Analisa Dan Kajian Eksperimental Balok Beton Bertulang Hollow Menggunakan Styrofoam Pada Lentur Murni

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara i

ABSTRAK

Dari diagram tegangan, dapat dilihat bahwa tegangan tarik ditahan oleh tulangan baja dan penggunaan beton diabaikan. Maka dibutuhkan penelitian untuk membuktikan dan membandingkan tegangan yang terjadi jika pengaruh beton di daerah tarik pada lentur murni dihilangkan. Dalam penelitian ini dilakukan pada 2 (dua) buah balok beton bertulang, dimana 1 (satu) buah merupakan beton bertulang normal (tanpa hollow) dan 1 (satu) buah balok beton bertulang dengan hollow menggunakanstyrofoam.

Dari hasil pengujian diperoleh bahwa lendutan dan regangan ( ) balok beton bertulang hollow mengalami peningkatan dibandingkan dengan balok beton bertulang normal. Kapasitas lentur balok beton bertulang hollow mengalami penurunan dibandingkan dengan balok beton bertulang normal. Dari hasil pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa pengaruh beton pada daerah tarik walaupun kecil tetapi tidak dapat diabaikan

Kata kunci: Balok Beton Bertulang, Hollow, Regangan, Lendutan, Kapasitas Lentur.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan ridho-Nya, saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul

“ANALISA DAN KAJIAN EKSPERIMENTAL BALOK BETON

BERTULANG HOLLOW MENGGUNAKAN STYROFOAM PADA LENTUR MURNI”.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

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

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

2. Bapak Ir.Sanci Barus, M.T. dan Bapak Ir. Robert Panjaitan, selaku dosen pembanding, yang telah banyak memberi arahan dalam tugas akhir ini.

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

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara iii

4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

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

7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa:Fauzi’10, Rahmad ’10, Nanda ’12 dan Bagus ’12.

8. Untuk kedua orang tua yang sangat saya cintai dan hormati, Ayahanda Ir. H. Syafruddin Nasution dan Ibunda Hj. Samijah, yang tidak pernah lelah dan jemu untuk mendo’akan dan mendukung saya. Papa yang selalu memotivasi dan mendukung baik dalam do’a dan materil, yang selalu mengingatkan untuk selalu berbuat kebaikan. Mama yang dengan kasih sayang dan kelembutan mendidik saya agar saya tumbuh menjadi seseorang yang lebih baik. Terimakasih untuk abang dan kakak-kakak saya, Novryandi S.E., Rika Syafrida Nasution S.E., Dina Sartika Nasution, S.K.M., yang menyayangi saya, yang selalu mengingatkan jika saya salah. Dan untuk adik saya,Ella Ramadayani Nasution, yang selalu mengingatkan untuk semangat menyelesaikan tugas akhir ini. Adik satu-satunya yang sangat saya sayangi. 9. Untuk sahabat, teman, abang, Muhammad Zain Fachriensyah, yang berjuang

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara iv

10.Untuk sahabat-sahabatku yang selalu mendukungku dan mengingatkanku dari jauh untuk terus berjuang dalam mengerjakan tugas akhir ini: Intan Aisyah, M. Iqbalsyah, Arif Wicaksono, Margaretha, Revi. Walaupun kita jauh tetapi persahabatan kita selalu dekat.

11. Untuk rekan-rekan seperjuangan, keluarga saya di teknik sipil USU ini: Eka, Dilla, Melli, Ica, Uci, Rissa, yang telah banyak sekali membantu dalam pelaksanaan tugas akhir ini. Banyak hal yang telah dilewati bersama selama 4 tahun lebih ini. Suka, duka, telah kita lewati bersama. Dan banyak kenangan yang kita ukir di Teknik Sipil ini.

12. Untuk seluruh keluarga sipil stambuk 2010 yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Teman-teman seperjuangan yang telah banyak membantu selama proses perkuliahan bahkan dalam pengerjaan tugas akhir ini. Saya bersyukur bertemu dan menjadi bagian dari keluarga sipil 2010.

13. Adik-adik angkatan 2013 yang telah membantu saya dalam proses pengerjaan tugas akhir ini. Dan adik-adik stambuk 2011 dan 2012 yang banyak membantu saya dan mendukung saya.

14. Abang-abang dan kakak-kakak stambuk 2007, 2008, 2009 yang banyak membimbing dan memberi masukan, baik dalam masa perkuliahan maupun dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara v

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.

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

Medan, Oktober 2014 Penulis

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara vi

DAFTAR ISI

BAB

HALAMAN

ABSTRAK... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR GRAFIK ... xvii

DAFTAR NOTASI ... xix

I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 5

1.3. Tujuan Penelitian ... 5

1.4. Metode Penelitian ... 6

1.5. Batasan Masalah ... 7

1.6. Mekanisme Pengujian... 8

1.6.1. Alat dan Bahan Pengujian... 8

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara vii

1.6.3. Rencana Benda Uji... 11

1.7. Sistematika Penulisan... 13

II TINJAUAN PUSTAKA ... 15

2.1. Pengertian Beton... 15

2.2. Bahan-Bahan Campuran Beton ... 16

2.2.1. Agregat ... 16

2.2.1.1. Agregat Kasar ... 16

2.2.1.2. Agregat Halus ... 17

2.2.2. Semen ... 17

2.2.3. Air ... 18

2.2.4. Bahan Kimia Pembantu (ChemicalAdmixtures)... 19

2.2.5.Styrofoam... 20

2.3. Sifat Beton ... 20

2.3.1. Beton Segar... 20

2.3.2. Beton Keras... 23

2.4. Kekuatan Baja Tulangan ... 28

2.5. Perilaku Regangan-Tegangan Beton ... 30

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara viii

2.6. Balok Beton Bertulang ... 33

2.6.1. Analisa Balok Beton Bertulang ... 34

2.6.1.1. Analisa Balok Terlentur Tulangan Tarik (Tunggal) ... 34

2.6.1.2.Analisis Balok Terlentur Tulangan Tekan-Tarik (Rangkap) ... 37

2.7. Retak ... 39

2.8. Lendutan ... 41

2.8.1. Perhitungan Lendutan... 42

III METODOLOGI PENELITIAN ... 44

3.1. Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 44

3.1.1. Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal... 44

3.2. Pembuatan Benda Uji... 49

3.2.1. Perencanaan Campuran Beton ... 49

3.2.1.1. Perencanaan Campuran Benda Uji Silinder ... 49

3.2.1.2. Perencanaan Campuran Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 50

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara ix

3.2.2. Persiapan Benda Uji ... 52

3.2.2.1. Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder... 52

3.2.2.2. Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 54

3.2.3. Pengecoran Benda Uji ... 54

3.2.4. Perawatan Benda Uji... 56

3.3. Pengujian Benda Uji... 58

3.3.1. Pengujian Kuat Benda Uji Silinder ... 58

3.3.2. Pengujian Kuat Tarik Belah Benda Uji Silinder ... 60

3.3.3. Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang... 61

3.4. Bagan Alir Percobaan (Flow Chart)... 64

IVANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN ... 65

4.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik ... 65

4.1.1. Kuat Tekan Silinder Beton ... 65

4.1.2. Kuat Tarik Belah Silinder Beton ... 67

4.2. Pengujian Lendutan Balok Beton Berulang ... 69

4.2.1. Pengujian Balok Beton Bertulang Normal... 70

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara x

4.3. Lendutan Balok Secara Teoritis ... 74

4.4. Kekakuan ... 84

4.5 Pengujian Regangan Balok Beton Bertulang ... 88

4.6. Hubungan Tegangan-Regangan ... 95

4.6.1. Hubungan Tegangan-Regangan Beton Balok Beton Bertulang ... 95

4.6.2. Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik Balok Beton Bertulang ... 98

4.7. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang ... 100

4.8. Diskusi Hasil Pengujian Balok Beton Bertulang Normal dan Hollow... 107

V KESIMPULAN DAN SARAN ... 110

5.1. Kesimpulan ... 110

5.2. Saran... 111

DAFTAR PUSTAKA ... xxi

LAMPIRAN ... xxii

Pemeriksaan Kadar Lumpur Agregat Halus untuk Material Beton ... xxiii

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xi Berat Jenis dan Absorbsi Agregat Halus

Untuk Material Beton... xxiv

Berat Isi Agregat Halus untuk Material Beton ... xxv

Kesimpulan Pemeriksaan Agregat Halus... xxvi

Pemeriksaan Kadar Lumpur Agregat Kasar untuk Material Beton ... xxvii

Berat Isi Agregat Kasar untuk Material Beton... xxviii

Berat Jenis dan Absorbsi Agregat Kasar untuk Material Beton ... xxix

Analisa Ayakan Agregat Kasar untuk Material Beton ... xxx

Kesimpulan Pemeriksaan Agregat Kasar... xxxi

Pengujian Kokoh Tekan Beton ... xxxii

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xii

DAFTAR TABEL

TABEL

HALAMAN

1.1. Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang... 11

1.2. Rencana Benda Uji Silinder... 11

2.1. Hubungan antara Umur dan Kuat Tekan Beton... 23

2.2. Tulangan Ulir dan Ukurannya... 29

2.3. Lebar Retak Yang Diizinkan... 41

2.4. Lendutan Maksimum Yang Diizinkan... 41

3.1. Komposisi Rencana Benda Uji Silinder Beton Normal... 50

3.2. Komposisi Rencana Benda Uji Balok beton Bertulang Normal... 51

3.3. Komposisi Rencana Benda Uji Balok Beton Bertulang Hollow... 52

4.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton... 66

4.2. Hasil Pengujian Kuat Tarik Beton... 67

4.3. Data Hasil Pengujian lendutan Balok Beton Bertulang Normal... 70

4.4. Data Hasil Pengujian lendutan Balok Beton Bertulang Hollow... 72

4.5. Lendutan Secara Teoritis Balok Beton Bertulang Normal Sebelum Retak... 79

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xiii

4.6. Lendutan Secara Teoritis Balok Beton Bertulang

Normal Setelah Retak... 80 4.7. Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teoritis pada

Balok Beton Bertulang Normal... 80 4.8. Lendutan Secara Teoritis Balok Beton Bertulang

Hollow Sebelum Retak... 82 4.9. Lendutan Secara Teoritis Balok Beton Bertulang

Hollow Setelah Retak... 82 4.10. Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan

Teoritis pada Balok Beton Bertulang Hollow... 82 4.11. Kekakuan Balok Beton Bertulang Normal

Berdasarkan Pengujian Lendutan ... 84 4.12. Kekakuan Balok Beton Bertulang Hollow

Berdasarkan Pengujian Lendutan ... 85 4.13. Kekakuan Balok Beton Bertulang Normal

Berdasarkan Perhitungan Teoritis Lendutan... 85 4.14. Kekakuan Balok Beton Bertulang Hollow

