Tegangan dan Regangan Beton Keterbatasan Fasilitas Akurasi dari Alat Ukur Skala manometer pada alat Pengujian Slump Pengujian

2.5 Tegangan dan Regangan Beton

Tegangan yang terjadi pada beton menurut Dasar – Dasar Perencanaan Beton Bertulang yang dinyatakan dengan rumus: dimana : σ = tegangan beton Mpa P = beban N A = luas penampang mm 2 Regangan yang terjadi pada beton menurut Dasar – Dasar Perencanaan Beton Bertulang dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara: dimana : ε = regangan beton Δl = pertambahan panjang dalam daerah beban mm l = panjang semula mm σ = P A ε = Δl l Universitas Sumatera Utara

2.6 Balok dengan Lobang Kecil

Ada 6 bentuk lubang yang telah dilakukan penelitian oleh para ahli konstruksi, yaitu lubang berbentuk bulat, persegi, diamon, segitiga, trapesium dan bentuk tidak beraturan. Gambar 2.4 Bentuk Lubang Prentzas, 1968 Dengan mengacu pada ukurannya, banyak penemu menggunakan lubang dalam desain konstruksi tanpa melalui rincian dan pembahasan yang lengkap. Mansur dan hasnat 1979 telah menganalisa lubang bulat dan persegi atau dianggap lubang kecil. Analisa dan pengujian dilakukan pada lubang bulat yang mana diameter lubang ¼ dari kedalam saluran balok. Pada diameter ¼ tinggi balok tidak terlihat perubahan kekuatan yang signifikan pada balok. Analisa dilakukan pada lubang persegi yang ukuran lebih besar dengan menganalisanya dengan strut and tie. Sehingga didapatlah diagram alir pada seluruh balok. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.5 Perbandingan Tegangan Geser Ultimate Pengujian dengan Perhitungan Teori

2.6.1 Kondisi Lentur Murni .

a Balok tanpa lubang Universitas Sumatera Utara Gambar. 2.6 Balok pada saat mengalami lentur murni Resultan tegangan tarik T, dan resultan tegangan tekan C, pada saat mengalami runtuh. Persamaan keseimbangan gaya-gaya dalam Dimana As = luas tulangan tarik; f y = tegangan leleh baja; f’ c = mutu beton; b = lebar tampang. Kesetimbangan horisontal, yaitu, C = T diperoleh : Nilai a adalah kedalaman blok tegangan yang harus terjadi bila dikehendakai keseimbangan gaya-gaya arah horizontal. Berdasarkan pasangan kopel beton tekan dengan tulangan baja tarik, didapatkan : b Kondisi keruntuhan Potongan penampang Regangan Tegangan Diagram tegangan ekivalen Universitas Sumatera Utara Sekarang perhatikan bahwa lubang melintang dari bentuk apapun diperkenalkan dalam balok yang sama, seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2.7 a. Jelas bahwa pengaruh lubang tidak akan membawa beban mekanisme asalkan tetap terbuka dalam zona tegangan balok karena beton retak akan terjadi di lentur di akhir. Sebagai hasilnya, kekuatan akhir dari balok tidak akan dipengaruhi oleh adanya lubang. Hal ini telah dikonfirmasi oleh peneliti di masa lalu salam, 1977 yang telah mencatat bahwa kekuatan dari sebuah balok dengan lubang akan tetap sama seperti balok utuh yang sesuai asalkan lubang tidak mengurangi area konkret yang diperlukan untuk pengembangan dari blok tegangan tekan di akhir. Karena momen inersia dikurangi pada bagian lubang, bagaimanapun, retak akan dimulai pada tahap awal pembebanan, dan inisiasi dini seperti retak hanya berpengaruh pada lebar marjinal retak dan defleksi. Berikut dari hasil diskusi sebelumnya bahwa tidak akan ada pengurangan kapasitas momen balok utama jika kedalaman minimum dari blok tegangan tekan terpenuhi yaitu ketika, h c Jika lubang ditempatkan sedemikian rupa sehingga memotong bagian beton tekan dan dengan demikian mengurangi daerah beton yang diperlukan untuk memikul daerah tekanan utuh pada beban ultimate, yaitu, ketika kedalaman akord tekan, h c a , daerah yang berkurang untuk beton pada saat tekan harus diperhitungkan saat mendesain. Universitas Sumatera Utara Gambar. 2.7 Balok dengan lubang kondisi lentur murni M.A. Mansur

