Analisa Lentur Dan Eksperimental Perkuatan Balok Beton Bertulang Dengan Sika Carbodur Plates Pasca Keruntuhan Pada Balok Beton Bertulang Normal

(1)

1

ANALISA LENTUR DAN EKSPERIMENTAL PERKUATAN BALOK

BETON BERTULANG DENGAN SIKA CARBODUR PLATESPASCA

KERUNTUHAN PADA BALOK BETON BERTULANG NORMAL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

Oleh :

090404093

T.DIPUTRA KERLIANSYAH

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN


(2)

i ABSTRAK

Penelitian yang ada pada saat ini berpengaruh kepada bagaimana cara menciptakan suatu konstruksi yang kuat, aman dan murah dengan memanfaatkan teori-teori yang ada. Berdasarkan diagram tegangan tekan disebutkan bahwa balok beton bertulang mengalami lentur murni pada saat diberikan beban hingga mencapai batas runtuhnya, dimana tegangan tekan ditahan oleh balok sepanjang dari garis netral ke serat atas balok dan tegangan tarik ditahan oleh baja. Ditinjau dari fungsi beton pada balok beton bertulang, dikatakan bahwa pada daerah tarik ditahan oleh tulangan baja dan daerah tekan ditahan oleh beton,pada balok yang sudah runtuh akan di perbaiki lagi dengan menggunakan sika carbodur

Hasil pengujian menunjukkan bahwa balok beton bertulang yang diperbaiki mengalami penurunan lendutan dan regangan sebesar 10.97 % dan 7,82 % serta peningkatan kapasitas lentur balok beton bertulang sebesar 8,01 %. Dari hasil pengujian dapat diambil kesimpulan bahwa balok beton bertulang normal yang telah di perbaiki dapatlebih kuat.

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


(3)

ii KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir yang berjudul “ANALISA LENTUR DAN EKSPERIMENTAL PERKUATAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN SIKA CARBODUR PLATES PASCA KERUNTUHAN PADA BALOK BETON BERTULANG NORMAL” ini dimaksudkan untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

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

2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan waktu, dukungan, masukan, serta bimbingan kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Bapak Ir. Besman surbakti,M.T, dan Ir. Torang Sitorus,M.T., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Kedua orangtua, Teuku Marzuki dan Erlis Erawaty , yang tak pernah berhenti memberikan doa, dukungan, motivasi, kasih sayang dan segalanya untuksaya selama ini. serta seluruh keluarga besar saya yang selalu mendukung dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.


(4)

iii 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

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

8. Seluruh staf pegawai kak Lince, Kak Dina, Kak Dewik, Bang Julpan, Bang Jul KP, Bang Edi , Bang Amin dan Wong Tuo Penunggu Beton dan juga semua pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

9. Seluruh keluarga saya sipil 2009 yang telah sangat banyak membantu saya mulai dari awal proses pengerjaan tugas akhir : Ade Septiawan, Tama Husein (Saddam), Ali Modo Idris, Odoy, Dicky, Ubul, Wahyu Impal, Sandy, Kirun, Irsyad, Hafiz Lida, Pandu, Rizky Utama, Rizky Tamba, Perkasa Damanik, Kibran Buyung samudra, Dewik, Posma Nikolas Hutabarat, Mario, Ableh, Bang Alle, dan semuanya.

10.Teman-teman seperjuangan yang sudah duluan tamat.

11.Semua abang/kakak dan adik-adik angkatan yang telah membantu penulis selama pengerjaan tugas akhir ini: Bang Gejond , Bang Indra , Muis, Kembat Insyaf, Lumajun, Novia,Suryadi, Acong, Puter, yang selalu memberi canda dan tawa serta temaan-teman lainya yang tidak bisa dituliskan satu-persatu yang lainya.

12.Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.


(5)

iv Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. 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 2015 Penulis


(6)

v DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ...………... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR GRAFIK ... xi

DAFTAR NOTASI ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 6

1.3 Tujuan Penelitian ... 7

1.4 Batasan Masalah ... 7

1.5 Sistematika Penulisan... 8

1.6 Metode Penelitian ... 9

1.7 Pelaksanaan Penelitian ... 10

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 12

2.1. Umum ... 12

2.2. Bahan Yang Digunakan ... 12

2.2.1Semen Portland ... 12

2.2.2 Agregat...13

2.2.3 Air ... 14


(7)

vi

2.3. Sifat Beton………...………..………...16

2.3.1 Kuat Tekan ………..……….……… 16

2.3.2 Kuat Tarik ………..……..……….17

2.3.3 Kuat Geser ………..……..………18

2.3.4 Rangkak ………..……..………19

2.3.5 Susut ………..……..………...19

2.4. Perilaku Tegangan-Regangan Beton …..………..……….20

2.5. Balok Beton Bertulang ………...……….………..22

2.5.1 Baja Tulangan ………....…………...23

2.5.2 Analisa Balok Beton Bertulang ……..…………..………24

2.5.2.1 Analisa Balok Terlentur Tulangan (Tunggal)………... 26

2.5.2.2 Analisis Balok Terlentur Tulangan(Rangkap)……….. 28

2.5.2.3 Tulangan Geser………..…..…...………... 30

2.6. Retak………..………..……….. 31

2.7. Lendutan ……….………...33

2.7.1 Perhitungan Lendutan ………..…... 34

2.7.2 Momen Inersia Penampang Retak ……….………...36

2.8. Sejarah Fiber Reinforced Polymer (FRP) ... 37

2.9. Penggunaan FRP pada Struktur Bangunan... 37

2.10.Material FRP (Fiber Reinforced Polymer )...38

2.11.Sika Carbodur Plates Sebagai Bahan CFRP...39


(8)

vii

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 42

3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang ...42

3.2 Perencanaan Campuran Beton ………...46

3.2.1 Perencanaan Campuran Benda Uji Silinder………... 46

3.2.2 Perencanaan Campuran Benda Balok Beton Bertulang ..……. 47

3.2.3Persiapan Pembuatan Benda Uji ………..………48

3.2.3.1 Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder.………48

3.2.3.2 Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang………...………….……….49

3.2.4 Pengecoran Benda Uji ...……….…………...………... 50

3.2.5 Perawatan Benda Uji Pasca Pengecoran ……….……. 53

3.3 Pengujian Kuat Tekan Beton ………...………….. 54

3.4 Pengujian Kuat Tarik Beton ………..………….………...…56

3.5 Pengujian Kuat Lentur ………...57

3.6 Perbaikan Balok Pasca Keruntuhan ... 59

3.7 Bagan Alir Percobaan...61

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN .………...63

4.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik ……….63

4.1.1 Kuat Tekan Silinder Beton …..………..………...63

4.1.2 Kuat Tarik Belah Silinder Beton ………..……… 65

4.2. Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang ……..….………..66

4.3. Lendutan Balok Secara Teori..…….……….………...69

4.4. Pengujian Regangan Balok Beton Bertulang ……..……….. 92


(9)

viii 4.5.1 Hubungan Tegangan-Regangan Beton Balok

Beton Bertulang………...104

4.5.2 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik Balok Beton Bertulang………..……...110

4.6. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Normal...…..……107

4.7. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Setelah Diperbaiki Dengan Carbodur...114

4.8. Retak Balok Beton Bertulang BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………..……...131

5.1 Kesimpulan………..………..………...……….. 131

5.2 Saran ………...………...……..………..….. 131


(10)

ix DAFTAR GAMBAR

No Judul Hal

1.1 Momen dan Lintang dalam Kondisi Lentur Murni 3

1.2 Diagram Tegangan Tekan Penampang Balok 4

1.3 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang 11 1.4 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang 8 1.5 Pembebanan dan perletakan dial indikator pada balok beton bertulang

normal

9

2.1 HubunganTegangan dan Regangan Benda Uji Beton 17

2.2 Hubungan Tegangan-Regangan Linear 21

2.3 Perilaku Lentur Balok Beban Kecil 22

2.4 Perilaku Lentur Balok Beban Ultimat 25

2.5 Diagram Tegangan Regangan Seimbang 25

2.6 Balok Tegangan Ekivalen Whitney 26

2.7 Analisa Balok Bertulangan Rangkap 29

2.8 Retak pada Balok 32

3.1 Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang 43

3.2 Sketsa Pembebanan Balok Beton Bertulang 47

3.3 Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang Normal 48

3.5 Cetakan Benda Uji Silinder 48

3.6 Bahan Adukan Benda Uji 49

3.7 Dimensi Balok Beton Bertulang Normal 49

3.9 Proses Pengadukan Campuran Beton 51

3.10 Pengujian Slump 51

3.11 Proses Pengecoran 52

3.12 Beton setelah diratakan dengan sendok semen 52


(11)

x

3.16 Benda Uji Silinder 54

3.17 Penimbangn Benda Uji 55

3.18 Pengujian Kuat Tekan Silinder Beton 55

3.19 Pengujian Kuat Tarik Silinder Beton 56

3.20 Benda Uji Silinder yang Telah Terbelah 57

3.21 Dial Indicator 58

3.22 Alat Pompa dan hydraulic Jack 58

3.23 Selang Hydraulic dan Manometer 59

4.1 Positioning Dial Indicator Lendutan 67


(12)

xi DAFTAR GRAFIK

No Judul Hal

4.1 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang Normal 68 4.2 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang setelah di perbaiki 69 4.3 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teori pada

Balok Beton Bertulang Normal

78

4.4 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teori pada Balok Beton Bertulang setelah di perbaiki

88

4.5 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki

89

4.6 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Perhitungan Teori pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki

90

4.7 Hubungan Beban-Regangan Beton (εc) pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki

91

4.8 Hubungan Beban-Regangan Tulangan Tarik (εs) pada Balok Beton Normal dan setelah di perbaiki

101

4.9 Hubungan Tegangan-Regangan Beton (��) pada Balok Beton Bertulang Normal

102

4.10 Hubungan Tegangan-Regangan Beton(��)pada Balok Beton Bertulang setelah di perbaiki

103

4.11 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik (��) pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki

104

4.12 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik (��) pada Balok Beton Bertulang Normal

106

4.13 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik (��) pada Balok Beton Bertulang setelah di perbaiki

106

4.14 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik (��) pada Balok Beton BertulangNormal dan setelah di perbaiki

107

4.15 Hubungan Beban-Tegangan Lentur pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki


(13)

xii DAFTAR NOTASI

f’c : Kekuatan tekan (N/mm²) P : Beban tekan (kg)

