Perbandingan Pengaruh Penggunaan Steel Slag Sebagai Agregat Halus Terhadap Kuat Tekan dan Lentur pada Beton Bertulang dengan Beton Normal
LAMPIRAN I
(2)
ANALISA AYAKAN PASIR UNTUK MATERIALBETON
(ASTM C 136 – 84a) Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Pasir Biasa Tanggal : 15 Maret 2016
Diameter Ayakan
(mm)
Berat Fraksi (gr) Rata-rata (gr)
% Rata-rata
% Kumulatif
Tertahan
% Kumulatif
Lolos Sampel
I
Sampel II
9.52 0 0 0 0 0 100
4.76 0 0 0 0 0 100
2.38 63 71 67 6.7 6.7 93.3
1.19 171 254 212.5 21.25 27.95 72.05
0.60 266 286 276 27.6 55.55 44.45
0.30 242 201 221.5 22.15 77.7 22.3
0.15 204 148 176 17.6 95.3 4.7
Pan 54 40 47 4.7 100 0
Total 1000 1000 1000 100 363.2
Fineness Modulus (FM) =
Klasifikasi pasir yang baik :
Halus : 2.2 < FM < 2.6 Sedang : 2.6 < FM < 2.9 Kasar : 2.9 < FM < 3.2
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(3)
ANALISA AYAKAN PASIR UNTUK MATERIALBETON
(ASTM C 136 – 84a) Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Pasir slag Tanggal : 15 Maret 2016
Diameter Ayakan
(mm)
Berat Fraksi
(gr)
Rata-rata (gr)
% Rata-rata
% Kumulatif
Tertahan
% Kumulatif
Lolos Sampel
I
Sampel II
9.52 0 0 0 0 0 100
4.76 0 0 0 0 0 100
2.38 63 71 67 6.7 6.7 93.3
1.19 171 254 212.5 21.25 27.95 72.05
0.60 266 286 276 27.6 55.55 44.45
0.30 242 201 221.5 22.15 77.7 22.3
0.15 204 148 176 17.6 95.3 4.7
Pan 54 40 47 4.7 100 0
Total 1000 1000 1000 100 363.2
Fineness Modulus (FM) =
Klasifikasi pasir yang baik :
Halus : 2.2 < FM < 2.6 Sedang : 2.6 < FM < 2.9 Kasar : 2.9 < FM < 3.2
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(4)
BERAT JENIS DAN ABSORBSI AGREGAT HALUS UNTUK MATERIAL BETON
(ASTM C 128 – 88) Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Pasir Biasa Tanggal : 15 Maret 2016
Sampel Berat agregat dalam keadaan SSD di udara, g(S) 500 Berat piknometer + agregat + air yang dikalibrasi, g(C) 972
Berat kering oven agregat di udara, g(A) 488
Berat piknometer yang terisi air, g(B) 675
Berat Jenis Kering
2.404
Berat Jenis SSD
2.463
Berat Jenis Semu
2.555
Absorbsi, %
2.459
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(5)
BERAT JENIS DAN ABSORBSI AGREGAT HALUS UNTUK MATERIAL BETON
(ASTM C 128 – 88) Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Pasir slag Tanggal : 15 Maret 2016
Sampel Berat agregat dalam keadaan SSD di udara, g(S) 500 Berat piknometer + agregat + air yang dikalibrasi, g(C) 1057
Berat kering oven agregat di udara, g(A) 493
Berat piknometer yang terisi air, g(B) 699
Berat Jenis Kering
3.472
Berat Jenis SSD
3.521
Berat Jenis Semu
3.652
Absorbsi, %
1.420
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(6)
PEMERIKSAAN KADAR LUMPUR AGREGAT HALUS UNTUK MATERIAL BETON
(ASTM C 117 – 90) Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Pasir Biasa Tanggal : 15 Maret 2016
Sampel 1
Sampel 2 Rata-rata
Berat agregat mula-mula, g 500 500 500
Berat kering agregat setelah dicuci, g 482 480 481 Berat lumpur yang telah dicuci dengan ayakan
No. 200, g
18 20 19
Kadar lumpur pada agregat yang telah dicuci dengan ayakan No. 200, %
3.6 4 3.8
Berat kering kandungan liat kandungan liat (Clay Lump)(gr)
478 477 477.5
Berat kandungan liat (Clay Lump) (gr) 4 3 3.5
Kadar liat (Clay lump) pada agregat yang telah dicuci dengan ayakan No. 200 (%)
0,830 0,625 0,727
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(7)
PEMERIKSAAN KADAR LUMPUR AGREGAT HALUS UNTUK MATERIAL BETON
(ASTM C 117 – 90) Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Pasir slag Tanggal : 15 Maret 2016
Sampel 1
Sampel 2 Rata-rata
Berat agregat mula-mula, g 500 500 500
Berat kering agregat setelah dicuci, g 485 487 486 Berat lumpur yang telah dicuci dengan ayakan
No. 200, g
15 13 14
Kadar lumpur pada agregat yang telah dicuci dengan ayakan No. 200, %
3 2.6 2.8
Berat kering kandungan liat kandungan liat (Clay Lump)(gr)
482 483 482.5
Berat kandungan liat (Clay Lump) (gr) 3 4 3.5
Kadar liat (Clay lump) pada agregat yang telah dicuci dengan ayakan No. 200 (%)
0,619 0,821 0,720
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(8)
BERAT ISI AGREGAT HALUS
UNTUK MATERIAL BETON
(ASTM C. 136-71)
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol Nim : 11 0404 126
Material : Pasir Biasa Tanggal : 15 Maret 2016
Pasir
Cara Merojok Cara Menyiram
Sampel I (gr) Sampel II (gr) Sampel I (gr)
Sampel II (gr)
Berat Bejana 461 461 461 461
Pasir + Bejana 3436 3440 3058 3062
Bejana + Air 2300 2300 2300 2300
Berat Pasir 2975 2979 2597 2601
Berat Air 1839 1839 1839 1839
Suhu Air 28°C 28°C 28°C 28°C
PERHITUNGAN
Keterangan
Cara Merojok Cara Menyiram
Sampel I (Kg/m3)
Sampel II (Kg/m3)
Sampel I (Kg/m3)
Sampel II (Kg/m3) Berat Isi Air 996.505 996.505 996.505 996.505 Berat Isi Pasir 1612.073 1614.241 1407.245 1409.412
Rata-rata 1613.157 1408.329
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(9)
BERAT ISI AGREGAT HALUS
UNTUK MATERIAL BETON
(ASTM C. 136-71)
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol Nim : 11 0404 126
Material : Pasir slag Tanggal : 15 Maret 2016
Slag
Cara Merojok Cara Menyiram
Sampel I (gr) Sampel II (gr) Sampel I (gr)
Sampel II (gr)
Berat Bejana 461 461 461 461
Pasir + Bejana 4110 4115 3822 3855
Bejana + Air 2300 2300 2300 2300
Berat Pasir 3649 3654 3361 3374
Berat Air 1839 1839 1839 1839
Suhu Air 28°C 28°C 28°C 28°C
PERHITUNGAN
Keterangan
Cara Merojok Cara Menyiram
Sampel I (Kg/m3)
Sampel II (Kg/m3)
Sampel I (Kg/m3)
Sampel II (Kg/m3) Berat Isi Air 996.505 996.505 996.505 996.505 Berat Isi Pasir 1977.296 1980.005 1821.236 1828.281
Rata-rata 1978.650 1824.758
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(10)
ANALISA AYAKAN AGREGAT KASAR UNTUK MATERIAL BETON
(ASTM C 136 – 84a) Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Batu Pecah Tanggal : 15 Maret 2016
Diameter Ayakan
(mm)
Berat Fraksi (gr)
Rata-rata (gr)
% Rata-rata
% Kumulatif
Tertahan Sampel I Sampel II
38.1 0 0 0 0 0
19.1 78 64.5 71.25 3.563 3.563
9.52 1282 1254 1268 63.40 66.963
4.76 568 593 580.5 29.03 95.988
2.38 0 0 0 0 95.988
1.19 0 0 0 0 95.988
0.60 0 0 0 0 95.988
0.30 0 0 0 0 95.988
0.15 0 0 0 0 95.988
Pan 72 88.5 80.25 4.01 100
Total 2000 2000 2000 100 746.450
Fineness Modulus (FM) = 7,46
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(11)
BERAT JENIS DAN ABSORBSI AGREGAT KASAR UNTUK MATERIAL BETON
ASTM C 127 – 88 Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Batu Pecah Tanggal : 15 Maret 2016
Sampel Berat agregat dalam keadaan SSD di udara, g(B) 1250
Berat agregat dalam air, g(C) 775
Berat kering oven agregat di udara, g(A) 1238
Berat Jenis Kering
2.606
Berat Jenis SSD
2.632
Berat Jenis Semu
2.674
Absorbsi, %