Berdasarkan Perhitungan Teoritis Lendutan... 86 4.15. HasilPerhitungan Regangan Tegangan Beton (εc) dan

Regangan Tulangan Tarik (εs) pada Balok

Beton Bertulang Normal... 91 4.16. HasilPerhitungan Regangan Tegangan Beton (εc) dan

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xiv

Beton Bertulang Hollow... 91

4.17. Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Beton Bertulang Normal dan Hollow... 96

4.18. Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik pada Balok Beton Bertulang Normal dan Hollow... 98

4.19. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Normal ... 104

4.20. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Hollow ... 104

4.21. Hasil Lendutan Balok Beton Bertulang Normal dan Hollow ... 107

4.22. Regangan dan Tegangan Maksimum Balok Beton Bertulang Normal dan Hollow... 108

5.1 Koefisien Perbandingan Beban Runtuh Balok Beton Bertulang Normal dan Balok Beton Bertulang Hollow... 110

1.1. Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 7

1.2. Potongan Memanjang Benda uji Balok Beton Bertulang Hollow... 7

1.3. Penempatan Beban, Pen Pembaca Regangan dan Dial Indicator pada Balok Beton Bertulang Biasa ... 12

1.4. Penempatan Beban, Pen Pembaca Regangan dan Dial Indicator pada Balok Beton Bertulang Hollow... 12

2.1. Skema Bahan Penyusun Beton ... 16

2.2. Pembebanan Pada Pengujian Tarik Belah Beton Silinder ... 27

2.3. Hubungan Tegangan-Regangan Linier ... 31

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xv

2.5. Deformasi Lentur Balok Beton Bertulang ... 32

2.6. Diagram Tegangan-Regangan Saat Balok dalam Kondisi Regangan Seimbang ... 34

2.7. Diagram Tegangan Ekivalen Whitney... 35

2.8. Analisa Balok Beton Bertulang Tarik... 35

2.9. Analisi Balok Bertulangan Rangkap... 38

3.1. Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang Tanpa Hollow(Normal)... 44

3.2. Sketsa Pembebanan Balok Beton Bertulang... 48

3.3. Dimensi Balok Beton Bertulang Normal ... 50

3.4. Dimensi Balok Beton Bertulang Hollow ... 51

3.5. Kerikil ... 53

3.6. Cetakan Benda Uji Silinder ... 53

3.7. Rakit Tulangan... 54

3.8. Cetakan Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 54

3.9. Mesin Pengaduk/Molen ... 55

3.10. PengujianSlump... 56

3.11. Perawatan Benda Uji Silinder Beton dengan Cara Merendam 58 3.12. Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder ... 59

3.13. Benda Uji Setelah Diberi Beban ... 59

3.14. Benda Uji Ketika Tes Kuat Tarik ... 60

3.15. Penempatan Beban dan Dial Indicator Pada Balok... 61

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xvi

3.17 Manometer Jack ... 62

3.18 Pengujian Balok Beton Bertulang Normal ... 63

3.19 Pengujian Balok Beton Bertulang Hollow... 63

4.1. Pembebanan Terpusat ... 74

4.2. Pembebanan Akibat Berat Sendiri ... 75

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xvii

DAFTAR GRAFIK

GRAFIK

HALAMAN

4.1. Hubungan Beban dengan Lendutan Balok

Beton Bertulang Normal ... 71 4.2. Hubungan Beban dengan Lendutan Balok

Beton Bertulang Hollow ... 73 4.3. Hubungan Beban dengan Lendutan Berdasarkan

Hasil Pengujian dan Teoritis pada Balok Beton

Bertulang Normal... 81 4.4. Hubungan Beban dengan Lendutan Berdasarkan

Hasil Pengujian dan Teoritis Balok Beton

Bertulang Hollow... 83 4.5. Hubungan Kekakuan dengan Lendutan

Berdasarkan Pengujian Balok Beton Bertulang Normal ... 86 4.6. Hubungan Kekakuan dengan Lendutan

Berdasarkan Pengujian Balok Beton Bertulang Hollow... 87 4.7. Hubungan Kekakuan dengan LendutanBerdasarkan

Perhitungan Teoritis Balok Beton Bertulang Normal... 87 4.8. Hubungan Kekakuan dengan Lendutan Berdasarkan

Perhitungan Teoritis Balok Beton Bertulang Hollow ... 88 4.9. HubunganBeban dengan Regangan Beton (εc)pada

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xviii

4.10. Hubungan Beban dengan Regangan Tulangan Tarik (εs)

pada Balok BertulangNormal dan Hollow... 94 4.11. Hubungan Tegangan dengan Regangan Beton (εc) pada

Balok Beton Bertulang Normal ... 97 4.12. Hubungan Tegangan dengan Regangan Beton (εc) pada

Balok Beton Bertulang Hollow... 97 4.13. Hubungan Tegangan dengan Regangan Tulangan

Tarik (εs) pada Balok Beton Bertulang Normal... 99 4.14. Hubungan Tegangan dengan Regangan Tulangan

Tarik (εs) pada Balok Beton Bertulang Hollow... 99 4.15. Hubungan Beban dengan Tegangan Lentur pada Balok

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xix

DAFTAR NOTASI

f’c : kekuatan tekan (MPa) P : beban tekan (kg)

A : luas permukaan benda uji (mm2) SD : standar deviasi

σ’b : kekuatan masing-masing benda uji (N/mm2) σ’bm : kekuatan beton rata-rata (N/mm2)

N : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan / jumlah data ft : kuat tarik belah (Mpa)

: Tegangan Beton (MPa) Ec : modulus elastic beton (MPa)

ND : resultante seluruh gaya tekan pada daerah di atas garis netral NT : resultante seluruh gaya tarik pada daerah di bawah garis netral MR : momen tahanan (Nmm)

z : jarak antara resutante tekan dan tarik (mm) c : jarak serat tekan terluar ke garis netral (mm) fy : tegangan luluh tulangan (MPa)

As : luas tulangan balok seimbang (mm2) ρ : ratio penulangan

d : tinggi efektif balok (mm) b : lebar balok (mm)

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara xx β1 : konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton

: Momen inersia efektif (mm4)

: Momen beban layan maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan

: Momen inersia penampang (mm4)

r : Momen inersia transformasi pada penampang retak (mm4) r : Momen retak (Nmm)

fr : Modulus retak beton (MPa) = 0,7

yt : jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik (mengabaikan tulangan baja) = 12

q : berat sendiri balok (N/mm) ′ : regangan tulangan tekan

: regangan tulangan tarik : regangan beton

Mn : Momen nominal (Nmm) Δ : lendutan (mm)

fc : tegangan beton

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara i

ABSTRAK

Dari diagram tegangan, dapat dilihat bahwa tegangan tarik ditahan oleh tulangan baja dan penggunaan beton diabaikan. Maka dibutuhkan penelitian untuk membuktikan dan membandingkan tegangan yang terjadi jika pengaruh beton di daerah tarik pada lentur murni dihilangkan. Dalam penelitian ini dilakukan pada 2 (dua) buah balok beton bertulang, dimana 1 (satu) buah merupakan beton bertulang normal (tanpa hollow) dan 1 (satu) buah balok beton bertulang dengan hollow menggunakanstyrofoam.

Dari hasil pengujian diperoleh bahwa lendutan dan regangan ( ) balok beton bertulang hollow mengalami peningkatan dibandingkan dengan balok beton bertulang normal. Kapasitas lentur balok beton bertulang hollow mengalami penurunan dibandingkan dengan balok beton bertulang normal. Dari hasil pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa pengaruh beton pada daerah tarik walaupun kecil tetapi tidak dapat diabaikan

Kata kunci: Balok Beton Bertulang, Hollow, Regangan, Lendutan, Kapasitas Lentur.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kata beton dalam bahasa Indonesia berasal dari kata yang sama dalam bahasa Belanda. Kata concrete dalam bahasa Inggris berasal dari bahasa Latin concretus yang berarti tumbuh bersama atau menggabungkan menjadi satu. Dalam bahasa Jepang digunakan kata kotau-zai, yang arti harfiahnya material-material seperti tulang; mungkin karena agregat mirip tulang-tulang hewan. (Nugraha Paul dan Antoni, 2007)

Beton merupakan campuran dari beberapa bahan batu-batuan yang direkatkan oleh bahan ikat. Beton dibentuk dari campuran agregat (kasar dan halus), semen, air dengan perbandingan tertentu. Bahan air dan semen disatukan akan membentuk pasta semen yang berfungsi sebagai bahan pengikat, sedangkan agregat halus dan agregat kasar sebagai bahan pengisi. (Pedoman Pengerjaan Beton, 1993). Beton dapat pula ditambah dengan campuran tertentu apabila dianggap perlu, biasanya berupa zat kimia, yang digunakan untuk kecocokan beton pada pekerjaan konstruksi tertentuuntuk meningkatkan workability, durability, dan waktu pengerasan.

Sebagai bahan konstruksi, beton mempunyai keunggulan dan kelemahan, keunggulan beton antara lain:

1. Harga relatif murah.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 2

3. Mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi. 4. Biaya pemeliharaan/perawatannya kecil.

5. Material campuran beton relatif mudah ditemukan, dan biaya tidak terlalu mahal.

Selain memiliki keunggulan, beton juga memiliki kekurangan, antara lain: 1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. 2. Beton sulit untuk kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat

dimasuki air, dan air yang mengandung garam dapat merusak beton. 3. Daya pantul suara yang besar.

4. Memiliki berat sendiri yang besar.

5. Kualitas beton tergantung pada pelaksanannya di lapangan.

Beton memiliki kekuatan tarik yang cukup besar sehingga dapat menyebabkan keretakan pada balok beton apabila diberi beban, maka digunakan tulangan pada bagian bawah untuk menahan tegangan tarik pada balok beton, sehingga dikatakan “Beton Bertulang”. Sifat beton yang kuat terhadap tekan dapat berfungsi menahan tekan, sedangkan tulangan berfungsi menahan tarik pada struktur beton bertulang.

Kuat tekan beton merupakan sifat yang paling penting dalam beton keras. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan per satuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasi mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. (Nugraha Paul dan Antoni, 2007)

Teknik Sipil–Univer 3 Kuat tekan be

satuan N/mm2atau MP biasanya nilai kuat te hari setelah pengecor pengujian standar, m bertingkat dengan ke beton (diameter 150 m umumnya dipakai a Materials) C39-86.