2.6.2 Perhitungan Tulangan Geser

Perhitungan tulangan geser untuk balok utuh : Ketika balok berisi lubang kecil, mansur mengusulkan agar d istilah dalam persamaan tersebut diganti dengan kedalaman bersih d-d terlepas dari daerah vertikal dan horisontal pembukaan. Kekuatan geser nominal balok tanpa tulangan geser, namun mengandung suatu lubang kecil, sehingga : Dimana, v c = Kafasitas kemampuan beton untuk menahan gaya geser kN a Balok berlubang b Kondisi keruntuhan pada balok berlubang Universitas Sumatera Utara f ’ c = kuat tekan beton MPa b w = lebar penampang mm d = tinggi efektif mm d = diameter lubang Rumus tersebut berlaku untuk balok terbuat dari beton dengan berat badan normal. Untuk ringan balok beton, faktor pengurangan rata-rata dari 0,8 dapat diasumsikan, seperti yang disarankan dalam kode ACI. M.A. Mansur

2.6.3 Pemasangan Tulangan Silang Tulangan Pelindung

Architectural Institute of Japan AIJ Standard for Structural Calculation of Reinforced Concrete Structures 1988, membuat sebuah Formula didesain oleh Hirosawa’s yang telah disahkan untuk menanggulangi kafasitas geser, Vn, dari sebuah balok yang berlubang. Sesuai dengan desain sederhana yang telah dibicarakan sebelumnya, rumus empiris ini dipertimbangkan untuk menahan total geser yang terjadi, dan tulangan silang bersudut 45 rencana kegagalan pada bagian tengah dari lubang. M.A. Mansur. Konsep tersebut diatas diilustrasikan pada gambar berikut: Gambar 2.8 Tulangan Silang Pelindung Universitas Sumatera Utara

BAB III EKSPERIMENTAL

3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang

3.1.1. Perhitungan Beban Mati Terpusat

Gambar. 3.1 Diagram Alir Tegangan - Regangan Direncanakan : b = 15 cm h = 30 cm Selimut beton = 4 cm Mutu beton f’c = 30 Mpa Mutu tulangan fy = 3000kgcm2 = 300Mpa Universitas Sumatera Utara q = 0,30 x 0,15 x 24 = 1,08 KNm As = 2D16 402,2 mm 2 As 2 = As ’ = 2D10 157,0 mm 2 As = As 1 + As 2 Untuk β 1 , f’c 30 MPa berdasarkan SK SNI 03-2847-2002, diperoleh β1=0,85 Karena . . . . . OK Maka tulangan baja yang direncanakan dapat digunakan. Menentukan kafasitas momen M R : Dianggap semua penulangan telah mencapai luluh, maka f’s = fy dan fs = fy Universitas Sumatera Utara maka letak garis netral yaitu : Es = 200000Mpa Karena ɛs ɛs’ɛy, maka asumsi bahwa tulangan tekan dan tarik mencapai leleh : Mn = Mn 1 + Mn 2 = As – As’ fy d-12 a + A’s fy d-d’ = 402,2 – 157,0 300 246- 0,5 x 19,2 + 157,0 300246 – 51 = 26,574 KNm MR = Ø Mn = 0,8 26,574 = 21,26 KNm Menghitung momen ultimate, Mu : Berat sendiri balok = 1,08 KNm Momen akibat berat sendiri balok = 18 q l 2 = 18 1,08 2 2 = 0,54 KNm Universitas Sumatera Utara Mengitung kafasitas P maksimum : Gambar 3.2. Pembebanan Benda Uji RA.2 – 0,5P.1,33 – 0,5P.0,67 = 0 2RA = P RA = 0,5P -RB.2 + 0,5P.1,33 + 0,5P.0,67 = 0 2RB = P RB = 2P ½ P ½ P 67 cm x 133 cm 200 cm Universitas Sumatera Utara RA + RB = P1 + P2 P = P . . . . OK Menentukan momen maksimum akibat beban mati terpusat a. Mx = RA.x x = 0 ; Mx = 0 x = 0,67 ; Mx = 0,5P.0,67 = 0,335P b. Mx = RA.x – 0,5Px – 0,67 x = 0,67 ; Mx = 0,335P x = 1,33 ; Mx = 0,335P Maka momen maksimum akibat beban terpusat : Mmaks = 0,335P Maka besarnya kapasitas beban terpusat maksimum Pmaks dapat ditentukan dari : Mu = MR 1,4 0,54 + 0,335P = 21,26 KNm Pmaks = 43,72 KN = 4,372 Ton Karena terdapat 2 beban terpusat yang diberikan, maka masing-masing beban yang diberikan sebesar : 0,5P = 2,186 Ton Universitas Sumatera Utara