0.969
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(12)
PEMERIKSAAN KADAR LUMPUR AGREGAT KASAR UNTUK MATERIAL BETON
ASTM C 117 – 90 Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126 Material : Batu Pecah Tanggal : 15 Maret 2016
Sampel 1
Sampel 2 Rata-rata
Berat agregat mula-mula, g 1000 1000 1000
Berat kering agregat setelah dicuci, g 994 991 992,5 Berat lumpur yang telah dicuci dengan ayakan
No. 200, g
6 9 7,5
Kadar lumpur pada agregat yang telah dicuci dengan ayakan No. 200, %
0,6 0,9 0,75
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(13)
BERAT ISI AGREGAT KASAR
UNTUK MATERIAL BETON
(ASTM C.29/C.29M-90)
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol Nim : 11 0404 126
Material : Batu Pecah Tanggal : 15 Maret 2016
Batu Pecah
Cara
Merojok Cara Menyiram Sampel I (gr) Sampel I (gr)
Berat Bejana 5000 5000
Batu Pecah +
Bejana 21000 20200
Bejana + Air 14200 14200
Berat Batu Pecah 16000 15200
Berat Air 9200 9200
PERHITUNGAN
Keterangan
Cara Merojok Cara Menyiram Sampel I
(Kg/m3)
Sampel II (Kg/m3)
Berat Isi Air 996.505 996.505
Berat Isi Batu Pecah 1733.052 1646.400
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(14)
LAMPIRAN II
(15)
MIX DESIGN BETON ( f’c = 30 MPa )
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol Semen : Semen Andalas Type 1 Ag. Halus : Pasir
Ag. Kasar : Batu Pecah
Air : PDAM
Slump : 6 – 18 cm
Mutu rencana : f’c 30 MPa
Deviasi : 55
Rencana pelaksanaan di lokasi : 451,65 1. Perencanaan Faktor Air Semen
Perencanaan Faktor Air Semen
Jenis Agregat Kasar
Umur Beton Pada Saat Diuji (hari)
3 7 28 91
Kerikil 170 230 330 400
Batu Pecah 190 270 370 450
Berdasarkan grafik factor air semen : 0.43 Koefisien koreksi laboratorium 0,95 : 0.41
Factor air semen maksimum : 0.6
(16)
2. Perencanaan air bebas untuk campuran beton (1 lt/m3)
Agregat Slump
Max Jenis 0 - 1 cm 1 - 3 cm 3 - 6 cm 6 - 18 cm
10 mm Tidak Pecah 150 180 205 225
Pecah 180 205 230 250
20 mm Tidak Pecah 135 160 180 195
Pecah 170 190 210 225
30 mm Tidak Pecah 115 140 160 175
Pecah 155 175 190 205
Direncanakan memakai air sebanyak : 6-18 cm Perencanaan pemakaian air sebanyak : 205 l/m3 Pemakaian semen sebanyak : 476,744 kg/m3 Persyaratan semen minimum : 400 kg/m3
3. Klasifikasi agregat halus
Diameter ayakan
(mm)
Persentase lolos ayakan
Agregat Zona I Zona II Zona III Zona IV
9.5 100 100 100 100 100 0
4.75 90-100 90-100 90-100 95-100 100 0 2.38 60-95 75-100 85-100 95-100 93.3 6.7 1.19 30-70 55-90 75-100 90-100 72.05 27.95
0.6 15-34 35-59 60-79 80-100 44.45 55.55
0.3 5-20 8--30 12-40 15-50 22.3 77.7
(17)
3.1 Gradasi Perbutiran Pasir Biasa
Diameter Ayakan
(mm)
Batas Bawah Zona
II Batas Atas Zona II Hasil Uji Ayakan
9.52 100 100 100
4.76 90 100 100
2.38 75 100 93.3
1.19 55 90 72.05
0.60 35 59 44.45
0.30 8 30 22.3
0.15 0 10 4.7
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
%
L
o
lo
s
Diameter Ayakan
Zona II
Batas Bawah Batas Atas Hasil Pengujian
(18)
3.2Gradasi Perbutiran Pasir slag
Diameter Ayakan
(mm)
Batas Bawah Zona II Batas Atas Zona II
Hasil Uji Ayakan
9.52 100 100 100
4.76 90 100 100
2.38 75 100 80.5
1.19 55 90 58.4
0.60 35 59 32.2
0.30 8 30 14.55
0.15 0 10 6.4
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
%
L
o
lo
s
Diameter Ayakan
Zona II
Batas Bawah Batas Atas Hasil Pengujian
(19)
4. Klasifikasi agregat campuran
Diameter Ayakan (mm)
% pasir tertahan
% Batu Pecah Tertahan
Komposisi Rencana Komposisi Pasir Batu Pecah
Perfaksi
Komposisi Lolos
Tertahan 0.25 0.75
38.1 0 0 0 0 0 100 0
19.1 0 3.563 0 2.672 2.672 97.328 2.672
9.52 0 63.4 0 47.55 47.55 49.778 50.222
4.76 0 29.025 0 21.769 21.769 28.009 71.991
2.38 6.7 0 1.675 0 1.675 26.334 73.666
1.19 21.25 0 5.313 0 5.313 21.022 78.978
0.6 27.6 0 6.9 0 6.9 14.122 85.878
0.3 22.15 0 5.538 0 5.538 8.584 91.416
0.15 17.6 0 4.4 0 4.4 4.184 95.816
Fineness Modulus 5.506
5. Proporsi Campuran
Berat Jenis SSD Slag 3.521
Berat jenis SSD batu pecah 2.632
Berat jenis SSD pasir 2.463
Berat jenis SSD gabungan 2.589
Berat jenis Beton 2337.5 Kg/m3
Penggunaan semen 501.836 Kg/m3
Penggunaan air 205 Kg/m3
Kadar agregat gabungan 1630.664 Kg/m3
Kadar batu pecah 1222.998 Kg/m3
(20)
Proporsi campuran Semen (Kg) Air (Kg) Pasir (Kg) Batu Pecah Untuk 1 m^3 beton segar 501.836 205 407.666 1222.998
Volume Silinder (m^3)
FS = 1,2 0.00636 0.00636 0.00636 0.00636
Untuk 1 benda uji silinder
(s = 15 cm, t = 30 cm) 3.191 1.303 2.592 7.776
Untuk 12 benda uji kubus
(s = 15 cm, t = 30 cm) 38.291 15.642 31.106 93.317 Volume Balok (m^3) 0.144 0.144 0.144 0.144 Untuk 1 benda uji balok
(a = 15x25 cm, l = 3,2 m) 72.264 29.520 58.704 176.112 Untuk 3 benda uji balok
(a = 15x25 cm, l = 3,2 m) 216.793 88.560 176.112 528.335
Total 255.084 104.202 207.217 621.652
Perbandingan 1 0.4085 0.81 2.44
KOMPOSISI CAMPURAN
1. Beton Normal
Proporsi campuran Semen (Kg) Air (Kg) Pasir (Kg) Batu Pecah (Kg) Untuk 1 m^3 beton segar 501.836 205 407.666 1222.998
Volume Silinder (m^3)
FS = 1,2 0.006 0.00636 0.00636 0.00636
Untuk 1 benda uji silinder
(s = 15 cm, t = 30 cm) 3.191 1.303 2.592 7.776
Untuk 4 benda uji kubus (s
= 15 cm, t = 30 cm) 12.764 5.214 10.369 31.106 Volume Balok (m^3) 0.144 0.144 0.144 0.144 Untuk 1 benda uji balok (a
= 15x25 cm, l = 3,2 m) 72.264 29.520 58.704 176.112
(21)
2. Beton 85% Pasir Biasa dan 15% Pasir slag Volume pasir slag : 0.0249 m3
Banyak pasir slag : 87.419 kg
Proporsi campuran Semen
(Kg) Air (Kg)
85%Pasir (Kg) 15% Slag (Kg) Batu Pecah (Kg) Untuk 1 m^3 beton
segar 501.836 205 346.516 87.419 1222.998
Volume Silinder
(m^3) FS = 1,2 0.006 0.00636 0.00636 0.00636 0.00636 Untuk 1 benda uji
silinder (s = 15 cm, t = 30 cm)
3.191 1.303 2.203 0.556 7.776
Untuk 4 benda uji kubus (s = 15 cm, t =
30 cm)
12.764 5.214 8.813 2.223 31.106
Volume Balok (m^3) 0.144 0.144 0.144 0.144 0.144 Untuk 1 benda uji
balok (a = 15x25 cm, l = 3,2 m)
72.264 29.520 49.898 12.588 176.112
Total 85.028 34.734 58.712 14.812 207.217
3. Beton 75% Pasir Biasa dan 25% Pasir slag Volume pasir slag : 0.0414 m3
Banyak pasir slag : 145.698 kg
Proporsi campuran Semen
(Kg) Air (Kg)
75%Pasir (Kg) 25% Slag (Kg) Batu Pecah (Kg) Untuk 1 m^3 beton
segar 501.836 205 305.750 145.698 1222.998
Volume Silinder
(m^3) FS = 1,2 0.006 0.00636 0.00636 0.00636 0.00636 Untuk 1 benda uji
silinder (s = 15 cm, t = 30 cm)
3.191 1.303 1.944 0.926 7.776
Untuk 4 benda uji kubus (s = 15 cm, t =
30 cm)
12.764 5.214 7.776 3.706 31.106
Volume Balok (m^3) 0.144 0.144 0.144 0.144 0.144 Untuk 1 benda uji
balok (a = 15x25 cm, l = 3,2 m)
72.264 29.520 44.028 20.980 176.112
(22)
LAMPIRAN III
DATA PENGUJIAN
(23)
LEMBAR DATA PENGUJIAN NILAI SLUMP CAMPURAN BETON.