Lentur murni lintang nol dan mome

+ -+ + -PL/6 +

versitas Sumatera Utara 3

n beton diawali oleh tegangan tekan maksim u MPa. Nilai kuat beton beragam sesuai dengan

tekan ditentukan pada waktu umur beton me coran. Nilai kuat tekan beton diperoleh me , menggunakan mesin dengan cara memberik

kecepatan peningkatan beban tertentu atas be 150 mm, tinggi 300 m) sampai hancur. Tata cara adalah standar ASTM ( American Socie 86.

ni adalah kondisi dimana balok beton bertulang omen konstan apabila diberi beban sebesar P/2 (l

+ -+ + -PL/6 + 3 ksimum f’c dengan

ngan umurnya, dan encapai umur 28 melalui tata cara rikan beban tekan benda uji silinder ra pengujian yang Society for Testing

ang memiliki gaya 2 (lihat gambar).

+ -+ + -PL/6 +

Teknik Sipil–Univer 4

Penampang S, Ketika diberikan beb tegangan tekan yang t atas balok, sedangkan secara teoritis, untuk berbentuk persegi, dim a yang terjadi di atas ga ditahan oleh tulangan ba

Berdasarkan a untuk membuktikan melakukan percobaan hollow dengan mengg yang dilakukan di la

versitas Sumatera Utara 4

S, yang berada di tengah bentang, mengalam beban hingga mencapai batas runtuhnya, maka

g terjadi bervariasi sepanjang c dari garis netral kan tegangan tarik akan ditahan oleh tulangan untuk mempermudah perhitungan tegangan t

dimana tegangan tekan yang terjadi sebesar 0,85 as garis netral hingga serat atas balok, tegangan

an baja.

n asumsi diagram tegangan tersebut, perludilakuka kan dan membandingkan tegangan yang te

an pada balok beton bertulang biasa dan balok ggunakanstyrofoamdi daerah tarik dalam kondi laboratorium dengan perhitungan lenturmurni

4

lami lentur murni. aka secara aktual ral hingga ke serat ngan baja. Namun, n tekan dianggap 0,85 f’c sepanjang an tarik juga akan

lakukan penelitian terjadi dengan ok beton bertulang kondisi lentur murni urni yang didapat

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 5

secara analitis. Penelitian ini juga akan membuktikan dan membandingkan bagaimana jika pengaruh beton di daerah tarik balok beton bertulang diabaikan. 1.2 Perumusan Masalah

Dari latar belakang dapat dirumuskan suatu permasalahan, yaitu :

1. Berapakahkapasitas lentur balok beton bertulang dengan hollow dan tanpa hollow pada daerah tarik?

2. Bagaimanakah perbandingan lendutan yang terjadi antara perhitungan teoritis dengan lendutan balok beton bertulang dengan hollow dan tanpa hollow pada daerah tarik?

3. Bagaimanakah perbandingan regangan yang terjadi antara perhitungan teoritis dengan regangan balok beton bertulang dengan hollow dan tanpa hollow pada daerah tarik?

4. Apakah tegangan tarik balok beton bertulang biasa pada lentur murni dapat diabaikan dengan membuat hollow (menggunakan styrofoam) pada daerah tariknya?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui perbandingan kapasitas balok bertulang dengan hollow dan tanpa hollow pada daerah tarik.

2. Untuk mengetahui dan membandingkan lendutan yang terjadi antara perhitungan teoritis dengan lendutan balok beton bertulang dengan hollow dan tanpa hollow pada daerah tarik.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 6

3. Untuk mengetahui dan membandingkan regangan yang terjadi antara perhitungan secara teoritis dengan regangan balok beton bertulang dengan hollow dan tanpa hollow pada daerah tarik.

4. Untuk mengetahui tegangan tarik balok beton bertulang biasa pada lentur murni dapat diabaikan atau tidak dengan membuat hollow (menggunakanstyrofoam) pada daerah tariknya.

1.4 Metode Penelitian

Adapun metodologi penelitian adalah eksperimental di laboratorium. Pembuatan sampel dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu (S-I) Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Benda uji yang dibuat adalah 2 buah balok beton bertulang (1 buah balok beton bertulang biasa dan 1 buah balok beton bertulang hollow) dan 12 buah beton silinder. Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah beton dengan benda uji 12 buah beton silinderdilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu (S1) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.Pengujian kuat lentur dengan benda uji 2 buah balok beton bertulang yang dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Pengujian kuat tarik dilakukan dengan cara meletakkan balok diatas dua tumpuan (sendi-rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari sampai terjadi belah.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 8

7. Styrofoam diletakkan pada bagian tarik pada salah satu balok beton bertulang.

8. Pengecoran untuk beton bertulang hollow dilakukan dengan terlebih dahulu memasang styrofoam di bagian tarik pada daerah yang mengalami lentur murni, yaitu diantara kedua beban statis diberikan.

1.6 Mekanisme Pengujian 1.6.1 Alat dan Bahan Pengujian

1.Bahan-bahan yang dipergunakan adalah : a. Semen Padang

b. Agregat kasar c. Agregat halus

d. Air bersih, diambil dari jaringan air Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

e. Styrofoamyang diletakkan pada bagian tarik balok beton bertulang hollow

f. Tulangan besi sebanyak 2 buah dengan diameter 12 mm sebagai tulangan tarik.

g. Tulangan besi sebanyak 2 buah dengan diameter 12 mm sebagai tulangan tekan.

h. Tulangan sengkang dengan dimensi D6-100. i. Vaseline.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 9

2. PeralatanMix Designdan Pembuatan Benda Uji Balok

a. Molen, untuk mencampur adukan beton dengan kapasitas 200 liter. b. Ember, untuk mengangkat air.

c. Sekop, untuk mengambil agregat. d. Mistar, untuk mengukur nilai slump.

e. Kerucut abhrams, unutuk mengukur nilai slump. f. Batang perojok, untuk mengukur nilai slump. g. Kain yang dibasahi, untuk perawatan benda uji.

h. Bekisting, terdiri dari papan dan kayu sebagai pencetak balok beton yang berukuran 15 cm x 25 cm dengan panjang benda uji 320 cm.

3. Peralatan Uji Lentur Balok Beton

Seperangkat alat uji lentur balok (Hydraulic Jack danDial Indicator) dengan perletakan sederhana (sendi-rol) pada Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

4. Peralatan Uji Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton a. SeperangkatCompressive Machine

b. AlatSplitting Test 1.6.2 Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian dan pengujian ini dilakukan berdasarkan SNI-03-6827-2002.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 10

• Analisa Ayakan Pasir dan Kerikil

• Berat Jenis Pasir dan Kerikil

• Berat Isi Pasir dan Kerikil

• Kadar Lumpur Pasir dan Kerikil

2. Pendesainan (Mix Design) benda uji sebanyak 2 (dua) buah balok beton bertulang (1 buah balok beton bertulang normal dan 1 buah balok beton bertulang yang dilubangi pada daerah tariknya) dan 12 buah beton silinder yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu (S-1) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

3. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah beton dengan benda uji 12 buah beton silinder yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu (S1) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

4. Pengujian Kuat Lentur dengan benda uji 2 buah balok beton bertulang yang dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Pengujian kuat tarik dilakukan dengan cara meletakkan balok diatas dua tumpuan (sendi-rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulic Jackdengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari sampai terjadi belah.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 11

1.6.3 Rencana Benda Uji

Tabel 1.1Rencana Benda Uji Balok Bertulang Kode Benda Uji Panjang Bentang (cm) Lebar (cm) Tinggi (cm) Tulangan Tekan Tulangan Tarik Jumlah

BLKBB 320 15 25 2Ø12 mm 2Ø12 mm 1

BLKBH 320 15 25 2Ø12 mm 2Ø12 mm 1

Tabel 1.2Rencana Benda Uji Silinder Kode Benda Uji Diameter (cm) Tinggi (cm) Jumlah

CYL1 15 30 6

CYL2 15 30 6

Dimana :

 BLKBB = Balok Beton Bertulang Konvensional (tanpa dilubangi pada daerah tarik).

 BLKBH = Balok Beton Bertulang Hollow.

 CYL 1 = Beton Silinder untuk Uji Kuat Tekan

Teknik Sipil–Univer 12

Gambar 1.3Penempa Biasa

Gambar 1.4Penempa Hollow

versitas Sumatera Utara 12

patan Beban dan Dial Indicator pada Balok B

patan Bebandan Dial Indicator Pada Balok B ow

12

ok Beton Bertulang

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 13

1.7. Sistematika Penulisan

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

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, metodologi penelitian, batasan masalah, mekanisme pengujian, dan sistematika penulisan dari tugas akhir ini.

BAB II. STUDI PUSTAKA

Bab ini berisi uraian umum dan khusus tentang beton dan beton bertulang hollow yang akan diteliti berdasarkan referensi-referensi yang diperoleh oleh penulis. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi uraian tentang persiapan penelitian mencakup penyediaan bahan yang digunakan dalam penelitian, pekerjaan pertukangan hingga pelaksanaan penelitian.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian di laboratorium yang meliputi : hasil pengujian kuat tarik balok bertulang dan balok beton bertulang yang dilubangi pada bagian tarik menggunakan gabus serta pembahasannya.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 14

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada perilakustruktur terkhusus kuat tarik pada balok beton dan beberapa saran untuk penelitian selanjutnya.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 15

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Beton

Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah, atau agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen dan air membentuk suatu massa mirip-batuan. (Jack C McCormac, 2004)

Menurut Asroni Ali (2010), beton dibentuk oleh pengerasan campuran antara semen, air, agregat halus (pasir), dan agregat kasar (batu pecah atau kerikil). Kadang-kadang ditambahkan pula campuran bahan lain (admixture) untuk memperbaiki kualitas beton. Campuran dari bahan penyusun (semen, pasir, kerikil, dan air) yang masih plastis ini dicor ke dalam acuan dan dirawat untuk mempercepat reaksi hidrasi semen air, yang menyebabkan pengerasan beton. Bahan yang terbentuk ini mempunyai kuat tekan tinggi, tetapi ketahanan terhadap tarik rendah. Campuran antara semen dan air membentuk pasta semen, yang berfungsi sebagai bahan ikat. Sedangkan pasir dan kerikil merupakan bahan agregat yang berfungsi sebagai bahan pengisi, dan sekaligus sebagai bahan yang diikat oleh pasta semen. Ikatan antara pasta semen dengan agregat ini menjadi satu kesatuan yang kompak, dan akhirnya dengan berjalannya waktu akan keras serta padat yang disebut beton. Berikut adalah skema bahan penyusun beton:

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 16

Gambar 2.1Skema Bahan Penyusun Beton

2.2 Bahan-Bahan Campuran Beton 2.2.1 Agregat

Peranan agregat dalam campuran beton cukup besar, karena komposisi agregat dalam campuran beton menempati 70-75% dari total volume beton. Maka dari itu kualitas agregat berpengaruh terhadap kualitas beton.