A : Luas permukaan benda uji (cm²) SD : Deviasi standar (kg/cm²)

n : Jumlah total benda uji hasil pemeriksaan / jumlah data ft : Kuat tarik belah (N/mm²)

� : Tegangan Beton (MPa) Ec : Modulus elastis beton (MPa)

Es : Modulus elastis baja tulangan (MPa)

Nd : Resultan seluruh gaya tekan pada daerah di atas garis netral (N) Nt : Resultan seluruh gaya tarik pada daerah di bawah garis netral (N) 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)

Asb : Luas tulangan balok seimbang (mm²)

ρ : Ratio penulangan

d : Tinggi efektif balok (mm) b : Lebar balok (mm)

β1 : Konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton

�� : Momen inersia efektif (mm⁴)

�� : Momen beban layan maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan


(14)

xiii

��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) = 1/2ℎ

q : Berat sendiri balok (N/mm)

��′ : Regangan tulangan tekan

�s : Regangan tulangan tarik

�� : Regangan beton

Mn : Momen nominal (Nmm)

Δ� : Lendutan (mm)

fc : Tegangan beton (N/mm²)

fs : Tegangan tulangan tarik (N/mm²) W : Luas Bidang Momen


(15)

i ABSTRAK

Penelitian yang ada pada saat ini berpengaruh kepada bagaimana cara menciptakan suatu konstruksi yang kuat, aman dan murah dengan memanfaatkan teori-teori yang ada. Berdasarkan diagram tegangan tekan disebutkan bahwa balok beton bertulang mengalami lentur murni pada saat diberikan beban hingga mencapai batas runtuhnya, dimana tegangan tekan ditahan oleh balok sepanjang dari garis netral ke serat atas balok dan tegangan tarik ditahan oleh baja. Ditinjau dari fungsi beton pada balok beton bertulang, dikatakan bahwa pada daerah tarik ditahan oleh tulangan baja dan daerah tekan ditahan oleh beton,pada balok yang sudah runtuh akan di perbaiki lagi dengan menggunakan sika carbodur

Hasil pengujian menunjukkan bahwa balok beton bertulang yang diperbaiki mengalami penurunan lendutan dan regangan sebesar 10.97 % dan 7,82 % serta peningkatan kapasitas lentur balok beton bertulang sebesar 8,01 %. Dari hasil pengujian dapat diambil kesimpulan bahwa balok beton bertulang normal yang telah di perbaiki dapatlebih kuat.

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


(16)

1 BAB I

PEBDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Beton Merupakan campuran dari beberapa bahan batu-batuan yang direkatkan oleh bahan ikatan. Beton dibentuk dari agregat kasar san 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 saat pengerjaan konstruksi tertentu untuk meningkatkan workability, durability dan waktu pengerasan.

Secara sederhana,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 susun (semen, pasir, kerikil, dan air) yang masih plastis ini dicor ke dalam acuan dan dirawat untuk mempercepat reaksi hidrasi campuran semen air, yang menyebabkan pengerasan beton. Bahan yang terbentuk ini mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, tetapi ketahanan terhadap tarik rendah.

Beton yang sangat diminati karena bahan ini merupakan bahan konstruksi yang mempunyai banyak kelebihan, antara lain:

1. Harga yang relatif murah karena dapat menggunakan bahan-bahan dasar dari bahan lokal. 2. Beton termasuk bahan yang memiliki kekuatan tekan tinggi, selain itu mempunyai sifat


(17)

2 3. Beton yang segar dapat dengan mudah diangkut ataupun dicetak dalam bentuk apa pun

dan ukuran seberapapun tergantung keinginan.

4. kuat tekannya yang tinggi mengakibatkan jika dikombinasikan dengan baja tulangan (yang kuat tariknya tinggi) dapat dikatakan mampu dibuat untuk struktur berat.

5. Beton termasuk tahan aus dan tahan kebakaran, sehingga biaya perawatan termasuk rendah.

Selain itu beton juga memiliki kekurangan, kekurangan beton antara lain: 1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak.

2. Beton segar mengerut saat pengeringan dan beton keras mengembang jika basah, sehingga dilatasi (contraction joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu.

3. Beton keras mengembang dan menyusut bila terjadi perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi (expansion joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu.

4. Beton sulit untuk kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusakkan beton.

5. Beton bersifat getas (mudah pecah).

Beton mempunyai kekuatan tarik yang lemah sehingga dapat mengakibatkan keretakan pada balok beton apabila diberikan beban, maka digunakanlah tulangan baja pada bagian yang memerlukan kekuatan tarik pada balok beton, sehingga dapat dikatakan "beton bertulang". Sifat beton yang dapat memikul kuat tekan dapat berfungsi menahan tekan, sedangkan tulangan baja berfungsi menahan kuat tarik pada struktur beton bertulang.


(18)

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

Kuat tekan beton diawali oleh tegangan tekan maksimum f'c dengan satuan N/m atau MPa. Nilai kuat beton beragam sesuai dengan umurnya, dan biasanya nilai kuat tekan ditentukan pada waktu umur beton mencapai 28 hari setelah pengecoran. Nilai kuat tekan beton diperoleh dari tata cara pengujian standar dengan menggunakan mesin dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder beton sampai hancur. Tata cara pengujian umunya dipakai adalah ASTM (American Society for Testing Materials) C39-86.

Lentur murni adalah kondisi dimana balok beton bertulang memiliki gaya lintang nol(0) dan momen konstan apabila diberi beban sebesar P/2 (lihat pada gambar dibawah ini)


(19)

4 Gambar 1.2Diagram Tegangan Tekan Penampang Balok

Penampang S, yang berada tepat ditengah bentang, mengalami gaya lentur murni. Ketika diberikan beban hingga mencapai batas runtuhnya, maka secara aktual tegangan tekan yang terjadi bervariasi sepanjang c dari garis netral hingga ke serat atas balok, akan tetapi tegangan tarik akan ditahan oleh tulangan baja. Namun, secara teoritis, untuk mempermudah perhitungan tegangan tekan dianggap berbentuk persegi, dimana tegangan tekan yang terjadi sebesar 0,85 f'c sepanjang a yang terjadi tepat diatas garis netral hingga serat atas balok, sedangkan tegangan tarik juga akan ditahan oleh tulangan baja.

Beton bertulang merupakan gabungan dua jenis bahan, yaitu beton yang mempunyai kuat tekan yang tinggi tetapi kuat tarik yang rendah dan baja tulangan yang mempunyai kuat tarik yang tinggi. Kedua jenis bahan ini dapat bekerja sama dengan baik sebagai bahan komposit, yang banyak dipakai dalam berbagaikonstruksi

Struktur beton bertulang yang mengalami kerusakan, dapat diperbaiki dengan berbagai cara, diantaranya mengelupas selimut betonnya kemudian dilakukan pengecoran kembali, memperluas penampang balok beton bertulang, atau melapisi bagian luarnya dengan baja maupun bahan komposit lain


(20)

5 Perbaikan struktur pada umumnya bertujuan untuk mengembalikan atau meningkatkan kekuatan elemen struktur agar mampu menahan beban sesuai dengan rencana. Umumnya, struktur perlu perkuatan bilamana terjadi perubahan fungsi bangunan atau bilamana elemen-elemen strukturnya dirancang sesuai tata cara yang lama dimana beban gempa nominalnya lebih rendah dari yang ditetapkan oleh tata cara saat ini (Purwono, Tavio, Imran, dan Raka, 2002 dan Badan Standarisasi Nasional, 2002). Kemungkinan lainnya, struktur tersebut sebelumnya hanya didesain terhadap beban gravitasi saja. Padahal, struktur tersebut harus menerima beban yang lebih besar akibat beban gempa sehingga struktur tersebut bisa tidak kuat. Hal ini akan mengakibatkan kerusakan atau bahkan kegagalan/keruntuhan.

Dengan adanya perkembagan teknologi,di temukanlah material jenis baru yang dapat memperkuat struktur beton tanpa harus mengganti beton lama yang telah mengalami kerusakan yaitu dengan carbon fiber reinforced polymer ( CFRP). Sika CarboDur Plates termasuk pada jenis Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP), digunakan sebagai bahan untuk memperkuat struktur beton, kayu dan batubata. Jenis ini ditempelkan di bagian permukaan luar dari struktur yang berfungsi sebagai tulangan.

Di lain pihak ada Carbon Fiber Reinforced Plate (CFRP) yang menawarkan beberapakeunggulan yang tidak dimiliki oleh baja tulanganyaitu : mempunyai kuat tarik yang jauh lebih tinggidari kuat tarik baja tulangan, yaitu sebesar 2800MPa, mempunyai kekakuan yang cukup tinggidimana modulus elastisitasnya (E) 165.000 MPa,tidak mengalami korosi karena terbuat dari bahannon logam, mempunyai penampang yang kecil danringan dengan berat 1,5 g/cm3, serta mudahpemasangannya.

CFRP merupakan bahan perkuatan lentur dan dipasang pada permukaan bawah balok. Bahan yang dipakai adalah type Sika Carbodur S512 dengan data teknis diambil dari brosur dan merupakan data sekunder dari PT. Sika Nusa Pratama selaku produsen. Penggunaan CFRP sebagai tulangan eksternalpada struktur beton memerlukan bahan pengikat agar diperoleh aksi


(21)

6 komposit antara beton dan CFRP.Data teknis tentang epoxy adhesives merupakan data sekunder dari PT. Sika Nusa Pratama selaku produsen, Perekat yang dipakai adalah epoxy adhesives jenis Sikadur 30.

1.2. Perumusan Masalah

Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas maka dapat dirumuskan suatu permasalahan, yaitu:

a. Berapa besar kapasitas lentur balok bertulang normal, dengan perkuatan balok beton bertulang yang ditambahkan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan balok beton bertulang normal?

b.Bagaimana lendutan yang terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutanbalok beton bertulang normal, dengan perkuatan balok beton bertulang yang ditambahkan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan balok beton bertulang normal?

c. Bagaimana regangan yang terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutanbalok beton bertulang normal, , dengan perkuatan balok beton bertulang yang ditambahkan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan balok beton bertulang normal?

d. Bagaimana Tegangan tarik terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutan balok beton bertulang normal, dengan perkuatan balok beton bertulang yang ditambahkan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan balok beton bertulang normal?


(22)

7 1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui perbandingan besar kapasitas balok beton bertulang normal denganpenambahan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan.