(ASTM C 143-90A)
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126
Tanggal Pengujian : 18 Mei 2016
Nilai Slump dari Campuran Beton
Kadar persentase agregat halus Nilai Slump (cm)
100 % pasir biasa(Normal) 12
85 % pasir biasa + 15 % pasir slag steel(VP 15%) 11 75 % pasir biasa + 25 % pasir slag steel(VP 25%) 10
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(24)
LEMBAR DATA
PENGUJIAN KUAT TEKAN
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126
Benda Uji : Silinder Beton Tanggal Pengujian : 15 Juni 2016
No Variasi Sampel Berat (Kg)
P (kN)
Luas (cm2)
Kuat Tekan (Mpa)
Kuat Tekan Rata-rata
(Mpa) 1 Beton Normal
1 12,82 554 176,625 31.366
33.517 2 12,79 600 176,625 33.970
3 12,84 630 176,625 35.669 4 12,86 584 176,625 33.064 2 85% Pasir + 15%
Slag
1 12,87 660 176,625 37.367
37.509 2 12,98 690 176,625 39.066
3 12,98 660 176,625 37.367 4 13,05 640 176,625 36.235 3 75% Pasir + 25%
Slag
1 13,32 690 176,625 39.066
40.340 2 13,27 750 176,625 42.463
3 13,18 700 176,625 39.632 4 12,90 710 176,625 40.198
Mengetahui,
Asisten Lab. Beton USU
(25)
LEMBAR DATA PENGUJIAN LENDUTAN
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126
Variasi(Substitusi) : Balok Beton Normal Tanggal Pengujian : 16 September 2016
Beban (2P) (kg/cm2)
Beban (Kg)
1/4 L – L (Y1) CL (Y2) 1/4 L- R (Y3) Dial
Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan
x 0,01 mm x 0,01 mm x 0,01 mm
0 0 0 0 0 0 0 0
10 1333 70 0.7 95 0.95 68 0.68
20 2666 132 1.32 210 2.1 125 1.25
30 3999 305 3.05 432 4.32 302 3.02
40 5332 470 4.7 721 7.21 464 4.64
45 5998.5 785 7.85 1086 10.86 768 7.68
Mengetahui,
Asisten Lab. Struktur USU
(26)
LEMBAR DATA PENGUJIAN LENDUTAN
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126
Variasi(Substitusi) : 85% Pasir Biasa dan 15% pasir slag Tanggal Pengujian : 16 September 2016
Beban (2P) (kg/cm2)
Beban (Kg)
1/4 L – L (Y1) CL (Y2) 1/4 L- R (Y3) Dial
Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan
x 0,01 mm x 0,01 Mm x 0,01 mm
0 0 0 0 0 0 0 0
10 1333 62 0.62 78 0.78 59 0.59
20 2666 124 1.24 185 1.85 119 1.19
30 3999 362 3.62 484 4.84 354 3.54
40 5332 518 5.18 821 8.21 511 5.11
50 6665 824 8.24 1285 12.85 813 8.13
Mengetahui,
Asisten Lab. Struktur USU
(27)
LEMBAR DATA PENGUJIAN LENDUTAN
Nama : Triboy A.M. Lumban Gaol
Nim : 11 0404 126
Variasi(Substitusi) : 75% Pasir Biasa dan 25% pasir slag Tanggal Pengujian : 16 September 2016
Beban (2P) (kg/cm2)
Beban (Kg)
1/4 L – L (Y1) CL (Y2) 1/4 L- R (Y3) Dial
Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan
x 0,01 mm x 0,01 mm x 0,01 Mm
0 0 0 0 0 0 0 0
10 1333 52 0.52 64 0.64 50 0.5
20 2666 112 1.12 182 1.82 107 1.07
30 3999 315 3.15 412 4.12 308 3.08
40 5332 486 4.86 621 6.21 478 4.78
50 6665 783 7.83 1075 10.75 776 7.76
55 7331.5 945 9.45 1442 14.42 934 9.34
Mengetahui,
Asisten Lab. Struktur USU
(28)
LAMPIRAN IV
DOKUMENTASI
(29)
1.
PEMERIKSAAN BAHAN
Penimbangan Agregat Pengovenan
(30)
2.
PROSES PENGECORAN
Penyediaan Bahan
Benda uji silinder Pengecoran Balok
(31)
3.
PROSES PENGUJIAN SILINDER BETON
Capping Penimbangan Silinder
(32)
4.
PROSES PENGUJIAN BALOK BETON BERTULANG
hydrolic jack dial indicator
Balok setelah pembebanan
(33)
DAFTAR PUSTAKA
Armadi, Riky. 2011. “Pemanfaatan Limbah Besi sebagai Komposisi Penyusun
Beton ”.Jurnal Pendidikan Universitas Sumatra Utara.
Aryanti, Riza dkk. 2008. “Pengujian Lentur Balok Beton Bertulang dengan Menggunakan Modifikasi Alat Uji Tekan”. Jurnal Pendidikan Universitas Andalas.
Australaian(iron & steel) Slag Association.2002. https://www.asa-inc.org.au. Wollongong.
Dicky, dkk. 2011. “Steel Slag untuk Beton”. Jurnal online,
https://dicky0.wordpress.com/2011/03/22/steel-slag-untuk-beton/.
Dipohusodo, Istimawan. 1999. “Struktur Beton Bertulang”. Jakarta: PT.Gramedia
Pustaka Utama.
Fithrah, Oscar. 2010. “Kajian Eksperimental Pola Retak pada Portal Beton Bertulang Akibat Beban Quasi Cyclic”. Jurnal Pendidikan Universitas Andalas.
Gunawan, G dkk. 2011. “Pemanfaatan Slag Baja untk Teknologi Jalan yang Ramah Lingkungan”. Bandung: Puslitbang Jalan dan Jembatan.
Hanif. 1997. “Penggunaan Steel Slag dengan Variasi FAS terhadap Kuat tekan
Beton”. Jurnal Pendidikan Politeknik Negeri Lhokseumawe.
Kennedy, Bambang. 2015. “Analisa dan Kajian Ekperimental Balok Beton
Bertulang Nonhomogen pada Lentur Murni”. Jurnal Pendidikan Universitas Sumatra Utara.
Mulyono, Tri . 2003. “Teknologi Beton” Yogyakarta: Penerbit ANDI.
Nugraha, Paul. 2007. “Teknologi Beton” Yogyakarta: Penerbit ANDI.
Risdianto, Yudi. 2013. “Kajian Kuat Tekan Beton dengan Perbandingan Volume
dan Perbandingan Berat untuk Produksi Beton Massa Menggunakan Agregat Kasar Batu Pecah Merapi”. Jurnal Pendidikan Universitas Negeri Yogyakarta.
(34)
Setiawan, Deni dkk. 2014. “Pengaruh Penggunaan Limbah Baja terhadap Kuat Karakteristik Beton” Jurnal Pendidikan Universitas Kristen Maranatha,
Simatupang, Ronald. 2014. “Pengaruh Penggunaan PS Ball sebagai Pengganti
Pasir terhadap Kuat Beton” Jurnal Pendidikan Universitas Kristen Maranatha,
SNI 03 – 2847 –2002, “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung”, 2002.
SNI 03 – 2847 –2013, “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung”, 2013
Timms, A.G 1963. “Blast Furnace as a Concrete Aggregate”. Jurnal Ilmiah
Online, https://www.nationalslag.org/slag-frurnace-slag. Modern Concrete. Virginia.
Tugas Akhir Buen, Sian dkk. 2013. “Uji Eksperimental Kuat Lentur Balok dan Pelat Beton Bertulang dengan Agregat Kasar dan halus Beton Daur Ulang”. Jurnal Pendidikan Universitas Katolik Parahyangan.
Wikana, Iwan. 2007. “Tinjauan Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Lapisan Mutu Beton yang Berbeda”. Jurnal Pendidikan UKRIM.
Yahya, M. 2013. “Pemanfaatan Limbah Industri Baja (Blast Furnance Iron Slag)
(35)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Umum
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Beton Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Program Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara untuk pengujian kuat lentur. Secara umum urutan tahap penelitian ini meliputi :
a. Penyediaan bahan penyusun beton,
b. Pemeriksaan bahan penyusun beton (analisa pasir kerikil dan slag), c. Pemeriksaan kadar lumpur (pasir dan slag),
d. Pemeriksaan kadar liat (clay lump) pada agregat kasar,
e. Pemeriksaan kandungan organic (colorimetric test) pada agregat halus, f. Pemeriksaan berat isi agregat halus dan agregat kasar
g. Pemeriksaan berat jenis dan absorbs agregat halus dan agregat kasar h. Perencanaan campuran beton (Mix Design).
i. Pembuatan benda uji. j. Pemeriksaan nilai slump.
k. Pengujian kuat tekan beton umur 28 hari. l. Pengujian kuat lentur beton umur 28 hari.
(36)
Gambar 3.1 Diagram alir (flow chart) keseluruhan pelaksanaan eksperimen
Mulai
Penyediaan Bahan Penyusun Beton
Perencanaan Beton (Mix Design)
Pembuatan Benda Uji
(f’c 30 MPa)
Analisa Bahan Penyusun Beton (Agregat Halus, Agregat Kasar dan Steel slag)
Analisa Data
Benda Uji Silinder Benda Uji Balok
Curing Benda Uji dengan penyiraman air Curing Benda Uji di dalam
Kolam Air
Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder
Pengujian Kuat Lentur Benda Uji Balok
(37)
3.2 Analisa Penyusun Beton
3.2.1 Analisa Ayakan Pasir dan Steel Slag (ASTM C 136 – 84a) a. Tujuan :
Untuk mengetahui penyebaran butiran (gradasi) dan menentukan nilai modulus kehalusan pasir (fineness modulus).
b. Hasil Penelitian :
Modulus kehalusan pasir adalah (FM) : 2,632 Modulus kehalusan steel slag adalah (FM) : 3,08 c. Pedoman :
FM =
………
(3.1)
Berdasarkan nilai modulus kehalusan (Fineness Modulus), agregat halus dibagi dalam beberapa kelas, yaitu :
Pasir halus : 2.20 < FM < 2.60
Pasir sedang : 2.60 < FM < 2.90
Pasir kasar : 2.90 < FM < 3.20
3.2.2 Pemeriksaan Kadar Lumpur Pasir Lolos Ayakan No.200 (ASTM 117 – 90)
a. Tujuan :
Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir b. Hasil pemeriksaan :
Kandungan lumpur pasir biasa : 3,8 % Kandungan lumpur pasir steel slag : 2,8 % c. Pedoman :
Kandungan lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan melebihi 5% (dari berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 5% maka pasir harus dicuci.
3.2.3 Pemeriksaan Kandungan Organik a. Tujuan :
Untuk memeriksa kadar bahan organik yang terkandung di dalam pasir. b. Hasil pemeriksaan :
(38)
Kandungan NaOH pada pasir pantai berada pada standar warna Gardner nomor 1.
c. Pedoman :
Standar warna Gardner no.3 adalah batas maksimum yang menentukan apakah kadar bahan organik pada pasir memenuhi syarat.
3.2.4 Pemeriksaan Berat Isi Pasir (ASTM C 29 / C 29M – 90) a. Tujuan :
Untuk menentukan berat isi (unit weight) dari pasir dalam keadaan padat dan longgar.
b. Hasil pemeriksaan :
Berat isi dalam keadaan rojok / padat : 1613.157 kg / m3
Berat isi dalam keadaan longgar : 1408.329 kg / m3 c. Pedoman :
Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi pasir dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi pasir dengan cara menyiram, hal ini berarti bahwa pasir akan lebih padat bila dirojok daripada disiram.