2.2.1.1 Agregat Kasar

Menurut Ali Asroni (2010), kerikil merupakan agregat kasar yang mempunyai ukuran diameter 5 mm–40 mm. Sebagai pengganti kerikil dapat pula dipakai batu pecah (split). Kerikil atau batu pecah yang mempunyai ukuran diameter lebih dari 40 mm tidak baik untuk pembuatan beton. Untuk mendapatkan kualitas beton yang baik, harus memperhatikan persyaratan kerikil atau batu pecah yang digunakan, yaitu:

Semen _{Air Pasir Kerikil}

Pasta

Semen Agregat

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 17

1. Bersifat padat dan keras, tidak berpori.

2. Harus bersih, tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1%. Jika kandungan lumpur lebih dari 1% maka kerikil/batu pecah tersebut harus dicuci.

3. Pada keadaan terpaksa, dapat dipakai kerikil bulat.

2.2.1.2 Agregat Halus

Pasir merupakan agregat halus yang mempunyai ukuran diameter 1 mm – 5 mm. Pasir yang digunakan sebagai bahan beton, harus memenuhi syarat sebagai berikut:

1. Berbutir tajam dan keras.

2. Bersifat kekal, yaitu tidak mudah lapuk/hancur oleh perubahan cuaca, seperti terik matahari dan hujan.

3. Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% dari berat keringnya. Jika kandungan lumpur lebih dari 5%, maka pasir tersebut harus dicuci.

4. Tidak boleh digunakan pasir laut (kecuali dengan petunjuk staf ahli), karena pasir laut ini banyak mengandung garam yang dapat merusak beton/baja tulangan.

2.2.2 Semen

Arti kata semen adalah bahan yang mempunyai sifat adhesif dan kohesif, yaitu bahan pengikat. (Paul Nugraha dan Antoni, 2007). Semen portland yang digunakan untuk pembuatan beton, yaitu semen yang berbutir halus. Kehalusan

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 18

butir semen ini dapat diraba/dirasakan dengan tangan. Semen yang tercampur/mengandung gumpalan-gumpalan (meskipun kecil), tidak baik untuk pembuatan beton. (Asroni Ali, 2010).

Menurut SII 0031-81, semen yang dipakai di Indonesia dibagi menjadi 5 jenis, yaitu:

1. Jenis I : Semen portland untuk penggunaan umum, tidak memerlukan persyaratan khusus.

2. Jenis II : Semen portlanduntuk beton tahan sulfat dan mempunyai panas hidrasi sedang.

3. Jenis III : Semen portland untuk beton dengan kekuatan awal tinggi (cepat mengeras).

4. Jenis IV : Semen portland untuk beton yang memerlukan panas hidrasi rendah.

5. Jenis V : Semenportlanduntuk beton yang sangat tahan terhadap sulfat.

2.2.3 Air

Air pada pembuatan adukan beton berfungsi untuk mempermudah sifat pengerjaan beton atau meningkatkan kinerja (workabilty) beton. Air untuk pembuatan beton sebaiknya digunakan air bersih yang dapat diminum. Air yang diambil dari dalam tanah (misalnya air sumur) atau air yang berasal dari Perusahaan Air Minum, pada umumnya cukup baik bila dipakai untuk pembuatan beton. (Asroni Ali, 2010)

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 19

Menurut Peraturan Beton Bertulang Indonesia Tahun 1971 (PBI-1971), air yang digunakan untuk pembuatan dan perawatan beton tersebut harus tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, garam-garam, bahan-bahan organis atau bahan-bahan lain yang merusak beton dan/atau baja tulangan.

2.2.4 Bahan Kimia Pembantu (ChemicalAdmixtures)

Menurut ASTM, bahan kimia pembantu adalah material di samping agregat dan semen hidraulis yang ditambahkan ke dalam adukan beton sebelum atau selama proses pengecoran. Jenis-jenis bahan kimia pembantu menurut ASTM adalah:

a. Jenis A–Mengurangi Air (Water Reducer) b. Jenis B–Memperlambat pengikatan (Retarder) c. Jenis C–Mempercepat pengikatan (Accelerator) d. Jenis D–A+B (Water Reducer & Retarder) e. Jenis E–A+C (Water Reducer & Accelerator)

f. Jenis F–Superplasticizier (Water Reducer & High Range) g. Jenis G–Water Reducer & High Range Retarder

Selain jenis-jenis yang diatas ada juga:

a. Menambahkan buih udara (Air Entrainment) b. Membuat kedap air (Waterproofing)

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 20

2.2.5 Styrofoam

Styrofoam atau plastik busa masih tergolong keluarga plastik. Bahan dasar Styrofoam adalah polisterin, suatu plastik yang sangat ringan, kaku, tembus cahaya dan murah tetapi cepat rapuh. Karena kelemahannya tersebut, polisterin dicampur dengan seng dan senyawa butadien. Hal ini menyebabkan polisterin kehilangan sifat jernihnya dan berubah warna menjadi putih susu.

(Sulchan&Endang, 2007)

2.3 Sifat beton 2.3.1. Beton Segar

Adapun hal-hal penting yang berkaitan dengan sifat-sifat beton segar, yaitu:

1. Terminologi kelecakan (workability)

Workability atau sering disebut dengan kelecakan adalah kemudahan mengerjakan beton, dimana menuang (placing) dan memadatkan (compacting) tidak menyebabkan munculnya efek negatif berupa pemisahan (segregation) dan pendarahan (bleeding). Ada 3 pengertian di sini, yaitu kompaktibilitas, mobilitas, dan stabilitas. Penjelasannya adalah sebagai berikut:

a. Kompaktibilitas, yaitu kemudahan mengeluarkan udara dan pemadatan.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 21

Beton dengan mobilitas yang baik umumnya mempunyai kompaktibilitas yang baik pula. Jadi umumnya cukup mengandalkan mobilitas.

c. Stabilitas, yaitu kemampuan untuk tetap menjadi massa homogen tanpa pemisahan. (Paul Nugraha dan Antoni, 2007)

Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan beton segar adalah: a. Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton. Semakin

banyak air yang dipakai semakin mudah beton segar dikerjakan.

b. Penambahan semen ke dalam campuran karena pasti diikuti dengan bertambahnya air campuran untuk memperoleh nilai fas tetap.

c. Gradasi campuran pasir dan kerikil.

d. Pemakaian butir maksimum kerikil yang dipakai. e. Pemakaian butir-butir batuan yang bulat.

f. Cara pemadatan adukan beton menentukan sifat pengerjaan yang berbeda.

2. Pemisahan kerikil (segregasi)

Segregasi adalah bila kohesi tidak cukup untuk menahan partikel dalam suspensi. Campuran beton yang tersegregasi akan sukar ketika dituang dan tidak seragam sehingga kualitasnya jelek. Segregasi dapat terjadi karena turunnya butir-butir kerikil ke bagian bawah dari beton segar, atau terpisahnya butir-butir-butir-butir-butir-butir kerikil dari campuran diakibatkan karena cara penuangan dan pemadatan yang salah. Segregasi tidak dapat diujikan sebelumnya, sehingga terjadi atau tidak

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 22

terjadinya segregasi hanya dapat dilihat setelah semuanya terjadi. Faktor-faktor yang menyebabkan segregasi adalah:

a. Ukuran partikel yang lebih besar dari 25 mm.

b. Berat jenis agregat kasar yang berbeda dengan agregat halus. c. Kurangnya jumlah material halus dalam campuran.

d. Bentuk butir yang tidak rata dan tidak bulat.

e. Campuran yang terlalu basah atau terlalu kering. (Paul Nugraha dan Antoni, 2007)

3. Pemisahan air (bleeding)

Bleeding adalah kecenderungan air campuran untuk memisahkan diri dari beton segar (naik ke atas) setelah dipadatkan. Keadaan ini dapat dilihat dengan terbentuknya lapisan air pada permukaan beton. Menurut Paul Nugraha dan Antoni (2007) ini dikarenakan berat jenis semen lebih dari 3 kali berat jenis air maka butir semen dalam pasta, terutama yang cair, cenderung turun. Pada beton yang normal dengan konsistensi yang cukup, bleeding terjadi secara bertahap dengan rembesan seragam pada seluruh permukaan. Sedangkan menurut Neville (1981:224) bleeding disebabkan oleh ketidakmampuan bahan padat campuran untuk menangkap air pencampur. Ketika bleeding sedang berlangsung, air campuran terjebak di dalam kantong-kantong yang terbentuk antara agregat dan pasta semen (matriks). Sesudah terjadinyableedingdan beton mengeras, kantong-kantong tersebut menjadi kering ketika perawatan dalam keadaan kering. Akibatnya apabila ada tekanan, kantong-kantong tersebut menjadi penyebab

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 23

mudahnya retak pada beton, karena kantong-kantong hanya berisi udara dan bahan lembut semacam debu halus.

2.3.2. Beton Keras

Sifat mekanis beton keras diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu: 1. Sifat jangka pendek atau sesaat, yang terdiri dari:

a. Kekuatan tekan

Menurut Asroni Ali (2010), beberapa faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton adalah:

i. Pengaruh faktor air semen (fas) terhadap kuat tekan beton. Pada umumnya makin besar nilai fas, makin besar pula jumlah air yang digunakan pada campuran beton, berarti adukan beton makin encer dan mutu beton akan makin turun/rendah. Jadi, semakin besar nilai fas, semakin rendah kuat tekan beton yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin kecil nilai fas, semakin tinggi kuat beton yang dihasilkan.

ii. Pengaruh umur terhadap kuat tekan beton. Kuat tekan beton akan bertambah sesuai dengan bertambahnya umur beton tersebut. Menurut PBI-1971, hubungan antara umur dan kekuatan tekan beton adalah sebagai berikut:

Tabel 2.1Hubungan antara Umur dan Kuat Tekan Beton Umur Beton

(hari)

Kekuatan Tekan Beton (%)

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 24

7 65

14 88

21 95

28 100

90 120

365 135

iii. Pengaruh jumlah dan jenis semen terhadap kuat tekan beton. Jumlah kandungan semen yang digunakan pada adukan akan berpengaruh terhadap kuat tekan beton, penjelasannya sebagai berikut:

• Pada fas sama, jika jumlah semen terlalu sedikit atau terlalu berlebihan, maka akan diperoleh kuat tekan betonnya rendah. Pada jumlah semen terlalu sedikit, berarti jumlah air juga sedikit, sehingga adukan beton sulit dipadatkan dan akibatnya kuat tekan beton menjadi rendah. Demikian pula pada jumlah semen berlebihan, berarti jumlah air juga berlebihan, sehingga beton mengandung banyak pori dan akibatnya kuat tekannya rendah.

