xliv
1. PEMERIKSAAN BAHAN
Penimbangan Agregat Pengovenan
Analisa Ayakan Pengeringan Agregat
Universitas Sumatera Utara
xlv
2. PROSES PENGECORAN
Penyediaan Bahan
Benda uji silinder Pengecoran Balok
Benda Uji Balok Beton
Universitas Sumatera Utara
xlvi
3. PROSES PENGUJIAN SILINDER BETON
Capping Penimbangan Silinder
Proses Pengujian Kuat Tekan Silinder
Universitas Sumatera Utara
xlvii
4. PROSES PENGUJIAN BALOK BETON BERTULANG
hydrolic jack dial indicator
Balok setelah pembebanan
Pemasangan dial indicator
Universitas Sumatera Utara
xiv
DAFTAR PUSTAKA
Armadi, Riky. 2011. “Pemanfaatan Limbah Besi sebagai Komposisi Penyusun Beton
”.Jurnal Pendidikan Universitas Sumatra Utara. Aryanti, Riza dkk. 2008.
“Pengujian Lentur Balok Beton Bertulang dengan Menggunakan Modifikasi Alat Uji Tekan”. Jurnal Pendidikan Universitas
Andalas. Australaianiron steel Slag Association.2002.
https:www.asa-inc.org.au .
Wollongong. Dicky, dkk. 2011. “Steel Slag untuk Beton”. Jurnal online,
https:dicky0.wordpress.com20110322steel-slag-untuk-beton .
Dipohusodo, Istimawan. 1999. “Struktur Beton Bertulang”. Jakarta: PT.Gramedia Pustaka Utama.
Fithrah, Oscar. 2010. “Kajian Eksperimental Pola Retak pada Portal Beton
Bertulang Akibat Beban Quasi Cyclic”. Jurnal Pendidikan Universitas
Andalas. Gunawan, G dkk. 2011.
“Pemanfaatan Slag Baja untk Teknologi Jalan yang Ramah Lingkungan”. Bandung: Puslitbang Jalan dan Jembatan.
Hanif. 1997. “Penggunaan Steel Slag dengan Variasi FAS terhadap Kuat tekan Beton”. Jurnal Pendidikan Politeknik Negeri Lhokseumawe.
Kennedy, Bambang. 2015. “Analisa dan Kajian Ekperimental Balok Beton Bertulang Nonhomogen pada Lentur Murni
”. Jurnal Pendidikan Universitas Sumatra Utara.
Mulyono, Tri . 2003. “Teknologi Beton” Yogyakarta: Penerbit ANDI. Nugraha, Paul. 2007.
“Teknologi Beton” Yogyakarta: Penerbit ANDI. Risdianto, Yudi. 2013. “Kajian Kuat Tekan Beton dengan Perbandingan Volume
dan Perbandingan Berat untuk Produksi Beton Massa Menggunakan Agregat
Kasar Batu Pecah Merapi”. Jurnal Pendidikan Universitas Negeri Yogyakarta.
Universitas Sumatera Utara
xv
Setiawan, Deni dkk. 2014. “Pengaruh Penggunaan Limbah Baja terhadap Kuat Karakteristik Beton” Jurnal Pendidikan Universitas Kristen Maranatha,
Simatupang, Ronald. 2014. “Pengaruh Penggunaan PS Ball sebagai Pengganti Pasir terhadap Kuat Beton” Jurnal Pendidikan Universitas Kristen
Maranatha, SNI 03
– 2847 – 2002, “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung
”, 2002. SNI 03
– 2847 – 2013, “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung
”, 2013 Timms, A.G 1963. “Blast Furnace as a Concrete Aggregate”. Jurnal Ilmiah
Online, https:www.nationalslag.orgslag-frurnace-slag
. Modern Concrete. Virginia.
Tugas Akhir Buen, Sian dkk. 2013. “Uji Eksperimental Kuat Lentur Balok dan
Pelat Beton Bertulang dengan Agregat Kasar dan halus Beton Daur Ulang”. Jurnal Pendidikan Universitas Katolik Parahyangan.
Wikana, Iwan. 2007. “Tinjauan Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan
Lapisan Mutu Beton yang Berbeda”. Jurnal Pendidikan UKRIM. Yahya, M. 2013. “Pemanfaatan Limbah Industri Baja Blast Furnance Iron Slag
sebagai Bahan Bangunan”. Makassar: PT. Barawijaya.
Universitas Sumatera Utara
31
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Umum
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Beton Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara dan Laboratorium Program Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara untuk pengujian kuat lentur. Secara umum
urutan tahap penelitian ini meliputi : a.
Penyediaan bahan penyusun beton, b.
Pemeriksaan bahan penyusun beton analisa pasir kerikil dan slag, c.
Pemeriksaan kadar lumpur pasir dan slag, d.
Pemeriksaan kadar liat clay lump pada agregat kasar, e.
Pemeriksaan kandungan organic colorimetric test pada agregat halus, f.
Pemeriksaan berat isi agregat halus dan agregat kasar
g.
Pemeriksaan berat jenis dan absorbs agregat halus dan agregat kasar h.
Perencanaan campuran beton Mix Design. i.
Pembuatan benda uji. j.
Pemeriksaan nilai slump. k.
Pengujian kuat tekan beton umur 28 hari. l.
Pengujian kuat lentur beton umur 28 hari.
