Studi Eksperimental Kuat Lentur Pada Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan Baja Ringan Profil U Di Daerah Tarik

(1)

STUDI EKSPERIMENTAL KUAT LENTUR PADA BALOK

BETON BERTULANG DENGAN PERKUATAN BAJA

RINGAN PROFIL U DI DAERAH TARIK

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas_–tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Colloqium Doqtum/

Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh :

ANDREANUS MOOY TAMBUNAN

08 0404 140

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2015

(2)

ABSTRAK

Penggunaan beton bertulang pada bangunan banyak dijumpai dalam penggunaan skala kecil maupun besar. Namun saat ini banyak dijumpai bangunan yang mengalami kerusakan karena adanya kesalahan dalam perencanaan desain, pemberian beban yang berlebihan, pelaksanaan maupun pengawasan konstruksi yang salah maupun akibat terjadinya gempa. Kerugian yang dihasilkan karena adanya keruntuhan struktur pada bangunan dapat berupa kerugian materiil dan korban jiwa. Maka salah satu upaya perbaikan untuk menyelesaikan permasalahan yang terjadi pada balok beton bertulang jika tulangan tariknya telah mengalami tegangan leleh adalah dengan melakukan perkuatan memakai profil baja ringan.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dan analisis yang difokuskan untuk mengetahui dan membandingkan kapasitas balok beton bertulang dengan atau tanpa perkuatan baja ringan profil U, mengetahui dan membandingkan lendutan yang terjadi akibat penambahan beban antara balok beton bertulang dengan atau tanpa perkuatan baja ringan profil U, mengetahui dan membandingkan regangan yang terjadi akibat penambahan beban antara balok beton bertulang dengan atau tanpa perkuatan baja ringan profil U.

Dari hasil eksperimen menunjukan bahwa balok beton bertulang normal runtuh pada pembebanan 6000 kg dan balok beton bertulang dengan perkuatan baja ringan profil U runtuh pada pembebanan 8000 kg.

Berdasarkan hasil analisis menunjukkan lendutan yang terjadi akibat perkuatan baja ringan profil U pada daerah tarik balok mengalami penurunan pada pembebanan yang sama, P = 6000 kg, sebesar 13,693 %. Dan dengan perkuatan baja ringan profil U pada daerah tarik balok beton bertulang dapat menyebabkan

penurunan regangan beton (εc) sebesar 6,997 % dan penurunan regangan tulangan

baja tarik (εs) sebesar 6,692 %.

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan Kasih dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulisan Tugas Akhir dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis berkat bantuan dan dukungan dari beberapa pihak, oleh karena itu, penulis

menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing dan mengarahkan penulis dan berperan besar dalam penyelesaian Tugas Akhir ini sehingga dapat diselesaikan dengan baik.

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

3. Bapak Syahrizal ST, MT , selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT dan Ir. Torang Sitorus, MT , selaku Dosen Penguji/Pembanding yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaian Tugas Akhir ini.

5. Kepada Papa saya E. Tambunan, Mama saya N. Panggabean, kakak dan adik saya yang selalu mendoakan dan memberikan motivasi dan semangat dalam menyelesaikan Tuhas Akhir ini.

6. Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

(4)

7. Teman-teman seperjuangan stambuk 2008, mutiara sani, boy, junmiflin, sandro, samuel firman, frengky, coy, johan, sutan, hafiz, tofandi, nopandi, asrilchan, dani, kakak dan abang stambuk 2005,2006,2007 dan adik-adik stambuk 2009, 2010, 2011, dan semuanya yang tidak bias disebutkan namanya satu persatu terima kasih banyak atas bantuan dan dukungannya selama ini.

Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas dan memberikan yang terbaik atas bantuan dan dukungannya selama ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan, saran dan kritik yang membangun sehingga dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca

Medan, Mei 2015

Hormat Saya

(5)

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK

... i

KATA PENGANTAR

... ii

DAFTAR ISI

... iv

DAFTAR TABEL

... viii

DAFTAR GAMBAR

... ix

DAFTAR NOTASI

... xi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penelitian ... 2

1.4. Metode Penelitian ... 3

1.5. Batasan Masalah ... 5

1.6. Sistematika Penulisan ... 6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum ... 7

2.2. Sifat Bahan ... 8

2.2.1. Beton ... 8

2.2.1.1. Mutu/Kuat Tekan Beton ... 8

2.2.1.2. Kekuatan Tarik Beton ... 10

2.2.1.3. Tegangan–Regangan Beton ... 11

2.2.1.4. Modulus Elastisitas Beton ... 13

2.2.2. Baja Tulangan ... 14

(6)

2.2.2.2. Jenis-Jenis Material Baja ... 15

2.2.2.3. Macam-Macam Profil Baja ... 16

2.3. Beton Bertulang ... 17

2.4. Struktur Komposit ... 18

2.4.1. Metode Pelaksanaan Struktur Komposit ... 19

2.5. Lentur Murni ... 20

2.6. Kuat Lentur Balok Persegi ... 22

2.7. Perilaku Defleksi pada Balok ... 25

2.8. Ragam Keruntuhan ... 27

2.8.1. Keruntuhan Lentur Akibat Kondisi Batas (Ultimate) 27 2.9. Lendutan Pada Balok ... 31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pembuatan Benda Uji ... 34

3.1.1. Perencanaan Campuran Beton ... 34

3.1.2. Persiapan Pembuatan Benda Uji... 35

3.1.2.1. Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder 35 3.1.2.2. Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 36

3.1.3. Pembuatan Benda Uji ... 37

3.1.4. Perawatan (Curing) Benda Uji ... 39

3.2. Pengujian Benda Uji Silinder ... 40

3.2.1. Pengujian Kuat Tekan ... 40

3.3. Perencanaan Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 40

3.4. Pemasangan Baja Ringan Profil U ... 40

3.5. Pengujian Balok Beton Bertulang ... 41

(7)

3.6.1. Dial Indikator ... 41

3.6.2. Hydraulik Jack ... 42

3.6.3. Rangka Beban ... 42

3.6.4. Sendi Dan Rol ... 42

3.7. Analisis Hasil Eksperimen balok Beton Bertulang Normal Perkuatan Baja Ringan ... 43

3.8. Bagan Alir (Flowchart) ... 49

BAB IV ANALISA dan PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Kuat Tarik Baja Ringan Profi U ... 50

4.2. Pengujian Lendutan Pada BalokBeton Bertulang Secara Eksperimen ... 50

4.2.1. Lendutan Pada Balok Beton Bertulang Normal . 50 4.2.2. Lendutan Pada Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan... 52

4.3. Perhitungan Lendutan pada Balok Beton Bertulang Secara Teoritis ... 56

4.3.1. Lendutan Pada Balok Beton Bertulang Normal . 56 4.3.1.1. Kondisi Sebelum Retak ... 56

4.3.1.2. Kondisi Setelah Retak ... 59

4.4. Balok Perkuatan Baja Ringan Profil U ... 70

4.4.1. Titik Berat Baja Ringan Profil U ... 70

4.4.2. Titik Berat Beton Bertulang Dengan Perkuatan . 71 4.4.3. Inersia Penampang Baja Ringan Profil U ... 72

4.4.4. Inersia Gabungan Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan... 73

(8)

4.4.6 Kondisi Setelah Retak ... 78

4.5. Pengujian Regangan ... 92

4.6. Perhitungan Beban Secara Teoritis ... 98

4.6.1. Balok Beton Bertulang ... 98

4.6.2. Balok Beton Bertulang I Dengan Perkuatan ... 104

4.6.3. Balok Beton Bertulang II Dengan Perkuatan ... 110

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 117

5.2. Saran ... 117

DAFTAR PUSTAKA...

xiii

(9)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Tabel Perbandingan Benda Uji dan Kuat Tekan ... 9

Tabel 2.2. Tabel Konversi Kuat Tekan fc’ ke Kuat Tekan K ... 10

Tabel 2.3. Tabel Konversi Kuat Tekan K ke Kuat Tekan f’c ... 10

Tabel 2.4. Jenis dan Kelas Baja Tulangan... 17

Tabel 3.1. Komposisi Rencana Balok Beton Bertulang Normal... 35

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Ringan ... 50

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Lendutan pada Balok Normal ... 50

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Lendutan pada Balok I Perkuatan ... 52

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Lendutan pada Balok II Perkuatan ... 54

Tabel 4.5. Informasi Retak pada Balok ... 91

Tabel 4.6. Hasil Pengujian Lendutan Balok... 91

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Regangan pada Balok Normal ... 95

Tabel 4.8. Hasil Pengujian Regangan pada Balok I Perkuatan ... 96

Tabel 4.9. Hasil Pengujian Regangan pada Balok II Perkuatan... 97

Tabel 4.10. Perbandingan Beban Teoritis dan Percobaan pada Balok... 103 Tabel 4.11. Perbandingan Beban Teoritis dan Percobaan Balok I Perkuatan 109 Tabel 4.12. Perbandingan Beban Teoritis dan Percobaan Balok II Perkuatan 113

(10)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Balok dengan Perkuatan Baja Ringan Profil U ... 3

Gambar 1.2. Baja Ringan Profil U TS.40.45... 4

Gambar 1.3. Perletakan Balok Beton Bertulang ... 4

Gambar 2.1. Regangan (strain) ... 12

Gambar 2.2 Kurva Tegangan-Regangan berbagai Kuat Tekan ... 12

Gambar 2.3. Kurva Tegangan-Regangan ... 13

Gambar 2.4. Profil Baja... 16

Gambar 2.5. Letak Tulangan dalam Balok Beton Bertulang ... 18

Gambar 2.6. Diagram Momen dan Lintang ... 21

Gambar 2.7. Diagram Penyebaran Tegangan Normal ... 21

Gambar 2.8. Distribusi Tegangan-Regangan ... 22

Gambar 2.9. Blok Tegangan Ekivalen ... 24

Gambar 2.10. Hubungan Antara Beban dan Defleksi pada Balok Beton Bertulang ... 25

Gambar 2.11. Daerah Batas Kekuatan Tarik dan Tekan ... 26

Gambar 2.12. Variasi Tegangan Sepanjang Balok... 28

Gambar 2.13. Diagram Momen Kurvatur ... 28

Gambar 2.14. Perilaku Keruntuhan Balok ... 31

Gambar 2.15. Diagram Momen dan Lendutan... 31

Gambar 3.1. Cetakan Benda Uji Silinder ... 35

Gambar 3.2. Bahan Pembuatan Benda Uji... 36

Gambar 3.3. Cetakan ( Bekisting ) Benda Uji... 37

Gambar 3.4. Mesin Pengaduk ( Molen ) ... 38

(11)

Gambar 3.6. Beton Segar dalam Cetakan Balok ... 39

Gambar 3.7. Dial Indikator... 41

Gambar 3.8. Hydraulic Jack ... 42

Gambar 3.9. Bagan Alir ... 49

Gambar 4.1. Lendutan pada Balok Normal... 51

Gambar 4.2. Lendutan pada Balok I dengan Perkuatan ... 53

Gambar 4.3. Lendutan pada Balok II dengan Perkuatan... 55

Gambar 4.4. Penempatan Pembaca Regangan Balok... 92

Gambar 4.5. Penempatan Pembaca Regangan Balok Normal ... 92

(12)