2. Untuk mengetahui dan membandingkan lendutan yang terjadi pada balok beton bertulang normal dengan penambahan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan.

3. Untuk mengetahui dan membandingkan regangan yang terjadi pada balok beton bertulang normal dengan penambahan mutu Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan.

4. Untuk mengetahui tegangan tarik pada balok beton bertulang normal dengan penambahan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan

1.4. Batasan Masalah

Dalam penelitian yang akan dilakukan, ada terdapat beberapa lingkup masalah yang dibatasi, yaitu karakteristik bahan yang akan digunakan sebagai benda uji adalah sebagai berikut:

a. Benda uji yang akan dipakai berupa beton yang berbentuk balok dengan dimensi penampang 15 cm x 25 cm dan panjang 320 cm.

b. Beton yang akan dipakai pada balok normal ialah K-175.

c. Beton yang akan digunakan pada balok dengan penambahan Sika Carbodur S1012 ialah K-175 (pada bagian tarik setelah pengetesan balok normal).


(23)

8 e. Tulangan yang dipakai:

* Tulangan pada daerah tumpuan : 4D12

* Tulangan pada daerah lapangan : 4D12

* Tulangan sengkang : D6-100

f. Perletakan balok ialah perletakan sederhana (sendi dan rol)

g. Dimensi cetakan silinder yang digunakan dengan diamter 15 cm dan tinggi 30 cm.

1.5. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan penelitian ini terdiri dari lima bab. Masing-masing bab dibagi dalam sub bab mengenai pokok pembahasan, kemudian diuraikan dengan tujuan dapat diketahui yang dipermasalahan yang dibicarakan. Adapun sistematika penulisan penelitian ini ialah sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini terdiri dari latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari tugas akhir ini.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini terdiri dari uraian tentang balok beton bertulang normal dan balok beton bertulang dengan penambahan fiber wrap pada bagian tarik pasca keruntuhan.


(24)

9 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini terdiri dari uraian tentang persiapan penelitan mencakup perancangan alat test tekut (buckling test) mulai dari perhitungan dimensi alat dan bahan uji, pemasangan alat. Pembuatan benda uji mulai dari persiapan penyediaan bahan, sampai pembuatan benda uji hingga pelaksanaan pengujian.

BAB IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN PENELITIAN

Bab ini terdiri dari analisa dan hasil pengujian benda uji dalam peneitian, meliputi: hasil pengujian kuat tekan dan tarik balok beton normal dan balok beton bertulang dengan penambahan fiber wrap pada bagian tarik pasca keruntuhan..

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini terdiri dari kesimpulan hasil dan saran yang diperlukan atas pembahasan dan penyelesaian masalah yang telah dilakukan serta untuk penelitan lanjut.

1.6. Metode Penelitian

Adapun metodologi penelitian adalah eksperimental di laboratorium. Pembuatan benda uji dilakukan di laboraturium Bahan Rekayasa Program S1 Departemen Teknik sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Benda uji dibuat sebanyak 1 buah balok beton bertulang ( 1 balok beton bertulang normaldan 4 buah Beton silinder). Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah beton dengan benda uji 4 buah Beton silinder dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program S-1 Departemen Teknik sipik Universitas Sumatera Utara. Pengujian kuat lentur balok beton bertulang normal dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Pengujian balok dilakukan diatas dua


(25)

10 perletekan sederhana (sendi dan rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari.setelah balok normal runtuh kemudian di beri perkuatan pada bagian tarik.kemudian di lakukan pengujian lagi seperti pada balok normal.

1.7. Pelaksanaan Penelitian

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

1. Uji material beton yang akan digunakan sebagai berikut:

* Analisa ayakan pasir dan kerikil

* Berat jenis ayakan pasir dan kerikil

* Berat isi pasir dan kerikil

* Kadar lumpur pasir dan kerikil

2. Perencanaan ( Mix Design ) benda uji sebanyak 1 (satu) buah balok beton bertulang (1 buah balok beton bertulang normal) dan 1 buah beton silinder yang dikerjakan di Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Spil Program Strata (S-1), Universitas Sumatera Utara.

3. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton dengan benda uji 4 buah beton silinder yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata 1 (S-1) Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Pengujian Kuat Lentur dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan benda uji


(26)

11 K- 200

4Ø12 K-175

K- 200

4Ø12 K-175

sebanyak 1 buah balok beton bertulang yang diletakkan pada perletakan sederhana (sendi dan rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulick Jack dengan kondisi dimana balok beton bertulang sudah mencapai umur 28 hari. Pemberian Beban statis sampai balok beton bertulang mengalami belah.

5.setelah balok normal runtuh kemudian di beri perkuatan pada bagian tarik.kemudian di lakukan pengujian lagi seperti pada balok normal.Berikut ini adalah gambar benda uji yang akan dibuat dan di uji:

Kode Benda Uji Mutu Benda Uji Diameter (cm) Tinggi (cm) Jumlah

Silinder 1 K-175 15 30 4

Gambar 1.3Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton normal

Gambar 1.4Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton normal setelah pemberian Sika CarboDur pasca keruntuhan


(27)

12 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Beton sebagai bahan konstruksi yang umum digunakan, memiliki kuat tekan yang tinggi namun kuat tariknya rendah, untuk mengatasi hal ini dipasanglah tulangan untuk menahan kelemahan beton terhadap tarik, inilah yang disebut beton bertulang. Sehingga ketika material beton tidak mampu lagi menahan gaya tarik yang terjadi, maka tulangan yang sepenuhnya bertugas untuk menahan gaya tarik, sedangkan gaya tekan tetap ditahan oleh beton.

2.2 Bahan yang digunakan

Beton tersusun atas tiga bahan penyusun utama, yaitu semen, agregat, dan air. Terkadang juga diberi bahan tambahan (additive) ke dalam campuran beton untuk tujuan tertentu. Dalam penelitian ini digunakan juga pipa pvc untuk membuat lubang di daerah tarik.

2.2.1 Semen Portland

Semen Portland adalah semen hidrolis yang berfungsi sebagai bahan perekat yang dihasilkan dengan cara menggiling terak portland terutama yang terdiri dari kalsium silikat yang bersifat hidrolis dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat yang boleh ditambah dengan bahan tambahan lain.

Berdasarkan American Society for Testing Materials (ASTM) ada lima jenis semen portland, yaitu:

1. Tipe I : Semen serbaguna yang digunakan pada pekerjaan konstruksi biasa.

2. Tipe II : Semen modifikasi yang mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah daripada semen tipe I dan memiliki ketahanan terhadap sulfat yang cukup tinggi.


(28)

13 3. Tipe III : Semen dengan kekuatan awal yang tinggi yang akan menghasilkan, dalam waktu

24 jam, beton dengan kekuatan sekitar dua kali semen Tipe I. Semen ini memiliki panas hidrasi yang jauh lebih tinggi.

4. Tipe IV : Semen dengan panas hidrasi rendah yang menghasilkan beton yang melepaskan panas dengan sangat lambat. Semen jenis ini digunakan untuk struktur-struktur beton yang sangat besar.

5. Tipe V : Semen untuk beton-beton yang akan ditempatkan di lingkungan dengan konsentrasi sulfat yang tinggi.

2.2.2 Agregat

Agregat merupakan material granular seperti kerikil, batu pecah, dan kerak tungku pijar yang dipakai bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk beton atau adukan semen hidrolik. Agregat yang digunakan sebagai campuran beton harus memenuhi syarat-syarat yaitu: bersih, kuat, tahan lama, tidak bercampur dengan lumpur, dan distribusi ukuran agregat memenuhi ketentuan-ketentuan yang berlaku.

Agregat berdasarkan besar butiran dapat digolongkan menjadi dua,yaitu: a. Agregat Halus

Agregat halus (pasir) merupakan hasil disintegrasi alami batuan atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu yang memiliki ukuran butir terbesar 5 mm. Pasir yang digunakan sebagai bahan campuran beton harus memenuhi syarat berikut:

1. Berbutir tajam dan keras.

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


(29)

14 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.

b. Agregat Kasar

Agregat kasar (kerikil) merupakan agregat yang mempunyai ukuran diameter 5 mm sampai 40 mm. Sebagai pengganti kerikil dapat pula digunakan batu pecah (split). Kerikil atau batu pecah yang digunakan sebagai bahan beton harus memenuhi syarat berikut:

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. 2.2.3 Air

Air dalam campuran beton berfungsi sebagai pemicu reaksi kimia dengan semen, membasahi agregat, dan mempermudah pengerjaan beton karena air akan membuat beton menjadi lecak. Air yang digunakan dalam campuran beton harus memenuhi syarat-syarat berikut: 1. Tidak mengandung lumpur atau benda melayang lainnya lebih dari 2 gram/liter.

2. Tidak mengandung garam yang dapat merusak beton ( asam, zat organic, dan lainnya). 3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.


(30)

15 2.2.4 Bahan Tambah (Additive)

Bahan tambah, aditif adalah bahan selain semen, agregat, dan air yang ditambahkan pada adukan beton, selama pengadukan dalam jumlah tertentu untuk merubah beberapa sifatnya. Ada beberapa jenis aditif yang sering digunakan,yaitu:

1. Air entertaining admixture

Sesuai dengan ASTM C260 dan C618, digunakan untuk meningkatkan ketahanan beton terhadap efek beku dan cair dan memperbaiki ketahanan terhadap kerusakan yang disebabkan oleh garam yang mencair. Sehingga ketika beton mencair, air dapat mengalir keluar dari gelembung sehingga retak pada beton yang diberi tambahan zat ini akan lebih sedikit dibandingkan tidak menggunakan tidak menggunakan air entertaining admixture

2. Accelerating admixture

Zat aditif ini seperti kalsium klorida yang bersifat mempercepat kekuatan beton. Hasil dari penggunaan zat aditif ini ke dalam adukan beton adalah dapat mengurangi waktu untuk perawatan dan perlindungan beton dan mempercepat waktu untuk pelepasan cetakan.

3. Retarding admixture

Zat ini digunakan untuk memperlambat pengerasan beton dan menghambat kenaikan temperature. Zat ini sangat berguna untuk penuangan beton dalam jumlah besar dimana kenaikan temperature yang signifikan mungkin terjadi.

4. Superplasticizer

Penggunaan zat aditif ini ke dalam campuran beton dapat mengurangi kandungan air di dalam beton secara signifikan dan dalam waktu yang bersamaan meningkatkan nilai slump beton.