Universitas Sumatera Utara
32
Gambar 3.1 Diagram alir flow chart keseluruhan pelaksanaan eksperimen
Mulai
Penyediaan Bahan Penyusun Beton
Perencanaan Beton Mix Design
Pembuatan Benda Uji f’c 30 MPa
Analisa Bahan Penyusun Beton Agregat Halus, Agregat Kasar dan Steel slag
Analisa Data Benda Uji Silinder
Benda Uji Balok Curing Benda Uji dengan
penyiraman air Curing Benda Uji di dalam
Kolam Air
Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder
Pengujian Kuat Lentur Benda Uji Balok
Laporan Hasil Penelitian
Universitas Sumatera Utara
33
3.2 Analisa Penyusun Beton
3.2.1 Analisa Ayakan Pasir dan Steel Slag ASTM C 136 – 84a
a. Tujuan :
Untuk mengetahui penyebaran butiran gradasi dan menentukan nilai modulus kehalusan pasir fineness modulus.
b. Hasil Penelitian :
Modulus kehalusan pasir adalah FM : 2,632
Modulus kehalusan steel slag adalah FM : 3,08 c.
Pedoman : FM =
…………… 3.1
Berdasarkan nilai modulus kehalusan Fineness Modulus, agregat halus dibagi dalam beberapa kelas, yaitu :
Pasir halus : 2.20 FM 2.60
Pasir sedang : 2.60 FM 2.90
Pasir kasar : 2.90 FM 3.20
3.2.2 Pemeriksaan Kadar Lumpur Pasir Lolos Ayakan No.200 ASTM 117
– 90
a. Tujuan :
Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir b.
Hasil pemeriksaan : Kandungan lumpur pasir biasa
: 3,8 Kandungan lumpur pasir steel slag : 2,8
c. Pedoman :
Kandungan lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan melebihi 5 dari berat kering. Apabila kadar lumpur melebihi 5 maka
pasir harus dicuci.
3.2.3 Pemeriksaan Kandungan Organik
a. Tujuan :
Untuk memeriksa kadar bahan organik yang terkandung di dalam pasir. b.
Hasil pemeriksaan :
Universitas Sumatera Utara
34
Kandungan NaOH pada pasir pantai berada pada standar warna Gardner nomor 1.
c. Pedoman :
Standar warna Gardner no.3 adalah batas maksimum yang menentukan apakah kadar bahan organik pada pasir memenuhi syarat.
3.2.4 Pemeriksaan Berat Isi Pasir ASTM C 29 C 29M – 90
a. Tujuan :
Untuk menentukan berat isi unit weight dari pasir dalam keadaan padat dan longgar.
b. Hasil pemeriksaan :
Berat isi dalam keadaan rojok padat : 1613.157 kg m
3
Berat isi dalam keadaan longgar : 1408.329 kg m
3
c. Pedoman :
Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi pasir dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi pasir dengan cara menyiram, hal ini
berarti bahwa pasir akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan mengetahui berat isi pasir maka kita dapat mengetahui berat pasir
dengan hanya mengetahui volumenya saja.
3.2.5 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir ASTM C 128 – 88
a. Tujuan :
Untuk menentukan berat jenis specific grafity dan penyerapan air absorbsi pasir.
b.
Hasil pemeriksaan : Berat jenis SSD
: 2,463 ton m
3
Berat jenis kering : 2,404 ton m
3
Berat jenis semu : 2,555 ton m
3
Absorbsi : 2,459
c. Pedoman :
Berat jenis SSD Saturated Surface Dry dimana merupakan perbandingan antara berat pasir dalam keadaan SSD dengan volume pasir
dalam keadaan SSD. Keadaan SSD permukaan pasir jenuh dengan uap air
Universitas Sumatera Utara
35
sedangkan dalamnya kering, keadaan pasir kering dimana pori-pori pasir berisikan udara tanpa air dengan keadaan kering sempurna kandungan air
0 , sedangkan keadaan semu dimana pasir basah total dengan pori-pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat pasir
yang hilang terhadap berat pasir kering dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.
Hasil pengujian harus memenuhi : Berat jenis kering berat jenis SSD berat jenis semu.
3.2.6 Analisa Ayakan Kerikil ASTM C 136 – 84a ASTM D 448 -
86
a. Tujuan :
Untuk mengetahui penyebaran butiran gradasi dan menentukan nilai modulus kehalusan kerikil fineness modulus.
b. Hasil Penelitian :
Modulus kehalusan kerikil adalah FM : 6,408
c. Pedoman :
FM =
…………… 3.2
Agregat kasar untuk campuran beton memiliki modulus kehalusan FM antara 5.5 s.d. 7.5
3.2.7 Pemeriksan Kadar Lumpur Kerikil ASTM 117 – 90
a. Tujuan :
Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir b.
Hasil pemeriksaan : Kandungan lumpur kerikil
: 0,75 c.
Pedoman : Kandungan lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan
melebihi 1 dari berat kering. Apabila kadar lumpur melebihi 1 maka agregat kasar harus melalui proses pencucian.
Universitas Sumatera Utara
36
3.2.8 Pemeriksaan Berat Isi Kerikil ASTM C 29 C 29M – 90
a. Tujuan :
Untuk menentukan berat isi unit weight agregat kasar kerikil dalam keadaan padat dan longgar.
b. Hasil pemeriksaan :
Berat isi dalam keadaan rojok padat : 1733.052 kg m
3
Berat isi dalam keadaan longgar : 1646.400 kg m
3
c. Pedoman :
Dengan mengetahui berat isi agregat kasar kerikil maka kita dapat mengetahui berat batu kerikil dengan mengetahui volumenya saja.