Dengan mengetahui berat isi pasir maka kita dapat mengetahui berat pasir dengan hanya mengetahui volumenya saja.
3.2.5 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir (ASTM C 128 – 88) a. Tujuan :
Untuk menentukan berat jenis (specific grafity) dan penyerapan air (absorbsi) pasir.
b. Hasil pemeriksaan :
Berat jenis SSD : 2,463 ton / m3
Berat jenis kering : 2,404 ton / m3
Berat jenis semu : 2,555 ton / m3
Absorbsi : 2,459 %
c. Pedoman :
Berat jenis SSD ( Saturated Surface Dry ) dimana merupakan perbandingan antara berat pasir dalam keadaan SSD dengan volume pasir dalam keadaan SSD. Keadaan SSD permukaan pasir jenuh dengan uap air
(39)
sedangkan dalamnya kering, keadaan pasir kering dimana pori-pori pasir berisikan udara tanpa air dengan keadaan kering sempurna ( kandungan air 0 % ), sedangkan keadaan semu dimana pasir basah total dengan pori-pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat pasir yang hilang terhadap berat pasir kering dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.
Hasil pengujian harus memenuhi :
Berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu.
3.2.6 Analisa Ayakan Kerikil (ASTM C 136 – 84a & ASTM D 448 - 86)
a. Tujuan :
Untuk mengetahui penyebaran butiran (gradasi) dan menentukan nilai modulus kehalusan kerikil (fineness modulus).
b. Hasil Penelitian :
Modulus kehalusan kerikil adalah (FM) : 6,408 c. Pedoman :
FM =
………
(3.2)
Agregat kasar untuk campuran beton memiliki modulus kehalusan (FM) antara 5.5 s.d. 7.5
3.2.7 Pemeriksan Kadar Lumpur Kerikil ( ASTM 117 – 90) a. Tujuan :
Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir b. Hasil pemeriksaan :
Kandungan lumpur kerikil : 0,75 % c. Pedoman :
Kandungan lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan melebihi 1% (dari berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 1% maka agregat kasar harus melalui proses pencucian.
(40)
3.2.8 Pemeriksaan Berat Isi Kerikil (ASTM C 29 / C 29M – 90) a. Tujuan :
Untuk menentukan berat isi (unit weight) agregat kasar (kerikil) dalam keadaan padat dan longgar.
b. Hasil pemeriksaan :
Berat isi dalam keadaan rojok / padat : 1733.052 kg / m3
Berat isi dalam keadaan longgar : 1646.400 kg / m3 c. Pedoman :
Dengan mengetahui berat isi agregat kasar (kerikil) maka kita dapat mengetahui berat batu kerikil dengan mengetahui volumenya saja.
3.2.9 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Kerikil (ASTM C 127 – 88)
a. Tujuan :
Untuk menentukan berat jenis (specific grafity) dan penyerapan air (absorbsi) agregat kasar.
b. Hasil pemeriksaan :
Berat jenis SSD : 2.632ton / m3
Berat jenis kering : 2.606 ton / m3
Berat jenis semu : 2.674ton / m3
Absorbsi : 0.969% c. Pedoman :
Berat jenis SSD adalah perbandingan antara berat kerikil dalam keadaan SSD dengan volume kerikil dalam keadaan SSD. Keadaan SSD ( Saturated Surface Dry ) adalah keadaan dimana permukaan batu pecah jenuh dengan uap air, keadaan kerikil dalam kondisi kering dimana pori batu pecah berisikan udara dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu dimana pasir basah total dengan pori yang dipenuhi air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat kerikil yang hilang terhadap berat kerikil kering, dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering. Hasil pengujian harus memenuhi : Berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu.
(41)
3.3 Penyusun Beton
Sebelum dilakukan pengecoran, proporsi bahan-bahan penyusun beton yang terdiri dari pasir, steel slag, kerikil, semen dan air terlebih dahulu dilakukan sebuah perencanaan campuran beton (concrete mix design). Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat mencapai tingkat yang ekonomis. Dalam menentukan proporsi campuran dalam penelitian ini digunakan metode Departemen Pekerjaan Umum berdasarkan SNI 2847 : 2013.
Kriteria dasar perancangan beton dengan menggunakan metode Departemen Pekerjaan Umum ( PU ) ini adalah kriteria kekuatan tekan dan korelasi dengan faktor air - semen. Perhitungan mix design yang lengkap dapat dilihat pada lampiran tugas akhir ini. Dalam penelitian ini, direncanakan beton
dengan mutu f’c = 30 MPa.
Komposisi mix design beton meliputi :
1. Beton normal yang digunakan semen : air : pasir : kerikil adalah 1: 0,4085 : 0,81: 2,44
2. Beton slag 15% dengan perbandingan semen : air : pasir biasa : pasir slag : kerikil adalah 1 : 0,4085 : 0,69 : 0,17 : 2,44
3. Beton slag 25% dengan perbandingan semen : air : pasir biasa : pasir slag : kerikil adalah 1 : 0,4085 : 0,61 : 0,29 : 2,44
3.4 Pembuatan Benda Uji
Pembuatan benda uji terdiri dari 3 (tiga) variasi yaitu beton dengan agregat halus meliputi :
a. Beton normal dengan 100 % pasir biasa
b. Beton dengan perbandingan 85 % pasir biasa dan 15 % pasir steel slag c. Beton dengan perbandingan 75 % pasir biasa dan 25 % pasir steel slag Masing-masing variasi memiliki 4 buah sampel silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dan 1 buah balok dengan ukuran 15 x 25 x 320 cm.
Setelah bahan – bahan campuran beton disediakan, hidupkan mesin molen dan masukkan bahan campuran beton sembarang ke dalamnya yang berfungsi untuk membasahi mesin tesebut supaya adukan beton yang sebenarnya tidak berkurang. Setelah ± 30 detik, campuran tersebut di buang. Untuk beton normal, langkah pertama masukkan agregat halus dan semen selama ± 30 detik supaya
(42)
agregat halus dan semen tercampur rata. Kemudian air dimasukkan sebagian-sebagian ke dalam molen secara menyebar, hal ini dilakukan supaya air tidak hanya tercampur di beberapa tempat dan menyebabkan adukannya tidak rata. Selanjutnya masukkan kerikil dan biarkan mesin molen selama ± 1 menit sampai campuran beton benar-benar tercampur secara merata dan homogen.
Adukan yang sudah tercampur merata, dituangkan ke dalam sebuah pan besar yang tidak menyerap air, dan kemudian adukan diukur kekentalannya dengan menggunakan metode slump testdengan kerucut Abrams-Harder. Setelah pengukuran nilai slump, campuran beton dimasukkan ke dalam cetakan silinder yang berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dan cetakan ( bekisting ) balok yang berukuran 15 x 25 x 320 cmdengan cara dibagi dalam tiga tahapan, dimana masing-masing tahapan diisi 1/3 bagian dari cetakan silinder dan balok, lalu dipadatkan dengan menggunakan alat vibrator.
Setelah beton berumur ± 24 jam, cetakan silinder dan balok dibuka dan mulai dilakukan perawatan( curing ) beton dengan cara direndam dalam bak perendaman sampai pada masa yang direncanakan untuk melakukan pengujian.
3.5 Pengujian Sampel
Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kuat tekan, pengujian elastisitas sampel silinder beton, pengujian elastisitas beton, peninjauan panjang retak dan pola retak balok beton.
3.5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian dilakukan pada umur beton 28 hari untuk tiap variasi beton sebanyak 4 buah. Sehari sebelum pengujian sesuai umur rencana, silinder beton dikeluarkan dari bak perendaman. Sebelum dilakukan uji kuat tekan beton, setiap benda uji ditimbang beratnya. Pengujian kuat tekan beton dilakukan dengan menggunakan mesin kompres manual berkapasitas 200 ton.
Besar kuat tekan benda uji beton dihitung dengan rumus
……… (3.3)
Dimana : f’c = Kekuatan tekan (kg/cm2) P = Beban tekan (kg)
(43)
3.5.2 Pengujian Kuat Lentur Beton
Kekuatan lentur merupakan kuat tarik beton tak langsung dalam keadaan lentur akibat momen murni ( flexure / modulus of rupture ). Dari pengujian kuat lentur, dapat diketahui pola retak dan lendutan yang terjadi pada balok yang memikul beban lentur. Kuat lentur beton juga dapat menunjukkan tingkat daktilitas beton. Dimana M merupakan momen maksimum pada saat benda uji runtuh dan Z merupakan modulus penampang arah melintang.
Pengujian ini menggunakan alat hydraulic jack dengan kapasitas 50 ton dan 3 buah dial indicator.
Menurut pasal 11.5 SNI-03-2847 ( 2002 ) nilai kuat lentur beton bila dihubungkan dengan kuat tekannya adalah
fr = 0,7 f 'c M ... ( 3.4 ) 3.5.3 Peninjauan Pola Retak
Pola retak merupakan tinjauan retakan balok akibat diberi beban dengan hydraulic jack, pola retak balok dicatat setiap kenaikan beban sebesar 1333 kg. Balok dibagi menjadi beberapa segmen, dengan panjang dan lebar masing – masing segmen sebesar 5 cm. Dengan ukuran balok yang mencapai 15 x 25 x 320 cm, maka balok dibagi atas 640 segmen, masing – masing dengan panjang dan lebar 5 cm.
(44)
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Hasil penelitian disajikan berupa data sudah dianalisa dan ditampilkan dalam bentuk tabel.Penelitian karakteristik beton terdiri dari pengujian kelecakan beton, kuat tekan beton, kuat lentur balok beton bertulang, regangan beton, dan peninjauan pola retak balok beton bertulang. Penelitian ini menggunakan dua jenis agregat halus, yaitu pasir biasa dan slag limbah baja dari PT. Growth Sumatra Industry.
4.2 Pengujian Kelecakan Beton
Kelecakan beton adalah kemudahan pengerjaan beton yang berkaitan erat dengan tingkat kelecakan adukan campuran beton. Semakin cair adukan campuran beton, maka semakin tinggi tingkat workability beton.