(31)

16 5. Waterproofing material

Bahan aditif ini berguna untuk membantu memperlambat penetrasi air ke dalam beton yang berpori, namun mungkin tidak akan membantu pada beton yang sudah padat dan terawatt dengan baik.

2.3. Sifat Beton 2.3.1. Kuat tekan

Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan maksimum fc’ dengan satuan N/mm atau Mpa. Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara nilai 10-65 Mpa. Untuk struktur beton bertulang umumnya menggunakan beton dengan kuat tekan berkisar 17-30 Mpa, sedangkan untuk beton prategang digunakan beton dengan kuat tekan lebih tinggi, berkisar antara 30-45 Mpa.

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

1. Mutu beton dengan fc’ kurang dari 10 Mpa, digunakan untuk beton non struktur (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 pondasi).

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

Nilai kuat tekan beton diperoleh melalui tata cara pengujian standar, menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu dengan benda uji silinder (diameter 150 mm, tinggi 300 mm) sampai hancur. Kuat tekan masing-masing benda uji ditentukan oleh tegangan tekan tertinggi fc’ yang dicapai benda uji umur 28 hari akibat beban tekan selama percobaan. Dengan demikian dicatat bahwa tegangan fc’


(32)

17 bukanlah tegangan yang timbul saat benda uji hancur, melainkan tegangan maksimum saat

regangan beton εc mencapai nilai ± 0,002.

Gambar 2.1Hubungan Tegangan dan Regangan Benda Uji Beton 2.3.2. Kuat Tarik Beton

Kuat tarik beton dilakukan dengan pengujian split cylinder yang hasilnya mendekati kuat tarik yang sebenarnya, dimana diperoleh nilai kulat tarik dari beberapa kali pengujian adalah 0,50-0,60 kali √f’c, sehingga untuk beton normal digunakan 0,57√f’c. Pengujian kuat tarik beton ini juga menggunakan benda uji yang sama dengan uji kuat tekan, yaitu silinder beton berdiameter 150 mm dan panjang 300 mm, yang diletakkan pada arah memanjang di atas alat penguji. Kemudian silinder akan diberikan beban merata searah tegak dari atas pada seluruh panjang silinder. Ketika kuat tariknya terlampaui, maka benda uji akan terbelah menjadi dua bagian, dimana tegangan tarik yang timbul pada saat benda uji tersebut terbelah disebut split cylinder strength, diperhitungkan sebagai berikut:

�� = 2

� � �� 0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005

T e g a n g a n ( M p a ) Regangan (mm/mm) fc' Maksimum


(33)

18 Dimana:

Ft = Kuat tarik belah��

�2�

P = Beban pada waktu belah (N) L = Panjang benda uji silinder(m) D = Diameter benda uji silnder (m) 2.3.3. Kuat geser

Untuk komponen struktur beton bertulang, apabila gaya geser yang bekerja cukup besar sehingga diluar kemampuan beton untuk menahannya, maka perlu memasang baja tulangan tambahan untuk menahan geser tersebut. Persamaan yang digunakan untuk menunjukkan tegangan lentur dan tegangan geser adalah:

� =�.�

� ���� =

�.�

��

Dimana:

�= tegangan lentur

� = momen yang bekerja pada balok

� = jarak serat terluat terhadap garis netral

�= momen inersia penampang balok terhadap garis netral

�= tegangan geser

� = gaya geser akibat beban luar

�= Momen statis terhadap garis netral penampang


(34)

19 2.3.4. Rangkak

Ketika beton menerima beban secara terus menerus, maka beton akan mengalami deformasi, dimana setelah deformasi awal terjadi, selanjutnya akan terjadi deformasi yang disebut rangkak (creep). Hal-hal yang mempengaruhi rangkak adalah:

1. Tegangan sangat mempengaruhi rangkak, karena rangkak berbanding lurus dengan tegangan selama tegangan yang terjadi tidak lebih dari 0,50 fc’, lebih dari tingkat ini maka rangkak akan bertambah sangat cepat.

2. Lama waktu perawatan beton,semakin lama waktu perawatan maka rangkak yang terjadi semakin kecil.

3. Beton mutu tinggi akan mengalami rangkak lebih sedikit daripada beton mutu rendah pada tingkat tegangan yang sama.

4. Temperatur, semakin tinggi temperature maka rangkak akan semakin bertambah. 5. Kelembapan, semakin tinggi kelembapan maka rangkak akan semakin berkurang. 6. Beton dengan persentase pasta yang paling tinggi memiliki rangkak yang paling besar. 2.3.5. Susut

Susut adalah berkurangnya volume beton akibat kehilangan uap air karena penguapan. Susut berlangsung selama bertahun-tahun, namun umumnya sekitar 90% susut terjadi pada tahun pertama. Hal-hal yang mempengaruhi susut adalah:

1. Semakin besar luas permukaan dari salah satu elemen beton bila dibandingkan dengan volumenya, semakin besar tingkat susutnya.

2. Lingkungan juga sangat mempengaruhi besarnya susut, jika beton terkena angin yang cukup banyak selama perawatan, maka susut yang dialami akan semakin besar.


(35)

20 3. Penggunaan agregat yang tidak terlalu absorptive seperti granit dan batu kapur juga dapat

mengurangi susut.

4. Meminimalisasi jumlah air dalam campuran beton juga dapat mengurangi susut yang terjadi. 2.4. Perilaku Tegangan-Regangan Beton

Tegangan merupakan perbandingan antara gaya yang bekerja pada beton dengan luas penampang beton. Keadaan ini dapat dinyatakan sebagai berikut :

σ = P / A

Dimana :

σ = tegangan beton (Mpa) P = beban (N)

A = luas penampang beton (mm²)

Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang (ΔL) terhadap panjang mula-mula (L). regangan dinotasikan dengan ε dan tidak mempunyai satuan. Regangan yang terjadi pada beton dinyatakan dalam rumus berikut :

ε = ΔL / L

Dimana :

ΔL = perubahan panjang

L = panjang awal

Jika hubungan tegangan dan regangan dibuat dalam bentuk grafik dimana setiap nilai tegangan dan regangan yang terjadi dipetakan kedalamnya dalam bentuk titik-titik, maka titik-titik tersebut terletak dalam suatu garis lurus sehingga terdapat kesebandingan antara hubungan tegangan dan regangan.


(36)

21 Gambar 2.2 Hubungan Tegangan- Regangan Linear

Hubungan tegangan – regangan seperti yang ditunjukkan gambar di atas adalah hubungan yang linear, dimana regangan berbanding lurus dengan tegangannya. Hukum hooke berlaku dalam keadaan ini. Akan tetapi dalam kondisi yang sebenarnya, tegangan tidak selalu berbanding lurus dengan regangan, hubungan tersebut apabila dipetakan dalam bentuk titik-titik, maka akan berbentuk seperti gambar dibawah ini:


(37)

22 Gambar 2.3 Hubungan Tegangan Regangan Non Linear

2.5. Balok Beton Bertulang

Beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yang di syaratkan dengan atau tanpa prategang, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua bahan tersebut bekerja sama dalam memikul gaya-gaya. (SNI 03- 2847 – 2002, Pasal 3.13 )

Baja tulangan memiliki sifat kuat terhadap gaya tarik, sedangkan beton memiliki sifat kuat terhadap tekan, namun lemah terhadap tarik. Berdasarkan kelebihan dan kekurangan kedua material tersebut, maka lahirlah beton bertulang menjadi satu kesatuan yang komposit.

Beton bertulang mempunyai sifat sesuai dengan sifat bahan penyusunnya, yaitu sangat kuat terhadap beban tarik maupun beban tekan. Beban tarik pada beton bertulang ditahan oleh baja tulangan, sedangkan beban tekan cukup ditahan oleh beton. Beton juga dapat melindungi baja dari kebakaran dan karat agar tetap awet.


(38)

23 Ketika beban yang diterima kecil, maka beton dan tulangan akan bekerja sama dalam menahan gaya-gaya yang terjadi, namun ketika beban yang diterima semakin besar maka struktur akan mengalami retak, dimana gaya tarik yang terjadi sepenuhnya akan ditahan oleh baja tulangan, sedangkan gaya tekan akan ditahan oleh beton.

Ada dua kondisi yang mungkin terjadi pada beton bertulang, yaitu ketika beton yang tertekan hancur terlebih dahulu (beton mencapai kekuatan batasnya terlebih dahulu) sebelum baja tulangan mencapai batas luluhnya. Keruntuhan ini terjadi secara tiba-tiba (brittle failure). Kondisi kedua, tulangan mencapai tegangan lelehnya (fy) terlebih dahulu, setelah itu beton mencapai regangan batasnya (c), dan selanjutnya struktur runtuh. Pada kasus ini terlihat ada tanda-tanda berupa defleksi yang besar sebelum terjadi keruntuhan. Keruntuhan ini di sebut keruntuhan yang daktail.

2.5.1 Baja Tulangan

Baja tulangan yang digunakan dalam struktur beton bertulang dapat berupa batang baja lonjoran ataupun kawat rangkai las (welded wire fabric) yang berupa kawat baja yang dirangkai dengan teknik pengelasan. Batang tulangan mengacu pada tulangan polos dan tulangan ulir. Tulangan ulir yang diberi ulir guna mendapatkan ikatan yang lebih baik antara beton dan baja, digunakan untuk hamper semua aplikasi. Sedangkan tulangan polos jarang digunakan kecuali untuk membungkus tulangan longitudinal, terutama pada kolom.

Sifat fisik baja tulangan yang paling penting dalam perhitungan perencanaan beton bertulang adalah tegangan luluh (fy) dan modulus elastisitas (Es). Tegangan luluh baja ditentukan melalui prosedur pengujian standar dengan ketentuan bahwa tegangan luluhadalah tegangan baja pada saat mana meningkatnya tegangan tidak disertai lagi dengan peningkatan


(39)

24 regangannya. Modulus elastisitas baja ditetapkan dalam SK SNI 03-2847-2002 adalah sebesar 200000 Mpa.