3.2.9 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Kerikil ASTM C 127 –
88
a. Tujuan :
Untuk menentukan berat jenis specific grafity dan penyerapan air absorbsi agregat kasar.
b.
Hasil pemeriksaan : Berat jenis SSD : 2.632ton m
3
Berat jenis kering : 2.606 ton m
3
Berat jenis semu : 2.674ton m
3
Absorbsi : 0.969
c. Pedoman :
Berat jenis SSD adalah perbandingan antara berat kerikil dalam keadaan SSD dengan volume kerikil dalam keadaan SSD. Keadaan SSD
Saturated Surface Dry adalah keadaan dimana permukaan batu pecah jenuh dengan uap air, keadaan kerikil dalam kondisi kering dimana pori
batu pecah berisikan udara dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu dimana pasir basah total dengan pori yang
dipenuhi air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat kerikil yang hilang terhadap berat kerikil kering, dimana absorbsi terjadi
dari keadaan SSD sampai kering. Hasil pengujian harus memenuhi : Berat jenis kering berat jenis SSD berat jenis semu.
Universitas Sumatera Utara
37
3.3 Penyusun Beton
Sebelum dilakukan pengecoran, proporsi bahan-bahan penyusun beton yang terdiri dari pasir, steel slag, kerikil, semen dan air terlebih dahulu dilakukan
sebuah perencanaan campuran beton concrete mix design. Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat mencapai tingkat yang ekonomis. Dalam menentukan
proporsi campuran dalam penelitian ini digunakan metode Departemen Pekerjaan Umum berdasarkan SNI 2847 : 2013.
Kriteria dasar perancangan beton dengan menggunakan metode Departemen Pekerjaan Umum PU ini adalah kriteria kekuatan tekan dan
korelasi dengan faktor air - semen. Perhitungan mix design yang lengkap dapat dilihat pada lampiran tugas akhir ini. Dalam penelitian ini, direncanakan beton
dengan mutu f’c = 30 MPa. Komposisi mix design beton meliputi :
1. Beton normal yang digunakan semen : air : pasir : kerikil adalah 1: 0,4085
: 0,81: 2,44 2.
Beton slag 15 dengan perbandingan semen : air : pasir biasa : pasir slag : kerikil adalah 1 : 0,4085 : 0,69 : 0,17 : 2,44
3. Beton slag 25 dengan perbandingan semen : air : pasir biasa : pasir slag :
kerikil adalah 1 : 0,4085 : 0,61 : 0,29 : 2,44
3.4 Pembuatan Benda Uji
Pembuatan benda uji terdiri dari 3 tiga variasi yaitu beton dengan agregat halus meliputi :
a. Beton normal dengan 100 pasir biasa
b. Beton dengan perbandingan 85 pasir biasa dan 15 pasir steel slag
c. Beton dengan perbandingan 75 pasir biasa dan 25 pasir steel slag
Masing-masing variasi memiliki 4 buah sampel silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dan 1 buah balok dengan ukuran 15 x 25 x 320 cm.
Setelah bahan – bahan campuran beton disediakan, hidupkan mesin molen
dan masukkan bahan campuran beton sembarang ke dalamnya yang berfungsi untuk membasahi mesin tesebut supaya adukan beton yang sebenarnya tidak
berkurang. Setelah ± 30 detik, campuran tersebut di buang. Untuk beton normal, langkah pertama masukkan agregat halus dan semen selama ± 30 detik supaya
Universitas Sumatera Utara
38
agregat halus dan semen tercampur rata. Kemudian air dimasukkan sebagian- sebagian ke dalam molen secara menyebar, hal ini dilakukan supaya air tidak
hanya tercampur di beberapa tempat dan menyebabkan adukannya tidak rata. Selanjutnya masukkan kerikil dan biarkan mesin molen selama ± 1 menit sampai
campuran beton benar-benar tercampur secara merata dan homogen. Adukan yang sudah tercampur merata, dituangkan ke dalam sebuah pan
besar yang tidak menyerap air, dan kemudian adukan diukur kekentalannya dengan menggunakan metode slump testdengan kerucut Abrams-Harder. Setelah
pengukuran nilai slump, campuran beton dimasukkan ke dalam cetakan silinder yang berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dan cetakan bekisting balok
yang berukuran 15 x 25 x 320 cmdengan cara dibagi dalam tiga tahapan, dimana masing-masing tahapan diisi 13 bagian dari cetakan silinder dan balok, lalu
dipadatkan dengan menggunakan alat vibrator. Setelah beton berumur ± 24 jam, cetakan silinder dan balok dibuka dan
mulai dilakukan perawatan curing beton dengan cara direndam dalam bak perendaman sampai pada masa yang direncanakan untuk melakukan pengujian.
3.5 Pengujian Sampel
Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kuat tekan, pengujian elastisitas sampel silinder beton, pengujian elastisitas beton, peninjauan panjang
retak dan pola retak balok beton.
