balok, tegangan tekan di sebelah atas dan tegangan tarik di bagian bawah.

Pada beban kecil, dengan mengganggap belum terjadi retak beton, secara bersama – sama beton dan baja tulangan bekerja menahan gaya tekan yang ditahan oleh beton saja. Pada beban sedang, kuat tarik beton dilampaui dan beban mengalami retak rambut. Karena beton tidak dapat meneruskan gaya tarik pada daerah retak, karena terputus – putus, baja tulangan akan mengambil alih memikul seluruh gaya tarik yang timbul.

Pembebanan ultimit adalah dimana kapasitas batas kekuatan beton terlampaui dan tulangan baja mencapai luluh, balok mengalami hancur. Pada saat balok dekat dengan keadaan pembebanan ultimit, nilai regangan serta tegangan tekan akan meningkat dan cenderung untuk tidak sebanding diantara keduanya, dimana tegangan beton tekan akan membentuk kurva nonlinear.

Menurut Istimawan Dipohusodo (1994) dalam bukunya menyatakan bahwa pendekatan dan pengembangan metode perencanaan kekuatan didasarkan atas anggapan – anggapan sebagai berikut:

1. Bidang penampang rata sebelum terjadi lenturan, tetap rata setelah terjadi lenturan dan tetap berkedudukan tegak lurus pada sumbu bujur (prinsip Bernoulli). Oleh karena itu, nilai regangan dalam penampang komponen

struktur terdistribusi linear atau sebanding lurus terhadap jarak ke garis netral (Prinsip Navier).

2. Tegangan sebanding dengan regangan hanya sampai pada kira – kira beban sedang, dimana tegangan beton tekan tidak melampaui ± ½ f’c. Apabila beban meningkat sampai beban ultimit, tegangan yang timbul tidak sebanding lagi dengan regangannya berarti distribusi tegangan tekan tidak lagi linear. Bentuk blok tegangan beton tekan pada penampangnya berupa garis lengkung dimulai dari garis netral dan berakhir pada serat tepi tekan terluar. Tegangan tekan maksimum sebagai kuat tekan lentur beton pada umumnya tidak terjadi pada serat tepi tekan terluar, tetapi agak masuk ke dalam.

3. Dalam memperhitungkan kapasitas momen ultimit komponen struktur, kuat tarik beton diabaikan (tidak diperhitungkan) dan seluruh gaya tarik dilimpahkan kepada tulangan baja tarik.

Berdasarkan pada anggapan – anggapan seperti 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 terjadi pada saat hancur. Kuat lentur suatu balok beton bertulang tersedia karena berlangsungnya mekanisme tegangan – tegangan dalam yang timbul di dalam balok yang pada keadaan tertentu dapat diwakili oleh gaya – gaya dalam. Seperti tampak pada Gambar 2.3, ND adalah adalah resultan gaya tekan dalam, merupakan

resultan gaya tarik dalam, merupakan jumlah seluruh gaya tarik yang diperhitungkan untuk daerah di bawah garis netral.

Gambar 2.4.a Penampang Potongan A-A; Gambar 2.4.b Diagram Regangan; Gambar 2.4.c Diagram Tegangan; Gambar 2.4.d Gaya -Gaya

BAB III

EKSPERIMENTAL

3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang

3.1.1 Perhitungan Beban Mati Terpusat

Gambar 3.1. Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang Direncanakan :

b = 15 cm h = 25 cm

selimut beton = 4 cm mutu beton fc’ = 50 MPa

mutu tulangan baja BJTD30 fy = 3000 kg/cm2 q = 0.25 x 0.15 x 24 = 0,9 kN/m.

= 300 MPa

As2 = As’= 2D13 (265,4 mm2

A

)

s= As1 + A

ρ =

s2

=

= 0,00469

Untuk fc’ = 50 MPa dan fy

ρ

= 300 MPa, diperoleh:

min =

=

= 0,00467

ρmaks = 0,75 ρ

ρ

b

b =

Untuk β1

β

, fc’ > 30 MPa berdasarkan SK SNI 03 – 2847 – 2002, diperoleh:

1= 0,85 – 0,05

β1= 0,85 – 0,05

= 0,707 >

β1

maka β

min = 0,65

1

ρ

= 0,707

b =

= 0,0667

ρmaks

karena ρ

= 0,75 (0,0667) = 0,05

min < ρ< ρmaks

maka tulangan baja yang direncanakan dapat dipakai

Menentukan kapasitas momen (MR

Dianggap semua penulangan telah mencapai luluh, maka f ):

s’ = fy dan fs = f

a =

y

= = 6,4 mm

Maka letak garis netral yaitu: c =

c =

= 9,1 mm

εs’= (0,003) = (0,003) = 0,0143

εs = (0,003) = (0,003)= 0,062

εy =

Es

ε

= 200000 MPa

y = = 0,0015

Karena εs> εs’ > εy,

M

maka asumsi bahwa tulangan tekan dan tarik mencapai leleh:

n = Mn1 + M

= (A

n2

s – As’) fy (d- ½ a) + As’fy

= (402,2 - 265,4)(300)(196- (

(d – d’)

MR = Ø Mn = 0,8 (19,34) = 15,472 kNm.