3.1.2 Perencanaan Penulangan Geser

RA.2 – 0,5P.1,33 – 0,5P.0,67 – ½ q l 2 = 0 2RA = P1 + ½ q l 2 2RA = 43,72 + ½ 1,082 2 RA = 22,94 KN Perhitungan Gaya Lintang c. Mx = RA.x – ½ q x 2 Dx = RA – q. x Untuk x = 0; DA = RA = 22,94 KN Untuk x = 0,67 ; Dc = RA – q. x = 22,94 – 1,08 0,67 = 22,216 KN d. Mx = RA.x – 0,5Px – 0,67 – ½ q. x 2 Dx = RA – 0,5P - q. x x = 0,67 ; Dc = RA – 0,5P – q. x = 22,94 – 21,86 – 1,080,67 = 0,3564 KN x = 1,33 ; Dd = RA – 0,5P – q. x = 22,94 – 21,86 – 1,081,33 = -0,3564 KN Universitas Sumatera Utara Dari perhitungan diatas diperoleh gaya lintang maksimum sebesar 22,94 kN maka besarnya gaya geser rencana total karena beban luar Vu = 22,94 kN. Sedangkan kafasitas kemampuan beton tanpa penulangan geser untuk menahan gaya geser adalah Vc dapat ditentukan sebagai berikut : -3 SK SNI 03-2847-2002 pasal 13.5 ayat 5 menetapkan perlu tidaknya dipasang sengkang dengan pemeriksaan terhadap nilai Vu. Apabila nilai Vu ½ ØVc, diperlukan pemasangan sengkang. Maka besarnya ½ ØVc adalah : ½ ØVc = ½ 0,633,685 ½ ØVc = 10,1055 kN Karena 22,94 kN 10,1055kN = Vu ½ ØVc maka memerlukan pemasangan sengkang minimum sebesar : ØVc = 20,211kN Maka pemasangan sengkang dengan jarak minimum sebesar : Av = 56,6 mm 2 Ø6 Atau ½d = ½ 246 = 123 mm Jadi ambil nilai terkecil adalah 123 mm untuk memudahkan pemasangan dipakai 120 mm. Maka dipakai Ø6 – 120 mm untuk keseluruhan panjang balok. Universitas Sumatera Utara Rencana Pemasangan Tulangan Penulangan pada balok-1 Penulangan pada balok-2 Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara Penulangan pada balok-3 Universitas Sumatera Utara

3.1.3 Perhitungan Lendutan

3.1.3.1 Lendutan Pada Balok Utuh

Lendutan yang terjadi pada benda uji akibat berat sendiri dan besarnya beban terpusat yang diberikan oleh Hydraulic Jack . Lendutan tersebut dihitung dengan rumus: - Lendutan akibat beban terpusat Gambar 3.3. Perletakan Beban Terpusat ∆ = 3L 2 – 4x 2 dimana, E = modulus elastisitas beton MPa I = Momen inersia penampang balok mm 4 E = 4700 E = 4700 = 25742,9602 MPa Universitas Sumatera Utara I = bh 3 I = 150300 3 = 337500000 mm 4 0,5P = 21,86 kN = 21860N Maka besar lendutan: ∆ 1 = 32000 2 – 4670 2 ∆ 1 = 0,717 mm - Lendutan akibat berat sendiri Gambar 3.4. Perletakan Beban Merata ∆ 2 = ∆ 2 = = 0,0259 mm Maka besarnya keseluruhan lendutan yang terjadi: ∆ maks = ∆ 1 + ∆ 2 = 0,717 + 0,0259 = 0,7429 mm Universitas Sumatera Utara