3.5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian dilakukan pada umur beton 28 hari untuk tiap variasi beton sebanyak 4 buah. Sehari sebelum pengujian sesuai umur rencana, silinder beton
dikeluarkan dari bak perendaman. Sebelum dilakukan uji kuat tekan beton, setiap benda uji ditimbang beratnya. Pengujian kuat tekan beton dilakukan dengan
menggunakan mesin kompres manual berkapasitas 200 ton. Besar kuat tekan benda uji beton dihitung dengan rumus
…………………………………………………………………… 3.3 Dimana :
f’c = Kekuatan tekan kgcm
2
P = Beban tekan kg A = Luas permukaan benda uji cm
2
Universitas Sumatera Utara
39
3.5.2 Pengujian Kuat Lentur Beton
Kekuatan lentur merupakan kuat tarik beton tak langsung dalam keadaan lentur akibat momen murni flexure modulus of rupture . Dari pengujian kuat
lentur, dapat diketahui pola retak dan lendutan yang terjadi pada balok yang memikul beban lentur. Kuat lentur beton juga dapat menunjukkan tingkat
daktilitas beton. Dimana M merupakan momen maksimum pada saat benda uji runtuh dan Z merupakan modulus penampang arah melintang.
Pengujian ini menggunakan alat hydraulic jack dengan kapasitas 50 ton dan 3 buah dial indicator.
Menurut pasal 11.5 SNI-03-2847 2002 nilai kuat lentur beton bila dihubungkan dengan kuat tekannya adalah
fr = 0,7 f c M ................................................................................................. 3.4
3.5.3 Peninjauan Pola Retak
Pola retak merupakan tinjauan retakan balok akibat diberi beban dengan hydraulic jack, pola retak balok dicatat setiap kenaikan beban sebesar 1333 kg.
Balok dibagi menjadi beberapa segmen, dengan panjang dan lebar masing –
masing segmen sebesar 5 cm. Dengan ukuran balok yang mencapai 15 x 25 x 320 cm, maka balok dibagi atas 640 segmen, masing
– masing dengan panjang dan lebar 5 cm.
Universitas Sumatera Utara
40
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Hasil penelitian disajikan berupa data sudah dianalisa dan ditampilkan dalam bentuk tabel.
Penelitian karakteristik beton terdiri dari pengujian kelecakan beton, kuat tekan beton, kuat lentur balok beton bertulang, regangan beton, dan
peninjauan pola retak balok beton bertulang. Penelitian ini menggunakan dua jenis agregat halus, yaitu pasir biasa dan slag limbah baja dari PT. Growth
Sumatra Industry.
4.2 Pengujian Kelecakan Beton
Kelecakan beton adalah kemudahan pengerjaan beton yang berkaitan erat dengan tingkat kelecakan adukan campuran beton. Semakin cair adukan campuran
beton, maka semakin tinggi tingkat workability beton.
4.2.1 Slump
Untuk mengetahui tingkat kelecakan beton, dilakukan slump test. Semakin tinggi nilai slump beton, maka semakin tinggi pula workability beton. Nilai slump
yang digunakan berkisar antara 6 – 18 cm.
Nilai slump beton dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : • Gradasi dan bentuk permukaan agregat,
• Faktor air – semen, • Karakteristik semen,
• Volume udara pada campuran beton, • Bahan aditif yang digunakan pada campuran beton.
Hasil pengujian nilai slump dengan agregat pasir biasa dan pasir steel slag adalah:
Tabel 4.1 Hasil pengujian nilai slump
Kadar persentase agregat halus Nilai Slump cm
100 pasir biasaNormal 12
85 pasir biasa + 15 pasir steel slagVP 15 11
75 pasir biasa + 25 pasir steel slagVP 25 10
Universitas Sumatera Utara
41
Gambar 4.1 Grafik nilai slump terhadap variasi steel slag
Dari gambar 4.1 dapat dilihat bahwa dengan meningkatnya persentase pemakaian steel slag maka nilai slump turun, hal ini disebabkan oleh bahan tambahan steel
slag yang tinggi mengakibatkan volume udara dan faktor air semennya juga tinggi.
4.3 Kuat Tekan Silinder Beton
Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur 28 hari dihitung sejak pengecoran untuk benda uji dengan agregat halus pasir biasa dan pasir steel slag.
Hasil pengujian kuat tekan beton: 12
11
10
9 9,5
10 10,5
11 11,5
12 12,5
100 pasir biasaNormal
VP 15 VP 25
N il
ai Slum
p cm
Persentase Slag pasir biasa dan steel slag
Nilai Slump
Universitas Sumatera Utara
42
Tabel 4.2 Hasil pengujian kuat tekan beton dengan pasir biasa dan pasir steel slag
No Variasi
Sampel Berat
Kg P
kN Luas
cm
2
Kuat Tekan
Mpa Kuat Tekan
Rata-rata Mpa
1 Beton
Normal 1
12,82 554
176,625 31.366
33.517 2
12,79 600
176,625 33.970
3 12,84
630 176,625
35.669 4
12,86 584
176,625 33.064
2 VP 15
1 12,87
660 176,625
37.367 37.509
2 12,98
690 176,625
39.066 3
12,98 660
176,625 37.367
4 13,05
640 176,625
36.235
3 VP 25
1 13,32
690 176,625
39.066 40.340
2 13,27
750 176,625
42.463 3
13,18 700
176,625 39.632
4 12,90
710 176,625
40.198
Gambar 4.2 Grafik nilai kuat tekan beton dengan semua variasi
31,366 33,97
35,669 33,064
37,367 39,066
37,367 36,235
39,066 42,463
39,632 40,198
5 10
15 20
25 30
35 40
45
I II
III IV
K ua
t T
ek a
n M
P a
Hubungan antara Ketiga Variasi
Normal VP 15
VP 25
Universitas Sumatera Utara
43
Dari rata-rata hasil pengujian kuat tekan beton tersebut , dapat dilihat bahwa dengan penambahan pasir slag maka kekuatan tekan beton akan semakin
bertambah, dapat dilihat pada tabel 4.2 yaitu : 1.