4.2.1 Slump
Untuk mengetahui tingkat kelecakan beton, dilakukan slump test. Semakin tinggi nilai slump beton, maka semakin tinggi pula workability beton. Nilai slump yang digunakan berkisar antara 6 – 18 cm.
Nilai slump beton dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain :
• Gradasi dan bentuk permukaan agregat, • Faktor air – semen,
• Karakteristik semen,
• Volume udara pada campuran beton,
• Bahan aditif yang digunakan pada campuran beton.
Hasil pengujian nilai slump dengan agregat pasir biasa dan pasir steel slag adalah:
Tabel 4.1 Hasil pengujian nilai slump
Kadar persentase agregat halus Nilai Slump (cm)
100 % pasir biasa(Normal) 12
85 % pasir biasa + 15 % pasir steel slag(VP 15%) 11 75 % pasir biasa + 25 % pasir steel slag(VP 25%) 10
(45)
Gambar 4.1 Grafik nilai slump terhadap variasi steel slag
Dari gambar 4.1 dapat dilihat bahwa dengan meningkatnya persentase pemakaian steel slag maka nilai slump turun, hal ini disebabkan oleh bahan tambahan steel slag yang tinggi mengakibatkan volume udara dan faktor air semennya juga tinggi.
4.3 Kuat Tekan Silinder Beton
Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur 28 hari dihitung sejak pengecoran untuk benda uji dengan agregat halus pasir biasa dan pasir steel slag. Hasil pengujian kuat tekan beton:
12
11
10
9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5
100 % pasir biasa(Normal)
VP 15% VP 25%
N
il
ai
Slum
p
(cm
)
Persentase Slag pasir biasa dan steel slag
Nilai Slump
(46)
Tabel 4.2 Hasil pengujian kuat tekan beton dengan pasir biasa dan pasir steel slag
No Variasi Sampel Berat (Kg)
P (kN)
Luas (cm2)
Kuat Tekan (Mpa) Kuat Tekan Rata-rata (Mpa)
1 Beton
Normal
1 12,82 554 176,625 31.366
33.517 2 12,79 600 176,625 33.970
3 12,84 630 176,625 35.669 4 12,86 584 176,625 33.064
2 VP 15%
1 12,87 660 176,625 37.367
37.509 2 12,98 690 176,625 39.066
3 12,98 660 176,625 37.367 4 13,05 640 176,625 36.235
3 VP 25%
1 13,32 690 176,625 39.066
40.340 2 13,27 750 176,625 42.463
3 13,18 700 176,625 39.632 4 12,90 710 176,625 40.198
Gambar 4.2 Grafik nilai kuat tekan beton dengan semua variasi
31,366
33,97 35,669 33,064 37,367 39,066 37,367 36,235
39,066
42,463
39,632 40,198
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
I II III IV
K ua t T ek a n (M P a )
Hubungan antara Ketiga Variasi
Normal VP 15% VP 25%
(47)
Dari rata-rata hasil pengujian kuat tekan beton tersebut , dapat dilihat bahwa dengan penambahan pasir slag maka kekuatan tekan beton akan semakin bertambah, dapat dilihat pada tabel 4.2 yaitu :
1. Kuat tekan beton normal = 33.517 MPa
2. Kuat tekan beton dengan VP 15% = 37.509 MPa 3. Kuat tekan beton dengan VP 25% = 40.340 MPa
4.4 Pola Retak Pada Pengujian Kuat Tekan
Pada pengujian kuat tekan silinder beton ditemui satu kasus yang menarik untuk dicermati yaitu pola retak pada benda uji silinder beton seperti yang terlihat pada Gambar 4.3. Pola retak yang terjadi pada penelitian kuat tekan silinder adalah pola retak cone and shear . Dimana pola retak tersebut dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Pola retak pada pengujian kuat tekan silinder beton
Hasil pengujian benda uji silinder menunjukkan pola retak yang dominan terjadi adalah kerucut dan geser (cone dan shear), namun juga terdapat pola retak kerucut dan terbelah. Kasus ini mengindikasikan bahwa permukaan benda uji kurang datar dan kepadatannya juga kurang serta daya lekat antara serabut kelapa dengan material lainnya.
4.5 Lendutan Balok Beton Bertulang
Perhitungan nilai lendutan pada pengujian flexture dengan beton bertulang dengan menggunakan alat loading test atau hydraulic jack kapasitas 50 ton dan 3 buah dial indicator dengan jarak masing-masing 75 cm
(48)
Tabel 4.3 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan pasir normal
Beban (2P) (kg/cm2)
Beban (Kg)
1/4 L – L (Y1) CL (Y2) 1/4 L- R (Y3) Dial
Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan
x 0,01 mm x 0,01 mm x 0,01 mm
0 0 0 0 0 0 0 0
10 1333 70 0.7 95 0.95 68 0.68
20 2666 132 1.32 210 2.1 125 1.25
30 3999 305 3.05 432 4.32 302 3.02
40 5332 470 4.7 721 7.21 464 4.64
45 5998.5 785 7.85 1086 10.86 768 7.68
Keterangan : Retak awal terjadi di pembebanan 30 kg/cm2= 3999 kg
Gambar 4.4 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang normal 0 70 132 305 470 785 0 95 210 432 721 1.086 0 68 125 302 464 768 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
0 200 400 600 800 1000 1200
B e b a n ( kg )
Panjang Lendutan x 0.01 mm
Y1 Y2 Y3
(49)
Tabel 4.4 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan 85% pasir biasa dan 15%
slag Beban
(2P) (kg/cm2)
Beban (Kg)
1/4 L – L (Y1) CL (Y2) 1/4 L- R (Y3) Dial
Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan
x 0,01 mm x 0,01 Mm x 0,01 Mm
0 0 0 0 0 0 0 0
10 1333 62 0.62 78 0.78 59 0.59
20 2666 124 1.24 185 1.85 119 1.19
30 3999 362 3.62 484 4.84 354 3.54
40 5332 518 5.18 821 8.21 511 5.11
50 6665 824 8.24 1285 12.85 813 8.13
Keterangan : Retak awal terjadi di pembebanan 30 kg/cm2= 3999 kg
Gambar 4.5 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang
dengan 85% pasir biasa dan 15% slag
0 62 124 362 518 824 0 78 185 484 821 1285 0 59 119 354 511 813 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
B e b a n ( k g )
Panjang Lendutan x 0.01 mm
Y1 Y2 Y3
(50)
Tabel 4.5 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan 75% pasir biasa dan 25%
slag Beban
(2P) (kg/cm2)
Beban (Kg)
1/4 L – L (Y1) CL (Y2) 1/4 L- R (Y3) Dial
Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan Dial Reading
Lendutan
x 0,01 mm x 0,01 mm x 0,01 Mm
0 0 0 0 0 0 0 0
10 1333 52 0.52 64 0.64 50 0.5
20 2666 112 1.12 182 1.82 107 1.07
30 3999 315 3.15 412 4.12 308 3.08
40 5332 486 4.86 621 6.21 478 4.78
50 6665 783 7.83 1075 10.75 776 7.76
55 7331.5 945 9.45 1442 14.42 934 9.34
Keterangan : Retak awal terjadi di pembebanan 40 kg/cm2= 5332 kg
Beban (kg) = Pembacaan dial (kg/cm2) × luas efektif silinder hydraulic jack (133,3 cm2)
Gambar 4.6 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang
dengan 75% pasir biasa dan 25% slag
0 52 112 315 486 783 945 0 64 182 412 621 1075 1442 0 50 107 308 478 776 934 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
B e b a n ( k g )
Panjang Lendutan x 0.01 mm
y1 y2 y3
(51)
4.6 Perhitungan Lendutan Balok Secara Teoritis 4.6.1 Balok Beton Bertulang Normal
Perhitungan lendutan yang terjadi pada balok beton normal diperoleh perhitungan momen sebagai muatan. Untuk perhitungan lendutan akibat beban sendiri diabaikan.
Gambar 4.7 Pembebanan terpusat
( ) ( )
Dimana, √
√ N/mm2 Maka,
a. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=1333 kg
f’c = 33.517 MPa
(52)
b. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=2666 kg
Kondisi setelah retak
Pada keadaan setelah retak lendutan balok yang terjadi tidak dapat dihitung menggunakan persamaan lendutan biasa, karena akan mengalami kesulitan dalam menentukan momen inersia yang akan digunakan.
Untuk untuk bagian balok dengan momen lebih kecil daripada momen retak (Mcr), balok dapat diasumsikan tidak mengalami retak dan momen inersia dapat diasumsikan sebesar Ig. Namun ketika momen lebih besar daripada momen retak (Mcr), retak tarik pada balok akan menyebabkan berkurangnya penampang melintang balok, dan momen inersia dapat diasumsikan sama dengan nilai transformasi (Icr).