• Pada nilai slumpyang sama, beton dengan kandungan semen lebih banyak mempunyai kekuatan tekan lebih tinggi. Hal ini dikarenakan pada nilai slump sama, jumlah air juga hampir sama, sehingga penambahan semen berarti pengurangan nilai fas, yang berakibat penambahan kuat tekan beton.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 25

• Jenis semen juga berpengaruh terhadap kuat tekan beton. Dari beberapa percobaan terhadap 5 jenis semen pada adukan beton, ternyata kelima jenis tersebut mempunyai kekuatan tekan yang berbeda.

iv. Pengaruh sifat agregat terhadap kuat tekan beton. Pada umumnya kekuatan agregat lebih tinggi daripada pastanya. Tetapi jika dikehendaki beton dengan kuat tekan yang tinggi, maka diperlukan agregat yang kuat/tidak boleh lebih lemah daripada pastanya. Sifat agregat yang paling berpengaruh terhadap kekuatan beton adalah kekasaran permukaan dan ukuran butir maksimumnya.

Mutu beton dibedakan atas 3 macam menurut kuat tekannya , yaitu:

1. Mutu beton dengan fc’ kurang dari 10 Mpa, digunakan untuk beton non struktural (misalnya: kolom praktis, balok praktis).

2. Mutu beton dengan fc’ antara 10 Mpa sampai 20 Mpa, digunakan untuk beton struktur (misalnya: balok, kolom, pelat maupun fondasi).

3. Mutu beton dengan fc’sebesar 20 Mpa keatas, digunakan untuk struktur beton yang direncanakan tahan gempa.

Nilai kuat tekan beton dapat diperoleh melalui tata cara pengujian, yaitu menggunakan mesin uji yang disebut dengan Compression Machine dengan memberikan beban tekan P secara bertahap dengan kecepatan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder beton (diameter 150 mm, tinggi 300 mm).

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 26

Rumus nilai kuat tekan dapat dilihat sebagai berikut:

=

Dimana: = Tegangan tekan beton (N/mm2)

P = Besar gaya yang diberikan pada silinder (N) A = Luasan alas silinder (πd2/4) (mm2)

b. Kekuatan tarik

Kekuatan beton di dalam tarik adalah suatu sifat yang penting yang mempengaruhi perambatan dan ukuran dari retak di dalam struktur. Kekuatan tarik biasanya ditentukan dengan menggunakan percobaan pembebanan silinder (the split-cylinder) menurut ASTM C496 [37] di mana silinder yang ukurannya sama dengan benda uji dalam percobaan tekan diletakkan pada sisinya di atas mesin uji dan beban tekan P dikerjakan secara merata dalam arah diameter di sepanjang benda uji. Benda uji akan terbelah dua pada saat dicapainya kekuatan tarik. Kekuatan tarik yang dihasilkan beton relatif kecil, besarnya berkisar antara 8 sampai 15% dari kekuatan tekan. Agar beton mampu menahan gaya tarik, maka beton diperkuat dengan tulangan baja.

Kuat tarik beton yang tepat sulit untuk diukur, dari hasil pengujian berulang kali mencapai 0,5 sampai 0,6 . Sehingga digunakan nilai 0,57 untuk beton normal.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 27

P

P

Gambar 2.2Pembebanan Pada Pengujian Tarik Belah Beton Silinder

c. Kekuatan geser

Pada praktiknya, geser dalam beton selalu diikuti oleh desak dan tarik oleh lenturan dan bahkan di dalam pengujian tidak mungkin menghilangkan elemen lentur.

2. Sifat jangka panjang, yang terdiri dari: a. Rangkak

Rangkak (creep) adalah salah satu sifat dari beton (dan bahan lain) dimana beton mengalami deformasi yang menerus menurut waktu akibat beton yang bekerja. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya rangkak adalah:

 konstituen-seperti komposisi dan kehalusan semen, campuran, ukuran, penggolongan mutu, dan isi mineral dari agregat.

 Perbandingan seperti kadar air serta perbandingan air dan semen.

 Suhu pada pengerasan dan kebasahan.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 28  Umur beton pada pembebanan.

 Lamanya pembebanan.

 Besarnya tegangan.

 Perbandingan antara permukaan dan isi dari unsur.

 Slump.

b. Susut

Susut adalah kondisi dimana berkurangnya volume elemen beton jika terjadi kehilangan uap air karena penguapan. Faktor-faktor yang mempengarugi besarnya susut adalah:

 Agregat (sebagai penahan susut pasta semen).

 Faktor air semen (semakin besar faktor air semen semakin besar pula efek susut).

 Ukuran elemen beton (kelajuan dan besarnya susut akan berkurang bila volume elemen betonnya semakin besar).

 Kondisi lingkungan.

 Banyaknya penulangan.

 Bahan tambahan.

2.4 Kekuatan Baja Tulangan

a. Jenis baja tulangan. Menurut SNI 03-2847-2002, tulangan yang dapat digunakan pada elemen beton bertulang dibatasi hanya pada baja

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 29

tulangan dan kawat baja saja. Baja tulangan yang tersedia di pasaran ada 2 jenis, yaitu:

− Baja tulangan polos (BJTP) , biasa digunakan untuk tulangan geser/begel/sengkang, dan mempunyai tegangan leleh (fy) minimal sebesar 240 Mpa (disebut BJTP-24), dengan ukuran Ø6, Ø8, Ø10, Ø12, Ø14, dan Ø16.

− Baja tulangan ulir atau deform (BJTD), digunakan untuk tulangan longitudinal atau tulangan memanjang, dan mempunyai tegangan leleh (fy) minimal 300 Mpa (disebut BJTD-30). Ukuran diameter nominal tulangan ulir yang umumnya tersedia di pasaran dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2Tulangan Ulir dan Ukurannya Jenis Tulangan Diameter Nominal

(mm)

Berat per m (kg)

D10 10 0,617

D13 13 1,042

D16 16 1,578

D19 19 2,226

D22 22 2,984

D25 25 3,853

D29 29 5,185

D32 32 6,313

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 30

Diameter nominal tulangan ulir adalah ukuran diameter dari tulangan tulangan ulir tersebut yang disamakan dengan diameter tulangan polos dengan syarat kedua tulangan (ulir dan polos) mempunyai berat per satuan panjang sama.

b. Kuat tarik baja tulangan. Meskipun baja tulangan juga mempunyai sifat tahan terhadap tekan, tetapi harganya cukup mahal, maka baja tulangan ini hanya diutamakan untuk menahan beban tarik pada struktur beton bertulang, sedangkan beban tekan cukup ditahan oleh betonnya. (Asroni Ali, 2010)

c. Berdasarkan SK SNI 03-2847-2002, ditetapkan nilai modulus elastisitas baja adalah 200000 MPa.

2.5 Perilaku Regangan-Tegangan Beton

Tegangan yang terjadi pada beton dinyatakan dalam rumus:

σ₌

Dimana: = Tegangan beton (MPa) P = Beban (N)

A = Luas penampang (mm2)

Regangan yang terjadi pada beton dinyatakan dalam rumus:

ε₌

Dimana: = Regangan beton (MPa) = Beban (N)

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 31 1

3

2 Tegangan

1 2 3 Regangan

Jika hubungan tegangan regangan dibuat dalam bentuk grafik, dimana setiap nilai tegangan dan regangan yang terjadi dipetakan dalam bentuk titik-titik, maka titik-titik tersebut terletak dalam suatu garis lurus (linier), seperti terlihat pada gambar berikut:

Gambar 2.3Hubungan Tegangan-Regangan Linier

Yang dimaksud dengan hubungan tegangan-regangan liner yang terlihat seperti seperti gambar 2.3 adalah dimana regangan berbanding lurus dengan tegangannya. Tetapi pada kenyataannya, jika nilai dari tegangan dan regangan dipetakan dalam bentuk titik-titik, maka tidak berbentuk hubungan linier di dalamnya, seperti pada gambar di bawah ini:

32

1 3

2 Tegangan

1 2

3 Regangan

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 33

akan menimbulkan tegangan-tegangan yang harus ditahan oleh balok. Tegangan tekan di sebelah atas dan tegangan tarik di sebelah bawah.

2.6. Balok Beton Bertulang

Beton bertulang dapat dikatakan unik, dimana dua jenis bahan, baja dan beton, dipakai bersamaan. Apabila beban yang diberikan kepada balok cukup besar, maka serat-serat beton pada tepi bawah mengalami tegangan tarik yang cukup besar pula, sehingga untukmenahan gaya tarik pada serat-serat balok tepi bawah, diperlukan tulangan sehingga disebut dengan “beton bertulang”. Pada balok beton bertulang, tulangan ditanam sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang dibutuhkan untuk menahan momen pada penampang retak dapat ditahan oleh tulangan. Apabila beban yang diberikan kecil, dengan menganggap belum terdapat retakan dan struktur masih stabil, gaya tekan akan ditahan beton saja. Tetapi apabila beban yang diberikan besar, dengan menganggap struktur mulai tidak stabil, maka tulangan baja akan menahan gaya tarik sedangkan beton akan menahan gaya tekan.

Pada beton bertulang ada dua kondisi yang sering terjadi. Kondisi yang pertama adalah, apabila baja telah mencapai batas luluh maka panjangnya akan bertambah yang akan mengakibatkan retak pada beton bertambah besar, tetapi baja akan tetap melawan gaya yang bekerja. Pada saat ini batang belum putus dan struktur tidak akan runtuh tiba-tiba. Akan tetapi lendutan dan retakan awal yang terjadi merupakan indikasi struktur akan mengalami keruntuhan. Kondisi yang kedua adalah, apabila baja tulangan tidak mencapai batas luluh sesaat struktur

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 34 d NT ND Garis Netral a

akan mengalami keruntuhan, maka akan terjadi keruntuhan tiba-tiba atau tanpa indikasi. Dengan kata lain, kehancuran struktur hanya akan ditentukan dari kekuatan beton.

2.6.1. Analisa Balok Beton Bertulang

Jika penampang beton diberi beban hingga batas runtuh (kondisi regangan seimbang, yaitu kondisi dimana balok menahan beban hingga regangan tekan lentur beton maksimum, εcmencapai 0,003 dan tegangan tarik baja tulangan telah

mencapai tegangan leleh fy), diagram distribusi tegangan tekan mempunyai bentuk kurva yang serupa dengan diagram tegangan-regangan beton seperti Gambar 2.6.

•

(a) (b) (c) (d)

Gambar 2.6Diagram Tegangan-Regangan Saat Balok dalam Kondisi Regangan

Seimbang

2.6.1.1.Analisa Balok Terlentur Tulangan Tarik (Tunggal)

Jika sudah diketahui dimensi penampang balok seperti: lebar balok (b), tinggi balok (h), jumlah dan dimensi tulangan baja tarik (As), f’c, dan fy serta yang akan ditinjau atau yang perlu dicari adalah kekuatan seperti: menghitung

b

εc = 0,003 fc’

h

Z As

εs≥ εy fs = fy

penampang potongan A-A diagram regangan diagram tegangan gaya-gaya

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 35 d

ND = 0,85 fc’ Garis Netral

c

fy fy

0,85 fc’

a = β1c

a/2 d NTb NDb Garis Netral cb d-cb

Mn, menghitung beban maksimum yang dapat dipikul balok, dan lain sebagainya, maka dapat dilakukan analisa balok terlentur.