Menghitung Momen ultimate, Mu

Berat sendiri balok = 0,9 kN/m :

Momen akibat berat sendiri balok = ql2 =

(0,9)(2)

2

Menghitunng kapasitas P maksimum:

= 0,45 kNm

Gambar 3.2. Pembebanan Pada Benda Uji

ΣMB

R

= 0

A

2R

.2 – 0,5P.(1,33) – 0,5P.(0,67) = 0

A

R

= P

A

ΣM

= 0,5P

-RB

2R

.2 + 0,5P.(1,33) + 0,5P.(0,67) = 0

B

R

= P

B

ΣV = 0 = 0,5P

RA + RB = P1 + P2

P = P…….(OK)

Menentukan momen maksimum akibat beban mati terpusat

a. 0 < x < 0,67

Mx = RA

x = 0 ; M .x

x

x = 0,67 ; M = 0

x

b. 0,67 < x < 1,33

= 0,5P.(0,67) = 0,335P

Mx = RA

x = 0,67 ; M

.x – 0,5P(x - 0,67)

x

x = 1,33 ; M

= 0,335P

x

maka momen maksimum akibat beban terpusat: M = 0,335P

maks

Maka besarnya kapasitas beban tepusat maksimum (P

= 0,335P

1,4 ( 0,45 + 0,335P) = 15,472 kNm Pmaks

Karena terdapat 2 beban terpusat yang diberikan, maka masing – masing beban yang diberikan sebesar: 0,5P = 1,57 Ton

= 31,4 kN = 3,14 Ton

3.1.2 Perencanaan Penulangan Geser

Untuk mencari tulangan geser yang diperlukan maka besarnya gaya lintang maksimum perlu dicari terlebih dahulu. Dengan menghitung kembali reaksi yang

terjadi pada perletakan yang direncanakan dengan memasukkan beban – beban yang telah dihitung sebelumnya.

ΣMB

R

= 0

A.2 – 0,5P.(1,33) – 0,5P.(0,67) –

q.l

2

R

= 0

A.2 = P (1) +

q.l

R

2

A.2 = 31,4 +

(0,9)(2)

R

2

A

Perhitungan gaya lintang

= 16,6 kN

c. 0 < x < M

0,67

= D D

x

x = RA

Untuk x = 0 ; D – q.x

A = RA

Untuk x = 0,67 ; D

= 16,6 kN

c = RA – q.x = 16,6 - 0,9 (0,67) = 15,997 kN

d.0,67 < x < M

1,33

x = RA . x – 0,5P (x – 0,67) -

q.x

2

= Dx Dx = RA

Untuk x = 0,67 ; D – 0,5P – q.x

c = RA

Untuk x = 1,33 ; D

– 0,5P – q.x = 16,6 – 15,7 – 0,9(0,67) = 0,297 kN

d = RA

Dari perhitungan di atas diperoleh gaya lintang maksimum sebesar 16,6 kN. – 0,5P – q.x = 16,6 – 15,7 – 0,9(1,33) = -0,297 kN

Maka besarnya gaya geser rencana total karena beban luar (Vu) = 16,6 kN. Sedangkan kapasitas kemampuan beton (tanpa penulangan geser) untuk menahan gaya geser adalah Vc, untuk komponen – komponen struktur yang menahan geser dan lentur saja Vc dapat ditentukan sebagai berikut:

Vc =

.b.d

Vc = x150x196x10

V

-3

SK SNI SK SNI 03 – 2847 – 2002 pasal 13.5 ayat 5 menetapkan perlu tidaknya dipasang sengkang dengan pemeriksaan terhadap nilai Vu. Apabila nilai

Vu> ØVc, diperlukan pemasangan sengkang. Maka besarnya ØVc adalah:

ØVc =

(0,6)(34,648)

ØVc = 10,394 kN

Karena 16,6 kN > 10,394 kN = Vu > ØVc maka memerlukan pemasangan

sengkang minimum. ØVc = 20,789 kN

Maka 10,394 kN < 16,6 kN < 20,789 kN = ØVc < Vu

s =

< ØVc, jadi pemasangan sengkang dengan jarak minimum sebesar:

Av = 56,6 mm2

Maka, s =

(Ø6)

= 339,6 mm

Atau d = ( 196) = 98 mm

Jadi diambil nilai yang terkecil adalah 98 mm untuk memudahkan pemasangan dipakai 90 mm. Maka dipakai Ø6 – 90 mm untuk keseluruhan panjang balok

3.1.3 Perhitungan Lendutan

Lendutan yang terjadi pada benda uji akibat berat sendiri dan besarnya beban terpusat yang diberikan oleh Hydraulic Jack. Lendutan tersebut dihitung dengan rumus:

- Lendutan akibat beban terpusat

Gambar 3.3. Perletakan Beban Terpusat

∆ =

(3L

2

– 4x2

dimana, E = modulus elastisitas beton (MPa) )