DAFTAR NOTASI

fc' mutu beton (N/mm2)

fy kuat leleh baja (N/mm2)

fu tegangan tarik batas baja (N/mm2)

Ec modulus elastisitas (MPa)

Ig momen inersia penampang (mm4)

b lebar balok (mm)

h tinggi balok (mm)

qc berat sendiri beton (kg/m)

γc berat jenis beton bertulang (kN/m3)

qperkuatan berat sendiri baja ringan (kg/m)

ND resultan gaya tekan dalam

NT resultan gaya tarik dalam

A luas penampang baja ringan (m2)

a intensitas tegangan tekan beton rata-rata

γbj berat jenis baja ringan (kN/m3)

δ deformasi/lendutan (m) P beban yang bekerja (N) L panjang bentang (mm3)

Ec modulus elastisitas beton (N/mm4)

Ig momen inersia penampang utuh (mm4)

n nilai konversi baja ke beton

z jarak pemisah resultan gaya tarik dan gaya tekan Ey modulus elastisitas baja

(13)

Eperkuatan modulus elastisitas perkuatan (MPa)

Ibj momen inersia baja ringan (mm4)

fr modulus retak beton (N/mm4)

y titik berat penampang (mm)

As luas penampang tulangan tarik (mm2)

As’ luas penampang tulangan tekan (mm2)

D diameter tulangan (mm)

r jari-jari (mm)

Mcr momen retak (Nmm)

K kuat tekan karakteristik (kg/cm2)

εs regangan/strainbaja

εy regangan/strainbeton

Δ l perubahan panjang (cm) wc berat isi beton (kg/m3)

f tegangan lentur

M momen yang bekerja pada balok c jarak serat terluar ke garis netral I momen inersia penampang balok

β1 konstanta fungsi dari kuat tekan

(14)

ABSTRAK

Dari hasil eksperimen menunjukan bahwa balok beton bertulang normal runtuh pada pembebanan 6000 kg dan balok beton bertulang dengan perkuatan baja ringan profil U runtuh pada pembebanan 8000 kg.

penurunan regangan beton (εc) sebesar 6,997 % dan penurunan regangan tulangan

baja tarik (εs) sebesar 6,692 %.

(15)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Oleh karena itu diperlukan usaha untuk meningkatkan kapasitas kekuatan pada bagian elemen struktur sehingga dapat menghindari kemungkinan terjadinya keruntuhan itu sendiri.

Maka salah satu upaya perbaikan untuk menyelesaikan permasalahan yang terjadi pada balok beton bertulang jika tulangan tariknya telah mengalami tegangan leleh adalah dengan melakukan perkuatan memakai profil baja ringan.

Dengan berkembang pesatnya kemajuan teknologi di bidang konstruksi terutama teknologi bahan, maka perkuatan strukktur dapat dilakukan dengan menggunakan baja ringan profil U dengan sambungan baut.

(16)

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut.

1. Perbandingan lendutan balok beton bertulang tanpa perkuatan dengan balok beton bertulang perkuatan baja ringan profil U secara analitis dan ekperimen

2. Mendapatkan nilai regangan untuk beton, baja tulangan dan perkuatan baja ringan pada tiap-tiap beban

3. Perbandingan beban percobaan dengan beban teoritis pada balok beton bertulang tanpa perkuatan dengan balok beton bertulang perkuatan baja ringan profil U

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui dan membandingkan kapasitas balok beton bertulang dengan atau tanpa perkuatan baja ringan profil U

2. Mengetahui dan membandingkan lendutan yang terjadi akibat penambahan beban antara balok beton bertulang dengan atau tanpa perkuatan baja ringan profil U

3. Mengetahui dan membandingkan regangan yang terjadi akibat penambahan beban antara balok beton bertulang dengan atau tanpa perkuatan baja ringan profil U

(17)

1.4 Metode Penelitian

Metode dan tahapan pelaksanaan yang dilakukan dalam eksperimen tugas akhir ini sebagai berikut.

1. Melakukan uji material beton, seperti • Analisa ayakan pasir dan kerikil • Berat jenis pasir dan kerikil • Berat isi pasir dan kerikil • Kadar lumpur pasir dan kerikil

2. Melakukanmix designbenda uji sebanyak 3 buah balok beton bertulang untuk

• 1 balok beton bertulang normal

• 2 balok beton bertulang dengan perkuatan baja ringan profil U

dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa S-1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara

3. Pemasangan baja ringan profil U pada balok beton bertulang dengan sambungan baut dynabolt diameter 8 mm

(18)

Gambar 1.2Baja Ringan Profil U TS.40.45

4. Pengujian kuat lentur dengan 3 buah balok beton bertulang untuk • 1 balok beton bertulang normal

• 2 balok beton bertulang dengan perkuatan baja ringan profil U diatas dua tumpuan (sendi-rol) dengan alat Hydraulic Jack saat berumur 28 hari, dilakukan di Laboratorium Struktur Program

Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara

Gambar 1.3Perletakan Balok Beton Bertulang

5. Perhitungan analitis untuk mendapatkan nilai lendutan, regangan dan kapasitas balok beton bertulang tanpa perkuatan dan dengan perkuatan baja ringan profil U

(19)

1.5 Batasan Masalah

Pembatasan masalah dalam penelitian ini dalam hal karakteristik bahan sebagai benda uji sebagai berikut.

1. Benda uji berupa balok beton bertulang dengan ukuran 15 cm x 25 cm dan panjang 320 cm

2. Beton yang digunakan adalah beton K-225 3. Tulangan yang digunakan adalah tulangan polos 4. Ukuran tulangan yang digunakan:

• Tulangan tekan : 2D12 • Tulangan tarik : 2D12 • Tulangan sengkang: D6-100 5. Menggunakan baut dynabolt Ø8 mm

6. Perletakan balok adalah perletakan sederhana (sendi-rol)

7. Proses pemasangan baja ringan profil U pada balok beton bertulang menggunakan baut dynabolt diabaikan perhitungannya secara analitis 8. Pengujian yang dilakukan pada benda uji balok hanya pengujian lentur 9. Penambahan perkuatan pada daerah tarik dengan baja ringan profil U

TS.45.40 dari PT. BlueScope Lysaght Indonesia

10. Standar pengujian dan pengolahan benda uji dilakukan berdasarkan standard ASTM dan SKSNI (mix design)

(20)

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar isi dari setiap bab yang dibahas pada tugas akhir ini. Sistematika penulisan adalah sebagai berikut.

BAB. I PENDAHULUAN

Bab ini mencakup latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian dan batasan masalah

BAB. II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang dasar-dasar teori yang berkaitan tentang penelitian BAB. III METODE PENELITIAN

Bab ini berisi tentang persiapan penelitian meliputi penyediaan bahan yang digunakan sampai pelaksanaan pengujian

BAB. IV HASIL dan PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil pengujian dan analisa serta pembahasan yang dilakukan

BAB. V KESIMPULAN dan SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang diperoleh serta beberapa saran untuk penelitian selanjutnya

(21)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Beton merupakan salah satu bahan atau material yang paling banyak dipakai sebagai bahan konstruksi di bidang teknik sipil, baik pada bangunan gedung, jembatan, bendung, maupun konstruksi yang lain. Hal ini disebabkan bahan campuran beton mudah didapat, lebih murah, praktis dalam pengerjaannya dan mampu memikul beban yang cukup besar.

Beton terdiri dari agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air. Beton terjadi karena adanya interaksi mekanis dan kimiawi antara agregat halus dan agregat kasar yaitu pasir, batu atau batu pecah atau bahan sejenis lainnya, dengan menambahkan secukupnya bahan perekat yaitu semen portland, dan air sebagai pembantu untuk keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung.

Teknologi beton yang terus berkembang dan semakin dikenal masyarakat saat ini menjadikan beton sebagai pilihan utama sebagai bahan konstruksi. Selain bahan-bahannya mudah diperoleh, beton juga mempunyai beberapa keuntungan seperti harganya relatif murah, mempunyai kuat tekan yang tinggi, mudah dalam pengangkutan dan pembentukan serta mudah perawatannya.

Pada bangunan yang beresiko terhadap beban tambahan yang besar diperlukan perkuatan struktur, sehingga meningkatkan kemampuan bangunan tersebut atau menambahkan elemen struktur baru yang tidak tersedia atau dianggap tidak ada pada saat awal struktur dibangun.

(22)

Perkuatan struktur biasanya dilakukan sebagai upaya pencegahan sebelum struktur mengalami kehancuran sedangkan perbaikan struktur diterapkan pada bangunan yang telah rusak sebagai upaya untuk mengembalikan fungsi struktur seperti semula.

Pemilihan metode perkuatan harus memperhatikan beberapa hal yaitu kapasitas struktur yang akan diperkuat, lingkungan dimana struktur berada, peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga pelaksana serta batasan-batasan dari pemilik seperti keterbatasan ruang kerja, kemudahan pelaksanaan, waktu pelaksanaan dan biaya perkuatan.

2.2 Sifat Bahan 2.2.1 Beton

2.2.1.1 Mutu/Kuat Tekan Beton

Beton adalah bagian dari konstruksi yang dibuat dari campuran beberapa material, sehingga mutunya akan sangat tergantung pada kondisi material pembentuk beton dan proses pembuatannya. Untuk mendapatkan mutu yang optimal maka bahan dan proses pelaksanaannya harus dikendalikan.

Jika semua bahan pembentuk beton merupakan material dengan kualitas dan komposisi yang baik, maka hal lain yang mempengaruhi mutu beton adalah kadar airnya. Beton dengan kadar air yang rendah akan menghasilkan mutu beton yang lebih tinggi namun akan sulit dalam proses pengecorannya (workability rendah), sedangkan beton dengan kadar air yang tinggi akan menghasilkan beton dengan mutu yang lebih rendah tetapi lebih mudah dalam proses pengecorannya (workabilitytinggi).

(23)

Dalam perencanaan mutu beton, biasanya output yang dihasilkan adalah fc’dalam satuan Mpa. Namun dalam spesifikasi teknis suatu proyek, yang

tercantumkan adalah mutu beton dengan menggunakan beton K. Mutu beton K adalah kuat tekan karakteristik beton kg/cm2dengan benda uji kubus sisi 15 cm.

Kuat tekan karakteristik ialah kuat tekan dimana dari sejumlah besar hasil-hasil pemeriksaan benda uji, kemungkinan adanya kekuatan tekan yang kurang dari itu terbatas sampai 5% saja. Yang diartikan dengan kuat tekan beton ialah kuat tekan yang diperoleh dari pemeriksaan benda uji kubus yang bersisi 15 (+0,06) cm pada umur 28 hari.