(a) (b) (c)

Gambar 2.7Diagram Tegangan Ekivalen Whitney

•

Gambar 2.8Analisa Balok Beton Bertulang Tarik

ND= 0,85 f’c ab Asb= bd

NT= As fy Asmax= 0,75 Asb

a = β1c max= 0,75 b

min= 1,4 / fy

= , .

MR= ND(z) = NT(z)

Z = d- a/2

blok tegangan tekan aktual blok tegangan tekan ekivalen kopel momen gaya-gaya dalam

NT = As fy

h _Z

Asb

εs≥ εy diagram regangan

diagram tegangan dan kopel momen dalam

b

0,85 fc’ εc =0,003

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 36

ND = NT 0,85 f’c ab = As fy Dimana :

ND = resultante seluruh gaya tekan pada daerah di atas garis netral NT = resultante seluruh gaya tarik pada daerah di atas garis netral MR = momen tahanan

z = jarak antara resultante rekan dan tarik c = jarak serat tekan terluar ke garis netral fy = tegangan luluhan tulangan

f’c = kuat tekan beton

Asb = luas tulangan balok seimbang = ratio penulangan

d = tinggi efektif balok b = lebar balok

β = konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton

SK SNI T-15-1991-03 menetapkan nilai β untuk f’c 30 Mpa, berkurang 0,008 untuk setiap kenaikan 1 Mpa dan nilai tersebut tidak boleh kurang dari 0,65.

Kekuatan yang tersedia (Mr)≥ Kekuatan yang dibutuhkan (Mu) Mr = ØMn

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 37

Standard SK SNI T-15-1991-03 pasal 2.2.3 ayat 2 memberikan faktor reduksi kekuatan untuk berbagai mekanisme dan untuk tarik aksial tanpa dan dengan lentur = 0,8.

2.6.1.2 Analisis Balok Terlentur Tulangan Tekan-Tarik (Rangkap)

Balok dengan tulangan tunggal jarang sekali dijumpai di lapangan, dikarenakan pada perencanaan suatu bangunan, gaya gempa yang terjadi dengan arah bolak-balik juga diperhitungkan. Sehingga hampir semua balok dipasang tulangan rangkap.

Penulangan rangkap dapat memperbesar momen tahanan pada balok. Jika suatu kemungkinan terjadi bahwa beban yang dipikul balok dengan ukuran tertentu dan persentase tulangan tertentu terlampau besar, sedangkan ukuran balok tidak dapat diperbesar dengan pertimbangan pelaksanaan, maka diperlukan penambahan tulangan baik tulangan atas maupun tulangan bawah.

Tulangan baja berperilaku elastis hanya sampai tingkatan dimana regangannya mencapai luluh ( ). Dengan kata lain, apabila regangan tekan baja ( ) sama atau lebih besar dari regangan luluhnya ( ), maka sebagai maksimum tegangan tekan baja (f’s) diambil sama dengan tegangan luluhnya (fy).

Pada analisa balok terlentur tulangan rangkap, biasanya akan dijumpai dua kondisi. Kondisi pertama yaitu bahwa tulangan tekan luluh bersamaan dengan luluhnya tulangan tarik saat beton mencapai regangan maksimum 0,003. Kondisi ini diharapkan beton belum hancur walau baja sudah luluh. Kondisi kedua yaitu

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 38 d

NT2 = As2 fy ND1 = 0,85 fc’ ab

d– d’ a

ND2 = as’ fs’

NT1 = As1 fy

dimana tulangan tekan masih belum luluh saat tulangan tarik sudah luluh bersamaan dengan tercapainya regangan maksimum beton sebesar 0,003.

•

(a) (b) (c) (d)

Gambar 2.9Analisis Balok Bertulangan Rangkap

ND1= 0,85 f’c ab a = β c

ND2= As’fs As= As1+ As2

NT1= As1fy As1= maxbd

NT2= As2fy

As’ = As2=

( )

, = Mr1= bd2k Mr2= Mu-Mr1

NT= ND1+ ND2 As fy = 0,85 f’c ab + As’fs

MR= ND(z) = NT(z) h

d-a/2 As

εs≥ εy penampang potongan diagram regangan kuat batas kopel momen beton-baja kopel momen baja-baja b c

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 39

Dimana :

ND1 = resultante gaya tekan yang ditahan oleh beton

ND2 = resultante gaya tekan yang ditahan oleh tulangan baja tekan NT1 = resultante gaya tarik pada tulangan tarik akibat beton NT2 = resultante gaya tarik pada tulangan tarik

MR = momen tahanan

z = jarak antara resultante rekan dan tarik c = jarak serat tekan terluar ke garis netral fy = tegangan luluhan tulangan

fc = kuat tekan beton

As1 = luas tulangan baja tekan (As’) As2 = luas tulangan baja tarik

= ratio penulangan d = tinggi efektif balok b = lebar balok

β = konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton

SK SNI T-15-1991-03 menetapkan nilai β = 0,85 untuk f’c 30 Mpa, berkurang 0,008 untuk setiap kenaikan 1 Mpa dan nilai tersebut tidak boleh kurang dari 0,65.

2.7 Retak

Jika sebuah balok beton bertulang diberikan beban secara meningkat, maka balok akan mengalami 3 tahapan sebelum balok mengalami keruntuhan,

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 40

yaitu tahapan balok sebelum mengalami retak, balok mengalami retak, dan tahapan kekuatan batas.

Terdapat tiga jenis keretakan yang terjadi pada balok beton bertulang, yaitu :

1. Retak miring yang terjadi akibat geser pada badan balok beton bertulang. Retak ini sering terjadi pada balok beton prategang dan non prategang. Jenis retak miring yang paling umum adalah retak geser lentur.

2. Retak lentur yang terjadi hampir tegak lurus terhadap sumbu balok dan terjadi pada daerah momen lentur yang besar. Retak terbentuk pada sisi bawah di tengah bentang. Pada penelitian ini, jenis retak ini yang akan diidentifikasi.

3. Retak punter, cukup miring dengan retak geser terkecuali retak punter ini melingkar di sekeliling balok.

Lebar retak maksimum yang dapat diterima bervariasi dari sekitar 0,004-0,016 in, tegantung lokasi, jenis struktur, tekstur permukaan beton, iluminasi, dan faktor-faktor lain. Komite ACI 224, dalam laporannya tentang retak, memperlihatkan sejumlah perkiraan lebar retak maksimum yang diizinkan untuk batang beton bertulang dalam berbagai situasi dapat dilihat pada Tabel 2.2. (Jack C McCormac, 2004)

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 41

Tabel 2.3Lebar Retak Yang Diizinkan

Batang yang bersentuhan dengan Letak retak yang diizinkan (inch)

Udara kering 0,016

Udara lembab, tanah 0,012

Larutan bahan kimia 0,007

Air laut dan percikan air laut 0,006

Digunakan pada struktur penahan air 0,004

2.8 Lendutan

Lendutan pada balok beton bertulang akan sangat mengganggu struktur bangunan dan bahkan bisa sangat membahayakan jika lendutan telah melewati batas maksimum yang diizinkan pada balok beton bertulang seperti pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4Lendutan Maksimum Yang Diizinkan Jenis Batang Struktur Lendutan Yang Harus

Diperhitungkan

Batas Lendutan Atap datar yang tidak menopang atau

menempel pada batang nonstruktural yang dapat rusak akibat lendutan besar

Lendutan yang segera terjadi karena beban

hidup L 180

Lantai yang tidak menopang atau menempel pada batang nonstruktural yang dapat rusak akibat lendutan

Lendutan yang segera terjadi karena beban hidup L

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 42

besar.

Konstruksi atap atau lantai yang menopang atau menempel pada batang nonstruktural yang dapat rusak akibat lendutan besar

Bagian dari lendutan total yang terjadi setelah penempelan batang nonstruktural (jumlah lendutan jangka

panjang yang

disebabkan oleh seluruh beban tetap dan lendutan yang segera terjadi karena penambahan beban hidup)

480

Konstruksi atap atau lantai yang menopang atau menempel pada batang nonstruktural yang tidak dapat rusak akibat lendutan besar

240

2.8.1 Perhitungan Lendutan

Perhitungan lendutan setelah retak tidak dapat dihitung menggunakan persamaan lendutan biasa, karena akan kesulitan ketika menentukan momen inersia yang digunakan. Untuk bagian balok dengan momen lebih kecil daripada momen retak (Mcr), balok diasumsikan tidak mengalami retak dan momen inersia diasumsikan sebesarIg. Tetapi ketika momen lebih besar dari momen retak (Mcr), retak tarik pada balok akan menyebabkan berkurangnya penampang melintang balok, dan momen inersia diasumsikan sama dengan nilai transformasi (Icr).

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 43

Pada retak tarik diasumsikan bahwa momen inersia mendekati momen inersia transformasi Icr, tetapi perlu diingat pada tempat diantara retak-retak tersebut nilai momen inersia lebih mendekati Ig. Akibatnya sulit sekali menentukan nilai momen inersia yang akan digunakan.

Peraturan ACI memberikan persamaan momen inersia yang digunakan dalam perhitungan lendutan. Momen inersia ini merupakan nilai rata-rata dan digunakan pada semua titik pada balok sederhana dimana lendutan terjadi. Momen inersia ini disebut momen inersia efektif (Ie) dimana dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

= + 1

Dimana: Ie = Momen inersia efektif

Ma = Momen beban layan 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:

=

Dimana: fr = Modulus retak beton = 0,7

Yt = Jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik (mengabaikan tulangan baja) =

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 44 d

Nt1 Nt2

εs′ εc=0,003

Nd2 Nd1 Garis Netral d′ a

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang 3.1.1. Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal

Perhitungan analisa pada balok beton bertulang berupa analisa perhitungan tinggi garis netral balok beton bertulang yang telah direncanakan sebagai berikut:

As′ As′

Gambar 3.1Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang Tanpa Hollow(Normal)

Direncanakan suatu balok beton bertulang :

b = 15 cm mutu beton K-250 (f' c = 20,36 MPa)

h = 25 cm mutu tulangan baja BJPT 24 (fy = 240 MPa)

selimut beton = 3,5 cm

q = 0,25 m x 0,15 m x 24 KN/m3= 0,9 KN/m As = As' = 226,2 mm2

d’ = selimut beton + sengkang + ½ (tulangan utama) = 35 mm + 6 mm +½ (12)

= 47 mm

250 2D12 2D12 150 c D6-100 z1 z2

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 45 εc= 0,003

ε′s c

εs c

εs d’

d = h–selimut beton - sengkang - ½ ( tulangan utama) = 250 mm - 35 mm - 6 mm - ½ (12)

= 203 mm

 Menghitung Tinggi Garis Netral Balok Beton Bertulang Normal dengan Metode Kekuatan Batas (Ultimit)

Dianggap bahwa semua tulangan baja, baik tulangan tarik maupun tulangan tekan telah mencapai luluh.