Kuat tekan beton normal = 33.517 MPa 2.
Kuat tekan beton dengan VP 15 = 37.509 MPa 3.
Kuat tekan beton dengan VP 25 = 40.340 MPa
4.4 Pola Retak Pada Pengujian Kuat Tekan
Pada pengujian kuat tekan silinder beton ditemui satu kasus yang menarik
untuk dicermati yaitu pola retak pada benda uji silinder beton seperti yang terlihat pada Gambar 4.3. Pola retak yang terjadi pada penelitian kuat tekan silinder
adalah pola retak cone and shear . Dimana pola retak tersebut dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Pola retak pada pengujian kuat tekan silinder beton
Hasil pengujian benda uji silinder menunjukkan pola retak yang dominan terjadi adalah kerucut dan geser cone dan shear, namun juga terdapat pola retak
kerucut dan terbelah. Kasus ini mengindikasikan bahwa permukaan benda uji kurang datar dan kepadatannya juga kurang serta daya lekat antara serabut kelapa
dengan material lainnya.
4.5 Lendutan Balok Beton Bertulang
Perhitungan nilai lendutan pada pengujian flexture dengan beton bertulang dengan menggunakan alat loading test atau hydraulic jack kapasitas 50 ton dan 3
buah dial indicator dengan jarak masing-masing 75 cm
Universitas Sumatera Utara
44
Tabel 4.3 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan pasir normal
Beban 2P
kgcm
2
Beban Kg
14 L – L Y1
CL Y2 14 L- R Y3
Dial Reading
Lendutan Dial
Reading Lendutan
Dial Reading
Lendutan x 0,01
mm x 0,01
mm x 0,01
mm 10
1333 70
0.7 95
0.95 68
0.68 20
2666 132
1.32 210
2.1 125
1.25 30
3999 305
3.05 432
4.32 302
3.02 40
5332 470
4.7 721
7.21 464
4.64 45
5998.5 785
7.85 1086
10.86 768
7.68
Keterangan : Retak awal terjadi di pembebanan 30 kgcm
2
= 3999 kg
Gambar 4.4 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang normal
70 132
305 470
785
95 210
432 721
1.086
68 125
302 464
768
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000
200 400
600 800
1000 1200
B e
b a
n kg
Panjang Lendutan x 0.01 mm
Y1 Y2
Y3
Universitas Sumatera Utara
45
Tabel 4.4 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan 85 pasir biasa dan 15
slag
Beban 2P
kgcm
2
Beban Kg
14 L – L Y1
CL Y2 14 L- R Y3
Dial Reading
Lendutan Dial
Reading Lendutan
Dial Reading
Lendutan x 0,01
mm x 0,01
Mm x 0,01
Mm 10
1333 62
0.62 78
0.78 59
0.59 20
2666 124
1.24 185
1.85 119
1.19 30
3999 362
3.62 484
4.84 354
3.54 40
5332 518
5.18 821
8.21 511
5.11 50
6665 824
8.24 1285
12.85 813
8.13
Keterangan : Retak awal terjadi di pembebanan 30 kgcm
2
= 3999 kg
Gambar 4.5 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang
dengan 85 pasir biasa dan 15 slag
62 124
362 518
824
78 185
484 821
1285
59 119
354 511
813
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000
200 400
600 800
1000 1200
1400
B e
b a
n k
g
Panjang Lendutan x 0.01 mm
Y1 Y2
Y3
Universitas Sumatera Utara
46
Tabel 4.5 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan 75 pasir biasa dan 25
slag
Beban 2P
kgcm
2
Beban Kg
14 L – L Y1
CL Y2 14 L- R Y3
Dial Reading
Lendutan Dial
Reading Lendutan
Dial Reading
Lendutan x 0,01
mm x 0,01
mm x 0,01
Mm 10
1333 52
0.52 64
0.64 50
0.5 20
2666 112
1.12 182
1.82 107
1.07 30
3999 315
3.15 412
4.12 308
3.08 40
5332 486
4.86 621
6.21 478
4.78 50
6665 783
7.83 1075
10.75 776
7.76 55
7331.5 945
9.45 1442
14.42 934
9.34
Keterangan : Retak awal terjadi di pembebanan 40 kgcm
2
= 5332 kg Beban kg = Pembacaan dial kgcm
2
× luas efektif silinder hydraulic jack 133,3 cm
2
Gambar 4.6 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang
dengan 75 pasir biasa dan 25 slag
52 112
315 486
783 945
64 182
412 621
1075 1442
50 107
308 478
776 934
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
200 400
600 800
1000 1200
1400 1600
B e
b a
n k
g
Panjang Lendutan x 0.01 mm
y1 y2
y3
Universitas Sumatera Utara
47
4.6 Perhitungan Lendutan Balok Secara Teoritis
4.6.1 Balok Beton Bertulang Normal
Perhitungan lendutan yang terjadi pada balok beton normal diperoleh perhitungan momen sebagai muatan. Untuk perhitungan lendutan akibat beban
sendiri diabaikan.
Gambar 4.7 Pembebanan terpusat
Dimana, √
√ Nmm
2
Maka, a.
lendutan yang terjadi pada pembebanan P=1333 kg
f’c = 33.517 MPa
Universitas Sumatera Utara
48
b. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=2666 kg
Kondisi setelah retak
Pada keadaan setelah retak lendutan balok yang terjadi tidak dapat dihitung menggunakan persamaan lendutan biasa, karena akan mengalami
kesulitan dalam menentukan momen inersia yang akan digunakan.