Pada retak tarik diasumsikan bahwa momen inersia mendekati momen inersia transformasi Icr, tetapi perlu diingat pada tempat diantara retk-retak disebut nilai momen inersia lebih mendekati Ig. akibatnya sulit sekali menentukan nilai momen inersia yang akan digunakan. Momen inersia merupakan nilai rata-rata dan digunakan pada semua titik pada balok sederhana dimana lendutan terjadi. Momen inersia ini deisebut momen inersia efektif (Ie) yang dapt dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
( ) ( ) [ ( ) ] Dimana : Ie = Momen inersia efektif
Ma = Momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan
Ig = Momen inersia penampang
Icr = Momen inersia transformasi pada penampang retak
Mcr = Momen retak, yang dapat dihitung dengan persamaan berikut :
(53)
yt= Jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik (mengabaikan tulangan baja) =
Menentukan momen retak (Mcr):
√
Menentukan letak garis netral
dengan,
dimana : Es = Modulus elastisitas baja = 200,000 MPa Ec = Modulus elastisitas beton = 27210 MPa Maka,
d’ = selimut beton + Ø sengkang + ½( Ø tulangan utama) = 25 mm + 6 mm + ½ (12)
= 37 mm
d = h - selimut beton - Ø sengkang - ½ (Ø tulangan sengkang) = 250 mm - 25 mm - 6 mm - ½(12)
= 213 mm
Maka,
y1 = 57.21 mm dan y2 = -105.48 mm diambil y = 57.21mm
(54)
Menentukan momen inersia penampang retak transformasi (Icr)
+739381.848
Berdasarkan hasil pengujian, retak awal terjadi pada saat pembebanan 3999 kg. Maka, lendutan saat kondisi setelah retak dapat dihitung secara teoritis pada saat pembebanan 3999 kg hingga 5998,5 kg.
c. Lendutan teoritis pada pembebanan 3999 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
d. Lendutan teoritis pada pembebanan 5332 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
(55)
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
e. Lendutan teoritis pada pembebanan 5998.5 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
(56)
Tabel 4.6 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton normal
Pembacaan Dial (kg/cm2)
Beban (kg)
Lendutan (x 10-2)
Hasil Pengujian Teoritis
0 0 0 0
10 1333 95 120.2
20 2666 210 240.4
30 3999 432 1202
40 5332 721 1677
45 5998.5 1086 1906
Gambar 4.8 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan
teoritis pada balok beton bertulang normal 0
95 210
432 721
1086
0 120,2
240,4
1202
1677 1906
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
0 500 1000 1500 2000 2500
B
eb
an
(
K
g)
Panjang Lendutan x 0.01 mm
Hubungan Beban dan Lendutan Hasil Pengujian dan Teoritis Balok Beton Normal
Hasil Pengujian Teoritis
(57)
4.6.2 Balok Beton Bertulang 85% Pasir Biasa dan 15% Pasir slag Menghitung modulus elastisitas beton
Dimana, √
√ N/mm2 Maka,
a. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=1333 kg
b. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=2666 kg
Kondisi setelah retak
Menentukan momen retak (Mcr):
√
Menentukan letak garis netral
dimana : Es = Modulus elastisitas baja = 200,000 MPa
Ec = Modulus elastisitas beton = 28785 MPa Maka,
d’ = selimut beton + Ø sengkang + ½( Ø tulangan utama) = 25 mm + 6 mm + ½ (12)
= 37 mm
d = h - selimut beton - Ø sengkang - ½ (Ø tulangan sengkang) = 250 mm - 25 mm - 6 mm - ½(12)
(58)
Maka,
y1 = 54.55 mm dan y2 = -96.79 mm diambil y = 54.55mm
Menentukan momen inersia penampang retak transformasi (Icr)
Berdasarkan hasil pengujian, retak awal terjadi pada saat pembebanan 3999 kg. Maka, lendutan saat kondisi setelah retak dapat dihitung secara teoritis pada saat pembebanan 3999 kg hingga 6665 kg.
c. Lendutan teoritis pada pembebanan 3999 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
(59)
d. Lendutan teoritis pada pembebanan 5332 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
e. Lendutan teoritis pada pembebanan 6665 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
(60)
Tabel 4.7 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton 85%
pasir biasa dan 15% pasir slag
Pembacaan Dial (kg/cm2)
Beban (kg)
Lendutan (x 10-2)
Hasil Pengujian Teoritis
0 0 0 0
10 1333 78 113.6
20 2666 185 227.2
30 3999 484 1235
40 5332 821 1751
50 6665 1285 2238
Gambar 4.9 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan
teoritis pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag 0 78 185 484 821 1285 0 113,6 227,2 1235 1751 2238 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
0 500 1000 1500 2000 2500
B eba n (K g )
Panjang Lendutan x 0.01 mm
Hubungan Beban dan Lendutan Hasil Pengujian dan Teoritis Balok Beton VP 15%
Hasil Pengujian Teoritis
(61)
4.6.3 Balok Beton Bertulang 75% Pasir Biasa dan 25% Pasir slag Menghitung modulus elastisitas beton
Dimana, √
√ N/mm2 Maka,
a. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=1333 kg
b. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=2666 kg
c. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=3999 kg
Kondisi setelah retak
Menentukan momen retak (Mcr):
√
Menentukan letak garis netral
dengan,
dimana : Es = Modulus elastisitas baja = 200,000 MPa Ec = Modulus elastisitas beton = 29851 MPa Maka,
d’ = selimut beton + Ø sengkang + ½( Ø tulangan utama) = 25 mm + 6 mm + ½ (12)
(62)
= 37 mm
d = h - selimut beton - Ø sengkang - ½ (Ø tulangan sengkang) = 250 mm - 25 mm - 6 mm - ½(12)
= 213 mm
Maka,
y1 = 54.55 mm dan y2 = -96.79 mm diambil y = 54.55mm
Menentukan momen inersia penampang retak transformasi (Icr)
Berdasarkan hasil pengujian, retak awal terjadi pada saat pembebanan 5332 kg. Maka, lendutan saat kondisi setelah retak dapat dihitung secara teoritis pada saat pembebanan 5332 kg hingga 7331.5 kg.
d. Lendutan teoritis pada pembebanan 5332 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
(63)
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
e. Lendutan teoritis pada pembebanan 6665 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
f. Lendutan teoritis pada pembebanan 7331.5 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan (Ma):
Menentukan momen inersia efektif (Ie)
{ }
{
}
(64)
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
Tabel 4.8 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton 75%
pasir biasa dan 25% pasir slag
Pembacaan Dial (kg/cm2)
Beban (kg)
Lendutan (x 10-2)
Hasil Pengujian Teoritis
0 0 0 0
10 1333 64 109.6
20 2666 185 219.2
30 3999 412 328.8
40 5332 621 1679
50 6665 1075 2152
55 7331.5 1442 2384
Gambar 4.10 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan
teoritis pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag 0 64 185 412 621 1075 1442 0 109,6 219,2 328,8 1679 2152 2384 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
0 500 1000 1500 2000 2500
L en d u tan (x 0.0 1 m m )
Beban P (Kg)
Hubungan Beban dan Lendutan Hasil Pengujian dan Teoritis Balok Beton VP 25%
Hasil Pengujian Teoritis
(65)
Tabel 4.9 Hubungan nilai lendutan hasil pengujian dan teoritis
Perbandingan Nilai Lendutan
Substitusi Hasil Pengujian (mm) Teoritis (mm)
Normal 10.86 19.06
VP 15% 12.85 22.38
VP 25% 14.42 23.84
4.7 Perhitungan Regangan Balok Beton Bertulang
Menurut Gideon (1993), perhitungan regangan dapat dilakukan berdasarkan hubungan antara lendutan dan jari-jari kelengkungan. Misalnya papan yang melengkung pada Gambar 4.3 anggaplah v adalah panjang elemen mula-mula, yaitu sebelum terjadi lengkungan karena lendutan (akibat momen). Pada saat papan mengalami lendutan, maka serat-serat pada bagian bawah mengalami pertambahan panjang sebesar dv. Serat ditangah-tengah pada sumbu netral dengan panjang v tidak mengalami perubahan. Karena pada pengujian tidak tidak dilakukan pengujian regangan menggunakan Strain Gaugel, teori digunakan dalam perhitungan regangan.
Dengan ρ sebagai jari-jari kelengkungan dari sumbu netral dan e adalah
jarak antara sumbu netral ke serat bawah, maka dari hubungan kesebangunan segitiga diperoleh :
Perbandingan dv menyatakan suatu regangan, sesuai dengan , maka :
⁄ ⁄ ⁄
Menurut Hukum Hooke :
Sehingga:
(66)
Hasil kali W.e = I dan disebut momen inersia, sehingga dapat dituliskan seperti berikut:
Hubungan antara jari-jari kelengkungan, momen, modulus elastisitas dan lendutan untuk beban dua titik persamaannya adalah :
Sehingga,
Dengan menggunakan persamaan-persamaan diatas, dapat dihitung regangan tekan ( ) dan regangan tulangan tarik ( ) pada balok berdasarkan lendutan hasil percobaan.