Dengan mengacu pada gambar:

NT1 +NT2 = ND1 +ND2

As′(fy) + As (fy) = 0,85 (f′c) (a) (b) + As′ (f′s)

(226,2 mm2_{+ 226,2 mm}2_{)(240 N/mm}2_{) = 0,85(20,36) N/mm}2_{)(a)(150 mm) + 226,2 mm}2_{(240 N/mm}2₎

108576 N = 2595,9 (a) N/mm + 54288 N 2595,9 (a) N/mm = 54288 N

a = 20,91 mm

Menentukan letak garis netral =

= 20,91 _0,85

= 24,6

Dimana : c = jarak serat tekan terluar ke garis netral

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 46

Pada tulangan tekan:

= (0,003) =(24,6 47)

24,6 (0,003) = 0,00273

Pada tulangan tarik

= (0,003) =(203 24,6)

24,6 (0,003) = 0,02176

Untuk baja mutu 24, = = = 0,002

Karena > > , maka tulangan baja tarik telah meluluh bersamaan dengan tercapainya regangan maksimum beton sebesar 0,003, tetapi baja tekan belum. Maka asumsi di tahap awal tidak benar. Jadi dicari garis netral terlebih dahulu.

NT1 + NT2 = ND1 + ND2

As′(fy) + As(fy) = 0,85(f′c)(a)(b) + As′(f′s)

Dimana : = = (0,003)( )

Astot = As′ + As

a = β1(c)

Dengan melakukan beberapa subsitusi didapat :

Astot( ) = [0,85 ( ) ( )( ) + (0,03)( )] ×

Astot( ) = 0,85( ) ( )( ) + 0,003 − 0,003 ′ ′

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 47

Dengan memasukan nilai-nilai yang diketahui sebagai berikut:

Es = 200000 N/mm2 β1 = 0,85

Astot = 452,4 mm2 As′ = 226,2 mm2

Fy = 240 N/mm2 f′c = 20,36 N/mm2

b = 150 mm d′ = 47 mm

Diperoleh:

0,85( ) ( )( ) + (0,003 − ) − 0,003 = 0

0,85(20,36)(0,85)(150)( ) + (0,003(200000)(226,2) − 452,4(240))

− 0,003(200000)(226,2)(47) = 0

2206,515c2+ 27144 c–6378840 = 0 Dengan rumus ABC:

c1,2 =

± √

=

± ( , )( )

( , )

c1 = 47,967 mm

c2 = -65,012 mm (tidak memenuhi) Maka digunakan :c = 47,967 mm

Dengan nilai c = 47,967 mm dicari nilai-nilai yang belum diketahui :

= − (0,003)( ) = (47,967 − 47)

47,967 (0,003)(200000) = 12,096 < 240

f’s < fy.... OK! Nilai f′s <fy menjelaskan bahwa asumsi tulangan tarik telah luluh bersamaan dengan tercapainya regangan maksimum beton sebesar 0,003 sementara tulangan tekan belum luluh sudah benar.

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 48

100 cm 100 cm 100 cm

300 cm

½ P ½ P

B A

 a = β1(c) = 0,85 (47,967) = 40,772 mm

 Nd1 = 0,85(f′c)(a)(b) = 0,85(20,36)(40,772)(150)=105840,0348 N  Nd2 = As′f′s = (226,2)(12,096) = 2736,1152 N

 Nd = Nd1 + Nd2 = 108576,15 N

 Nt = Astot (fy) = (452,4)(240) = 108577 N

Nd = Nt ……… OK!!!  Mn1 = Nd1 (z1) = Nd1 (d-1/2a)

= 105840,0348 (203-1/2(40,772) = 19327872,11 Nmm atau 19,33 KNm

 Mn2 = Nd2 (z2)–Nd2 (d-d′) = 2376,1152 (203-47)

= 370673,9712 Nmm atau 0,37 KNm

 Mn = Mn1 + Mn2 = 19327872,11 Nmm + 370673,9712 Nmm = 19698546,08 Nmm atau 19,7 KNm

 Menghitung besarnya P terpusat (secara teoritis)

Gambar 3.2Sketsa Pembebanan Balok Beton Bertulang

Ra = Rb = ½ P

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 49

Mn = − +

1

6 = +

1

2 3 3−

1

2 3

1

6 (3) = 19,7 +

1 2(0,9) 3 3 3 3− 1 2(0,9)(3) 3 3

P = 37,6 KN atau 3760 kg

Karena terdapat 2 beban terpusat yang diberikan, maka masing-masing beban yang diberikan sebesar:

0,5 P = 18,8 KN atau 1880 kg

3.2. Pembuatan Benda Uji

Dalam pembuatan benda uji terdapat empat tahapan, yaitu: 1. Perencanaan campuran beton

2. Persiapan alat dan bahan 3. Pengecoran

4. Perawatan

3.2.1 Perencanaan Campuran Beton

3.2.1.1 Perencanaan Campuran Benda Uji Silinder

Direncanakan benda uji memiliki mutu beton K-250, sehingga perencanaan campuran (Mix Design) benda uji silinder adalah sebagai berikut:

1. Benda Uji Silinder Beton Normal

Teknik Sipil–Univer 50

Volume 1 buah silinde

Pada umumn penambahan agregat agregat ini dilakukan disebut denganSafety

Maka, Volume

Tabel 3.1Kom Beton Normal Se

3.2.1.2 Perencanaan C 1. Benda Uji B Direncanakan Balok B

Gambar

versitas Sumatera Utara 50

nder beton= × ×

= × × (15) × 30

= 5303,571 cm3 = 0,0053036 m3

umnya dalam pengerjaan beton (pengecor at karena sering terjadinya kehilangan beton. kukan dengan tidak mengubah perbandingan agre

ety Factor(SF) = 1,2

ume 12 buah silinder beton = 12 x 0,0053036 m3 = 0,07637184 m3 Komposisi Rencana Benda Uji Silinder Beton N

Semen (Kg) Pasir (Kg) Kerikil (Kg)

29,5 43,1 91,7

aan Campuran Benda Uji Balok Beton Bertulan ji Balok Beton Bertulang Normal

ok Beton Bertulang dengan dimensi sebagai beri

300 cm

bar 3.3Dimensi Balok Beton Bertulang Norma

50

coran) dilakukan ton. Penambahan gregat yang sering

0,0053036 m3x 1,2

on Normal g) Air (Kg)

14,1

tulang

berikut :

Teknik Sipil–Univer 51

Volume 1 balok

Volume adukan beton

Dengan penam Volume adukan beton

Tabel 3.2Komposi Beton Normal S

2. Benda Uji B Direncanakan balok be

3.2.2 Persiapan Pem

10 x 100 mm

Gambar

versitas Sumatera Utara 51

= 320 x 15 x 25 = 120000 cm3 = 0,12 m3

ton = Volume balok kotor–(volume tulangan tulangan tekan + volume tulangan sengka = 0,12 m3–{(2 x 113,143 x 10-9 x 3,2) +

10-9 x 3,2) + (26 x 28,286 x 10 0,119985517 m3

ambahanSafety Factor(SF) sebesar 1,2, maka: ton = 0,119985517 m3x 1,2

= 0,143982621 m3

posisi Rencana Benda Uji Balok beton Bertula Semen (Kg) Pasir (Kg) Kerikil (Kg

55,61 81,32 172,81

ji Balok Beton Bertulang Hollow

ok beton bertulang hollow dengan dimensi sebaga

Pembuatan Benda Uji

5 x 200 mm 10 x 100 mm 3000 mm

bar 3.4Dimensi Balok Beton Bertulang Hollow

51

an tarik + volume gkang)

3,2) + (2 x 113,143 x 10-9 x 0,62)} =

ka:

ulang Normal Kg) Air (Kg)

72,81 26,6

bagai berikut :

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 52

Volume 1 balok = 320 x 15 x 25 = 120000 cm3 = 0,12 m3

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

= 0,12 m3 –{(2 x 113,143 x 10-9x 3,2) + (2 x 113,143 x 10-9 x 3,2) + (26 x 28,286 x 10-9 x 0,62)+ (1 x 0,15 x 0,12} = 0,101988199 m3

DenganSafety Factor(SF) =1,2, maka: Volume adukan beton = 0,101988199 m3x 1,2

= 0,122385839 m3

Tabel 3.3Komposisi Rencana Benda Uji Balok Beton Bertulang Hollow Beton Normal Semen (Kg) Pasir (Kg) Kerikil (Kg) Air (Kg)

47,27 69,12 146,89 22,64

3.2.2 Persiapan Benda Uji

3.2.2.1 Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder

1. Sediakan cetakan silinder berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 2. Oles bagian dalam cetakan silinder menggunakan vaseline agar

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 57

b) Beton segar diletakkan di atas genangan air c) Beton segar diletakkan di dalam air

d) Permukaan beton diselimuti dengan karung basah e) Menggenangi permukaan beton dengan air f) Menyirami permukaan beton secara kontiniu

Cara a), b), c) dilakukan terhadap benda uji silinder/kubus, sedangkan cara d), e), f) dilakukan untuk perawatan beton di lapangan kerja/proyek. Dan dalam penelitian ini, cara c) dilakukan untuk perawatan benda uji silinder yang dilakukan selama 28 hari dan cara f) dilakukan untuk perawatan benda uji balok yang dilakukan selama 28 hari.

2. Perawatan Dipercepat (Accelaration Curing)

Perawatan ini bertujuan untuk menghasilkan beton yang memiliki kuat tekan yang sesuai rencana dengan waktu perawatan yang relatif lebih cepat daripada perawatan normal. Perawatan ini dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu :

a) Beton ditutup dengan lembar isolasi (poly urethere sheet) b) Beton disimpan dalam air panas bersuhu 550C

c) Beton bertulang diberi aliran listrik (electrical curing) d) Perawatan dengan uap (steam curing)

Teknik Sipil–Univer 61

3.3.3 Pengujian Ku Pengujian kua menggunakan Jack H dilakukan tiga penguj maupun terhadap balok b

1. Pengujian Berikut langk lendutan balok beton be

a. Balok beton di b. Benda uji

dengan me c. Untuk meng

indikator di tepat meny Dial Indika

Gambar 3.15

versitas Sumatera Utara 61

Kuat Lentur Balok Beton Bertulang

kuat lentur balok beton bertulang dila k Hydraulic berkapasitas 25 ton. Pada pene gujian terhadap balok beton bertulang normal alok beton bertulang hollow menggunakan styro an Lendutan Balok Beton Bertulang

gkah-langkah yang dilakukan dalam pelaksa on bertulang:

ok beton diletakkan di atas perletakan yang telah dise uji balok akan diberi beban terpusat, dimana ti n membagi balok dengan jarak masing-masing 100 c

engukur lendutan yang terjadi pada balok, pasa or dimana dengan jarak masing-masing 75 cm. di enyentuh dasar balok beton bertulang, dan se ndikator harus berada pada posisi angka nol.