Tabel 2.2 Tegangan Leleh dan Kuat Tarik Minimum Baja Tulangan

Jenis Simbol Tegangan Leleh Minimum (MPa)

Kuat Tarik Minimum (MPa)

Tulangan Polos

Bj TP 24 235 382

Bj TP 30 294 480

Tulangan Ulir/Deform

Bj TD 24 235 382

Bj TD 30 294 480

Bj TD 35 343 490

Bj TD 40 392 559

Bj TD 50 490 618

2.5.2 Analisa Balok Beton Bertulang

Ketika suatu gelagar balok diberi beban sehingga menimbulkan momen lentur, maka akan terjadi deformasi (regangan) lentur dalam balok tersebut. Pada kejadian momen lentur positif, maka bagian atas akan mengalami regangan tekan dan bagian bawah mengalami regangan tarik. Regangan-regangan tersebut akan menimbulkan tegangan-tegangan yang harus dipikul oleh balok, dimana tegangan tekan akan terjadi di bagian atas dan tegangan tarik di bagian bawah.

Pada saat beban kecil, belum terjadi retak pada beton, dalam kondisi ini beton dan baja tulangan bersama-sama akan menahan tegangan yang terjadi. Distribusi tegangan akan tampak linear, bernilai nol pada garis netral dan sebanding dengan regangan yang terjadi.


(40)

25 Gambar 2.4 Perilaku Lentur pada Beban Kecil

Ketika beban diperbesar lagi, nilai regangan dan tegangan tekan akan semakin meningkat, dan cenderung untuk tidak sebanding lagi, dimana tegangan beton akan membentuk kurva non linear. Bentuk tegangan beton tekan pada penampangnya akan beerupa garis lengkung dimulai dari garis netral sampai ke serat atas balok, seperti yang terlihat pada gambar berikut ini:


(41)

26 Nd adalah resultan gaya tekan dalam sedangkan Nt adalah resultan gaya tarik dalam. Kedua gaya ini memiliki garis kerja sejajar, sama besar, tetapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak z sehingga membentuk kopel momen tahanan dalam, dimana nilai maksimumnya disebut kuat lentur atau momen tahanan penampang komponen struktur terlentur.

2.5.2.1 Analisa Balok Terlentur Tulangan Tarik (Tunggal)

Untuk merencanakan balok pada kondisi pembebanan tertentu maka harus diketahui komposisi dimensi balok beton seperti lebar balok (b), tinggi balok (h), dan jumlah serta luas tulangan baja (As), fc’ dan fy sehingga dapat menimbulkan momen tahanan dalam sama dengan momen lentur maksimum yang ditimbulkan oleh beban.

Namun menentukan momen tahanan dalam bukanlah hal yang mudah karena hubungan dengan bentuk diagram tegangan tekan diatas garis netral berbentuk garis lengkung. Untuk mempermudah perhitungan, maka Whitney telah mengusulkan bentuk persegi panjang sebagai distribusi tegangan beton tekan ekivalen. Standar SK SNI 03-2847-2002 juga pasal 12.2.7.1 juga menetapkan bentuk tersebut sebagai ketentuan. Usulan ini juga sudah digunakan secara luas karena bentuknya berupa empat persegi panjang yang cukup mudah dalam penggunaanya, baik untuk perencanaan maupun analisis.


(42)

27

��= 0,85 ��′�.�

�� =��.��

�= �₁�

��= 0,85 ��

.�₁

�� .

600 600 +��

��= ��=�� 0,85 fc’ a.b = As.fy

Keterangan:

Nd = Resultan seluruh gaya tekan di atas garis netral Nt = Resultan seluruh gaya tarik di bawah garis netral Mr = Momen tahanan

Z = Jarak antara resultan gaya tekan dan tarik C = Jarak serat tekan terluar ke garis netral Fy = Tegangan luluh tulangan baja

F’c = Kuat tekan beton Asb = Luas tulangan balok

ρ = Rasio penulangan d = Tinggi efektif balok b = Lebar balok

β₁ = Konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton

SK SNI 03-2847-2002 pasal S12.2.7 menetapkan nilai β₁ sebesar 0,85 untuk beton dengan fc’≤ 30 MPa, berkurang 0,05 untuk setiap kenaikan 7 MPa bagi fc’ yang lebih dari 30

��� = �.�.�

��max = 0,75 ���

�max = 0,75 ��


(43)

28 MPa. Syarat dasar untuk desain kekuatan menurut SNI 03-2847-2002 dapat diungkapkan sebagai berikut:

Kuat rencana (Mr) ≥ Kuat perlu (Mu) Mr = ØMn

Kuat perlu dapat diungkapkan sebagai bentuk beban-beban terfaktor ataupun momen, dan gaya-gaya lain yang terkait yang kemudian dikalikan dengan faktor-faktor beban yang sesuai. Penggunaan faktor reduksi kekuatan Ø untuk tarik aksial tanpa dan dengan lentur sebesar 0,8. 2.5.2.2 Analisa Balok Terlentur Tulangan Tekan-Tarik (Rangkap)

Anggapan- anggapan dasar yang digunakan dalam analisis balok terlentur tulangan rangkap pada dasarnya sama dengan balok bertulangan tarik saja, namun ada satu anggapan penting yaitu tegangan tulangan baja tekan (fs’) merupakan fungsi dari regangannya tepat pada titik berat tulangan baja tekan. Tulangan baja berperilaku elastis hanya pada saat regangannya

mencapai luluh (εy), sehingga ketika regangan tekan baja (εs’) sama tau lebih besar dari regangan luluhnya (εy) maka sebagai batas maksimum tegangan tekan baja (fs’) diambil sama

dengan tegangan luluhnya (fy).

Karena gaya tekan akan ditahan oleh dua bahan yang berbeda, yaitu beton dan baja, maka gaya tekan total adalah penjumlahan dari gaya tekan yang ditahan oleh beton (Nd1) dan yang ditahan oleh baja tulangan (Nd2). Di dalam analisis momen tahanan dalam siperhitungkan atas dua bagian yaitu, kopel pasangan beton tekan dengan tulangan baja tarik, dan pasangan tulangan baja tekan dengan tulangan baja tarik. Sehingga kuat momen total balok bertulangan rangkap adalah penjumlahan dari kedua kopel momen dalam.


(44)

29 Gambar 2.7 Analisis Balok Bertulangan Rangkap

��′ = ��2 = ������ ∅�′(� − �)

�′�

0,003=

� − �′ � ��1 = ∅��2�

��2 =�� − ��1

��= ��=��

�� =��1 +��2

��.��= 0,85 �′��.�+ ��′�′�

Keterangan:

Nd1 = Resultan seluruh gaya tekan di atas garis netral yang ditahan beton Nd2 = Resultan seluruh gaya tekan di atas garis netral yang ditahan baja tekan Nt1 = Resultan seluruh gaya tarik pada tulangan tarik akibat beton

Nt1 = Resultan seluruh gaya tarik pada tulangan tarik

Nd1 = 0,85 fc’ a.b a = β1.c Nd2 = As’ f’s As = As1+As2 Nt1 = As1 fy As1 = ρmaks.b.d


(45)

30 Mr = Momen tahanan

Z = Jarak antara resultan gaya tekan dan tarik C = Jarak serat tekan terluar ke garis netral Fy = Tegangan luluh tulangan baja

F’c = Kuat tekan beton

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

ρ = Rasio penulangan d = Tinggi efektif balok b = Lebar balok

β₁ = Konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton

Berdasarkan SK SNI 03-2847-2002 nilai β₁= 0,85 untuk beton dengan kuat tekan (f’c) ≤ 30 Mpa dan akan berkurang 0,005 setiap kenaikan 7 Mpa untuk fc’ lebih dari 30 MPa.

2.5.2.3.Tulangan Geser

Perencanaan penulangan geser didasarkan pada anggapan bahwa beton akan menahan sebagian dari gaya geser yang terjadi, namun kekuatan geser yang melebihi kemampuan beton untuk menahannya akan ditahan oleh tulangan baja geser. Umumnya untuk menahan gaya geser yang terjadi digunakan penulangan dengan sengkang karena selain lebih mudah dan sederhana juga lebih tepat pemasangannya. Berdasarkan SK SNI 03-2847-2002 kapasitas kemampuan beton untuk menahan geser adalah:

��=1

6��′���.�

�� ≤1


(46)

31 Jika Vu ≥1

2∅��maka diperlukan tulangan geser

Luas penampang tulangan geser yang diperlukan berdasarkan SK SNI 03-2847-2002 disebutkan dalam persamaan berikut:

��= 1 3

��� ��

Keterangan:

Vc = Gaya geser yang bekerja pada beton (N) Vu = Gaya geser dalam yang bekerja(N) Av = Luas tulangan geser (mm²)

Bw = Lebar balok(mm)

S = jarak pusat ke pusat batang tulangan geser ke arah sejajar tulangan pokok memanjang (mm) Fy = Kuat luluh tulangan geser (Mpa)

2.6 Retak

Ada 3 jenis retak yang terjadi pada balok beton bertulang, yaitu: a. Retak lentur

Retak lentur adalah retak vertikal yang memanjang dari sisi tarik balok dan mengarah ke atas sampai daerah sumbu netralnya serta terjadi pada daerah momen lentur yang besar. Jika balok memiliki web yang sangat tinggi, jarak retak akan sangat dekat, dengan sebagian retak terjadi bersamaan sampai di atas tulangan, dan sebagian lagi tidak sampai ke tulangan. Retak ini akan lebih lebar di pertengahan balok daripada di bagian dasarnya. Pada penelitian ini, jenis retak inilah yang akan diidentifikasi.

b. Retak miring

Retak miring karena geser dapat terjadi pada bagian web balok beton bertulang baik sebagai retak bebas atau perpanjangan retak lentur. Retak geser web kadang-kadang terjadi pada


(47)

32 web-web penampang prategang, terutama penampang dengan flens yang besar dan web yang tipis. Jenis retak geser miring yang paling umum ditemukan adalah retak geser lentur yang terjadi pada balok prategang dan non prategang.

c. Retak puntir

Retak puntir cukup mirip dengan retak geser, namun retak ini melingkar di sekeliling balok. Jika sebuah batang beton tanpa tulangan menerima torsi murni, batang tersebut akan retak dan runtuh di sepanjang garis spiral 45º karena tarik diagonal yang disebabkan tegangan puntir.

Gambar 2.8 Retak pada Balok

Beton bertulang akan menaglami retak karena kekuatan tarik beton yang rendah. Retak tidak dapat dicegah namun dapat dibatasi ukurannya dengan menyebar atau mendistribusikan tulangan. Lebar retak masksimum yang dapat diterima bervariasi dari sekitar 0,004 sampai 0,016 in, tergantung lokasi, jenis struktur, tekstur permukaan beton, iluminasi, dan factor-faktor lain.