I = Momen inersia penampang balok (mm4

E = 4700

)

I =

bh

3

I =

(150)(250)

3

= 195312500 mm4

Maka besar lendutan: ∆ 0,5P = 15,7 kN = 15700N

1 =

(3(2000)

2 – 4(670)2

∆

)

1 = 0,689 mm

- Lendutan akibat berat sendiri

Gambar 3.4. Perletakan Beban Merata

∆2 =

∆2 =

= 0,0289 mm

Maka besarnya keseluruhan lendutan yang terjadi:

∆maks = ∆1 + ∆2

= 0,689 + 0,0289

= 0,7179 mm

3.2 Pemeriksaaan Karakteristk Tulangan

3.2.1 Pemeriksaaan Berat Jenis dan Diameter Tulangan

Pemeriksaan diameter tulangan diperlukan untuk mengetahui besarnya diameter yang dipakai untuk beton bertulang pada percobaan karena kita ketahui bahwa tulangan yang ada di lapangan tidak sama persis dengan yang direncanaakan. Diameter tulangan yang ada kemungkinan dapat lebih kecil atau lebih besar dari yang kita rencanakan. Oleh karena itu, pada eksperimen untuk tugas akhir ini akan diperiksa pula berat jenis dan diameter dari tulangan yang digunakan.

3.3 Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang

Langkah – langkah yang dilakukan dalam pembuatan benda uji dibagi atas tiga tahapan, yaitu:

1. Persiapan pembuatan benda uji 2. Pengecoran

Persiapan – persiapan yang dilakukan dalam pembuatan benda uji, yaitu:

a. Pembuatan mortar ukuran 4 x 4 x 4 cm (beton decking / beton tahu) Beton tahu akan dibuat beberapa buah sesuai dengan kebutuhan, guna dari beton tahu untuk menjaga agar letak tulangan tetap pada posisinya. Pembuatan mortar dilakukan beberapa hari sebelum pengecoran dilakukan agar mortar mengeras sehingga dapat menahan tulangan. Ukuran dari mortar ditentukan berdasarkan dari tebal selimut beton yang direncanakan pada benda uji.

b. Pembuatan cetakan balok

Cetakan balok dibuat dengan ukuran 15 cm x 25 cm x 220 cm. Cetakan dibuat dengan tidak ada celah sehingga tidak memungkinkan pasta semen untuk keluar dari cetakan. Selain itu juga dipersiapkan cetakan untuk benda uji silinder beton (t = 30 cm, d = 15 cm) untuk pengujian kuat tekan beton. Untuk mempermudah melepaskan balok dan silinder pada saat cetakan dibuka maka pada permukaan bagian dalam cetakan diolesi oli.

c. Merakit tulangan

Tulangan baja dirakit sedemikian rupa, sehingga membentuk kerangka sesuai dengan yang direncanakan. Kemudian dipersiapkan pula plat landasan baja untuk perletakan balok dan untuk perletakan beban.

Gambar 3.5. Bentuk Penampang Memanjang Dari Benda Uji

Gambar 3.6. Bentuk Penampang Melintang Dari Benda Uji d. Persiapan material beton

Sebagai material beton dipersiapkan SCC yang didapat dari Sika, pasir, kerikil untuk penambahan agregat terhadap SCC dan air yang ditimbang sesuai dengan perhitungan yang ditentukan.

e. Persiapan alat – alat pendukung.

Alat – alat pendukung dalam proses pengecoran seperti: pan mixer (mesin pengaduk beton), scrap, sendok semen, kerucut Abram, timbangan, dll.

3.3.2 Pengecoran Benda Uji

Urutan pengecoran adalah sebagai berikut: a. Hidupkan mesin pengaduk beton

c. Setelah itu masukkan campuran beton kering pada percobaan berupa SCC dari Sika biarkan beberapa detik sehingga bahan dapat tercampur merata. d. Kemudian tambahkan air dalam adukan sesuai dengan berat yang telah

ditentukan.

e. Aduk dengan kecepatan rendah selama

f. Tuangkan adukan tersebut secukupnya ke dalam pan untuk pengujian nilai slump. Nilai slump flow minimum berdiameter 50 cm.

+ 3 menit agar campuran tersebut benar – benar teraduk secara merata.

g. Setelah nilai slump terpenuhi, selanjutnya adukan beton dituangkan ke dalam cetakan balok dan silinder secara bertahap. Setelah cetakan pada balok pertama terisi penuh kemudian diratakan.

h. Kemudian lakukan pengecoran selanjutnya untuk pembuatan balok uji II dan III dengan penambahan agregat yang telah ditentukan. Penambahan agregat pada pengecoran diberikan dengan memasukkannya pertama kali.