Untuk untuk bagian balok dengan momen lebih kecil daripada momen
retak M
cr
, balok dapat diasumsikan tidak mengalami retak dan momen inersia dapat diasumsikan sebesar I
g
. Namun ketika momen lebih besar daripada momen retak M
cr
, retak tarik pada balok akan menyebabkan berkurangnya penampang melintang balok, dan momen inersia dapat diasumsikan sama dengan nilai
transformasi I
cr
. Pada retak tarik diasumsikan bahwa momen inersia mendekati momen
inersia transformasi I
cr
, tetapi perlu diingat pada tempat diantara retk-retak disebut nilai momen inersia lebih mendekati I
g
. akibatnya sulit sekali menentukan nilai momen inersia yang akan digunakan. Momen inersia merupakan nilai rata-rata
dan digunakan pada semua titik pada balok sederhana dimana lendutan terjadi. Momen inersia ini deisebut momen inersia efektif I
e
yang dapt dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
[ ]
Dimana : I
e
= Momen inersia efektif M
a
= Momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan
I
g
= Momen inersia penampang I
cr
= Momen inersia transformasi pada penampang retak
M
cr
= Momen retak, yang dapat dihitung dengan persamaan berikut :
dengan: f
r
= Modulus retak beton = √
Universitas Sumatera Utara
49
y
t
= Jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik mengabaikan tulangan baja =
Menentukan momen retak M
cr
:
√
Menentukan letak garis netral
dengan, dimana : E
s
= Modulus elastisitas baja = 200,000 MPa E
c
= Modulus elastisitas beton = 27210 MPa Maka,
d’ = selimut beton + Ø sengkang + ½ Ø tulangan utama = 25 mm + 6 mm + ½ 12
= 37 mm d = h - selimut beton - Ø sengkang - ½ Ø tulangan sengkang
= 250 mm - 25 mm - 6 mm - ½12 = 213 mm
Maka,
y
1
=
57.21
mm dan y
2
=
-105.48
mm diambil y = 57.21mm
Universitas Sumatera Utara
50
Menentukan momen inersia penampang retak transformasi I
cr
+739381.848
Berdasarkan hasil pengujian, retak awal terjadi pada saat pembebanan 3999 kg. Maka, lendutan saat kondisi setelah retak dapat dihitung secara teoritis
pada saat pembebanan 3999 kg hingga 5998,5 kg. c.
Lendutan teoritis pada pembebanan 3999 kg Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi
yang diharapkan M
a
:
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
d. Lendutan teoritis pada pembebanan 5332 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan M
a
:
Universitas Sumatera Utara
51
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
e. Lendutan teoritis pada pembebanan 5998.5 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan M
a
:
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
Universitas Sumatera Utara
52
Tabel 4.6 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton normal
Pembacaan Dial kgcm
2
Beban kg
Lendutan x 10
-2
Hasil Pengujian Teoritis
10 1333
95 120.2
20 2666
210 240.4
30 3999
432 1202
40 5332
721 1677
45 5998.5
1086 1906
Gambar 4.8 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan
teoritis pada balok beton bertulang normal
95 210
432 721
1086
120,2 240,4
1202 1677
1906
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000
500 1000
1500 2000
2500
B eb
an K
g
Panjang Lendutan x 0.01 mm
Hubungan Beban dan Lendutan Hasil Pengujian dan Teoritis Balok Beton Normal
Hasil Pengujian Teoritis
Universitas Sumatera Utara
53
4.6.2 Balok Beton Bertulang 85 Pasir Biasa dan 15 Pasir slag
Menghitung modulus elastisitas beton Dimana,
√ √
Nmm
2
Maka, a.
lendutan yang terjadi pada pembebanan P=1333 kg
b. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=2666 kg
Kondisi setelah retak
Menentukan momen retak M
cr
:
√
Menentukan letak garis netral
dimana : E
s
= Modulus elastisitas baja = 200,000 MPa E
c
= Modulus elastisitas beton = 28785 MPa Maka,
d’ = selimut beton + Ø sengkang + ½ Ø tulangan utama = 25 mm + 6 mm + ½ 12
= 37 mm d = h - selimut beton - Ø sengkang - ½ Ø tulangan sengkang
= 250 mm - 25 mm - 6 mm - ½12 = 213 mm
Universitas Sumatera Utara
54
Maka,
y
1
=
54.55
mm dan y
2
=
-96.79
mm diambil y = 54.55mm
Menentukan momen inersia penampang retak transformasi I
cr
Berdasarkan hasil pengujian, retak awal terjadi pada saat pembebanan 3999 kg. Maka, lendutan saat kondisi setelah retak dapat dihitung secara teoritis
pada saat pembebanan 3999 kg hingga 6665 kg. c.