Komite ACI 224, dalam laporannya tentang retak memperlihatkan sejumlah perkiraan lebar retak maksimum yang diizinkan untuk batang beton bertulang dalam berbagai situasi. Nilai-nilai ini dapat dilihat dalam tabel berikut (Jack C. McCormac, 2004):


(48)

33 Tabel 2.3 Lebar Retak Maksimum yang Diizinkan

Batang yang bersentuhan dengan Lebar 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 2.7 Lendutan

Lendutan memiliki arti yang penting dalam suatu struktur, karena lendutan yang berlebihan pada balok dapat mengakibatkan penurunan lantai, cekungan pada atap datar, getaran yang berlebihan, merusak tampilan dari suatu struktur, dan bahkan dapat menimbulkan rasa takut bagi penghuni bangunan tersebut. Cara terbaik untuk meminimalisasi terjadinya lendutan adalah dengan meningkatkan ketebalan batang. Berikut adalah tabel pada SK SNI 03-2847-2002 yang memuat tentang lendutan izin maksimum yang dapat digunakan:

Tabel 2.4 Perhitungan Lendutan Maksimum yang Diizinkan Jenis batang struktur Lendutan yang harus

diperhitungkan

Batas lendutan Atap datar yang tidak menahan

atau tidak disatukan dengan komponen nonstruktural yang mungkin rusak oleh lendutan yang besar

Lendutan seketika akibat beban hidup ( L )

180

Lantai yang tidak menahan atau tidak disatukan dengan

komponen nonstruktural yang mungkin rusak oleh lendutan yang besar

Lendutan seketika akibat beban hidup ( L )

360

Konstruksi atap atau lantai yang menahan atau disatukan dengan komponen

nonstruktural yang mungkin rusak oleh lendutan yang besar

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


(49)

34 Konstruksi atap atau lantai

yang menahan atau disatukan dengan komponen

nonstruktural yang mungkin tidak akan rusak oleh lendutan yang besar

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

240

(Keterangan: � adalah panjang bentang) 2.7.1. Perhitungan Lendutan

Lendutan yang terjadi pada balok beton bertulang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-persamaan lendutan biasa, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.5 dibawah (Jack C. Mccormac,2004).

Tabel 2.5 Perhitungan Lendutan pada Beberapa Tumpuan

Kondisi tumpuan Lendutan

� = 5��⁴ 384��

� = ��⁴


(50)

35

� = ��⁴ 8��

� = ��³ 48��

� = ��³ 192��

� = ��³ 3��

� = ��³ 16��


(51)

36

�= �.�(3�

242)

24 ��

2.7.2. Momen Inersia Penampang Retak

Momen inersia terhadap garis netral penampang retak disebut sebagai Icr dengan anggapan bahwa beton di daerah tarik telah retak. Sedangkan saat penampang masih mampu untuk menahan lendutan, momen inersia keadaan penampang utuh tanpa retak dinotasikan sebagai Ig.

SK SNI 03-2847-2002 memberikan persamaan momen inersia yang digunakan dalam perhitungan lendutan. Momen inersia ini disebut Ie (momen inersia efektif) yang didasarkan pada perkiraan jumlah retak yang mungkin terjadi oleh momen yang bervariasi di sepanjang bentang:

��=����

�� �

3

(��) +�1− ����

�� �

3

� ��� ���= ����

��

Mcr = Momen retak

Ma = Momen beban layan maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan Ie = Momen inersia efektif


(52)

37 Icr = Momen inersia transformasi pada penampang retak

Fr = modulus retak beton (0,7��′�)

Yt = jarak garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik (0,5 h)

2.8Sejarah Fiber Reinforced polymer (FRP)

Bakelite adalah jenis FRP yang pertama kali diciptakan oleh peneliti bernama Dr. Baekelite, seiring berkembangnya penggunaan bahan-bahan kimia dalam dunia teknologi maka dalam pertemuan para peneliti di American ChemicalSociety diumumkanlah bahwa penemuan FRP itu disahkan pada 5 Pebruari 1909.

Penelitian tentang FRP terus berkembang sampai pada era tahun 1930-an di Inggris, para peneliti di bidang industri penerbangan yaitu Norman de Bruyne dan Owens-Illinois menemukan bahwa FRP sangat dibutuhkan di industri penerbangan dan merupakan material ringan dan mempunyai kemampuan yang sangat dibutuhkan pada industri penerbangan, sehingga penemuan terbaru ini dipatenkan oleh perusahaan Corning.

Perkembangan yang cukup signifikan pada tahun-tahun berikutnya yaitu dengan ditemukannya variasi dari FRP. Variasi FRP seperti untuk Glass, Carbon, Aramid ditemukan. Salah satu jenis varian FRP yaitu jenis Carbon pertama kali ditemukan pada tahun 1950, dan terus dikembangkan sejak saat itu penggunaan FRP di dunia industri. Perkembangan pesat seiring dengan kebutuhan penggunaan FRP secara global dan penemuan-penemuan dalam peningkatan kemampuan dan efisiensi FRP terus berkembang.


(53)

38 2.9 Penggunaan FRP pada Struktur Bangunan

FRP dapat digunakan untuk memperkuat bagian-bagian struktur seperti balok,kolom dan lantai pada bangunan dan jembatan. FRP dapat meningkatkan kekuatan bagian struktur pada pembebanan besar. Kerusakan beton yang akan diperbaiki harusdibersihkan dari kotoran dan diisi dengan mortar atau epoxy resin.

Penggunaan FRP untuk memperkuat struktur terhadap lentur yaitu denganmelekatkan pada FRP pada daerah yang mengalami tarik, sedangkan untuk perkuatanterhadap geser, FRP dilekatkan pada bagian badan struktur. Perkuatan pada lantaidengan melekatkan FRP di bagian bawah atau pada bagian lantai yang tertarik.

Khusus untuk perkuatan kolom jenis FRP wrap yang digunakan sebagaibahan perkuatan. Prinsip dari FRP wrap ini serupa dengan penulangan spiral padakolom. FRP yang dipasang, menutupi semua bagian kolom. Epoxy yang digunakansebagai perekat untuk jenis ini berbeda dari penggunaan epoxy pada bagian jenisstruktur yang digunakan untuk menambah kekuatan lentur atau struktur yang yangmemerlukan penambahan kekuatan geser.

2.10 Material FRP (Fiber Reinforced Polymers)

Material FRP (Fiber Reinforced Polymers) adalah kumpulan serat-serat fiber yang mempunyai kekuatan tarik yang tinggi. Jenis fiber yang digunakan pada FRP terbuat dari glass (kaca), carbon, dan aramid. Perbedaan dari masing masing bahan terdapat pada kemampuan elastisitas bahan yang linier terhadap kuat tarik dari masing-masing bahan seperti terdapat pada tabel 2.1 berikut ini.


(54)

39 2.11 Sika CarboDur Plates sebagai Bahan CFRP

Sika CarboDur Plates termasuk pada jenis Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP),digunakan sebagai bahan untuk memperkuat struktur beton, kayu dan batubata. Jenis ini ditempelkan di bagian permukaan luar dari struktur yang berfungsisebagai tulangan . 1. Kegunaan dari Sika CarboDur Plates untuk memperkuat struktur :

a. Akibat penambahan beban seperti,

1. Meningkatnya kebutuhan kapasitas dari lantai dan balok. 2. Meningkatnya kebutuhan kapasitas jembatan untuk melayani

penambahan beban lalu lintas. 3. Pemasangan mesin yang lebih besar. 4. Menstabilkan getaran pada struktur.

5. Memperkuat struktur akibat perubahan fungsi. b. Kerusakan pada elemen struktur akibat, 1. Rendahnya mutu pada material yang digunakan. 2. Terjadinya korosi pada tulangan baja.

3. Benturan kenderaan, kebakaran, Gempa Bumi. c. Meningkatkan kemampuan struktur seperti,


(55)

40 1. Mengurangi terjadinya lendutan.

2. Mengurangi tegangan pada tulangan baja. 3. Mengurangi lebar retak.

4. Mengurangi kelelahan pada struktur.

d. Perubahan pada sistem struktur seperti, 1. Perubahan letak dinding atau kolom. 2. Perubahan bukaan lantai.

e. Kesalahan pada perencanaan seperti, 1. Kekurangan pada penulangan.

2. Kekurangan tebal struktur.

2. Karakteristik dan keuntungan dari Sika CarboDur Plates untuk memperkuat struktur adalah :

a. Tidak korosi dan mempunyai kekuatan yang sangat tinggi, tahan lama dan ringan.

b. Panjang tidak terbatas, tidak memerlukan sambungan, tipis dan dapat dilapisi.

c. Mudah dalam pengangkutan karena dapat digulung dan mudah dipasang pada persilangan.

d. Sangat mudah dipasang terutama yang letaknya di atas. e. Tahan terhadap kelelahan.


(56)

41 g. Tahan terhadap alkali, permukaan yang bersih dan giakui di banyak

Negara di dunia.

3. Tipikal Sika CarboDur Plates

Modulus Elastisitas : 165.000 N/mm2 Tabel 2.2 Tipikal Sika CarboDur Plates

2.12 Sikadur 30 sebagai bahan perekat (Bonding)

Sikadur -30 adalah bahan perekat sika carboDur Plates yang bersifatadhesi. Keuntungan dari Sikadur -30 sebagai berikut:

1. Mudah dalam pencampuran, tidak diperlukan penambahan lain. 2. Tahan terhadap rangkak dalam pembebanan tetap.

3. Bahan adhesi yang baik untuk beton, bata, pasangan batu, baja, besi, aluminium, kayu dengan SikaDur plates.

4. Tahan terhadap abrasi dan kejut. 5. Bersifat impermeable.


(57)

42 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang

Sebelum melaksanakan praktikum diperlukan analisa pada benda uji balok beton bertulang. Analisa yang akan dilakukan berupa analisa perhitungan tinggi garis netral balok beton bertulangyang telah direncanakan dimensi dan batasan sebagai berikut:

Gambar 3.1 Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang Normal Direncanakan:

B = 15 cm

H = 25 cm

Selimut beton = 3,5 cm

Mutu beton K-175 = f’c = 14,5 Mpa Mutu baja = BJTP-24 (fy = 240 Mpa)

�= 0,25 �� 0,15 �� 24��

�3 = 0,9

�� �


(58)

43 As = As’ = 226,2 mm²

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

d’ = 47 mm

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

d = 203 mm

Menghitung tinggi garis netral balok beton bertulang dengan metode kekuatan batas (ultimit) dengan asumsi semua tulangan baja, baik tulangan tarik maupun tekan telah mencapai luluh. Maka berdasarkan gambar perencanaan balok beton bertulang diperoleh persamaan: Nt1 +Nt2 = Nd1 + Nd2

As’.fy + As.fy = 0,85 f’c.a.b + As’.fs

(226,2mm²+226,2mm²)(240N/mm²)=0,85(14,36N/mm²)(a)(150mm)+(226,2mm²)(240N/mm) 108576 N = 1848 (a) N/mm + 54288 N

1848 (a) N/mm= 54288 N a =29,38mm

• Menentukan letak garis netral:

c = a/β₁ = 29,38 mm / 0,85 = 34,56 mm

Pemeriksaan regangan tulangan baja dengan berdasarkan segitiga bangun.