3.2 Pemeriksaaan Karakteristk Tulangan

3.2.1 Pemeriksaaan Berat Jenis dan Diameter Tulangan

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

3.3 Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang

Langkah – langkah yang dilakukan dalam pembuatan benda uji dibagi atas tiga tahapan, yaitu: 1. Persiapan pembuatan benda uji 2. Pengecoran 3. Perawatan

3.3.1 Persiapan Pembuatan Benda Uji

Persiapan – persiapan yang dilakukan dalam pembuatan benda uji, yaitu: a. Pembuatan mortar ukuran 4 x 4 x 4 cm beton decking beton tahu Beton tahu akan dibuat beberapa buah sesuai dengan kebutuhan, guna dari beton tahu untuk menjaga agar letak tulangan tetap pada posisinya. Pembuatan mortar dilakukan beberapa hari sebelum pengecoran dilakukan agar mortar mengeras sehingga dapat menahan tulangan. Ukuran dari mortar ditentukan berdasarkan dari tebal selimut beton yang direncanakan pada benda uji. Universitas Sumatera Utara b. Pembuatan cetakan balok Cetakan balok dibuat dengan ukuran 15 cm x 30 cm x 220 cm. Cetakan dibuat dengan tidak ada celah sehingga tidak memungkinkan pasta semen untuk keluar dari cetakan. Selain itu juga dipersiapkan cetakan untuk benda uji silinder beton t = 30 cm, d = 15 cm untuk pengujian kuat tekan beton. Untuk mempermudah melepaskan balok dan silinder pada saat cetakan dibuka maka pada permukaan bagian dalam cetakan diolesi oli. c. Merakit tulangan Tulangan baja dirakit sedemikian rupa, sehingga membentuk kerangka sesuai dengan yang direncanakan. Kemudian dipersiapkan pula plat landasan baja untuk perletakan balok dan untuk perletakan beban. Gambar 3.5. Bentuk Penampang Memanjang Dari Benda Uji Gambar 3.6. Bentuk Penampang Melintang Dari Benda Uji Universitas Sumatera Utara d. Persiapan material beton Sebagai material beton dipersiapkan Semen Merk Andalas, Pasir, Kerikil dan air yang ditimbang sesuai dengan perhitungan yang ditentukan. e. Persiapan alat – alat pendukung. Alat – alat pendukung dalam proses pengecoran seperti: pan mixer mesin pengaduk beton, scrap, sendok semen, kerucut Abram, timbangan, dll.

3.3.2 Pengecoran Benda Uji

Urutan pengecoran adalah sebagai berikut: a. Hidupkan mesin pengaduk beton b. Masukkan air agar permukaan dalam mesin pengaduk basah, kemudian keluarkan yang tersisa di dalam mesin pengaduk. c. Setelah itu masukkan campuran beton kering pada percobaan biarkan beberapa detik sehingga bahan dapat tercampur merata. d. Kemudian tambahkan air dalam adukan sesuai dengan berat yang telah ditentukan. e. Aduk dengan kecepatan rendah selama + 3 menit agar campuran tersebut benar – benar teraduk secara merata. f. Tuangkan adukan tersebut secukupnya ke dalam pan untuk pengujian nilai slump. g. Setelah nilai slump terpenuhi, selanjutnya adukan beton dituangkan ke dalam cetakan balok I, II dan III dan silinder secara bertahap kemudian diratakan. Universitas Sumatera Utara

3.3.3 Perawatan Benda Uji

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

3.4 Pengujian Benda Uji

3.4.1 Pengujian Kuat Tekan Beton Benda Uji Silinder

a. Benda uji dikeluarkan dari rendaman 1 hari sebelum pengujian 28 hari agar permukaan benda uji kering. b. Kemudian timbang berat benda uji. c. Benda uji diletakkan pada Compression Machine sehingga tepat berada pada tengah – tengah alat penekannya. d. Secara perlahan – lahan beban tekan diberikan pada benda uji dengan mengoperasikan tuas pompa. e. Pada saat jarum penunjuk skala beban tidak naik lagi atau bertambah, maka catat skala yang ditunjuk oleh jarum penunjuk yang merupakan beban maksimum yang dapat dipikul oleh benda uji tersebut. Universitas Sumatera Utara