3.3.3 Perawatan Benda Uji

Setelah + 24 jam, cetakan benda uji silinder dibuka, kemudian direndam dalam air. Sedangkan untuk benda uji balok, cetakan dibuka setelah 3 hari dan disiram dengan air setiap harinya selama 28 hari.

a. Benda uji dikeluarkan dari rendaman 1 hari sebelum pengujian (28 hari) agar permukaan benda uji kering.

b. Kemudian timbang berat benda uji.

c. Benda uji diletakkan pada Compression Machine sehingga tepat berada pada tengah – tengah alat penekannya.

d. Secara perlahan – lahan beban tekan diberikan pada benda uji dengan mengoperasikan tuas pompa.

e. Pada saat jarum penunjuk skala beban tidak naik lagi atau bertambah, maka catat skala yang ditunjuk oleh jarum penunjuk yang merupakan beban maksimum yang dapat dipikul oleh benda uji tersebut.

3.4.2 Pengujian Kekuatan Pada Balok Beton Bertulang

Ketiga balok tersebut di atas diuji satu persatu dengan prosedur sebagai berikut:

a.Balok beton di atas perletakan yang telah tersedia, pasang dial dimana akan diukur lendutan.

b. Pen pengukur regangan pada balok searah dengan sumbu balok dimana akan diukur regangannya.

d. Setelah semua perangkat alat – alat pengujian disiapkan, kemudian dilakukan pembebanan secara berangsur – angsur dengan kenaikan setiap 500 kg pada pembacaan Hydraulic.

e.Setiap tahap pembebanan, dilakukan pembacaan lendutan dan regangan serta mengamati deformasi – deformasi yang terjadi pada balok.

f.Pembacaan dilakukan sampai balok tersebut mengalami keruntuhan.

3.4.3 Pengukuran Regangan ( Strain ) dan Lendutan Balok

Pembebanan yang berangsur – angsur bertambah akan mengakibatkan serat

bawah balok akan mengalami regangan tarik dan serat atas balok akan mengalami regangan tekan dan regangan akan bertambah sesuai bertambahnya beban. Dengan timbulnya regangan pada balok, maka balok tersebut akan mengalami retak. Untuk menghitung regangan pada balok maka akan diukur pada 3 tempat yaitu atas, tengah, dan bawah, seperti pada gambar di bawah:

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pendahuluan

Hasil penelitian disajikan berupa data yang telah dianalisis dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik. Hasil penelitian dimulai dari data – data bahan yang mencakup pengujian agregat. Pengujian karakteristik beton terdiri dari 2 macam, pertama pengujian beton segar, pengujian yang dilakukan adalah pengujian slump flow. Kedua pengujian sifat mekanik beton yang meliputi kuat desak silinder beton dan kuat lentur balok beton bertulang.

Pengujian yang paling utama dari penelitian ini adalah pengujian regangan dan lendutan balok beton bertulang yang terdiri dari 3 campuran yakni balok pertama dari 100% SCC, balok kedua dari 85% SCC dengan campuran agregat 15%, dan balok kedua dari 70% SCC dengan campuran agregat 30%. Data yang diperoleh dari pengujian utama adalah beban, lendutan, regangan, panjang retak, lebar retak dan pola retak. Dalam pengujian ini ada beberapa hal yang dianggap perlu untuk mendapat perhatian dan pembahasan sebagai berikut:

4.2 Keterbatasan Fasilitas

tumpuan balok boleh saja tidak sama besarnya antara kiri dan kanan, sehingga besar beban tidak sama.

4.3 Akurasi dari Alat Ukur

Skala manometer pada alat Jack Hydraulic dimana ketelitian pembacaaan sebesar 250 kg/strip masih kurang baik karena dapat terjadi kesalahan pembacaan. Hal ini sangat mempengaruhi pada lendutan yang terjadi sehingga dapat mengakibatkan gambar grafik hubungan beban, besarnya lendutan, dan regangan yang didapat dari setiap titik tidak membentuk kurva yang mulus seperti yang diharapkan. Selain itu, pada saat pemberian pembebanan yang besar, alat Jacking yang digunakan mengalami penurunan besar. Hal ini dapat dilihat dari jarum penunjuk manometer yang turun.

4.4 Pengujian Slump Flow

Pengujian slump flow merupakan salah satu cara untuk mengetahui tingkat

kelecakan campuran adukan SCC. Nilai slump flow menandakan kepekatan atau kecairan suatu campuran beton. Nilai slump ini berpengaruh pada kuat desak beton dan kemudahan dalam pengerjaan. Pengujian slump flow menggunakan kerucut slump standar, dan beton SCC diletakkan didalamnya kemudian diameter aliran beton diukur. Dan waktu yang diperlukan SCC mencapai diameter 50 cm juga dihitung (T500). Dalam “The European Guidelines for Self-Compacting Concrete”

Diameter slump flow : D = 2 2 1 d d +

Gambar 4.1. Pengujian Slump Flow

Hasil dari pengujian slump flow pada percobaan yang dilakukan yaitu:

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Slump Flow

Asal adukan T

(detik)

500 d

(cm)

1 d

(cm)

2 D

(cm)