• Pada tulangan tekan :

��′ = � − �

� 0,003 =

34,56−47


(59)

44 Pada tulangan tarik :

��= � − �

� 0,003 =

203−34,56

34,56 0,003 = 0,014

• Baja mutu 24,εy= fy / 200000 = 240/200000 = 0,002

Karena εs > εy > εs’, maka tulangan baja tarik telah meluluh bersamaan dengan

tercapainya regangan maksimum beton sebesar 0,003, tetapi tulangan baja tekan belum.Dengan demikian, ternyata asumsi di tahap awal tidak benar.Maka harus dicari besar garis netral dahulu. Nt1 +Nt2 = Nd1 + Nd2

As’.fy + As.fy = 0,85 f’c.a.b + As’.fs………..…. (1) Dimana : f’s = εs’ Es = �−�

� 0,003 ��

Astot = As’ + As a = β₁ (c)

Dengan mensubsitusikan nilai-nilai di atas dalam persamaan (1) maka didapat:

Astot(fy) = 0,85(f’c)β₁.c.b + As’�−�

� 0,003 ��………... dikali c Astot(fy)c= 0,85(f’c)β₁.c².b + 0,003 ��.As’c – 0,003 Es As’.d’

0,85(f’c)β₁.b.(c²) + (0,003 ��.As’ – Astot fy) (c) - 0,003 Es As’.d’ = 0

Diketahui:

Es = 200000 N/mm² β₁ = 0,85

Astot = 452,4 mm² As’ = 226,2 mm²

Fy = 240 N/mm² f’c = 14,5 N/mm²


(60)

45 Dengan memasukkan nilai-nilai diatas diperoleh persamaan berikut:

1571,44 c² + 27144 c – 6378840 = 0 Dengan rumus ABC diperoleh nilai: C₁ = 55,65 mm (memenuhi)

C2 = - 72,93 mm (tidak memenuhi) Dengan nilai c = 55,65 mm maka: F’s = �−�

� 0,003 �� =

55,65�� −47��

55,65�� 0,003(200000) = 93,261 ���……..(OK)

a = β₁.c = 0,85 a(55,65mm) = 47,302 mm

Nd1 = 0,85f’c.a.b = 0,85(14,5 N/mm²)(47,302 mm)(150 mm) = 87449,5725 N Nd2 = As’.fs = (226,2 mm²).(93,261 N/mm²) = 21126,4275 N

Ndtotal= Nd1 + Nd2 = 87449,57 N + 21177,638 N = 108576 N Nt = Astot.(fy) = (452,4 mm²).(240) = 108576 N

Nd = Nt ………... (OK)

Mn₁ = Nd₁ Z₁ Mn2 = Nd2 Z2

= Nd₁.(d-1/2a) = Nd₂ (d-d’)

= 87449,57 N (203-1/2(47,302)) = 21126,4275 (203-47) = 15683992,93 Nmm = 3295722,69 Nmm = 15,68 KNm = 3,29 KNm

∴ Mn = Mn₁ + Mn₂

= 15683992,93 Nmm + 3298919,528 Nmm = 18982912,46 Nmm


(61)

46 Menghitung nilai P secara teoritis:

Gambar 3.2 Sketsa Pembebanan Balok Beton Bertulang Ra = Rb = ½ P

Mn = �� �1

3�� −

1 2� � 3 � 3+ 1

2��

3

Mn = 1

2� �

1

3�� −

1 2� �2 9 + 1 2� �2 3 1

6�� = ��+ 1 18��

21

6��

2

1

6�(3�) = 18,98���+ 1 180,9

��

� (3)2−

1 60,9

�� � (3)2

½ P = 18,98 KN + 0,45 KN -1,35 KN ½ P = 18,08 KN atau 1808 Kg

P = 36,16 KN

6.2.Perencanaan Campuran Beton 6.2.1. Benda Uji Silinder Mutu K-175

Penelitian ini direncanakan menggunakan beton dengan mutu K-175 masing-masing 4 buah silinder dengan perencanaan campuran (Mix Design) sebagai berikut:

Volume 1 buah silinder beton dengan tinggi (h) = 30 cm dan diameter (d) = 15 cm: Volume = 1

4���

2= 1

4�

22

7 � (15


(62)

47 Volume 4 buah silinder beton dengan safety factor (SF) = 1,2 adalah:

Volume = 4 x 0,0053036 m³ x 1,2 = 0.02545728 m³

6.2.2. Perencanaan Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal Direncanakan Balok Beton Bertulang dengan dimensi sebagai berikut:

Gambar 3.3. Dimensi Balok Beton Bertulang

Volume 1 balok beton bertulang kotor = 320 x 15 x 25

= 120000 cm³

= 0,12 m³

• Maka, volume untuk adukan beton bertulang normal adalah:

Vn = Volume balok kotor – (volume tulangan tarik + volume tulangan tekan + volume tulangan sengkang)

Vn = 0,12 m³- {(2 x 113,143 x 10-6 x 3,2) + (2 x 113,143 x 10-6 x 3,2) + (26 x 28,286 x 10-6 x 0,62)}


(63)

48 Vn = 0,1180957993 m³

Volume adukan beton setelah dikalikan dengan Safety Factor adalah: Vs = Volume adukan beton x Safety Factor

Vs = 0,1180957993 m³ x 1,2

Vs = 0,1417149591 m³

6.2.3. Persiapan Pembuatan Benda Uji

6.2.3.1. Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder

Langkah langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan benda uji silinder adalah sebagai berikut:

a. Siapkan cetakan silinder dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm sebanyak jumlah sampel silinder yang direncanakan (dalam penelitian ini sebanyak 8 sampel, masing-masing mutu beton diambil sampel 4 buah silinder).

Gambar 3.5 Cetakan Benda Uji Silinder

b. Oleskan vaseline ke dalam cetakan silinder dengan tujuan untuk memudahkan saat proses pelepasan beton dari cetakan.


(64)

49 c. Siapkan bahan- bahan yang digunakan sebagai campuran beton yaitu semen, pasir, kerikil,

dan air sesuai perbandingan mix design yang direncanakan.

Gambar 3.6Bahan Adukan Benda Uji d. Siapkan alat-alat yang diperlukan dalam proses pencampuran.

6.2.3.2. Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal

Langkah langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan benda uji adalah sebagai berikut:

a. Siapkan cetakan yang sesuai untuk balok berukuran 15 x 25 x 320 cm.

b. Siapkan tulangan yang telah dirakit sedemikian rupa sesuai dengan gambar perencanaan yang telah dibuat sebelumnya seperti gambar berikut:

Gambar 3.7 Potongan Memanjang dan Melintang Balok Beton Bertulang Normal


(65)

50 c. Siapkan bahan-bahan penyusun beton seperti semen, pasir, kerikil, dan air sesuai dengan

perbandingan dalam perencanaan mix design yang telah dibuat sebelumnya. d. Siapkan alat-alat yang akan digunakan dalam proses pencampuran beton.

6.2.4. Pengecoran Benda UjiBalok Beton Bertulang Normal

Langkah-langkah yang dilakukan saat proses pengecoran adalah sebagai berikut:

a. Letakkan mesin pengaduk/molen pada lokasi yang rata dan stabil kemudian hidupkan mesinnya.

b. Masukkan air ke dalam molen untuk membersihkan dan membasahi permukaan dalam molen.

c. Tuangkan pasir ke dalam molen sesuai dengan takaran yang telah direncanakan dalam mix design.

d. Masukkan semen ke dalam molen juga sesuai dengan perencanaan mix design.

e. Tuangkan air secara perlahan-lahan ke dalam molen untuk mempermudah pencampuran antara pasir dan semen.

f. Masukkan kerikil ke dalam molen.

g. Biarkan seluruh bahan tercampur dalam molen selama ± 5 menit agar campuran semakin tercampur dengan baik.


(66)

51 Gambar 3.9Proses pengadukan campuran di molen

h. Tuangkan campuran beton ke dalam alat uji slump untuk mengetahui nilai slump campuran beton hingga tercapai nilai slump yang ditentukan.

Gambar 3.10Pengujian Slump

i. Tuangkan adukan beton ke dalam bekisting/cetakan balok yang telah persiapkan sebelumnya. j. Gunakan vibrator dan alat perojok untuk membuat campuran semakin padat dan dapat


(67)

52 Gambar 3.11Penggunaan Vibrator dan Batang Perojok pada Pengecoran

k. Ratakan permukaan cetakan benda uji dengan menggunakan sendok semen.


(68)

53 6.2.5. Perawatan Benda Uji Pasca Pengecoran

Perawatan beton atau yang dikenal dengan curing adalah kegiatan penjagaan beton paska pengecoran dan finishing pengecoran dengan tujuan menjaga kelembaban beton sehingga ikatan antara semen dan agregat semakin kuat dan kualitas beton semakin baik. Selain itu, perawatan beton juga dilakukan untuk menghasilkan beton dengan permukaan yang bagus, lebih awet dan perlindungan terhadap besi tulangan beton yang lebih baik.

Perawatan beton dilakukan segera setelah beton mengeras atau mencapai final setting.Perawatan dilakukan minimal selama 7 (tujuh) hari dan untuk beton berkekuatan awal tinggi minimal selama 3 (tiga) hari serta harus dipertahankan dalam kondisi lembab, kecuali dilakukan dengan perawatan yang dipercepat.

Perawatan beton ini dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu:

• Menempatkan beton segar dalam ruangan yang lembab.

• Menempatkan beton segar dalam genangan air.

• Menyelimuti permukaan beton dengan karung basah.

• Menyirami permukaan beton secara terus menerus.