3.4.2 Pengujian Kekuatan Pada Balok Beton Bertulang

Ketiga balok tersebut di atas diuji satu persatu dengan prosedur sebagai berikut: a. Balok beton di atas perletakan yang telah tersedia, pasang dial dimana akan diukur lendutan. b. Pen pengukur regangan pada balok searah dengan sumbu balok dimana akan diukur regangannya. c. Letakkan sumber beban Hydraulic Jack tepat pada titik tengah profil. d. Setelah semua perangkat alat – alat pengujian disiapkan, kemudian dilakukan pembebanan secara berangsur – angsur dengan kenaikan setiap 500 kg pada pembacaan Hydraulic . e. Setiap tahap pembebanan, dilakukan pembacaan lendutan dan regangan serta mengamati deformasi – deformasi yang terjadi pada balok. f. Pembacaan dilakukan sampai balok tersebut mengalami keruntuhan.

3.4.3 Pengukuran Regangan Strain dan Lendutan Balok Pembebanan yang berangsur

– angsur bertambah akan mengakibatkan serat bawah balok akan mengalami regangan tarik dan serat atas balok akan mengalami regangan tekan dan regangan akan bertambah sesuai bertambahnya beban. Dengan timbulnya regangan pada balok, maka balok tersebut akan mengalami retak. Untuk menghitung regangan pada balok maka akan diukur pada 3 tempat yaitu atas, tengah, dan bawah, seperti pada gambar di bawah: Universitas Sumatera Utara Gambar 3.7. Penempatan Pen Pembaca Regangan Balok Gambar 3.8. Pembebanan Balok Dan Pengukuran Lendutan Universitas Sumatera Utara

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pendahuluan Hasil penelitian disajikan berupa data yang telah dianalisis dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik. Hasil penelitian dimulai dari data – data bahan yang mencakup pengujian agregat. Pengujian karakteristik beton terdiri dari 2 macam, pertama pengujian beton segar, pengujian yang dilakukan adalah pengujian slump flow . Kedua pengujian sifat mekanik beton yang meliputi kuat desak silinder beton dan kuat lentur balok beton bertulang. Pengujian yang paling utama dari penelitian ini adalah pengujian regangan dan lendutan balok beton bertulang. Data yang diperoleh dari pengujian utama adalah beban, lendutan, regangan, panjang retak, lebar retak dan pola retak. Dalam pengujian ini ada beberapa hal yang dianggap perlu untuk mendapat perhatian dan pembahasan sebagai berikut:

4.2 Keterbatasan Fasilitas

Data yang dihasilkan dari pengujian ini belum sempurna betul karena keterbatasan peralatan pengujian yang digunakan seperti penempatan alat jack Hydraulic dan pembebanan yang simetris dimana beban yang bekerja pada letak tumpuan balok boleh saja tidak sama besarnya antara kiri dan kanan, sehingga besar beban tidak sama. Universitas Sumatera Utara

4.3 Akurasi dari Alat Ukur Skala manometer pada alat

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

4.4 Pengujian Slump Pengujian

slump flow merupakan salah satu cara untuk mengetahui tingkat kelecakan campuran adukan beton. Nilai slump menandakan kepekatan atau kecairan suatu campuran beton. Nilai slump ini berpengaruh pada kuat desak beton dan kemudahan dalam pengerjaan. Pengujian slump menggunakan kerucut slump standar, dan campuran beton diletakkan didalamnya kemudian ketinggian aliran beton diukur. Slump test campuran didapat 18cm. Artinya campuran beton memiliki kelecakan yang baik. Dimana syarat slump tersebut adalah antara 15-20 cm. 4.5 Pengujian Kuat Tekan Beton mempunyai nilai kuat tekan yang lebih besar dibandingkan kuat tariknya. Kuat tekan beton dipengaruhi oleh komposisi dan kekuatan masing – masing bahan susun dan lekatan pasta semen pada agregat. Nilai kuat tekan beton didapatkan melalui tata cara pengujian standard, menggunakan mesin uji dengan Universitas Sumatera Utara cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu pada benda uji silinder beton diameter 15 cm dan tinggi 30 cm sampai benda uji tersebut hancur. Hasil dari pengujian kuat tekan silinder beton disajikan pada tabel di bawah ini: Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Kode silinder beton Kuat Tekan kgcm 2 Kuat Tekan Rata-rata kgcm 2 S-1 S-2 S-3 355 341 340 345 Universitas Sumatera Utara 4.6 Pengujian Pada Balok 4.6.1 Pengujian Lendutan Pada Balok