Sedangkan fc’ adalah kuat tekan beton yang disyaratkan (dalam Mpa),

didapat berdasarkan hasil pengujian benda uji silinder berdiameter 15cm dan tinggi 30cm. Perbandingan benda uji dengan kuat tekan dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1.Tabel Perbandingan Benda Uji dan Kuat Tekan Benda Uji Perbandingan Kuat Tekan

kubus 15 x 15 x 15 1,00

kubus 20 x 20 x 20 0,95

silinder Ø15 x 30 0,83

(24)

Dalam menentukan mutu beton diperlukan ketelitian karena jika salah dalam mengkonversikan, maka mutu beton yang terpasang pada struktur akan berbeda dengan mutu beton rencana. Jika mutu beton yang terpasang di lapangan lebih rendah dari yang direncanakan, maka ada dua pilihan :

1. Dengan terpaksa struktur harus dibongkar dan dikerjakan ulang (rework). 2. Dilakukan analisis pada kekuatan strukturnya dan dapat diperkuat dengan

cara menambah balok dan kolom untuk memperkecil bentangan, balok dan kolom ini bisa dari bahan beton maupun baja atau memperbesar dimensi balok dan kolom tapi harus melalui perhitungan yang matang karena akan menambah beban struktur dan mengurangi ruang yang harusnya tersedia.

2.2.1.2 Kekuatan Tarik Beton

Kuat tarik beton bervariasi antara 8% sampai 15% dari kuat tekannya. Karena kuat tarik yang kecil menyebabkan beton dipenuhi oleh retak-retak halus. Retak-retak ini tidak berpengaruh besar bila beton menerima beban tekan yang menyebabkan retak menutup sehingga memungkinkan terjadinya penyaluran tekanan. Jelas ini tidak terjadi bila balok menerima beban tarik.

Meskipun biasanya diabaikan dalam perhitungan desain, kuat tarik tetap merupakan sifat penting yang mempengaruhi ukuran beton dan seberapa besar retak yang terjadi. Selain itu, kuat tarik dari batang beton diketahui selalu akan mengurangi jumlah lendutan. Karena kuat tarik beton tidak besar, hanya sedikit usaha yang dilakukan untuk menghitung modulus elastisitas tarik dari beton. Namun, berdasarkan informasi yang terbatas ini, diperkirakan bahwa nilai modulus elastisitas tarik beton sama dengan modulus elastisitas tekannya.

(25)

Kuat tarik beton tidak berbanding lurus dengan kuat tekan ultimatnya fc’.

Meskipun demikian, kuat tarik ini diperkirakan berbanding lurus terhadap akar kuadrat dari fc’. Kuat tarik ini cukup sulit diukur dengan beban-beban tarik aksial

langsung akibat sulitnya memegang spesimen uji untuk menghindari konsentrasi tegangan dan akibat kesulitan dalam meluruskan beban-beban tersebut. Sebagai akibat dari kendala ini, diciptakanlah dua pengujian yang agak tidak langsung untuk menghitung kuat tarik beton. Keduanya adalah metode modulus keruntuhan dan uji pembelahan silinder.

2.2.1.3 Tegangan-Regangan Beton

Tegangan didefinisikan sebagai tahanan terhadap gaya-gaya luar. Jika suatu benda diberi gaya tarik atau tekan akan mengakibatkan adanya tegangan antar partikel dalam material yang besarnya berbanding lurus dengan gaya yang diterima. Perubahan tegangan partikel ini menyebabkan adanya pergeseran struktur material yaitu regangan atau himpitan yang besarnya juga berbanding lurus. Karena adanya pergeseran, maka terjadilah deformasi bentuk material misalnya perubahan panjang menjadi L + ∆L (atau L - ∆L). Dimana L adalah panjang awal benda dan ∆L adalah perubahan panjang yang terjadi. Rasio perbandingan antara ∆L terhadap L inilah yang disebut strain (regangan) dan

dilambangkan dengan "ε" (epsilon). Dengan demikian didapatkan rumus:

= ...(2.1) dimana : ε = regangan/strain

Δ l= perubahan panjang benda (cm) l = panjang benda mula-mula (cm)

(26)

Gambar 2.1Regangan (strain)

Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum atau fc’.

Perilaku beton tergantung pada hubungan regangan-tegangan yang terjadi di dalam beton dan juga jenis tegangan yang dapat ditahan. Hal ini mengakibatkan kurva hubungan tegangan-regangan untuk tiap beton berbeda-beda tergantung nilai kuat tekannya seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar 2.2Kurva Tegangan Regangan Berbagai Kuat Tekan

Terlihat dari kurva tegangan-regangan beton yang berbeda, tampak bahwa

umumnya kuat tekan maksimum tercapai pada saat nilai satuan regangan tekan ε’

(27)

nilai regangansampai dengan kuat tekan t maksimum. Regangan tekan terluar adalah 0,003 kurva tegangan-regan

G 2.2.1.4 Modulus Elast Untuk beton de modulus elastis beton da

Ec= 0,043 w

dimana : Ec= m

wc= be

fc’= kua

Sedangkan unt modulus elastis beton da

Ec= 4700

dimana : Ec= m

fc’= kua

pai benda uji hancur pada nilai ε’ mencapai 0,003

tinggi lebih getas dan akan hancur pada gan kerja maksimum yang diperhitungkan di h 0,003 sebagai batas hancur. Secara umum unt

angan terlihat pada gambar berikut.

Gambar 2.3Kurva Tegangan Regangan lastisitas Beton

on dengan berat isi antara 1500 kg/m3sampai 2500 on dapat dihitung dengan rumus :

= 0,043 wc√fc’ ...

modulus elastisitas beton tekan (MPa) berat isi beton (kg/m3)

kuat tekan beton (MPa)

untuk beton normal dengan berat isi ± 2300 on dapat dihitung dengan rumus :

= 4700√fc’ ...

modulus elastis beton tekan (MPa)

kuat tekan beton (MPa)

0,003-0,005. Beton da nilai regangan di serat tepi beton untuk semua beton

i 2500 kg/m3, nilai

...(2.2)

2300 kg/m3, nilai

(28)

2.2.2 Baja Tulangan

Tulangan yang digunakan pada struktur beton terdapat dalam bentuk batang atau anyaman kawat yang dilas (welded wire fabric). Batang tulangan dibedakan antara tulangan polos (plain bar) dan tulangan ulir (deformed bar). Tulangan ulir adalah tulangan yang diberi ulir melalui proses rol pada permukaanya (polanya tergantung dari pabrik pembuatnya). Ulir pada tulangan bermanfaat untuk mendapatkan ikatan yang lebih baik antara beton dan baja. Tulangan polos jarang digunakan kecuali untuk membungkus tulangan longitudional, terutama pada kolom.

2.2.2.1 Mutu Baja Tulangan

Menurut SNI 03 - 1729 - 2002, baja struktur dapat dibedakan berdasarkan kekuatannya menjadi beberapa jenis, yaitu:

Tabel 2.2.Tabel Mutu Baja Jenis Baja Kuat Leleh (fy)

MPa

Tegangan Tarik Batas (fu)

MPa

BJ 34 210 340

BJ 37 240 370

BJ 41 250 410

BJ 50 290 500

BJ 55 410 550

(29)

2.2.2.2 Jenis-jenis Material Baja

Jenis material baja yang ada di pasaran saat ini terdiri dariHot Rolled Steel danCold Formed Steel(Baja Ringan).

1.Hot Rolled Steel(Baja Canai Panas)

Hot rolled steel(baja canai panas) adalah material baja yang dihasilkan dari proses pengerolan panas. Proses pembuatannya melalui beberapa tahapan antara lain melalui proses thermomekanik dan proses desulfurisasi. Baja jenis ini dapat dipergunakan untuk berbagai penggunaan dari kualitas umum/ komersil hingga kualitas khusus seperti struktur rangka baja, tiang pancang, komponen alat berat, dan komponen kendaraan bermotor, fabrikasi umum, pipa dan tabung bertekanan tinggi, baja tahan korosi, cuaca, boilers, dan lain-lain.

Ketebalan pelathot rolled steelberkisar antara 0,18 - 25 mm sedangkan lebarnya berkisar antara 600 - 2060 mm, produk pelat hot rolled steel dapat berupa pelat ataucoildan berupa HRC-PO.

2.Cold Formed Steel(Baja Canai Dingin)

Cold formed steel (baja canai dingin) adalah baja yang dihasilkan dari proses pengerolan dingin. Material baja ini memiliki sifat tipikal berbeda secara signifikan dengan material baja hot rolled steel. Cold formed steelmemiliki kualitas permukaan yang lebih baik, ukuran yang lebih presisi serta memiliki sifat mekanis dan formability yang sangat baik. Material jenis ini umumnya dipergunakan dalam proses pembentukan karena kelebihan dalam sifat mekanis, formability dan weldability yang sangat baik. Ketebalan pelat berkisar antara 0,2 - 3

(30)

mm untuk pelat yang mengalami penguatan (annealed steel) dan ketebalan maksimum 2 mm untuk pelat dalam bentuk gulungan (unannealed steel).

2.2.2.3 Macam-macam Profil Baja

Profil baja struktural yang tersedia di pasaran terdiri dari banyak jenis dan bentuk. Semua bentuk profil tersebut mempunyai kelebihan dan kelemahan masing-masing. Beberapa jenis profil baja menurut ASTM bagian I diantaranya adalah profil IWF, O, C, profil siku (L), tiang tumpu (HP), dan profil T structural.

Gambar 2.4Profil Baja

Profil IWF terutama digunakan sebagai elemen struktur balok dan kolom. Semakin tinggi profil ini, maka semakin ekonomis untuk banyak aplikasi profil M mempunyai penampang melintang yang pada dasarnya sama dengan profil W, dan juga memiliki aplikasi yang sama.

Profil S adalah balok standar Amerika. Profil ini memiliki bidang flens yang miring, dan web yang relatif lebih tebal. Profil ini jarang di gunakan dalam

(31)

konstruksi, tetapi masih digunakan terutama untuk beban terpusat yang sangat besar pada bagian flens.

Profil HP adalah profil jenis penumpu (bearing type shape) yang mempunyai karakteristik penampang agak bujur sangkar dengan flens dan web yang hampir sama tebalnya. Biasanya digunakan sebagai fondasi tiang pancang. Bisa juga digunakan sebagai balok dan kolom, tetapi umumnya kurang efisien. Profil C atau kanal mempunyai karakteristik flens pendek, yang mempunyai kemiringan permukaan dalam sekitar 1:6. Biasanya diaplikasikan sebagai penampang tersusun, bracing tie, ataupun elemen dari bukaan rangka (frame opening).

Profil siku atau profil L adalah profil yang sangat cocok untuk digunakan sebagai bracing dan batang tarik. Profil ini biasanya digunakan secara gabungan, yang lebih di kenal sebagai profil siku ganda. Profil ini sangat baik untuk digunakan pada struktur truss.

2.3 Beton Bertulang

Material konstruksi beton bertulang mempunyai sifat yang unik dibandingkan dengan material lain seperti kayu, baja, aluminium atau plastik karena beton bertulang adalah material konstruksi yang menggunakan dua jenis bahan yang berbeda secara bersamaan.