Contoh perhitungan pada balok Normal:
Menghitung letak garis netral
y1 = 57.21 mm dan y2 = -105.48 mm diambil y = 57.21mm
Jarak dari garis netral ke serat bawah (e)
Jari-jari kelengkungan
( ) ( )
Regangan tekan ( )
(67)
Perhitungan regangan tekan beton dan regangan tulangan tarik untuk pembebanan lainnya dapat dilakukan dengan cara yang sama. Dan hasil perhitungan regangan disajikan dalam Tabel 4.10 , Tabel 4.11 dan Tabel 4.12 berikut ini:
Tabel 4.10 Hasil perhitungan regangan tekan beton dan regangan tarik ( ) pada balok beton normal
P (kg)
Lendutan Pengujian (mm)
Garis netral (y) (mm)
Jarak garis netral ke serat bawah (e) (mm)
Jari-jari kelengkungan
(ρ) (mm)
Regangan
tekan (εc)
Regangan
tarik (εs)
0 0 57.21 155.79 0 0 0
1333 0.95 57.21 155.79 1008771.930 -0.000154 0.000421 2666 2.10 57.21 155.79 456349.206 -0.000341 0.000930 3999 4.32 57.21 155.79 221836.420 -0.000702 0.001912 5332 7.21 57.21 155.79 132917.245 -0.001172 0.003192 5998.5 10.86 57.21 155.79 88244.322 -0.001765 0.004808
(68)
Tabel 4.11 Hasil perhitungan regangan tekan beton dan regangan tarik ( ) pada balok beton 85% pasir biasa dan 15% pasir slag
P (kg) Lendutan Pengujian (mm) Garis netral (y) (mm) Jarak garis netral ke serat bawah (e) (mm)
Jari-jari kelengkungan (ρ) (mm) Regangan tekan (εc) Regangan tarik (εs)
0 0 54.55 158.45 0 0 0
1333 0.78 54.55 158.45 1228632.479 -0.000129 0.000375 2666 1.85 54.55 158.45 518018.018 -0.000306 0.000888 3999 4.84 54.55 158.45 198002.755 -0.000800 0.002324 5332 8.21 54.55 158.45 116727.568 -0.001357 0.003943 6665 12.85 54.55 158.45 74578.470 -0.002125 0.006171
Gambar 4.12 Diagram regangan beton bertulang VP 15%
Tabel 4.12 Hasil perhitungan regangan tekan beton dan regangan tarik ( ) pada balok beton 75% pasir biasa dan 25% pasir slag
P (kg) Lendutan Pengujian (mm) Garis netral (y) (mm) Jarak garis netral ke serat
bawah (e) (mm) Jari-jari kelengkungan (ρ) (mm) Regangan tekan (εc) Regangan tarik (εs)
0 0 54.55 158.45 0 0 0
1333 0.64 54.55 158.45 1497395.833 -0.000106 0.000307 2666 1.82 54.55 158.45 526556.777 -0.000301 0.000874 3999 4.12 54.55 158.45 232605.178 -0.000681 0.001979 5332 6.21 54.55 158.45 154320.988 -0.001027 0.002982 6665 10.75 54.55 158.45 89147.287 -0.001777 0.005163 7331.5 14.42 54.55 158.45 66458.622 -0.002384 0.006925
(69)
Gambar 4.13 Diagram regangan beton bertulang VP 25% Tabel 4.13 Hubungan nilai regangan tarik dan regangan tekan
Perbandingan Nilai Regangan
Substitusi Regangan Tarik (mm) Regangan Tekan (mm)
Normal -0.001765 0.004808
VP 15% -0.002125 0.006171
VP 25% -0.002384 0.006925
4.8 Hubungan Regangan-Tegangan
Tegangan memiliki hubungan yang linier dengan regangan dan modulus elastisitas seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:
Dimana:
= Tegangan
= Modulus Elastisitas = Regangan
4.8.1 Hubungan Tegangan-Regangan Tekan Balok Beton Bertulang
Dimana:
(70)
= Regangan beton
= Modulus Elastisitas Beton
√ √ ⁄ √ √ ⁄ √ √ ⁄
Tabel 4.14 Hubungan tegangan-regangan tekan beton pada balok beton bertulang
Beban P (kg)
Balok Beton Bertulang Normal
Balok Bertulang 85%Pasir Biasa dan 15% slag
Balok Bertulang 75%Pasir Biasa dan 25% slag
εc fc(N/mm2) εc fc(N/mm2) εc fc(N/mm2)
0 0 0 0 0 0 0
1333 -0.000154 4.202185 -0.000129 3.712244 -0.000106 3.158745 2666 -0.000341 9.289040 -0.000306 8.804681 -0.000301 8.982680 3999 -0.000702 19.108882 -0.000800 23.034948 -0.000681 20.334418 5332 -0.001172 31.892370 -0.001357 39.073745 -0.001027 30.649693
5998.5 -0.001765 48.037605 - - - -
6665 - - -0.002125 61.156836 -0.001777 53.057038
7331.5 - - - - -0.002384 71.170463
Gambar 4.14 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton normal
0 4,202185
9,28904 19,108882 31,89237 48,037605 0 10 20 30 40 50 60
0 0,000154 0,000341 0,000702 0,001172 0,001765
T e g a n g a n ( N /m m 2) Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok
Bertulang Normal
(71)
Gambar 4.15 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag
Gambar 4.16 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag
0 3,712244
8,804681 23,034948 39,073745 61,156836 0 10 20 30 40 50 60 70
0 0,000129 0,000306 0,0008 0,001357 0,002125
T e g a n g a n ( N /m m 2 ) Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok
Bertulang VP 15%
0 3,158745
8,98268 20,334418 30,649693 53,057038 71,170463 0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 0,000106 0,000301 0,000681 0,001027 0,001777 0,002384
T eg a ng a n ( N/m m 2 ) Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok
Bertulang VP 25%
(72)
4.8.2 Hubungan Tegangan-Regangan Tarik Balok Beton Bertulang
Dimana:
= Tegangan tulangan tarik = Regangan tulangan tarik
= Modulus Elastisitas baja tulangan = 200000 N/mm2
Tabel 4.15 Hubungan tegangan-regangan tarik beton pada balok beton bertulang
Beban P (kg)
Balok Beton Bertulang Normal
Balok Bertulang 85%Pasir Biasa dan 15% slag
Balok Bertulang 75%Pasir Biasa dan 25% slag
εs fs(N/mm 2
) εs fs(N/mm
2
) εs fs(N/mm
2 )
0 0 0 0 0 0 0
1333 0.000421 84.1 0.000375 74.9 0.000307 61.5 2666 0.000930 185.9 0.000888 177.7 0.000874 174.8 3999 0.001912 382.5 0.002324 464.9 0.001979 395.7 5332 0.003192 638.3 0.003943 788.6 0.002982 596.5
5998.5 0.004808 961.5 - - - -
6665 - - 0.006171 1234.3 0.005163 1032.6
7331.5 - - - - 0.006925 1385.1
Gambar 4.17 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok beton normal
0 84,1
185,9 382,5 638,3 961,5 0 200 400 600 800 1000 1200
0 0,000421 0,00093 0,001912 0,003192 0,004808
T e g a n g a n ( N /m m 2) Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Tarik pada Balok
Bertulang Normal
(73)
Gambar 4.18 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag
Gambar 4.19 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag
4.9 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang
Menentukan letak garis netral dari serat atas (c) adalah sebagai berikut: Nt1 + Nt2 = Nd1 + Nd2
As’.fy + As.fy = 0.85 f’c.a.b + As’.fs
Dimana: f’s =
0 74,9
177,7 464,9 788,6 1234,3 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
0 0,000375 0,000888 0,002324 0,003943 0,006171
T eg a ng a n ( N/m m 2 ) Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Tarik pada Balok
Bertulang VP 15%
0 61,5
174,8 395,7 596,5 1032,6 1385,1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0 0,000307 0,000874 0,001979 0,002982 0,005163 0,006925
T eg a ng a n ( N/m m 2 ) Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada
Balok Bertulang VP 25%
(74)
Astot = As’ + As A = β1.(c)
Dengan mensubsitusi nilai-nilai di atas dalam persamaan (1) maka didapat”
Diketahui:
Es = 200000 N/mm² β1 = 0.85
Astot = 452.56 mm² As’ = 226.28 mm²
Fy = 240 N/mm² f’c normal = 33.517 N/mm²
b = 150 mm f’c VP15% = 37.509 N/mm²
d’ = 37 mm f’c VP25% = 40.340 N/mm²
Menghitung Nilai Mn Mn = Mn1 + Mn2
Mn = Menghitung Nilai Pn
Ra = Rb = ½P Mn= Mn=
Menghitung Nilai Tegangan Lentur
Tegangan lentur diperoleh melalui persamaan berikut:
Dimana: σ = Tegangan lentur ( N/mm2) M = Momen lentur ( Nmm) y = Tinggi garis netral (mm) I = Inersia (mm4)
(75)
Menentukan letak garis netral (y)
Es = Modulus Elastisitas Baja = 200000 MPa Ec1 = Modulus Elastisitas Beton 1 = 27210 MPa Ec2 = Modulus Elastisitas Beton 2 = 28785 MPa Ec3 = Modulus Elastisitas Beton 3 = 29851 MPa
Sehingga, n1 = n2 = n3 =
a. Normal (f’c = 33.517 N/mm2)
Dengan memasukkan nilai-nilai diatas diperoleh persamaan berikut:
(0.85)(33.517)(0.85)(150)(c2) + [(0.003)(200000)(226.28) - (452.56)(240)]c - (0.003)(200000)(226.28)(37) =0
3632.404c2 + 27153c – 5023416 = 0
C1 = 33.638 mm (M) dan C2 = -41.113 mm (TM) Dengan nilai c = 33.638 mm maka:
a = β1.c = 0.85(33.638) = 28.59 mm Menentukan letak garis netral (y)
Untuk n1 = 8
y1 = 57.21 mm dan y2 = -105.48 mm diambil y = 57.21 mm
Menentukan Momen Inersia :
I
{ }
{
}
(76)
Dari hasil perhitungan kapasitas lentur berdasarkan data regangan untuk balok beton bertulang dapat dilihat pada Tabel 4.16
Tabel 4.16 Kapasitas lentur balok bertulang normal
Beban
P (Kg) εc εs
fc
(N/mm2)
fs
(N/mm2)
Mn (Nmm)
Pn (Kg)
σ
(N/mm2) P/Pn
0 0 0 0 0 0 0 0 0
1333 0.000154 0.000421 4.202185 84.11 6393422.93 1278.685 0.887 1.042
2666 0.000341 0.000930 9.289040 185.93 14132829.63 2826.566 1.961 0.943
3999 0.000702 0.001912 19.108882 382.48 29073249.53 5814.650 4.034 0.688
5332 0.001172 0.003192 31.892370 638.35 48522715.08 9704.543 6.733 0.549
5998.5 0.001765 0.004808 48.037605 961.50 73086918.96 14617.384 10.141 0.410
Koefisien rata-rata 0.727
b. Beton 85% Pasir Biasa dan 15% Pasir slag (f’c = 37.509 N/mm2)
Dengan memasukkan nilai-nilai diatas diperoleh persamaan berikut:
(0.85)(37.509)(0.85)(150)(c2) + [(0.003)(200000)(226.28) - (452.56)(240)]c - (0.003)(200000)(226.28)(37) =0
4065.038c2 + 27153c – 5023416 = 0
C1 = 31.971 mm (M) dan C2 = -38.651 mm (TM) Dengan nilai c = 31.971 mm maka:
a = β1.c = 0.85(31.971) = 27.18 mm Menentukan letak garis netral (y) Untuk n2 = 7
y1 = 54.55 mm dan y2 = -96.79 mm diambil y = 54.55mm
(77)
Menentukan Momen Inersia :
I
{ }
{
}
Dari hasil perhitungan kapasitas lentur berdasarkan data regangan untuk balok beton bertulang dapat dilihat pada Tabel 4.17
Tabel 4.17 Kapasitas lentur balok bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag
Beban
P (Kg) εc εs
fc
(N/mm2)
fs
(N/mm2)
Mn (Nmm)
Pn (Kg)
σ
(N/mm 2)
P/Pn
0 0 0 0 0 0 0 0 0
1333 0.000129 0.000375 3.712244 74.92 5549038.67 1109.808 0.718 1.201
2666 0.000306 0.000888 8.804681 177.69 13161181.46 2632.236 1.703 1.013
3999 0.000800 0.002324 23.034948 464.89 34432496.36 6886.499 4.454 0.581
5332 0.001357 0.003943 39.073745 788.58 58407189.07 11681.438 7.556 0.456
6665 0.002125 0.006171 61.156836 1234.26 91416855.00 18283.371 11.826 0.365
Koefisien rata-rata 0.723
c. Beton 75% Pasir Biasa dan 25% Pasir slag (f’c = 40.340 N/mm2)
Dengan memasukkan nilai-nilai diatas diperoleh persamaan berikut:
(0.85)(40.340)(0.85)(150)(c2) + [(0.003)(200000)(226.28) - (452.56)(240)]c - (0.003)(200000)(226.28)(37) =0
4371.848c2 + 27153c – 5023416 = 0
C1 = 30.934 mm (M) dan C2 = -37.149 mm (TM) Dengan nilai c = 30.934 mm maka:
a = β1.c = 0.85(30.934) = 26.29 mm Menentukan letak garis netral (y) untuk n3 = 7
(78)
y1 = 54.55 mm dan y2 = -96.79 mm diambil y = 54.55mm
Menentukan Momen Inersia :
I
{ }
{
}
Dari hasil perhitungan kapasitas lentur berdasarkan data regangan untuk balok beton bertulang dapat dilihat pada Tabel 4.16
Tabel 4.18 Kapasitas lentur balok bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag
Beban
P (Kg) εc εs
fc
(N/mm2)
fs
(N/mm2)
Mn (Nmm)
Pn (Kg)
σ
(N/mm 2)
P/Pn
0 0 0 0 0 0 0 0 0
1333 0.000106 0.000307 3.158745 61.47 4564243.40 912.849 0.590 1.460
2666 0.000301 0.000874 8.982680 174.81 12979567.18 2595.913 1.679 1.027
3999 0.000681 0.001979 20.334418 395.73 29382316.91 5876.463 3.801 0.681
5332 0.001027 0.002982 30.649693 596.48 44287424.28 8857.485 5.729 0.602
6665 0.001777 0.005163 53.057038 1032.55 76665025.92 15333.005 9.917 0.435
7331.5 0.002384 0.006925 71.170463 1385.06 102838109.19 20567.622 13.303 0.356
Koefisien rata-rata 0.760
Tabel 4.19 Hubungan nilai kapasitas lentur balok beton bertulang
Perbandingan Nilai Kapasitas Lentur
Substitusi Mn (Nmm) Pn (Kg) σ (N/mm2)
Normal 73086918.96 14617.384 10.141
VP 15% 91416855.00 18283.371 11.826
(79)
4.10 Retak Balok Beton Bertulang
Balok akan mengalami retak vertical dari sisi tarik apabila balok mengalami pembebanan. Hal ini dikarenakan regangan tarik yang terjadi pada sisi bawah penampang sudah melebihi regangan tarik beton. Agar lebih mudah dan lebih teliti penggambaran pola retak yang terjadi pada balok maka balok dibagi menjadi 300 segmen dengan ukuran 5x5 cm.
4.10.1 Retak Balok Beton Bertulang Normal
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, retak terpanjang yang terjadi di sepanjang penampang balok beton bertulang normal terdapat retak pada bagian tengah bentang yang dikarenakan pendistribusian beban yang terjadi tidak merata dipikul oleh kuat beton bertulang normal.
Gambar 4.20 Retak yang terjadi pada balok beton normal
4.10.2 Retak Balok Beton Bertulang 85% Pasir Biasa dan 15% Pasir slag
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, terdapat 5 bagian retak di sepanjang penampang balok beton bertulang 15% pasir slag terdapat retak pada bagian tengah bentang yang dikarenakan pendistribusian beban yang terjadi tidak merata dipikul oleh kuat beton bertulang tersebut.
Gambar 4.21 Retak yang terjadi pada balok beton 85% pasir biasa dan 15% pasir
(80)
4.10.3 Retak Balok Beton Bertulang 75% Pasir Biasa dan 25% Pasir slag
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, terjadi retak pada 6 bagian yang terjadi di sepanjang penampang balok beton bertulang yang dikarenakan pendistribusian beban yang terjadi tidak merata dipikul oleh kuat beton bertulang tersebut.
Gambar 4.22 Retak yang terjadi pada balok beton 75% pasir biasa dan 25% pasir
slag
4.11 D
iskusi
1. Penyebab naiknya tegangan adalah tegangan memiliki hubungan yang linier dengan regangan dan modulus elastisitas seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:
Dimana:
= Tegangan
= Modulus Elastisitas = Regangan
Semakin tinggi nilai regangan maka tegangan juga semakin tinggi.
Dimana nilai elastisitas didapat dari √ 2. Aplikasi Kimia dari pada steel slag
(1)
Tabel 4.11 Hasil perhitungan regangan tekan beton dan regangan tarik ( ) pada balok beton 85% pasir biasa dan 15% pasir slag ... 64 Tabel 4.12 Hasil perhitungan regangan tekan beton dan regangan tarik
( ) pada balok beton 75% pasir biasa dan 25% pasir slag ... 64 Tabel 4.13 Hubungan nilai regangan tarik dan regangan tekan ... 65 Tabel 4.14 Hubungan tegangan-regangan tekan beton pada balok beton
bertulang ... 66 Tabel 4.15 Hubungan tegangan-regangan tarik beton pada balok beton
bertulang ... 68 Tabel 4.16 Kapasitas lentur balok bertulang normal ... 72 Tabel 4.17 Kapasitas lentur balok bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir
slag ... 73
Tabel 4.18 Kapasitas lentur balok bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir
slag ... 74
Tabel 4.19 Hubungan nilai kapasitas lentur balok beton bertulang ... 74 Tabel 4.20 Komposisi kimia kandungan logam dari limbah padat (slag) ... 77
(2)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Steel Slag dari PT. Growth Sumatra Industry ... 1
Gambar 2.1 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masaperkembangannya (Tri Mulyono, 2003) ... 18
Gambar 2.2 Perkiraan kuat tekan beton pada berbagai umur ... 19
Gambar 2.3 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama (Kardiyono, 1998) ... 20
Gambar 2.4 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masa perkembangannya (Tri Mulyono, 2003) ... 21
Gambar 2.5 Regangan (strain) ... 24
Gambar 2.6 Kurva tegangan regangan kuat tekan beton ... 24
Gambar 2.7 Kurva tegangan regangan ... 25
Gambar 3.1 Diagram alir (flow chart) keseluruhan pelaksanaan eksperimen 32 Gambar 4.1 Grafik nilai slump terhadap variasi slag steel ... 41
Gambar 4.2 Grafik nilai kuat tekan beton dengan semua variasi ... 42
Gambar 4.3 Pola retak pada pengujian kuat tekan silinder beton ... 43
Gambar 4.4 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang normal ... 44
Gambar 4.5 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang dengan 85% pasir biasa dan 15% slag ... 45
Gambar 4.6 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang dengan 75% pasir biasa dan 25% slag ... 46
Gambar 4.7 Pembebanan terpusat ... 47
Gambar 4.8 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan teoritis pada balok beton bertulang normal ... 52
(3)
Gambar 4.9 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan teoritis pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan
15% pasir slag ... 56
Gambar 4.10 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan teoritis pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag ... 60
Gambar 4.11 Diagram regangan beton bertulang normal ... 63
Gambar 4.12 Diagram regangan beton bertulang VP 15% ... 64
Gambar 4.13 Diagram Regangan Beton Bertulang VP 25% ... 65
Gambar 4.14 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton normal ... 66
Gambar 4.15 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag ... 67
Gambar 4.16 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag ... 67
Gambar 4.17 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok beton normal ... 68
Gambar 4.18 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag ... 69
Gambar 4.19 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag ... 69
Gambar 4.20 Retak yang terjadi pada balok beton normal ... 75
Gambar 4.21 Retak yang terjadi pada balok beton 85% pasir biasa dan 15% pasir slag ... 75
Gambar 4.22 Retak yang terjadi pada balok beton 75% pasir biasa dan 25% pasir slag ... 76
(4)
DAFTAR NOTASI
f'c : kuat tekan beton karakteristik (MPa)
w/c : faktor air semen (fas) w : massa air
c ; massa semen ∑ : jumlah, total FM : fineness modulus A : luas penampang (cm2)
B : konstanta tergantung sifat semen
σ
lt : tegangan lentur pada balok (MPa)M : momen yang bekerja pada balok (kg.cm) c : jarak serat terluar terhadap garis netral (cm)
I : momen inersia penampang balok terhadap garis netral (cm4) w : besar beban (kg)
ε : regangan/strain
Δl : perubahan panjang benda (cm) l : panjang benda mula-mula (cm) SSD: saturated surface dry
fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban tekan (kg)
n : jumlah sampel SD : simpangan baku fr : kuat lentur (MPa)
(5)
VP : varian pasir
L : panjang bentang(m) : lendutan(mm)
E : Modulus Elastisitas (MPa) Mcr : momen retak
Ie : Momen inersia efektif (mm4)
Ma : Momen beban layan maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan
Ig : Momen inersia penampang (mm4)
Icr : Momen inersia transformasi pada penampang retak (mm4)
fr : Modulus retak beton
yt : Jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik
Es : Modulus elastisitas baja (MPa)
Ec : Modulus elastisitas beton (MPa)
d : tinggi efektif (mm) As : Luas tulangan tarik (mm2) As’ : Luas tulangan tekan (mm2)
: regangan tekan : regangan tarik : Tegangan
: Tegangan tekan beton (MPa) : Tegangan tulangan tarik (MPa) β : konstanta
fy : Mutu Tulangan (MPa)
Mn : Momen nominal penampang
(6)
bm
: tegangan rata-rata (kg/ cm²)
bk
: tegangan karakteristik (kg/ cm²)
D : diameter tulangan (cm) b : lebar balok (cm) h : tinggi balok (cm)