3.15Penempatan Beban dan Dial Indicator Pada

61

dilakukan dengan nelitian ini, akan al (tanpa hollow) yrofoam yaitu:

ksanaan pengujian

h disediakan

titik pembebanan 100 cm.

pasang 3 buah dial . dial ini dipasang n sebelum dibebani

Teknik Sipil–Univer 62

d. Dial ini di sebelum di e. Setelah sem

pembebana pembacaan f. Setiap taha

mengamat g. Selama pe terjadinya pola retaka h. Pembacaan di

versitas Sumatera Utara 62

dipasang tepat menyentuh dasar balok beton dibebani Dial Indikator harus berada pada posi h semua perangkat alat pengujian disiapkan, kem

banan secara berangsur dengan kenaikan setia aanManometer Jack.

tahapan pembebanan, dilakukan pembacaan ati deformasi yang terjadi pada balok.

pembebanan berlangsung, diperhatikan dan di ya retak pertama (retak yang dapat dilihat denga akan beton.

aan dilakukan hingga balok mencapai keruntuha

Gambar 3.16Dial Indicator

Gambar 3.17Manometer Jack

62

ton bertulang, dan posisi angka nol. kemudian dilakukan

tiap 500 kg pada

an lendutan serta

n dicatat saat mulai dengan mata) dan

Teknik Sipil–Univer 63

Gambar

Gambar

2. Pengukura Pengukuran pendekatan melalui be (yang dapat dilihat la pengukuran maka sa dimensi 5 cm x 5 cm.

versitas Sumatera Utara 63

ar 3.18Pengujian Balok Beton Bertulang Norm

ar 3.19Pengujian Balok Beton Bertulang Holl

ukuran Pola Retak Balok Beton Bertulang

n panjang retak balok beton bertulang ui benang. Retak yang ditinjau adalah retak y

langsung oleh mata). Dalam pelaksanannya, unt salah satu sisi balok dibagi menjadi 300 se m.

63

ormal

ollow

g menggunakan k yang kasat mata , untuk membantu 300 segmen dengan

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 64

3.4 Bagan Alir Percobaan (Flow Chart)

Bagan ini bertujuan untuk mempermudah memahami rangkaian penelitian dari awal hingga akhir. Berikut ini adalah bagan alir percobaan (flow chart)

Mulai

Persiapan Bahan Dan Alat Uji Silinder

Pengecoran Benda Uji Silinder

Pengujian Kuat Tekan Dan Kuat Tarik Belah Benda Uji Silinder

Hasil Pengujian

Pengolahan data Benda Uji Silinder

Persiapan Benda Uji Balok

Pengecoran Benda Uji Balok

Uji Kuat Lentur Balok

Hasil Pengujian

Analisa dan Pembahasan HasilPengujian Balok

Laporan Hasil Pengujian

Selesai

Tidak

Teknik Sipil–Universitas Sumatera Utara 65

BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN

4.1 Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik 4.1.1 Kuat Tekan Silinder Beton

Pengujian kuat tekan pada benda uji silinder beton berumur 28 hari dengan ukuran tinggi 30 cm dan diameter 15 cm, dilakukan menggunakan alat Compression Machine. Benda uji silinder beton yang dilakukan untuk pengujian kuat tekan berjumlah 6 buah. Hasil pemeriksaan kuat tekan beton silinder harus memenuhi Standar Deviasi (SD) :

= 1

− 1 ( − )

Dimana : SD = Standar Deviasi

Σb = Kuat tekan beton tiap sampel σbm = Kuat tekan beton rata-rata n = Jumlah benda uji

Kuat beton karakteristik σbk = 5% karena kemungkinan adanya kekuatan yang tidak memenuhi syarat, sehingga ditentukan kuat tekan beton dengan rumus : σbk = σbm –1,645 SD

4.8 Diskusi Hasil Pengujian Balok Beton Bertulang Normal dan Hollow

Berdasarkan hasil pengujian balok beton bertulang normal maupun hollow di laboratorium ada beberapa hal yang perlu didiskusikan, yaitu:

a. Hasil pengujian lendutan balok beton bertulang normal dan hallow

Berdasarkan pengujian yang dilakukan terhadap kedua balok tersebut, diketahui bahwa lendutan terjadi ketika beban mulai dinaikkan secara bertahap dan lendutan meningkat secara signifikan saat balok mengalami retak pertama. Hal ini disebabkan karena setelah balok beton bertulang mengalami retak awal, material beton di daerah tarik dianggap sudah tidak memikul gaya tarik lagi, sehingga inersia yang digunakan tidak lagi inersia penampang utuh, melainkan inersia efektif. Berikut adalah hasil lendutan maksimum balok beton bertulang normal dan hollow berdasarkan pengujian maupun berdasarkan teoritis.

Tabel 4.21Hasil Lendutan Balok Beton Bertulang Normal dan Hollow Balok Beton

Bertulang

Beban Maksimum

(kg)

Lendutan Maksimum Pengujian

(mm)

Lendutan Maksimum Teoritis

(mm)

Normal 6000 12,54 24,161

Hollow 5000 12,04 20,129

Lendutan hasil pengujian dari balok beton bertulang hollow mengalami peningkatan sebesar 19,1% dibandingkan dengan balok beton bertulang normal.

Berdasarkan tabel 4.17 dapat dilihat bahwa lendutan teoritis dan pengujian untuk kedua balok memiliki perbedaan yang cukup besar. Perbedaan tersebut disebabkan karena lendutan teoritis memperhitungkan lendutan akibat berat sendiri balok, sedangkan secara pengujian lendutan akibat berat sendiri diabaikan. Selain itu, nilai tegangan luluh baja yang digunakan dalam perhitungan diambil dari nilai tegangan luluh minimum BjTP 24 yaitu 240 Mpa, sehingga sebaiknya dilakukan pengujian tegangan luluh tulangan terlebih dahulu agar diperoleh nilai tegangan luluh tulangan yang lebih akurat.

b. Kapasitas lenturbalok beton bertulang normal dan hollow

Tabel 4.22 Regangan dan Tegangan Lentur Maksimum Balok Beton Bertulang Normal dan Hollow

Balok Beton Bertulang

Regangan Beton Maksimum

Regangan Tulangan Tarik Maksimum

Tegangan Lentur Maksimum

(N/mm2)

Normal 0,0018481 0,0042263 10,587

Hollow 0,0017744 0,0040578 10,165

dan hollow memiliki nilai yang tidak jauh berbeda. Hai ini disebabkan karena pengaruh beton di daerah tarik cukup kecil sehingga hasil pengujian kedua balok tidak jauh berbeda.

c. Kuat Tarik Beton

Beton memiliki kuat tarik sekitar 8%-15% dari kuat tekannya. Berdasarkan hasil pengujian silinder di laboratorium diperoleh kuat tarik belah beton sebesar 2,495 MPa, sedangkan hasil kuat tekan beton 20,367 MPa. Jadi kuat tarik belah dalam pengujian sebesar 12,25% dari kuat tekannya. Maka, pengaruh beton di daerah tarik tidak dapat diabaikan sepenuhnya walaupun pengaruhnya kecil. Hal ini juga bisa dilihat dari perbedaan beban runtuh balok hollow sebesar 5000 kg sedangkan balok normal sebesar 6000 kg.

d. Kekakuan

Dari Grafik 4.5 dan Grafik 4.6 dapat dilihat bahwa kekakuan pada balok beton bertulang hollow mengalami penurunan jika dibandingkan dengan kekakuan balok beton bertulang normal. Hal ini disebabkan karena adanya pengaruh beton terhadap kekakuan, sehingga pada balok beton bertulang hollow pada beban 2000 kg sudah mengalami retak awal, sedangkan pada beton bertulang normal retak awal terjadi pada beban 3000 kg.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan berdasarkan penelitian yang telah dilakukan di laboratorium adalah:

1. Balok beton bertulang normal runtuh pada pembebanan (P) sebesar 6000 kg. 2. Balok beton bertulang hollow (menggunakan styrofoam) runtuh pada

pembebanan (P) sebesar 5000 kg.

3. Balok beton bertulang secara analitis runtuh pada pembebanan (P) sebesar 3760 kg.

4. Lendutan balok beton bertulang hollow mengalami peningkatan sebesar 19,1%.

5. Regangan balok beton bertulang hollow mengalami peningkatan rata-rata sebesar 18,42%.

6. Penurunan kapasitas lentur balok beton bertulang hollow sebesar 28,96% Tabel 5.1Koefisien Perbandingan Beban Runtuh Balok Beton Bertulang

Normal dan Balok Beton Bertulang Hollow

Keterangan

Koefisien Normal Hollow

teoritis berdasarkan pengujian regangan (Pn)

Beban runtuh berdasarkan pengujian 1,2

Beban runtuh secara teori berdasarkan pengujian regangan (Pn)

1,042

7. Kuat tarik belah beton sebesar 2,495 Mpa, yaitu 12,25% dari kekuatan tekannya. Pengaruh material beton pada daerah tarik dalam kondisi lentur murni tidak dapat diabaikan sepenuhnya, hal ini dapat dilihat dari beban runtuh yang terjadi pada pengujian balok normal sebesar 6000 kg sedangkan pada balok hollow sebesar 5000 kg.

5.2 SARAN

Dalam penelitian ini, terdapat beberapa kesulitan dan kendala yang dialami. Sehingga untuk kedepannya dapat diperhatikan hal-hal sebagai berikut : 1. Untuk keakuratan data yang diperoleh, sebaiknya jumlah benda uji

diperbanyak.

2. Material yang digunakan untuk pencampuran beton harus sangat diperhatikan agar diperoleh kualitas beton yang baik dan sesuai dengan perencanaan.

3. Alat-alat yang digunakan pada pengujian harus lebih diperbarui lagi agar keakuratan hasil pengujian semakin baik.

DAFTAR PUSTAKA

Asroni, Ali. 2010.Balok dan Pelat Beton Bertulang”. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Burl, E. Dishongh. 2003. Pokok-Pokok Teknologi Struktur untuk Konstruksi dan Arsitektur.Jakarta: Erlangga.

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

Laboratorium Beton, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. 2009.

Panduan Praktikum Bahan Rekayasa. Medan.

Napitupulu, Mariance. 2014. Analisa dan Kajian Eksperimental Pengaruh Penambahan Serat Bendrat (Serat Kawat) pada Daerah Tarik Balok Beton Bertulang. Fakultas Teknik USU, Medan.

Nugraha Paul dan Antoni. 2007. Teknologi Beton. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.