Beton bertulang merupakan gabungan yang logis dari dua jenis bahan/material yaitu beton polos dan tulangan baja. Beton polos merupakan bahan yang memiliki kekuatan tekan yang tinggi akan tetapi mempunyai kekuatan tarik yang rendah.

(32)

Sedangkan tulangan baja akan memberikan kekuatan tarik yang besar sehingga tulangan baja akan memberikan kekuatan tarik yang diperlukan. Dengan adanya kelebihan masing-masing elemen tersebut, maka konfigurasi antara beton dan tulangan baja diharapkan dapat saling bekerja sama dalam menahan gaya-gaya yang bekerja dalam struktur tersebut, dimana gaya-gaya tekan ditahan oleh beton, dan tarik ditahan oleh tulangan baja.

Dengan demikian prinsip-prinsip yang mengatur perencanaan struktur dari beton bertulang dalam beberapa hal berbeda dengan prinsip-prinsip yang mengatur perencanaan struktur dari bahan yang terdiri dari satu macam saja.

Gambar 2.5 memperlihatkan kekuatan balok yang secara nyata dapat ditingkatkan dengan menambahkan batangan-batangan baja di daerah tarik. Baja tulangan yang mampu menerima tekan dan tarik juga dimanfaatkan untuk menyediakan sebagian dari daya dukung kolom beton dan kadang-kadang di dalam daerah tekan balok.

Gambar 2.5Letak Tulangan dalam Balok Beton Bertulang

2.4 Struktur Komposit

Struktur komposit (Composite) merupakan struktur yang terdiri dari dua material atau lebih dengan sifat bahan yang berbeda sehingga membentuk satu

(33)

kesatuan dalam menahan gaya atau beban luar. Struktur komposit memanfaatkan sifat fisik dan mekanik masing-masing bahan sehingga akan diperoleh komponen yang lebih baik dan mempunyai kelebihan-kelebihan tertentu bila dibandingkan dengan bahan yang membentuknya.

Perencanaan komposit mengasumsikan bahwa baja dan beton bekerja sama dalam memikul beban yang bekerja, sehingga akan menghasilkan desain elemen yang lebih ekonomis. Di samping itu, struktur komposit juga mempunyai beberapa kelebihan, di antaranya adalah lebih kuat (stronger) dan lebih kaku (stiffer) daripada struktur non-komposit.

2.4.1 Metode Pelaksanaan Struktur Komposit

Perancangan balok komposit disesuaikan dengan metode yang digunakan di lapangan. Ada dua metode yang biasanya digunakan dalam pelaksanaan di lapangan yaitu dengan pendukung (perancah) dan atau tanpa pendukung.

Jika tanpa pendukung, balok baja akan mendukung beban mati primer selama beton belum mengeras. Beban mati sekunder serta beban-beban lain akan didukung oleh balok komposit yang akan berfungsi jika beton telah mengeras dan menyatu dengan baja.

Jika dengan pendukung, selama beton belum mengeras, beban mati primer akan dipikul oleh pendukung. Setelah beton mengeras dan penunjang dilepas, maka seluruh beban akan didukung oleh balok komposit.

(34)

2.5 Lentur Murni

Balok melentur adalah suatu batang yang dikenakan oleh beban-beban yang bekerja secara transversal terhadap sumbu pemanjangannya. Beban-beban ini menciptakan aksi internal, atau resultan tegangan dalam bentuk tegangan normal, tegangan geser dan momen lentur. Beban samping (lateral loads) yang bekerja pada sebuah balok menyebabkan balok melengkung atau melentur, sehingga dengan demikian mendeformasikan sumbu balok menjadi suatu garis lengkung.

Jenis-jenis lenturan dapat dibedakan sebagai berikut: 1. Lenturan Murni (Pure Bending)

Lenturan dihasilkan oleh kopel dan tidak ada gaya geser transversal yang bekerja pada batang. Balok dengan lenturan murni hanya mempunyai tegangan normal (tegangan lentur tarik dan tekan).

2. Lenturan Biasa (Ordinary Bending)

Lenturan dihasilkan oleh gaya-gaya yang bekerja pada batang dan tidak terdapat kopel. Balok dengan lenturan biasa mempunyai tegangan normal dan tegangan geser.

Jika sebuah balok beton bertulang dengan perletakan sederhana diberi dua beban simetris maka bagian tengah bentang tidak memiliki gaya lintang tetapi memikul momen kopel. Hal inilah yang disebut dengan lentur murni seperti terlihat pada gambar 2.6.

(35)

Gambar 2.6Diagram Momen dan Lintang

Gambar 2.7Diagram Penyebaran Tegangan Normal

Untuk balok dari bahan homogen dan elastis berlaku rumus lenturan sebagai berikut:

f =

=

. ...(2.4)

dimana: f = tegangan lentur

M = momen yang bekerja pada balok

c = jarak serat terluar terhadap garis netral, baik di daerah tekan maupun tarik

(36)

2.6 Kuat Lentur Balok Persegi

Distribusi tegangan tekan beton pada penampang bentuknya setara dengan kurva tegangan-regangan tekan beton. Bentuk distribusi tegangan tersebut berupa garis lengkung dengan nilai nol pada garis netral, seperti pada gambar 2.8 :

Gambar 2.8Distribusi Tegangan-Regangan

Pada suatu komposisi tertentu balok menahan beban sedemikian hingga

regangan tekan lentur balok maksimum (ε’b maks) mencapai 0,003 sedangkan

tegangan tarik baja tulangan mencapai luluh fy. Apabila hal demikian terjadi,

penampang dinamakan mencapai keseimbangan regangan, atau disebut penampang bertulang seimbang. Dengan demikian berarti bahwa untuk suatu komposisi beton dengan jumlah baja tertentu akan memberikan keadaan hancur tertentu pula.

Momen batas adalah momen akibat beban luar yang timbul tepat pada saat terjadi hancur. Momen mencerminkan kekuatan atau disebut sebagai kuat lentur ultimate balok. Kuat lentur suatu balok beton tersedia karena berlangsungnya mekanisme tegangan-regangan dalam yang timbul di dalam balok yang pada keadaan tertentu dapat diwakili oleh gaya-gaya dalam.

(37)

N_D adalah resultan gaya tekan dalam, merupakan resultan gaya tekan pada daerah di atas garis netral. Sedangakan N_T adalah resultan gaya tarik dalam, merupakan jumlah seluruh gaya tarik yang diperhitungkan untuk daerah di bawah garis netral. Kedua gaya ini, arah garis kerjanya sejajar, sama besar tapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak z sehingga membentuk Koppel momen tahanan dalam dimana nilai maksimumya disebut sebagai kuat lentur atau momen tahanan penampang komponen struktur terlentur.

Momen tahanan dalam akan menahan atau memikul momen lentur rencana aktual yang ditimbulkan oleh beban luar. Menentukan momen tahanan dalam merupakan hal yang kompleks sehubungan dengan bentuk diagram tegangan tekan di atas garis netral yang berbentuk garis lengkung. Kesulitan tidak hanya pada waktu menghitung besarnya N_D, tetapi juga menentukan letak garis netral kerja gaya relatif terhadap pusat berat tulangan baja tarik. Untuk menentukan momen tahanan dalam, yang penting adalah mengetahui terlebih dahulu resultan total gaya beton tekan ND, dan letak garis kerja gaya dihitung

(38)

Gambar 2.9Blok Tegangan Ekivalen

Berdasarkan bentuk empat persegi panjang seperti tampak pada gambar 2.9, intensitas tegangan tekan beton rata-rata ditentukan sebesar 0,85f’c dan dianggap bekerja pada daerah tekan dari penampang balok sebesar b dan sedalam a, yang mana besarnya ditentukan dengan rumus :

a=β_{1.c ...(2.5)} dimana : c = jarak serat terluar ke garis netral

β1= konstanta merupakan fungsi dari kuat tekan.

Standar SK–SNI T–15–199–03, menetapkan nilai β1 = 0,85 untuk f’c ≤ 30 MPa, berkurang 0,008 untuk setiap kenaikan 1 Mpa kuat beton dan nilai tersebut tidak boleh kurang dari 0,65.

(39)

2.7 Perilaku Defl Apabila balok dari nol hingga menc maka hubungan ant digambarkan menjadi

Gambar 2.10Hubun

Keterangan :

Daerah I : Kondisi Daerah II : Kondisi menga patah/ha Daerah III : Kondisi

sudah m

Pada kondisi lurus yang memperli pada balok dalam da

efleksi pada Balok

lok beton bertulang dibebani secara berangsu encapai suatu harga yang menyebabkan balok antara beban defleksi pada balok beton b adi bentuk trilinier seperti berikut:

ubungan Antara Beban dan Defleksi pada Balok B

ondisi praretak, dimana balok beton bertulang beba ondisi pascaretak, dimana balok beton bertulang

ngalami retak namun masih terkontrol sehingga t h/hancur

ondisi pasca-serviceability, dimana tegangan pada h mencapai tegangan lelehnya

si praretak, kurva dari beban defleksi masih m rlihatkan perilaku elastis penuh. Tegangan ta daerah ini masih lebih kecil dari tegangan

gsur–angsur mulai lok tersebut patah, bertulang dapat

ok Beton Bertulang

bebas retak g

a tidak

da tulangan tarik

h merupakan garis n tarik maksimum gan tarik ijinnya.

(40)

Kekuatan lentur EI balok dapat diestimasi dengan menggunakan Modulus Young (Ec) dari beton dan momen inersia penampang beton bertulang tak retak.

Daerah praretak diakhiri dengan mulainya retak pertama dan mulai bergerak menuju daerah pascaretak. Hampir semua balok beton bertulang berada di daerah ini pada saat beban bekerja. Untuk suatu balok di atas tumpuan sendi-rol, retak akan semakin lebar pada daerah lapangan dan semakin ke arah tumpuan retak semakin kecil.

Apabila terjadi retak, konstribusi kekuatan tarik beton sudah dikatakan tidak ada lagi. Maka, kekuatan tarik akan dipikul sepenuhnya oleh tulangan. Daerah batas kekuatan tarik dan tekan antara balok beton dan tulangan terlihat pada gambar 2.11 berikut.

Gambar 2.11Daerah Batas Kekuatan Tarik dan Tekan

Pada gambar 2.11 di atas, bagian tekan atau sebatas y dipikul oleh beton dan tulangan As’ sedangkan bagian tarik atau daerah y ke bawah dipikul oleh

tulangan As. Berarti kekuatan lentur penampang beton telah berkurang hingga

kurva beban defleksi di daerah pascaretak semakin landai dibandingkan dengan daerah praretak. Semakin besar retaknya, akan semakin berkurang kekuatan beton

(41)

hingga mencapai suatu harga berupa batas bawah keruntuhan. Pada saat mencapai batas runtuh, distribusi kekuatan tarik beton terhadap balok dapat diabaikan.