Balok I 100%SCC

Balok II 85%SCC

Balok III 70%SCC

2,52 3,63 3,9 69 60 53 72 64 56 70.5 62 54.5

4.5 Pengujian Kuat Tekan

Beton mempunyai nilai kuat tekan yang lebih besar dibandingkan kuat tariknya. Kuat tekan beton dipengaruhi oleh komposisi dan kekuatan masing – masing bahan susun dan lekatan pasta semen pada agregat. Nilai kuat tekan beton

cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu pada benda uji silinder beton (diameter 15 cm dan tinggi 30 cm) sampai benda uji tersebut hancur. Kekuatan tekan beton karakteristik adalah kekuatan yang didapatkan karena kemungkinan adanya 5% kekuatan yang tidak memenuhi syarat, sehingga nilainya dikurangi margin.

f'c= f’cr – m dimana : f’c = kuat tekan karakteristik

f’cr = kuat tekan rata – rata m = margin (nilai tambah)

Hasil dari pengujian kuat tekan silinder beton disajikan pada tabel di bawah ini: Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan

Asal adukan Kode silinder beton

Berat jenis beton ( x10-3

kg/cm3)

Kuat Tekan (kg/cm2

Kuat Tekan ) Karakteristik*

(kg/cm2)

Balok I 100% SCC A-1 A-2 A-3 2.111 423 443 409 355 Balok II 85% SCC B-1 B-2 B-3 2.326 389 341 356 292

Balok III

70% SCC

C-1 C-2 C-3

2.295

311 291 322

238

*Nilai kuat tekan karakteristik untuk sampel kurang dari 15 sampel = kuat tekan ratarata -70 kg/cm2

4.6 Pengujian Pada Balok

4.6.1 Pengujian Lendutan Pada Balok

Gambar 4.2. Posisi Pembebanan Dan Penempatan Dial Lendutan

Lendutan balok bertulang diukur dengan Dial Indikator, pada pengujian ini pembebanan awal yang diberikan sebesar 500 kg hingga tercapai kegagalan / keruntuhan yang ditandai dengan peningkatan pembebanan dan lendutan yang besar, walaupun beban yang bekerja tetap bertahan konstan. Dari hasil pengujian

pertambahan panjang / lebar retakan dari sebelumnya ditandai dengan perubahan lendutan yang meningkat. Hubungan lendutan dari satu tingkat pembebanan ke tingkat pembebanan berikutnya dapat dilihat pada tabel – tabel dan grafik – grafik berikut ini:

Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok I

Beban P (kg)

Y1 (0,01mm)

Y2 (0,01mm)

Y3 (0,01mm)

0 0 0 0

500 1 2 0.5

1000 3 5 2

1500 8 11 5

2000 18 20 12

2500 33 44 30

3000 52 59 54

3500 93 110 82

4000 126 147 122

4500 155 160 138

5000 183 198 165

5500 226 242 201

6000 261 265 229

6500 284 294 249

7500 350 368 320

8000 385 393 345

8500 412 423 375

9000 439 448 402

9500 470 501 445

10000 502 530 470

10500 536 566 505

11000 569 601 537

11500 610 645 569

12000 657 760 645

12500 759 865 700

13000 825 998 875

13500 880 1230 1060

14000 920 1280 1103

14500 983 1364 1155

Grafik 4.1. Hubungan Beban-Lendutan Balok I 0

1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500 15000

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

BE

BA

N (

Kg

)

LENDUTAN (x0.01 mm)

HUBUNGAN BEBAN - LENDUTAN BALOK I

Y1 Y2 Y3

Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok II Beban P (kg) Y1 (0,01mm) Y2 (0,01mm) Y3 (0,01mm)

0 0 0 0

500 3 5 1

1000 8 12 2

1500 23 38 4

2000 41 62 8

2500 70 100 26

3000 106 141 47

3500 133 178 54

4000 165 222 63

4500 201 263 144

5000 244 306 228

5500 271 342 261

6000 295 374 298

6500 323 404 328

7000 358 442 361

7500 401 491 403

8000 450 548 454

8500 473 580 479

9000 498 616 518

9500 522 655 546

10000 551 698 578

10500 612 809 633

11000 680 950 695

11500 795 1065 748

12000 919 1191 825

Grafik 4.2. Hubungan Beban – Lendutan Balok II 0

1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

BE

BA

N (

Kg

)

LENDUTAN (x0.01 mm)

HUBUNGAN BEBAN - LENDUTAN BALOK II

Y1 Y2 Y3

Tabel 4.5. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok III Beban P (kg) Y1 (0,01mm) Y2 (0,01mm) Y3 (0,01mm)

0 0 0 0

500 13 24 22

1000 56 85 78

1500 79 122 114

2000 111 161 155

2500 132 187 176

3000 160 211 195

3500 206 257 239

4000 267 319 301

4500 320 364 344

5000 385 419 402

5500 416 479 463

6000 460 542 528

6500 498 582 567

7000 543 634 609

7500 596 719 687

8000 678 820 770

8500 741 846 801

9000 810 879 835

9500 848 910 874

10000 913 950 920

10500 952 1014 966

11000 981 1072 1005

11500 1055 1236 1098

Grafik 4.3. Hubungan Beban – Lendutan Balok III 0

1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

BE

BA

N (

Kg

)