Pada penelitian ini, perawatan beton untuk silinder beton dilakukan dengan cara menempatkan beton segar di dalam bak perendam sehingga seluruh permukaan balok terendam selama 28 hari. Sedangkan perawatan untuk balok dilakukan dengan cara menyirami benda uji


(69)

54 6.3. Pengujian Kuat Tekan Beton

Pengujian kuat tekan beton dalam penelitian ini dilakukan pada benda uji berbentuk silinder dengan ukuran tinggi 30 cm dan diameter 15 cm setelah beton berumur 28 hari.

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian kuat tekan beton adalah sebagai berikut: 1. Keluarkan benda uji silinder yang akan diuji kekuatan tekannya dari bak perendam setelah

beton berumur 28 hari kemudian diamkan selama 1 hari agar benda uji berada dalam kondisi kering saat pengujian atau dimasukan kedalam oven.

Gambar 3.16Benda Uji Silinder

2. Lelehkan mortar belerang dan letakkan kedalam cetakan pelapis.

3. Letakkan permukaan atas benda uji ke dalam cetakan pelapis secara tegak lurus dan diamkan selama beberapa detik sampai mortar belerang mengeras dan menempel pada permukaan atas benda uji, pemberian mortar belerang pada kedua sisi silinder.


(70)

55 Gambar 3.17Proses Penimbangan Benda Uji

5. Letakkan benda uji pada mesin tekan Compression Machine secara centris. 6. Hidupkan mesin tekan dengan penambahan beban yang konstan.

7. Lakukan pembebanan sampai jarum penunjuk beban tidak naik lagi dan catat angka yang ditunjukkan jarum penunjuk.


(71)

56 6.4. Pengujian Kuat Tarik Beton

Langkah- langkah yang dilakukan dalam pengujian kuat tarik beton adalah sebagai berikut: 1. Angkat benda uji dari bak perendam dan diamkan selama 1 hari agar saat pengujian benda uji

dalam kondisi kering.

2. Timbang berat sampel benda uji.

3. Pasang alat Splitting Test pada benda uji.

4. Letakkan benda uji dalam posisi horizontal pada alat penekan Compression Machine secara sentris.

Gambar 3.19 Pengujian Kuat Tarik Silinder Beton

5. idupkan mesin penekan dan lakukan penambahan beban yang konstan.

6. Lakukan pembebanan sampai jarum penunjuk skala beban tidak naik lagi dan benda uji terbelah. Kemudian catat angka yang ditunjukkan jarum penunjuk.


(72)

57 Gambar 3.20 Benda Uji Silinder yang Telah Terbelah

6.5. Pengujian Kuat Lentur

Pada penelitian ini, pengujian lentur dilakukan pada 1 (satu) buah balok beton bertulang, Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian lentur balok beton bertulang adalah sebagai berikut:

1. Atur perletakan sesuai dengan jarak yang telah direncanakan sebelumnya. 2. Letakkan benda uji di atas kedua perletakan sendi-rol yang telah disiapkan.

3. Letakkan besi yang digunakan sebagai pembebanan untuk benda uji,dimana pembebanan akan dilakukan pada dua titik di tengah bentang yang berjarak 100 cm.

4. Pasang 3 (tiga) buah Dial Indicator yang digunakan untuk menghitung lendutan yang terjadi dengan jarak 75 cm. Pastikan dial ini telah menyentuh dasar balok dan berada dalam posisi angka nol.


(73)

58 Gambar 3.21Dial Indicator

5. Letakkan jack ditengah bentang diatas besi pembebanan dan naikkan beban setiap 10 kg dengan membaca Manometer Jack.


(74)

59 Gambar 3.23Selang Hydraulic dan Manometer

6. Catat setiap penurunan yang terjadi pada dial ketika beban dinaikkan dan perhatikan retak yang terjadi.

7. Lakukan pembacaan hingga balok mencapai keruntuhan.

6.6. Perbaikan Balok Pasca Keruntuhan

Setelah pengujian kuat lentur di lakukan perbaikan balok beton bertulang normal dengan CarBodur S1012 dan sikadur 30,langkah-langkah yang di lakukan dalam pernaikan balok beton bertulang normal :

1.Balok beton bertulang yang sudah di lakukan pengujian kuat lentur di luruskan kembali dengan menggunakan hydraulic jack.

2.proses pengeleman Carbodur S1012 dengan sikadur 30,sebelum pegeleman di lakukan pengikisan sedikit di bagian tarik agar pengeleman dapat menjadi efektif.


(75)

60 Gambar 3.23Proses pengikisan dan carbodur S1012,sikadur 30

3.Setelah pengikisan barulah di mulai pengeleman terhadap balok yang sudah di perbaiki.balok yang sudah di perbaiki di biarkan selama 7 hari agar pengeleman benar-benar sempurna dan setelah itu di lakukan pengujian kuat lentur.


(76)

61 6.7. Bagan Alir Percobaan (Flowchart)

Dalam mempermudah memahami rangkaian penelitian ini dari awal hingga akhir, maka diperlukan suatu bagan yang dapat mendeskripsikan secara struktur proses-proses dalam penelitian ini. Berikut adalah bagan alir percobaan (flowchart) yang akan dilaksanakan pada penelitian ini:


(77)

62 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 Hasil Pengujian Balok

Laporan Hasil Pengujian


(78)

63 BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN

8.1Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik 8.1.1. Kuat Tekan Silinder Beton

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

��= � 1

� −1Σ(�� − ���)²

Dimana : SD = Standar Deviasi

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

Kuat tekan beton karakteristik σbk = 5% karena kemungkinan adanya kekuatan yang

tidak memenuhi syarat, sehingga ditentukan kuat tekan beton dengan rumus:

��� = ��� −1,645 ��

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton

Nama Berat (Kg) Uji Tekan (KN)

Sampel 1 (S1) 12,68 257

Sampel 2 (S1) 12,73 263

Sampel 3 (S2) 13,25 480


(79)

64 Perhitungan Benda Uji:

a. Sampel 1

� = 1

4��²

= 1 257�10³

4�3,14�(150

2)= 14,551 �/��²

b. Sampel 2

� = 1

4��²

= 1 263�10³

4�3,14�(150

2)= 14,891 �/��²

c. Sampel 3

=

1

4��²

= 1 480�10³

4�3,14�(150

2)= 27,176 �/��²

d. Sampel 4

=

1

4��²

= 1 455�10³

4�3,14�(150

2)= 25,760 �/��²

Sehingga diperoleh: a. Segmen 1 (S1)

������ − ���� (1) =14,551 + 14,981 2

= 14,721 �/��² Standar Deviasi (Sd):

=�(14,551−14,721)

2+ (14,89114,721)2

2−1 = 0,2404 N/mm²

Maka diperoleh kuat tekan beton untuk segmen 1 adalah:

F’c (1) = f’c rata-rata – 1,645 Sd = 14,721– 1,645(0,2404) = 14,325 Mpa

b. Segmen 2 (S2)

������ − ���� (2) =27,176 + 25,760

2


(1)

127

Grafik 4.23Hubungan Beban-Tegangan Lentur (σ) Pada Balok Beton Bertulang Normal dan carbodur 0 1.486 5.357 7.930 11.749 15.039 0 1.604 4.247 9.737 13.521 16.349 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,00011,00012,00013,00014,00015,00016,00017,00018,000

B e b a n P ( K g ) Tegangan (N/mm²)

Hubungan Beban-Tegangan Lentur Pada Balok Beton Bertulang Normal dan Carbodur

NORMAL Carbodur


(2)

128 4.8 Retak Balok Beton Bertulang

Balok akan mengalami retak vertical dari sisi tarik apabila balok mengalami

pembebanan. Hal ini dikarenakan regangan tarik yang terjadi pada sisi bawah penampang sudah melebihi regangan tarik maksimal beton. Agar lebih mudah dan lebih teliti penggambaran pola retak yang terjadi pada balok maka balok dibagi menjadi 300 segmen dengan ukuran 5x5 cm.

4.7.1 Retak Balok Beton Bertulang Normal

Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, retak terpanjang yang terjadi di sepanjang penampang balok beton bertulang normal terdapat retak pada bagian tengah bentang.


(3)

129

Gambar 4.15 Retak yang Terjadi Pada Balok Beton Bertulang Normal 4.7.2 Retak Balok Beton Bertulang carbodur

Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, retak terpanjang yang terjadi di sepanjang penampang balok beton bertulang berlapis terdapat tiga bagian retak yang paling terpanjang terdapat pada bagian tengah bentang.


(4)

130


(5)

131

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan di laboratorium, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Lendutan yang terjadi pada balok beton bertulang normal pada beban P= 5998.5 adalah 17,86

mm. sedangkan untuk balok beton bertulang Carbodur adalah 15,90mm.

2. Lendutan balok beton bertulang Carbodur pada beban yang sama, yaitu P = 5998.5 kg, mengalami penurunan sebesar 10.97 % lebih kecil dari balok Normal.

3. Regangan balok beton bertulang Carbodur mengalami penurunan rata-rata sebesar 7,82 % lebih kecil dari balok Normal.

4. Peningkatan kapasitas lentur balok beton bertulang Carbodur sebesar 8.01 % lebih kecil dari balok Normal.

5.2 Saran

1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan mutu beton yang lebih tinggi pada bagian tarik dan mutu yang lebih rendah pada bagian tekan.


(6)

132

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: Erkangga.

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

Laboratorium Beton, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 2009. Panduan Praktikum Bahan Rekayasa. Medan.

Nugraha Paul dan Antoni. 2007. Teknologi Beton. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama. Wang, Chu-Kia. Salmon, Charles G. dan Hariandja, Binsar. 1993. Disain Beton

BertulangEdisi Keempat Jilid 1, Jakarta: Erlangga.

Pangestuti,Endah Kanti dan Prihanantio,januar. 2008 . Analisis Kuat Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Carbon Fiber Wrap.Teknik Sipil,Fakultas Teknik,Universitas Negeri Semarang.Semarang .

Travio . Purwo R . dan Rosyidah A. 2009 . Peningkatan Daya Dukung Dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Dengan Menggunakan Perkuatan CFRP ( Carbon Fiber Reinforced Polymer).Teknik Sipil,Fakultas Teknik,Institut Teknologi Sepuluh Nopember . Surabaya .

Pangestuti,Endah Kanti . Nuroji dan Antonius . 2006 .Pengaruh Carbon Reinforced Plate

Terhadap Perilaku Lentur Struktur Balok Beton Bertulang .Magister Teknik Sipil Program