Pada daerah pasca-serviceability, jika beban terus bertambah, maka regangan pada tulangan tarik akan terus bertambah melebihi regangan lelehnya. Bila balok terus mengalami defleksi tanpa adanya beban tambahan dan retaknya semakin terbuka hingga letak titik penampang retak transformasinya terus mendekati garis tepi yang tertekan. Akhirnya terjadi keruntuhan tekan sekunder yang dapat mengakibatkan kehancuran total pada daerah momen maksimum dan diikuti keruntuhan.

2.8 Ragam Keruntuhan

2.8.1 Keruntuhan Lentur Akibat Kondisi Batas ( Ultimate )

Untuk menerangkan apa yang dimaksud dengan kekuatan batas atau kuat ultimate maka akan ditinjau struktur balok beton bertulang yang diberi beban terpusat secara bertahap sampai runtuh (tidak kuat menerima tambahan beban lagi). Keruntuhan yang akan ditinjau adalah lentur. Agar dapat diperoleh suatu keruntuhan lentur murni maka digunakan konfigurasi dua buah beban terpusat yang diletakkan simetri sehingga di tengah bentang struktur tersebut hanya timbul momen lentur saja (tidak ada gaya geser).

Penampang di tengah diberi sensor-sensor regangan untuk mengetahui tegangan yang terjadi. Tegangan yang terjadi di sepanjang balok bervariasi seperti terlihat pada gambar 2.12.

(42)

Gamb

Beban diberika tengah bentang sehingga yang disebut diagram pada gambar 2.13.

mbar 2.12Variasi Tegangan Sepanjang Balok

rikan secara bertahap dan dilakukan pencata hingga dapat dilihat tiga tahap perilaku balok aki

am momen-kurvatur. Diagram momen-kurvat

Gambar 2.13Diagram Momen-Kurvatur ok

atatan lendutan di ok akibat beban atau vatur dapat dilihat

(43)

Pada diagram momen-kurvatur, θ adalah perubahan sudut balok dalam panjang tertentu yang besarnya dihitung dengan persamaan 2.6 di mana ϵ adalah regangan pada serat balok yang berjarak y dari sumbu netral balok:

=

ϵ ...(2.6)

Tahap pertama diagram momen-kurvatur adalah momen-momen kecil yang lebih kecil daripada momen retak Mcrdi mana seluruh penampang melintang balok mampu menahan lentur. Pada kisaran ini, regangan yang terjadi kecil dan diagram hampir vertikal dan menyerupai garis lurus.

Ketika momen bertambah hingga melebihi momen retak, kemiringan kurva akan sedikit berkurang karena balok tidak cukup kaku seperti pada tahap awal sebelum beton mulai retak. Diagram akan mengikuti garis yang hampir lurus dari Mcr, hingga ke titik di mana tulangan mengalami tegangan sampai titik lelehnya. Agar tulangan baja meleleh, diperlukan beban tambahan yang cukup besar untuk meningkatkan lendutan balok.

Setelah tulangan meleleh, balok memiliki kapasitas momen tambahan yang sangat kecil sehingga hanya sedikit saja beban tambahan yang diperlukan untuk secara substansial meningkatkan putaran sudut dan lendutan. Kemiringan diagram sekarang sangat datar.

Keruntuhan yang didahului oleh lendutan atau deformasi yang besar seperti yang diperlihatkan pada balok di atas disebut keruntuhan yang bersifat daktail. Sifat seperti itu dapat dijadikan peringatan dini mengenai kemungkinan akan adanya keruntuhan sehingga pengguna struktur bangunan mempunyai waktu untuk menghindari struktur tersebut sebelum benar-benar runtuh, dengan demikian jatuhnya korban jiwa dapat dihindari.

(44)

Keruntuhan lentur tersebut dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda : 1. Keruntuhan tarik, terjadi bila jumlah tulangan baja relatif sedikit

sehingga tulangan tersebut akan leleh terlebih dahulu sebelum

betonnya pecah, yaitu apabila regangan baja (εs) lebih besar dari

regangan beton (εy). Penampang seperti itu disebut penampang

under-reinforced, perilakunya sama seperti yang diperlihatkan pada balok uji yaitu daktail (terjadinya deformasi yang besar sebelum runtuh).

2. Keruntuhan tekan, terjadi bila jumlah tulangan relatif banyak maka keruntuhan dimulai dari beton sedangkan tulangan bajanya

masih elastis, yaitu apabila regangan baja (εs) lebih kecil dari regangan

beton (εy). Penampang seperti itu disebut penampang over-reinvorced,

sifat keruntuhannya adalah getas (non-daktail). Suatu kondisi yang berbahaya karena penggunaan bangunan tidak melihat adanya deformasi yang besar yang dapat dijadikan pertanda bilamana struktur tersebut mau runtuh, sehingga tidak ada kesempatan untuk menghindarinya terlebih dahulu. Semua balok yang direncanakan sesuai peraturan diharapkan berperilaku seperti itu.

3. Keruntuhan seimbang, jika baja dan beton tepat mencapai kuat batasnya,

yaitu apabila regangan baja (εs) sama besar dengan regangan beton (εy).

Jumlah penulangan yang menyebabkan keruntuhan seimbang dapat dijadikan acuan untuk menentukan apakah tulangan relatif sedikit atau tidak, sehingga sifat keruntuhan daktail atau sebaliknya.

(45)

2.9 Lendutan pad Bidang momen

Gam

Gambar 2.14Perilaku Keruntuhan Balok

pada Balok

en yang terjadi pada balok dengan beban terpusa

ambar 2.15Diagram Momen dan Lendutan rpusat

(46)

Perhitungan lendutan didapat dari turunan momen yaitu untuk mendapatkan lendutan maka momen dianggap sebagai beban. Perhitungan momen sebagai beban diperoleh dengan cara sebagai berikut.

= . . =

= . =

Setelah didapat nilai beban (q1dan q2) maka dihitung reaksi tumpuan.

+ =

= =

36 +361 +181

2 =

36 +181

2 =

18 +181

= 1

Setelah diperoleh reaksi tumpuan maka dihitung momen yang sesungguhnya lendutan dengan memperhitungkan sifat bahan. Besar lendutan pada jarak 1/3 bentang diperoleh dengan cara sebagai berikut.

. = .1

3 . 1 3 . 1 3 =1 8 . 1 3 1 36 . 1 9 =1 8 . 1 3 1 2 1 18 . 1 3. 1 3

(47)

= 1 1 6 . 1 54. =5 6. 1 54 = 5 324

Besar lendutan pada jarak 1/2 bentang diperoleh dengan cara sebagai berikut.

. = .1

2 . 1 3 1 3 + 1 2 1 3 1 2 . 1 3 . 1 6 . 1 2. 1 2. 1 3 = 1 18 . 1 2 1 36 1 9 + 1 6 1 36 . 1 12 = 1 36 1 36 . 2 18 + 3 18 1 36 1 12 = 1 36 1 36 . 5 18 1 36 1 12 = 1 36 1 5 18 1 12 = 1 36 36 36 10 36 3 36 = 1 36 23 36 = 23 1296

(48)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Pembuatan Benda Uji

Langkah-langkah pembuatan benda uji dibagi dalam empat tahapan, yaitu: 1. Perencanaan campuran beton

2. Persiapan pembuatan benda uji 3. Pembuatan benda uji

4. Perawatan (curing)

3.1.1 Perencanaan Campuran Beton Volume balok = ( 320 x 15 x 25 )cm

= 120000 cm3 = 0,12 cm3

Volume adukan beton = volume balok kotor - ( volume tulangan tarik + volume tulangan tekan + volume tulangan sengkang )

= 0,12 m3–{(2 x 113,143 x 10-9x 3,2) + (2 x 113,143 x 10-9x 3,2) + (30 x 28,286 x 10-9x 0,620}

= 0,1199 m3

Umumnya saat proses pengecoran, akan terjadi kehilangan beton sehingga digunakan Safety Factor (SF) = 1,2 sehingga volume adukan beton menjadi = 0,199 m3x 1,2 = 0,1439 m3

(49)

Tabel 3.1Komposisi Rencana Balok Beton Bertulang Normal

Beton Normal

Semen (kg) Pasir (kg) Kerikil (kg) Air (kg)

55,9 116,8 159 27,9

3.1.2 Persiapan Pembuatan Benda Uji

3.1.2.1 Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder

Prosedur pelaksanaan dilakukan sebagai berikut ini

1. Sediakan cetakan silinder dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm

2. Bagian dalam cetakan silinder diolesi dengan vaseline untuk mempermudah melepas beton dari cetakan

3. Siapkan material penyusun beton seperti semen, pasir, kerikil, air kemudian ditimbang sesuai dengan perbandingan mix design

4. Siapkan alat-alat yang akan digunakan dalam proses pencampuran

(50)

Gambar 3.2Bahan Pembuatan Benda Uji

3.1.2.2 Persiapan Pembuatan Benda Balok Beton Bertulang Prosedur pelaksanaan dilakukan sebagai berikut ini. 1. Sediakan cetakan balok berukuran 15 x 25 x 320 cm

2. Rakit tulangan sedemikian sehingga membentuk rangkaian yang telah direncanakan sedangkan dimensi tulangan yang digunakan adalah tulangan tekan 2D12, tulangan tarik 2D12, tulangan sengkang D16-10 cm

3. Persiapkan material penyusun beton seperti semen, pasir, kerikil, air dan ditimbang terlebih dahulu sesuai dengan perbandingan mix design 4. Persiapkan alat-alat yang digunakan dalam proses pencampuran

(51)

Gambar 3.3Cetakan (Bekisting) Benda Uji

3.1.3 Pembuatan Benda Uji

Prosedur pelaksanaan dilakukan sebagai berikut ini.

1. Letakkan mesin pengaduk (molen) pada kedudukan yang stabil

2. Hidupkan mesin pengaduk (molen) sesuai dengan tenaga penggeraknya

3. Masukkan air secukupnya untuk membasahi permukaan dalam mesin pengaduk (molen)

4. Masukkan pasir dan semen secara berurutan ke dalam mesin pengaduk (molen)

5. Tambahkan sedikit air dengan tujuan mempermudah proses pencampuran pasir dan semen

6. Masukkan kerikil ke dalam mesin pengaduk (molen)

7. Masukkan sisa air yang telah dipersiapkan ke dalam mesin pengaduk/molen dan biarkan agar tercampur

(52)

8. Tuangkan memeriksa 9. Setelah ha sebelumny balok seca dapat terisi

an adukan secukupnya ke dalam alat uji slum ksa nilai slump campuran beton

hasil uji slump test telah memenuhi nilai y nya, maka adukan dituang ke dalam cetaka secara bertahap. Gunakan alat perojok/vibarat

risi dengan merata.

Gambar 3.4Mesin Pengaduk ( Molen )

Gambar 3.5Slump Test

slump test untuk

i yang ditentukan takan silinder dan rator agar adukan

(53)

Gambar 3.6Beton Segar dalam Cetakan Balok

3.1.4 Perawatan (curing) Benda Uji

Perawatan (curing) pada beton dilakukan saat mencapai final setting yang berarti beton telah mengeras. Tujuannya agar proses hidrasi berikutnya tidak mengalami hambatan dimana beton tidak mengalami keretakan karena kehilangan air.