LENDUTAN (x 0.01 mm)

HUBUNGAN BEBAN - LENDUTAN BALOK III

Y1 Y2 Y3

Dan untuk memperjelas lagi perbedaan lendutan yang terjadi pada benda uji maka di bawah ini disajikan pula grafik yang menggambarkan lendutan yang terjadi pada tengah bentang pada masing – masing benda uji sebagai berikut:

0 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500 15000

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

BE

BA

N (

Kg

)

LENDUTAN (x0.01 mm)

HUBUNGAN BEBAN - LENDUTAN BALOK

Pada masing-masing benda uji berdasarkan hasil pengujian terdapat perbedaan yang jelas sekali pada saat pembebanan maksimum pada benda uji I pada pembebanan 15000 kg dengan lendutan pada Y2 sebesar 14,78 mm. Sedangkan pada benda uji II dan III beban yang mampu dipikul lebih kecil daripada benda uji I yaitu 13000 kg dan 12000 kg, dengan besar lendutan pada Y2 sebesar 14,92 mm dan 15,12 mm.

4.6.1.1 Pengujian Lendutan Pada Balok Secara Teoritis 1. Sebelum Retak

Jika momen lentur lebih kecil daripada momen retak, Mcr. Balok dapat

diasumsikan tidak retak dan momen inersia dapat diasumsikan sebesar momen inersia untuk penampang kotor Ig

I

.

g =

b h

3

Ig =

(150)(250)

3 = 195312500 mm4

Analisa lendutan untuk: 0,5 P = 500kg = 5000N

f'c = 355 kg/cm2 a. Lendutan akibat beban terpusat sebelum retak

= 36 MPa

Δ1 =

(3L

2 – 4x2

E

)

c = 4700

Ec = 4700 = 28200 MPa

Maka besar lendutan: Δ 1 =

(3(2000)

2 – 4(670)2

Δ

)

1

b. Lendutan akibat berat sendiri sebelum

retak

= 0,26 mm

Gambar 4.4. Perletakan Beban Merata q = 0,15 x 0,25 x 24 = 0,9 kN/m

Δ 2 =

Δ 2 =

= 0,034 mm

Δ maks = Δ 1 + Δ 2

= 0,26 + 0,034

= 0,294 mm

2. Sesudah Retak

Ketika momen lebih besar daripada momen retak, Mcr, retak tarik yang berkembang pada balok akan menyebabkan penampang melintang balok berkurang, dan momen inersia dapat diasumsikan sama dengan nilai transformasi, Icr

Lendutan seketika pada komponen struktur terjadi apabila segera setelah beban bekerja seketika itu pula terjadi lendutan. Pada SK SNI 03 - 2847 - 2002 pasal 11.5 ayat 2.3 ditetapkan bahwa lendutan seketika dihitung dengan menggunakan nilai momen inersia efektif I

. Nilai ini menunjukkan seolah – olah balok terdiri dari beberapa bagian.

e

I

berdasarkan persamaan berikut ini:

e = Ig + Ic r ≤ Ig

Dimana, I

e

I

= momen inersia efektif

cr

I

= momen inersia penampang retak transformasi

g

M

= momen inersia penampang utuh terhadap sumbu berat penampang, seluruh batang tulangan diabaikan

a

M

= momen maksimum pada komponen struktur saat lendutan dihitung

cr

M

= momen pada saat timbul retak yang pertama kali

Mcr =

Dimana, fr = modulus retak beton, untuk beton normal fr = 0,7

yt

Untuk menentukan penampang retak transformasi:

= jarak dari garis netral penampang utuh (mengabaikan tulangan baja) ke serat tepi tertarik.

Icr = b y3 + n As (d – y)2+ n As’ (y - d’)

Dan letak garis netral (y) ditentukan sebagai berikut:

2

b y2 + n As’y - n As’d’-n As d + n As

Analisa lendutan pada beban: 0,5P = 2000 kg = 20 kN

y

f’c = 36 MPa Menentukan letak garis netral:

b y2 + n As’y - n As’d’-n As d + n As

dimana, n =

y

Ec = 4700 = 28200 MPa, n = 7

As = 402,2 mm

d

2

  

 t _{+ +s}

beugel tarik

ul

φ φ .

daktual

  

 _+6,1+40

2 4 , 16

= 250 - = 195,7 mm

d’aktual = = 52,6 mm

maka, b y2 + n As’y - n As’d’-n As d + n As y = 0

(150) y2

75 y

+ 7(265.4)y – 7(265.4)(52.6) – 7(402.2)(195.7) + 7(402.2)y

2

y

+ 4673.2y – 648694.06 = 0

2

y = 66.926 mm

+ 62.31 y – 8649.254 = 0

Menentukan momen inersia penampang retak transformasi:

Icr = b y3 + n As (d – y)2+ n As’ (y - d’)2

=

(150) (66,93)3 + 7 (402,2)( 195,7-66,93)2 + 7 (265.4)(66.93 – 52,6)2

= 62056716,41 mm

Kemudian menentukan pada saat timbul retak yang pertama kali:

4

Mcr =

dimana, yt

I

= ½ h = ½(250) = 125 mm

g =

(150)(250)

3 = 195312500 mm4

f

Mcr = = 6,56 kNm

Ma = 0,5P. L + qL2

M

a = 20. . 2 + .0,9.22

Maka, I

= 13,78 kNm

e = Ig + I

I

c r

e = (195312500) + 62056716,41

Ie = 76433109mm

a. Lendutan akibat beban terpusat setelah retak

4

Δ =

(3L

2

– 4x2

Maka besar lendutan: Δ )

1 =

(3(2000)

2 – 4(670)2

Δ

)

1

b. Lendutan akibat berat sendiri setelah

retak

= 2,643 mm

q = 0,15 x 0,25 x 24 = 0,9 kN/m

Δ 2 =

= 0,087 mm

Maka besarnya keseluruhan lendutan yang terjadi secara teoritis setelah terjadi retakan:

Δmaks = Δ1 + Δ2

= 2,643 + 0,087= 2,73 mm

Jadi lendutan pada balok persegi secara teoritis dapat ditentukan dengan cara perhitungan di atas. Maka pada tabel di bawah ini disajikan besarnya lendutan secara teoritis pada masing – masing benda uji yaitu sebagai berikut:

Tabel 4.6. Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok I

Beban P (kg) Mmax (kNm) Mcr (kNm) I (x10 cr 6 mm4 ) I (x10 e 6 mm4 ) Δ (0.01mm) teoritis Δ (0.01mm) percobaan

0 0.450 _{6.563 62.677 - 3 0}

500 2.117 6.563 62.677 - 16 2

1000 3.783 6.563 62.677 - 29 5

1500 5.450 6.563 62.677 - 42 11

2000 7.117 6.563 62.677 - 55 20

2500 8.783 6.563 62.677 - 68 44

3000 10.450 6.563 62.677 95.525 165 59 3500 12.117 6.563 62.677 83.749 218 110 4000 13.783 _{6.563 62.677 76.992 270 147}

4500 15.450 _{6.563 62.677 72.841 320 160} 5000 17.117 _{6.563 62.677 70.152 368 198} 5500 18.783 6.563 62.677 68.333 415 242 6000 20.450 6.563 62.677 67.060 460 265 6500 22.117 6.563 62.677 66.142 505 294 7000 23.783 6.563 62.677 65.463 549 331 7500 25.450 _{6.563 62.677 64.951 592 368} 8000 27.117 _{6.563 62.677 64.557 634 393} 8500 28.783 6.563 62.677 64.249 676 423 9000 30.450 6.563 62.677 64.004 718 448 9500 32.117 6.563 62.677 63.808 760 501 10000 33.783 6.563 62.677 63.649 801 530 10500 35.450 6.563 62.677 63.518 843 566 11000 37.117 6.563 62.677 63.410 884 601 11500 38.783 _{6.563 62.677 63.319 925 645} 12000 40.450 6.563 62.677 63.243 966 760 12500 42.117 6.563 62.677 63.178 1007 865 13000 43.783 6.563 62.677 63.123 1047 998 13500 45.450 6.563 62.677 63.076 1088 1230 14000 47.117 _{6.563 62.677 63.035 1129 1280} 14500 48.783 _{6.563 62.677 63.000 1169 1364} 15000 50.450 6.563 62.677 62.969 1210 1478

Grafik 4.5. Perbandingan Hubungan Beban-Lendutan Balok I Secara Teoritis

0 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500 15000

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

B

E

B

AN (

K

g)

LENDUTAN (x0.01 mm)

HUBUNGAN BEBAN - LENDUTAN BALOK I

Tabel 4.7. Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok II Beban P (kg) Mmax (kNm) Mcr (kNm) I (x10 cr 6 mm4 ) I (x10 e 6 mm4 ) Δ (0.01mm) teoritis Δ (0.01mm) percobaan

0 0.450 5.890 68.00 - 4 0

500 2.117 5.890 68.00 - 18 5

1000 3.783 5.890 68.00 - 33 12

1500 5.450 5.890 68.00 - 47 38

2000 7.117 _{5.890 68.00 140.177 85 62} 2500 8.783 _{5.890 68.00 106.393 139 100} 3000 10.450 _{5.890 68.00 90.798 193 141} 3500 12.117 5.890 68.00 82.625 247 178 4000 13.783 5.890 68.00 77.936 297 222 4500 15.450 5.890 68.00 75.055 346 263 5000 17.117 5.890 68.00 73.189 393 306 5500 18.783 _{5.890 68.00 71.927 439 342} 6000 20.450 _{5.890 68.00 71.043 484 374} 6500 22.117 5.890 68.00 70.406 528 404 7000 23.783 5.890 68.00 69.935 572 442 7500 25.450 5.890 68.00 69.580 615 491 8000 27.117 5.890 68.00 69.306 658 548 8500 28.783 5.890 68.00 69.092 701 580