Metode perawatan (curing) pada beton dibagi menjadi dua, yaitu perawatan normal/pembasahan (moisture curing) dilakukan dengan meletakkan dalam ruangan lembab, di atas dengan air, di dalam air, diselimuti karung basah dan peyiraman kontinu. Sedangkan perawatan dipercepat (acceleration curing) dapat dilakukan dengan uap (steam curing) dan penambahan zat aditif seperti superplasticizeratausilicafume.

(54)

3.2 Pengujian Benda Uji Silinder 3.2.1 Pengujian Kuat Tekan

Prosedur pelaksanaan dilakukan sebagai berikut ini.

1. Benda uji dikeluarkan dari bak perendam dan diletakkan di tempat kering kemudian didiamkan selama 1 hari agar kering

2. Timbang berat benda uji

3. Benda uji diletakkan secara sentris atau tepat di tengah-tengah alat penekanCompression Machine

4. Mesin dijalankan dengan penambahan beban secara konstan melalui kompresor

5. Lakukan pembebanan sampai jarum penunjuk skala beban tidak naik lagi dan catatlah angka yang ditunjukkan jarum penunjuk

3.3 Perencanaan Benda Uji Balok Berton Bertulang

Balok beton bertulang yang akan diuji memiliki dimensi 150 x 250 mm dengan panjang 3000 mm. Beban yang diberikan merupakan beban terpusat dari hydraulic jack dibagi menjadi dua masing-masing dengan 0,5P.

3.4 Pemasangan Baja Ringan Profil U

Proses pemasangan profil pada balok beton bertulang dilakukan pada dua sampel kemudian dibandingkan dengan balok tanpa perkuatan. Dalam pemasangan profil di sebelah kiri dan kanan, balok terlebih dahulu dibersihkan dan diratakan dahulu agar baut dynabolt dapat menembus balok dengan baik. Kemudian profil U disambung ke balok beton bertulang dengan dynabolt.

(55)

3.5 Pengujian Balok Beton Bertulang

Prosedur dilakukan dengan tahapan secara berurut sebagai berikut. 1. Pengujian balok tanpa perkuatan

2. Pengujian balok dengan perkuatan baja ringan profil U 3.6 Peralatan Uji Pembebanan

3.6.1 Dial Indikator

Merupakan alat yang menunjukkan besarnya lendutan yang terjadi akibat beban yang diberikanhydraulic jackterhadap balok.

(56)

3.6.2 Hydraulic Jack

Merupakan alat yang digunakan untuk memberikan beban secara bertahap dengan kenaikan tiap 500 kg kepada balok. Mempunyai kapasitas sebesar 25T.

Gambar 3.8Hydraulic Jack

3.6.3 Rangka Beban

Merupakan rangka baja yang didesain sebagai tempat penyaluran beban yang dihasilkan oleh alathydraulic jackserta tempat perletakan balok.

3.6.4 Sendi dan Rol

(57)

3.7 Analisis Hasil Eksperimental Balok Beton Bertulang Normal dan Perkuatan Baja Ringan

Langkah-langkah pengerjaan lendutan sebagai berikut.

a) Kondisi Sebelum Retak

- Menghitung = 4700 _′ ...(3.1) dimana: = modulus elastisitas beton, Mpa (N/mm2)

′ = mutu beton , MPa ( N/mm2)

- Menghitung = . ...(3.2) dimana: = momen inersia penampang utuh ( mm4)

= lebar balok ( mm ) = tinggi balok ( mm )

- Menghitung = ...(3.3) dimana: = berat sendiri beton ( N/mm )

= lebar balok ( mm ) = tinggi balok ( mm )

= berat jenis beton ( kN/m3)

- Menghitung = ...(3.4) dimana: = berat sendiri perkuatan ( kg/m )

= luas penampang baja ringan ( m2)

(58)

- Menghitung lendutan akibat beban terpusat,

=

. ...(3.5)

dimana: = beban yang bekerja ( N ) = panjang bentang ( mm )

= modulus elastisitas beton, Mpa ( N/mm4) = momen inersia penampang utuh ( mm4)

- Menghitung lendutan akibat beban sendiri,

=

. .

. ...(3.6)

dimana: q = berat sendiri beton ( N/mm ) = panjang bentang ( mm )

= modulus elastisitas beton, Mpa ( N/mm4)

b) Kondisi Setelah Retak

- Menghitung nilai perbandingan modulus • Balok Beton Bertulang Normal

n =

...(3.7)

• Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan

=

...(3.8)

(59)

dimana: n = nilai perbandingan modulus baja ke beton

m = nilai perbandingan modulus baja ringan ke beton = modulus elastisitas perkuatan ( MPa) = 2,1 x 105MPa

= modulus elastisitas beton, Mpa ( N/mm4)

- Menghitung

• Balok Beton Bertulang Normal

= 1

12 .

• Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan

= . + ... (3.9)

dimana: = momen inersia penampang utuh ( mm4) = lebar balok ( mm )

= tinggi balok ( mm )

= momen inersia baja ringan ( mm4)

- Menghitung = 0,7 ... (3.10) dimana: = modulus retak beton, MPa ( N/mm2)

(60)

- MenghitungAs dan As’ = = ... (3.11) dimana: As = luas penampang tulangan tarik ( mm2)

As’ = luas penampang tulangan tekan ( mm2

) D = diameter tulangan ( mm )

r = jari-jari ( mm )

- Menghitung letak penampang titik penampang retak transformasi • Balok Beton Bertulang Normal

. . + n. As . y n. As . d n. As . d + n. As . y = 0

... (3.12) • Balok Beton Bertulang Perkuatan

+ n. As . (y d ) n. As . (d y)

m. 2. Aperkuatan . (h 29,55 y) = 0 ... (3.13)

- Menghitung

• Balok Beton Bertulang Normal

. b. + n. As . (d y)2 + n. As . (y d )2 = 0.... (3.14) • Balok Beton Bertulang Perkuatan

. b. + . . ( ) + . . ( ) +

2. . . ( 29,55 ) = 0...(3.15) dimana: = momen inersia retak tampang transformasi ( mm4)

(61)

- Menghitungȳ

 Balok Beton Bertulang Normal

= . .₍2_. +₎₊(₍ 1₁).₎_. . +₊₍( ₁1₎)_.. . ... (3.16)

 Balok Beton Bertulang Perkuatan

= . .2 +₍( _. ₎1₊).₍ . +₁₎_.( ₊1₍). ₁₎. +_. (₊₍ 1)A_1)Aperkuatan(h 29,55) perkuatan

... (3.17) dimana: = jarak

- Menghitung = ... (3.18) dimana: = jarak

- Menghitung = . ... (3.19) dimana: = momen retak ( Nmm )

= modulus retak beton, MPa ( N/mm2) = momen inersia penampang utuh ( mm4)

- Menghitung = . + _. ...(3.20) untuk:

• Balok Beton Bertulang Normal

• Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan

(62)

- Menghitung =( ) . + 1 . ... (3.22) dimana: = momen inersia efektif ( mm4)

= momen retak ( Nmm )

= momen maksimum ( Nmm )

= momen inersia penampang utuh ( mm4)

- Menghitung lendutan akibat beban terpusat,

=

. ...(3.23)

dimana: = beban yang bekerja ( N ) = panjang bentang ( mm )

= modulus elastisitas beton, MPa ( N/mm4) = momen inersia efektif ( mm4)

- Menghitung lendutan akibat beban sendiri,

=

. .

. ... (3.24)

dimana: q = berat sendiri komposit ( N/mm ) = panjang bentang ( mm )

= modulus elastisitas beton, MPa ( N/mm4) = momen inersia efektif ( mm4)

(63)

3.8 Bagan Alir (Flowchart)

Gambar 3.9Bagan Alir Mulai

Pembuatan Benda Uji Penyiapan Alat dan Bahan

Studi Literatur

Perhitungan Analitis

Hasil

Lendutan Hasil Percobaan

Kesimpulan & Saran

Selesai Pengujian

(64)

BAB IV

HASIL dan PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Kuat Tarik Baja Ringan Profil U

Tabel 4.1.Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Ringan No. Nama

Ukuran Benda

Uji (mm) Fy (N) Fu(N) σy (N/mm2)

Σu

(N/mm2) Ɛ (%) Ket. Lebar Tebal

1. PELAT► 1 16,46 0,45 4095 5850 552,9 789,793 2,4 -2. PELAT► 2 15,45 0,45 3395 4850 488,3 697,590 2,08 -3. PELAT► 3 16,27 0,45 3605 5150 492,4 703,407 0,68

-Rata-rata 511,2 730,264 1,72

4.2 Pengujian Lendutan pada Balok Beton Bertulang Secara Eksperimen 4.2.1 Lendutan pada Balok Beton Bertulang Normal

Pengukuran lendutan diukur dengan Dial Indikator dengan pemberian pembebanan awal sebesar 500 kg sampai mencapai kegagalan/keruntuhan.

Tabel 4.2Hasil Pengujian Lendutan pada Balok Normal

Beban P (kg) δkiri δ tengah δkanan

0 0 0 0

500 22 31 26

1000 29 44 36

1500 38 64 49

2000 60 118 79

2500 115 242 171

3000 203 314 272

3500 237 478 315

4000 310 515 402

4500 389 738 477

5000 506 900 669

5500 882 1126 1019

(65)

0 22 29 38 60 115 203 237 310 389 506 882 1203 0 31 44 64 118 242 314 478 515 738 900 1126 1300 0 26 36 49 79 171 272 315 402 477 669 1019 1084 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

0 500 1000 1500

B eb an ( k g)

Lendutan (x 0,01mm)

Balok Normal

(66)

Beban P (kg) δkiri δ tengah δkanan

0 0 0 0

500 61 83 60

1000 146 198 141

1500 233 214 225

2000 296 258 280

2500 405 322 378

3000 508 367 480

3500 607 608 584

4000 759 737 692

4500 931 826 746

5000 1057 908 937

5500 1133 1013 1034

6000 1149 1129 1154

6500 1239 1177 1235

7000 1356 1268 1359

7500 1430 1391 1432

8000 1437 1448 1455

4.2.2 Lendutan pada Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan a. Balok Beton Bertulang I

(67)

Gambar 4.2Lendutan pada Balok I dengan Perkuatan 0 61 146 233 296 405 508 607 759 931 1057 1133 1149 1239 1356 1430 1437 0 83 198 214 258 322 367 608 737 826 908 1013 1129 1177 1268 1448 0 60 141 225 280 378 480 584 692 746 937 1034 1154 1235 1359 1432 1455 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

0 500 1000 1500

B eb an ( k g)

Lendutan (x 0,01mm)

Balok I dengan Perkuatan Baja

Ringan

(68)

Beban P (kg) δkiri δ tengah δkanan

0 0 0 0

500 16 82 45

1000 66 158 104

1500 111 221 151,5

2000 246 291 303

2500 414 341 572

3000 533 390 678

3500 705 660 822

4000 846 787 925

4500 1091 859 1093

5000 1107 912 1199

5500 1233 1009 1234

6000 1319 1115 1254

6500 1377 1160 1335

7000 1403 1288 1409

7500 1415 1352 1422

8000 1417 1446 1425

b. Balok Beton Bertulang II

(69)

0 16 66 111 246 414 533 705 846 1091 1107 1233 1319 1377 1403 1415 1417 0 82 158 221 291 341 390 660 787 859 912 1009 1115 1160 1288 1352 1446 0 45 104 151,5 303 572 678 822 925 1093 1199 1234 1254 1335 1409 1422 1425 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

0 500 1000 1500

B eb an ( k g)

Lendutan (x 0,01mm)

Balok II dengan Perkuatan Baja

Ringan

(70)

4.3 Perhitungan Lendutan pada Balok Beton Bertulang Secara Teoritis 4.3.1 Lendutan pada Balok Beton Bertulang Normal

4.3.1.1 Kondisi Sebelum Retak

Perhitungan dilakukan dimulai dari beban P= 0 kg sampai P= 2000 kg.

= 4700 ′ ... (3.1) = 4700 18,68

= 20313,572 MPa

= . ... (3.2)

= .150.250 = 195312500 mm4

qc= b x h x γc... (3.3)

= 0,15 x 0,25 x 24 = 0,9 kN/m = 0,9 N/mm

(71)

• P=0 kg

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= _,

= 0 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 195312500 = 0,239

Maka, lendutan total ( ) = 0,239 mm • P=500 kg = 5000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 5000 3000

1296 20313,572 195312500 =0,604 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 195312500 =0,239 mm

(72)

• P=1000 kg = 10000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 10000 3000

1296 20313,572 195312500 =1,208 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 195312500 =0,239 mm

Maka, lendutan total ( ) =1,447 mm • P=1500 kg = 15000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 15000 3000

1296 20313,572 195312500 =1,812 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 195312500 =0,239 mm

(73)

• P=2000 kg = 20000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 20000 3000

1296 20313,572 195312500 =2,416 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 195312500 =0,239 mm

Maka, lendutan total ( ) = 2,655 mm

4.3.1.2 Kondisi Setelah Retak

Perhitungan dilanjutkan dari dari beban P=2500 kg sampai dengan balok beton bertulang mengalami keruntuhan/patah di beban P=6000 kg.

= 4700 _′ ... (3.1) = 4700 18,68

= 20313,572 N/mm2

= 200000

= ... (3.8)

(74)

= . ... (3.2)

= .150.250 = 195312500 mm4

= 0,7 ... (3.10) = 0,7 18,68= 3,0254 N/mm2

= = 2 ... (3.11) =2 x

=2 x 12 =226,195 mm2

As’= 2 x ... (3.12) =2 x

=2 x 12 =226,195 mm2

b = 150mm h = 250mm

(75)

d’= selimut beton- Øsengkang– Øtulangan

= 35+6+ . (12) = 47 mm

d = h-d’ = 250 - 47 = 203mm

Letak titik penampang retak transformasi

. . + . . . + . . = 0... (3.12)

(

150 )+ (10 x 226,195y)–(10 x 226,195x47)–(10 x 226,195 x 203) + (10 x 226,195y) = 0

75 +2261,95y–106311,65–459175,85+2261,95y = 0

75 +2261,95y–565487,5+2261,95y = 0

75 +4523,9y–565487,5 = 0

= 61,761 mm

= -122,08 mm ( TM )

= . . + . . ( ) + . . ( ) ... (3.14)

= .150 x(61,761) + 10 x 226,195 x (203-61,761)2+ 10 x 226,195 x (61,761- 47)2

= 57368652,39 mm4

= . ._{( . ) (}( )._). . ₍( _).). . ... (3.16)

= .₍ ._. _{) (}( )._). ,_, . ₍ ( _). )._, , .

(76)

= ... (3.18) = 250–125 = 125 mm

= . ... (3.19)

=( , . )

= 4727227,5 Nmm

• P=2500 kg = 25000 N

= . + . ... (3.20)

= . 25000.3000 + . 0,9. 3000 =18750000 + 1012500

=19762500 Nmm Momen Inersia Efektif ( ):

= ( ) . + 1 . ... (3.22)

= ( , ) . 195312500 + 1 , . 57368652,39

=59256627,21 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 25000 3000

1296 20313,572 59256627,21 =9,952 mm

(77)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 59256627,21 =0,7886 mm

Maka, lendutan total ( ) = 10,7406 mm • P=3000 kg = 30000 N

= . + _. ... (3.20)

= . 30000.3000 + . 0,9. 3000 = 22500000 + 1012500

= 23512500 Nmm Momen Inersia Efektif ( ):

=( ) . + 1 . ... (3.22)

=( , ) . 195312500 + 1 , . 57368652,39 = 58489703,52 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 30000 3000

1296 20313,572 58489703,52

(78)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 58489703,52 =0,799 mm

Maka, lendutan total ( )= + = 12,898 mm • P=3500 kg = 35000 N

= . + . ... (3.20)

= . 35000.3000 + . 0,9. 3000 = 26250000 + 1012500

= 27262500Nmm

Momen Inersia Efektif ( ):

=( ) . + 1 . ... (3.22)

=( , ) . 195312500 + 1 , . 57368652,39 =58087811,21 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 35000 3000

1296 20313,572 58087811,21

(79)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 58087811,21 =0,805 mm

Maka, lendutan total ( ) =15,018 mm • P= 4000 kg = 40000 N

= . + _. ... (3.20)

= . 40000.3000 + . 0,9. 3000 = 30000000 + 1012500

= 31012500 Nmm Momen Inersia Efektif ( ):

=( ) . + 1 . ... (3.22)

=( , ) . 195312500 + 1 , . 57368652,39 =57857205,2 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 40000 3000

1296 20313,572 57857205,2

(80)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 57857205,2

= 0,808 mm

Maka, lendutan total ( )= 17,1161 mm • P=4500 kg = 45000 N

= . + _. ... (3.20)

= . 45000.3000 + . 0,9. 3000 = 33750000 + 1012500

= 34762500 Nmm Momen Inersia Efektif ( ):

=( ) . + 1 . ... (3.22)

=( , ) . 195312500 + 1 , . 57368652,39

= 57715540,04 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 45000 3000

1296 20313,572 57715540,04

(81)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 57715540,04

= 0,8096 mm

Maka, lendutan total ( )= 19,2016 mm • P=5000 kg = 50000 N

= . + _. ... (3.20)

= . 50000.3000 + . 0,9. 3000 = 37500000 + 1012500

= 38512500 Nmm Momen Inersia Efektif ( ):

=( ) . + 1 . ... (3.22)

=( , ) . 195312500 + 1 , . 57368652,39

= 57623756,06 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 50000 3000

1296 20313,572 57623756,06

(82)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 57623756,06

= 0,8109 mm

Maka, lendutan total ( ₎= 21,2786 mm • P=5500 kg

= . + _. ... (3.20)

= . 55000.3000 + . 0,9. 3000 = 41250000 + 1012500

= 42262500 Nmm Momen Inersia Efektif ( ):

=( ) . + 1 . ... (3.22)

=( , ) . 195312500 + 1 , . 57368652,39 =57561696,38 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 55000 3000

1296 20313,572 57561696,38

(83)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 57561696,38 =0,812 mm

Maka, lendutan total ( )= 23,3507 mm • P=6000 kg

= . + _. ... (3.20)

= . 60000.3000 + . 0,9. 3000 = 45000000 + 1012500

= 46012500 Nmm Momen Inersia Efektif ( ):

=( ) . + 1 . ... (3.22)

=( , ) . 195312500 + 1 , . 57368652,39 = 57518239,56 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 60000 3000

1296 20313,572 57518239,56

(84)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9 3000

384 20313,572 57518239,56

= 0,8124 mm

Maka, lendutan total ( )= 25,4187 mm

4.4 Balok Perkuatan Baja Ringan Profil U 4.4.1 Titik Berat Baja Ringan Profil U

Luasan masing-masing bagian/segmen baja ringan profil U: A1= (15-0,45) x 0,45 = 6,5475mm2

A2= 0,45 x 40 = 18 mm2

A3= (30-0,45-0,45) x 0,45 = 13,095 mm2

A4= A2

A5= A1

A1.y = 6,5475 x ,

= 47,633mm3

A2.y = 18 x [(15-0,45)+ ,

)] = 265,95mm3

A3.y = 13,095 x [(

, ,

(85)

A4.y = 18 x [( ,

) + 15 + (30 0,45 0,45)] = 797,85mm3

A5.y = 6,5475 x [( ,

)] + (15 0,45) + 30 = 339,3242mm3

∑A.y = 1837,7146mm2

∑A= 6,5475 + 18 + 13,095 +6,5475 + 18= 62,19 mm2

= 1837,7146

62,194 = 29,55

4.4.2 Titik Berat Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan

A1= 62,19 mm2

A2= 62,19 mm2

A3= 150 x 250 = 37500 mm2

Atotal= A1+ A2+ A3= 62,19 + 62,19 + 37500 = 37624,38 mm2

A1. y1= (62,19)(29,55) = 1837,7145 mm3

A2. y2= (62,19)(29,55) = 1837,7145 mm3

A3. y3= (37500)( .250) = 4687500 mm3

y = A. y

A =

(1837,7145 + 1837,7145 + 4687500)

(86)

4.4.3 Inersia Penampang Baja Ringan Profil U

= (0,45)(15 0,45) + (0,45)(15 0,45) 124,68 ,

= 90372,71 mm4

= (40)(0,45) + (40)(0,45) 124,68 (15 0,45) ,

= 217424,267 mm4

= (0,45)(30 0,45 0,45) + (0,45)(30 0,45 0,45) 124,68 15

, ,

= 119430,125 mm4

= (40)(0,45) + (40)(0,45) 124,68 15 (30 0,45 0,45)

(87)

= (0,45)(15 0,45) + (0,45)(15 0,45) 124,68 (15 0,45) 30

= 34868,665 mm4

4.4.4 Inersia Gabungan Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan

= = + + + +

=90372,71 + 217424,267 + 119430,125 + 116224,973

+34868,665 = 578320,74mm4

= .b. + . ( )

= .150.250 +150.250. ( . 250 124,68) = 195312500 + 3840

=195316340 mm4

= + +

=578320,74 + 578320,74 + 195316340 = 196472981,5 mm4

4.4.5. Kondisi Sebelum Retak

Perhitungan dilakukan dimulai dari beban P= 0 kg sampai P= 3000 kg. = 4700 ′ ... (3.1)

= 4700 18,68 = 20313,572 N/mm2

= ( )... (3.4) = ( x 7400kg/m3)

= (0,00012438m2x 7400kg/m3) = (0,00012438m2x 7400kg/m3) = 0,92 kg/m

(88)