9500 32.117 5.890 68.00 68.787 785 655 10000 33.783 5.890 68.00 68.676 828 698 10500 35.450 5.890 68.00 68.585 870 809 11000 37.117 _{5.890 68.00 68.510 911 950} 11500 38.783 5.890 68.00 68.447 953 1065 12000 40.450 5.890 68.00 68.394 995 1191 12500 42.117 5.890 68.00 68.350 1037 1340 13000 43.783 5.890 68.00 68.311 1078 1492

Keterangan:

0 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

BE

BA

N (

Kg

)

LENDUTAN (x0.01 mm)

HUBUNGAN BEBAN - LENDUTAN BALOK II

Tabel 4.8. Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok III Beban P (kg) Mmax (kNm) Mcr (kNm) I (x10 cr 6 mm4 ) I (x10 e 6 mm4 ) Δ (0.01mm) teoritis Δ (0.01mm) percobaan

0 0.450 5.358 73.00 - 4 0

500 2.117 5.358 73.00 - 20 24

1000 3.783 5.358 73.00 - 36 85

1500 5.450 5.358 73.00 - 52 122

2000 7.117 _{5.358 73.00 125.204 105 161} 2500 8.783 _{5.358 73.00 100.768 161 187} 3000 10.450 _{5.358 73.00 89.488 216 211} 3500 12.117 5.358 73.00 83.577 268 257 4000 13.783 5.358 73.00 80.185 318 319 4500 15.450 5.358 73.00 78.101 366 364 5000 17.117 5.358 73.00 76.751 412 419 5500 18.783 _{5.358 73.00 75.838 458 479} 6000 20.450 _{5.358 73.00 75.199 503 542} 6500 22.117 5.358 73.00 74.738 547 582 7000 23.783 5.358 73.00 74.398 591 634 7500 25.450 5.358 73.00 74.140 635 719 8000 27.117 5.358 73.00 73.943 678 820 8500 28.783 5.358 73.00 73.788 721 846 9000 30.450 _{5.358 73.00 73.665 764 879}

9500 32.117 5.358 73.00 73.567 807 910 10000 33.783 5.358 73.00 73.487 850 950 10500 35.450 5.358 73.00 73.421 893 1014 11000 37.117 _{5.358 73.00 73.367 936 1072} 11500 38.783 5.358 73.00 73.321 978 1236 12000 40.450 5.358 73.00 73.283 1021 1512

Keterangan:

Grafik 4.7. Perbandingan Hubungan Beban-Lendutan Balok III Secara Teoritis 0

1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

BE

BA

N (

Kg

)

LENDUTAN (x 0.01 mm)

HUBUNGAN BEBAN - LENDUTAN BALOK III

Dan dapat dilihat pula pada grafik di atas bahwa penambahan agregat dapat menambah besarnya lendutan dibandingkan lendutan secara teoritis sebelum pembebanan mendekati beban ultimate. Besarnya lendutan pada balok I dan balok II sebelum beban mendekati beban ultimate masih lebih kecil dibandingkan lendutan secara teoritis, namun untuk balok III lendutan yang terjadi lebih besar daripada lendutan secara teoritis. Dengan demikian, penambahan agregat pada campuran SCC dapat mengurangi beban yang dapat dipikul dari campuran SCC murni dan mengakibatkan lendutan yang terjadi lebih besar pula.

4.6.1.2Beban Pada Lendutan Izin

Spesifikasi beton bertulang biasanya membatasi lendutan dengan cara menentukan ketebalan minimum tertentu atau dengan menentukan batas maksimum lendutan hasil perhitungan yang diizinkan.

Maka lendutan maksimum yang diizinkan untuk balok dapat diambil sebesar . Dari hasil percobaan di atas dapat diketahui beban pada lendutan izin sebagai berikut:

Lendutan izin = = = 5,56 mm

a. Pada Percobaan

1. Balok I (100% SCC)

Maka untuk lendutan sebesar 2. Balok II (85% SCC)

3. Balok III (70% SCC)

Maka untuk lendutan sebesar b. Pada Teori

5,56 mm besarnya P = 6175 kg

1. Balok I (100% SCC)

Maka untuk lendutan sebesar 2. Balok II (85% SCC)

5,56 mm besarnya P = 7042 kg

Maka untuk lendutan sebesar 3. Balok III (70% SCC)

5,56 mm besarnya P = 6753 kg

Maka untuk lendutan sebesar

Maka dari hasil di atas dapat diketahui bahwa untuk Balok I dan Balok II memiliki kekuatan yang lebih besar pada percobaan daripada teori pada lendutan izin. Sementara pada balok III memiliki kekuatan yang lebih kecil berdasarkan percobaan daripada teoritis pada lendutan izin.

5,56 mm besarnya P = 6516 kg

4.6.4 Pengujian Regangan Balok

Gambar Cetakan Silinder

Gambar Pengujian Kuat Tekan Silinder

Gambar Pengujian Regangan Balok

Gambar Pengujian Lebar Retak Balok

Gambar pen strain meter