= +

= (0,15m x 0,25m x 2400kg/m3) + 0,92 kg/m = 90 kg/m + 0,92 kg/m

= 90,92 kg/m = 0,9092 N/mm

• P=0 kg

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 0 3000

1296 20313,572 196472981,5

= 0 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9092 3000

384 20313,572 196472981,5 = 0,2403

Maka, lendutan total ( )= + =0,2403 mm • P=500 kg = 5000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 5000 3000

1296 20313,572 196472981,5

(89)

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9092 3000

384 20313,572 196472981,5 = 0,2403

Maka, lendutan total ( )= 0,8403 mm

• P=1000 kg = 10000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 10000 3000

1296 20313,572 196472981,5 = 1,2 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9092 3000

384 20313,572 196472981,5 = 0,2403

(90)

• P=1500 kg = 15000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 15000 3000

1296 20313,572 196472981,5 = 1,801 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9092 3000

384 20313,572 196472981,5 = 0,2403

Maka, lendutan total( )= 2,0413 mm • P=2000 kg = 20000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 20000 3000

1296 20313,572 196472981,5 = 2,4012 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9092 3000

384 20313,572 196472981,5 = 0,2403

(91)

• P=2500 kg = 25000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 25000 3000

1296 20313,572 196472981,5

= 3,002 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9092 3000

384 20313,572 196472981,5

= 0,2403mm

Maka, lendutan total ( )= 3,2423 mm • P=3000 kg = 30000 N

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.5)

= 23 30000 3000

1296 20313,572 196472981,5 = 3,602 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.6)

= 5 0,9092 3000

384 20313,572 196472981,5

= 0,2403mm

(92)

4.4.6 Kondisi Setelah Retak

Perhitungan dilakukan dimulai dari beban P= 3500 kg sampai P= 8000 kg. = 4700 _′ ... (3.1)

= 4700 18,68 = 20313,572 MPa =200000Mpa

= 2,1x10 MPa

= = _, = 10,338 11... (3.7)

n= = _, = 9,846 10... (3.8)

As= 2 x ... (3.11)

= 2 x

= 2 x 12 = 226,195 mm2

As’= 2 x ... (3.11) = 2 x

= 2 x 12 = 226,195 mm2

(93)

b.y. y + n. As’(y-d’) = + n. As’. (y -d’) . 150. + 10. 226,195 29,55-y) = 0

75 + 2261,95 . (y

-75 + 2261,95 y–106311,65

75 + 7260,26 y–1168718,0

.b. + n.As. (d

... Persam

= .150.(85,485) + 2.11.124,38 . (

= 31234873,57 + 31237021,07 + 3350163,344 + 49844305,75 = 115666363,7

d’) = n.As. (d-y) + m.2. Aperkuatan(h-29,55-y)

d’)- n. As .(d-y)- m.2. Aperkuatan.(h-29,55-y) = 0 . 150. 226,195 . (y - 47) - 10. 226,195 .(203-y)- 11.2. 124,38

75 y - 47)–2261,95 .(203-y)-

2736,36.(250-29,55-75 106311,65–459175,85+2261,95y-603230,562+

75 1168718,062=0

= 85,485 mm = -182,288 ( TM )

. (d-y)2+ n. As’ . (y-d’)2 + 2.m. Aperkuatan . (h-29,55

samaan 3.15

= (85,485) + 10. 226,195 . (203-85,485)2+ 10. 226,195 . (250-29,55-85,485)2

= 31234873,57 + 31237021,07 + 3350163,344 + 49844305,75 = 115666363,7

= 0

. 150. 124,38

.(250-75 29,55-y) = 0

75 603230,562+2736,36y=0

29,55-y)2

= (85,485) 226,195 . (85,485- 47)2

= 31234873,57 + 31237021,07 + 3350163,344 + 49844305,75 = 115666363,7

(94)

= 0,7 ... (3.10) = 0,7 18,68= 3,02 N/mm2

ȳ= . . _{( . ) (}( ). . _).( ₍). _).. ( ) ( , )

( ) ... (3.17)

= . . ₍ (_. _{) (}). , _).. _, ( ₍ ). _)., _,. (₍ )₎ ,_, ( , )

= 127,773

= 128

= h-ȳ... (3.18) = 250–128 = 122 mm = . ... (3.19)

= , .( , )= 4863511,51 Nmm = 20313,572 N/mm2

=( ) ... (3.4) = ( x 7400kg/m3)

= (0,00012438m2x 7400kg/m3) = (0,00012438m2x 7400kg/m3) = 0,92 kg/m

= + ... (3.21)

= (0,15m x 0,25m x 2400kg/m3) + 0,92 kg/m = 90 kg/m + 0,92 kg/m

= 90,92 kg/m = 0,9092 N/mm

(95)

• P=3500 kg = 35000 N

= . + _. ... (3.20)

= . 35000.3000 + . 0,9092. 3000

= 26250000 + 1022850 = 27272850 Nmm

=( ) . + 1 . ... (3.22)

=( , ) .196472981,5+ 1 .115684973,4

= 116143120,7 mm4

Lendutan akibat beban terpusat

. ... (3.23)

= 23 35000 3000

1296 20313,572 116143159,4

= 7,1096 mm

Lendutan akibat beban sendiri

= . .

. ... (3.24)

= 5 0,9092 3000

384 20313,572 116143159,4 = 0,4065

(1)

Tabel 4.12Perbandingan Beban Teoritis dan Percobaan Balok II Perkuatan Beban P

(kg) εc(‰) εs(‰)

fc’

(Mpa) fs(Mpa) Mn(kNm)

Pteori

(kg)

0 0 0 0 0 0 0

500 0.0817 0.0645 1.6596 12.8987 2.52796 303.0922 1000 0.1633 0.1615 3.3172 32.2933 5.28261 854.0211 1500 0.2233 0.2530 4.536 50.608 7.45113 1287.725 2000 0.335 0.3525 6.805 70.4987 10.9869 1994.888 2500 0.38 0.4103 7.7192 82.0693 12.5369 2304.885 3000 0.58 0.6975 11.782 139.509 19.638 3725.097 3500 0.7033 0.7907 14.287 158.149 23.424 4482.294 4000 0.87 1.1005 17.673 220.091 29.839 5765.302 4500 0.9467 1.2187 19.231 243.733 32.6192 6321.347 5000 1.04 1.3743 21.126 274.869 36.085 7014.506 5500 1.1867 1.5741 24.106 314.827 41.2169 8040.882 6000 1.3067 1.7898 26.544 357.952 45.7832 8954.135 6500 1.4267 1.9404 28.981 388.085 49.891 9775.699 7000 1.6 2.1135 32.502 422.709 55.5096 10899.41 7500 1.6433 2.1568 33.381 431.365 56.9136 11180.21 8000 1.7633 2.3508 35.819 470.16 61.327 12062.9

(2)

Berdasarkan hasil lendutan di tengah bentang pada pembebanan 6000kg

P (kg)

Lendutan (mm)

Balok Normal Balok Perkuatan I Balok Perkuatan II

6000 13 11,29 11,15

• Balok normal terhadap balok perkuatan I 13 11,29

13 100% = 13,154%

• Balok normal terhadap balok perkuatan II 13 11,15

13 100% = 14,231%

Maka, terjadi penurunan lendutan pada balok perkuatan saat beban yang sama

= , , = 13,693%

Peningkatan kapasitas balok beton bertulang pada pembebanan 6000 kg terlihat pada tabel berikut

P eksperimen (kg)

P teori (kg)

Balok Normal Balok Perkuatan I Balok Perkuatan II

6000 5684,24 8611,738 8954,135

• Balok normal terhadap balok perkuatan I 8611,738 5684,24

5684,24 100% = 51,502%

(3)

8954,135 5684,24

5684,24 100% = 57,526%

Maka, terjadi peningkatan kapasitas pada balok perkuatan saat beban yang sama

= , , = 54,514%

Penurunan regangan beton pada balok bertulang pada pembebanan 6000 kg terlihat pada tabel berikut

Balok Normal Balok Perkuatan I Balok Perkuatan II

εc 1,38167 1,2633 1,3067

• Balok normal terhadap balok perkuatan I 1,38167 1,2633

1,38167 100% = 8,567%

• Balok normal terhadap balok perkuatan II 1,38167 1,3067

1,38167 100% = 5,426%

Maka, terjadi penurunan regangan beton pada balok perkuatan saat beban yang

(4)

Penurunan regangan baja pada balok beton bertulang pada pembebanan 6000 kg terlihat pada tabel berikut

Balok Normal Balok Perkuatan I Balok Perkuatan II

εs 1,87175 1,7032 1,7898

• Balok normal terhadap balok perkuatan I 1,87175 1,7032

1,87175 100% = 9,005%

• Balok normal terhadap balok perkuatan II 1,87175 1,7898

1,87175 100% = 4,378%

Maka, terjadi penurunan regangan baja pada balok perkuatan saat beban yang

(5)

BAB V

KESIMPULAN dan SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Balok beton bertulang normal runtuh pada pembebanan 6000 kg.

2. Balok beton bertulang dengan perkuatan baja ringan profil U runtuh pada pembebanan 8000 kg yang ditunjukkan dengan pembacaan Manometer Jackyang tidak naik lagi jika beban diberikan.

3. Lendutan yang terjadi akibat perkuatan baja ringan profil U pada daerah tarik balok mengalami penurunan pada pembebanan yang sama, P = 6000 kg, sebesar 13,69 %.

4. Dengan perkuatan baja ringan profil U TS.40.45 pada daerah tarik balok beton bertulang dapat menyebabkan penurunan regangan beton (Ɛ c) sebesar 6,99 % dan penurunan regangan tulangan baja tarik (Ɛ s) sebesar 6,69 %.

5.2 Saran

1. Untuk mendapatkan hasil pengujian yang lebih teliti dan detail, dibutuhkan jumlah balok uji yang lebih banyak.

2. Untuk mendapatkan nilai regangan yang lebih teliti, sebaiknya pembacaan nilai regangan dilakukan sepanjang balok.

3. Untuk mendapatkan hasil pengujian yang lebih teliti, sebaiknya digunakan peralatan yang lebih modern.

(6)

DAFTAR PUSTAKA

Nugraha, Paul & Antoni,Teknologi Beton, Penerbit ANDI, Yogyakarta.

Loliandi. Studi Eksperimental Kuat Lentur pada Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan Baja Ringan Profil U. Tugas Akhir USU. 2014

Sitepu, Nomi Novita. Perilaku Balok Beton Bertulang dengan Perkuatan Pelat baja dalam Memikul Lentur (Penelitian). Tugas Akhir USU. 2014

SNI 03-2847-2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan

Gedung,Badan Standar Nasional

SNI 03-1927-2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan

Gedung,Badan Standar Nasional

McCormac, Jack C. Desain Beton Bertulang Jilid 1. Penerbit: Erlangga. Jakarta. 2003.

McCormac, Jack C.Desain Beton Bertulang Jilid 2. Penerbit: Erlangga. Jakarta. 2003.

Dipohusodo, Istimawan. 1994.Struktur Beton Bertulang. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.

Studi Eksperimental Kuat Lentur Pada Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan Baja Ringan Profil U Di Daerah Tarik