Lendutan teoritis pada pembebanan 3999 kg Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi
yang diharapkan M
a
:
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
Universitas Sumatera Utara
55
d. Lendutan teoritis pada pembebanan 5332 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan M
a
:
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
e. Lendutan teoritis pada pembebanan 6665 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan M
a
:
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
Universitas Sumatera Utara
56
Tabel 4.7 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton 85
pasir biasa dan 15 pasir slag Pembacaan
Dial kgcm
2
Beban kg
Lendutan x 10
-2
Hasil Pengujian Teoritis
10 1333
78 113.6
20 2666
185 227.2
30 3999
484 1235
40 5332
821 1751
50 6665
1285 2238
Gambar 4.9 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan
teoritis pada balok beton bertulang 85 pasir biasa dan 15 pasir slag
78 185
484 821
1285
113,6 227,2
1235 1751
2238
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000
500 1000
1500 2000
2500
B eba
n K
g
Panjang Lendutan x 0.01 mm
Hubungan Beban dan Lendutan Hasil Pengujian dan Teoritis Balok Beton VP 15
Hasil Pengujian Teoritis
Universitas Sumatera Utara
57
4.6.3 Balok Beton Bertulang 75 Pasir Biasa dan 25 Pasir slag
Menghitung modulus elastisitas beton Dimana,
√ √
Nmm
2
Maka, a.
lendutan yang terjadi pada pembebanan P=1333 kg
b. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=2666 kg
c. lendutan yang terjadi pada pembebanan P=3999 kg
Kondisi setelah retak
Menentukan momen retak M
cr
:
√
Menentukan letak garis netral
dengan, dimana : E
s
= Modulus elastisitas baja = 200,000 MPa E
c
= Modulus elastisitas beton = 29851 MPa Maka,
d’ = selimut beton + Ø sengkang + ½ Ø tulangan utama = 25 mm + 6 mm + ½ 12
Universitas Sumatera Utara
58
= 37 mm d = h - selimut beton - Ø sengkang - ½ Ø tulangan sengkang
= 250 mm - 25 mm - 6 mm - ½12 = 213 mm
Maka,
y
1
=
54.55
mm dan y
2
=
-96.79
mm diambil y = 54.55mm
Menentukan momen inersia penampang retak transformasi I
cr
Berdasarkan hasil pengujian, retak awal terjadi pada saat pembebanan 5332 kg. Maka, lendutan saat kondisi setelah retak dapat dihitung secara teoritis
pada saat pembebanan 5332 kg hingga 7331.5 kg. d.
Lendutan teoritis pada pembebanan 5332 kg Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi
yang diharapkan M
a
:
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Universitas Sumatera Utara
59
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
e. Lendutan teoritis pada pembebanan 6665 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan M
a
:
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
f. Lendutan teoritis pada pembebanan 7331.5 kg
Menentukan momen beban layak maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan M
a
:
Menentukan momen inersia efektif I
e
{ }
{ }
Universitas Sumatera Utara
60
Lendutan akibat beban terpusat setelah retak
Tabel 4.8 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton 75
pasir biasa dan 25 pasir slag Pembacaan
Dial kgcm
2
Beban kg
Lendutan x 10
-2
Hasil Pengujian Teoritis
10 1333
64 109.6
20 2666
185 219.2
30 3999
412 328.8
40 5332
621 1679
50 6665
1075 2152
55 7331.5
1442 2384
Gambar 4.10 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan
teoritis pada balok beton bertulang 75 pasir biasa dan 25 pasir slag
64 185
412 621
1075 1442
109,6 219,2
328,8 1679
2152 2384
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
500 1000
1500 2000
2500
L en
d u
tan x 0.0
1 m m
Beban P Kg Hubungan Beban dan Lendutan Hasil Pengujian dan
Teoritis Balok Beton VP 25
Hasil Pengujian Teoritis
Universitas Sumatera Utara
61
Tabel 4.9 Hubungan nilai lendutan hasil pengujian dan teoritis
Perbandingan Nilai Lendutan Substitusi
Hasil Pengujian mm Teoritis mm
Normal 10.86
19.06 VP 15
12.85 22.38
VP 25 14.42
23.84
4.7 Perhitungan Regangan Balok Beton Bertulang
Menurut Gideon 1993, perhitungan regangan dapat dilakukan berdasarkan hubungan antara lendutan dan jari-jari kelengkungan. Misalnya
papan yang melengkung pada Gambar 4.3 anggaplah v adalah panjang elemen mula-mula, yaitu sebelum terjadi lengkungan karena lendutan akibat momen.
Pada saat papan mengalami lendutan, maka serat-serat pada bagian bawah mengalami pertambahan panjang sebesar dv. Serat ditangah-tengah pada sumbu
netral dengan panjang v tidak mengalami perubahan. Karena pada pengujian tidak tidak dilakukan pengujian regangan menggunakan Strain Gaugel, teori digunakan
dalam perhitungan regangan. Dengan ρ sebagai jari-jari kelengkungan dari sumbu netral dan e adalah
jarak antara sumbu netral ke serat bawah, maka dari hubungan kesebangunan segitiga diperoleh :
Perbandingan dv menyatakan suatu regangan, sesuai dengan , maka :
⁄ ⁄
⁄ Menurut Hukum Hooke :
Sehingga:
Universitas Sumatera Utara
62
Hasil kali W.e = I dan disebut momen inersia, sehingga dapat dituliskan seperti berikut:
Hubungan antara jari-jari kelengkungan, momen, modulus elastisitas dan lendutan untuk beban dua titik persamaannya adalah :
Sehingga,
Dengan menggunakan persamaan-persamaan diatas, dapat dihitung regangan tekan
dan regangan tulangan tarik pada balok berdasarkan
lendutan hasil percobaan. Contoh perhitungan pada balok Normal:
Menghitung letak garis netral
y
1
=
57.21
mm dan y
2
=
-105.48
mm diambil y = 57.21mm
Jarak dari garis netral ke serat bawah e
Jari-jari kelengkungan
Regangan tekan
Regangan tulangan tarik
Universitas Sumatera Utara
63
Perhitungan regangan tekan beton dan regangan tulangan tarik untuk pembebanan lainnya dapat dilakukan dengan cara yang sama. Dan hasil
perhitungan regangan disajikan dalam Tabel 4.10 , Tabel 4.11 dan Tabel 4.12
berikut ini:
Tabel 4.10 Hasil perhitungan regangan tekan beton
dan regangan tarik pada balok beton normal
P kg Lendutan
Pengujian mm
Garis netral
y mm Jarak garis
netral ke serat bawah e mm
Jari-jari kelengkungan
ρ mm Regangan
tekan ε
c
Regangan tarik ε
s
57.21 155.79
1333 0.95
57.21 155.79
1008771.930 -0.000154
0.000421 2666
2.10 57.21
155.79 456349.206
-0.000341 0.000930
3999 4.32
57.21 155.79
221836.420 -0.000702
0.001912 5332
7.21 57.21
155.79 132917.245
-0.001172 0.003192
5998.5 10.86
57.21 155.79
88244.322 -0.001765
0.004808
Gambar 4.11 Diagram regangan beton bertulang normal
Universitas Sumatera Utara
64
Tabel 4.11 Hasil perhitungan regangan tekan beton
dan regangan tarik pada balok beton 85 pasir biasa dan 15 pasir slag
P kg Lendutan
Pengujian mm
Garis netral
y mm Jarak garis
netral ke serat bawah e mm
Jari-jari kelengkungan
ρ mm Regangan
tekan εc Regangan
tarik εs 54.55
158.45 1333
0.78 54.55
158.45 1228632.479
-0.000129 0.000375
2666 1.85
54.55 158.45
518018.018 -0.000306
0.000888 3999
4.84 54.55
158.45 198002.755
-0.000800 0.002324
5332 8.21
54.55 158.45
116727.568 -0.001357
0.003943 6665
12.85 54.55
158.45 74578.470
-0.002125 0.006171
Gambar 4.12 Diagram regangan beton bertulang VP 15 Tabel 4.12 Hasil perhitungan regangan tekan beton
dan regangan tarik pada balok beton 75 pasir biasa dan 25 pasir slag
P kg Lendutan
Pengujian mm
Garis netral
y mm
Jarak garis netral ke serat
bawah e mm
Jari-jari kelengkungan
ρ mm Regangan
tekan εc Regangan
tarik εs 54.55
158.45 1333
0.64 54.55
158.45 1497395.833
-0.000106 0.000307
2666 1.82
54.55 158.45
526556.777 -0.000301
0.000874 3999
4.12 54.55
158.45 232605.178
-0.000681 0.001979
5332 6.21
54.55 158.45
154320.988 -0.001027
0.002982 6665
10.75 54.55
158.45 89147.287
-0.001777 0.005163
7331.5 14.42
54.55 158.45
66458.622 -0.002384
0.006925
Universitas Sumatera Utara
65
Gambar 4.13 Diagram regangan beton bertulang VP 25 Tabel 4.13 Hubungan nilai regangan tarik dan regangan tekan
Perbandingan Nilai Regangan Substitusi
Regangan Tarik mm Regangan Tekan mm
Normal -0.001765
0.004808 VP 15
-0.002125 0.006171
VP 25 -0.002384
0.006925
4.8 Hubungan Regangan-Tegangan
Tegangan memiliki hubungan yang linier dengan regangan dan modulus elastisitas seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:
Dimana: = Tegangan
= Modulus Elastisitas = Regangan
4.8.1 Hubungan Tegangan-Regangan Tekan Balok Beton Bertulang
Dimana: = Tegangan beton
Universitas Sumatera Utara
66
= Regangan beton = Modulus Elastisitas Beton
√ √
⁄ √
√ ⁄
√ √
⁄
Tabel 4.14 Hubungan tegangan-regangan tekan beton pada balok beton bertulang
Beban P kg
Balok Beton Bertulang Normal
Balok Bertulang 85Pasir Biasa dan 15 slag
Balok Bertulang 75Pasir Biasa dan 25 slag
ε
c
fcNmm
2
ε
c
fcNmm
2
ε
c
fcNmm
2
1333 -0.000154 4.202185
-0.000129 3.712244
-0.000106 3.158745
2666 -0.000341 9.289040
-0.000306 8.804681
-0.000301 8.982680
3999 -0.000702 19.108882
-0.000800 23.034948
-0.000681 20.334418
5332 -0.001172 31.892370
-0.001357 39.073745
-0.001027 30.649693
5998.5 -0.001765 48.037605
- -
- -
6665 -
- -0.002125
61.156836 -0.001777
53.057038 7331.5
- -
- -
-0.002384 71.170463
Gambar 4.14 Hubungan tegangan-
regangan beton ε
c
pada balok beton normal
4,202185 9,28904
19,108882 31,89237
48,037605
10 20
30 40
50 60
0,000154 0,000341
0,000702 0,001172
0,001765 T
e g
a n
g a
n N
m m
2
Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Bertulang Normal
Universitas Sumatera Utara
67
Gambar 4.15 Hubungan tegangan-
regangan beton ε
c
pada balok beton bertulang 85 pasir biasa dan 15 pasir slag
Gambar 4.16 Hubungan tegangan-
regangan beton ε
c
pada balok beton bertulang 75 pasir biasa dan 25 pasir slag
3,712244 8,804681
23,034948 39,073745
61,156836
10 20
30 40
50 60
70
0,000129 0,000306
0,0008 0,001357
0,002125 T
e g
a n
g a
n N
m m
2
Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Bertulang VP 15
3,158745 8,98268
20,334418 30,649693
53,057038 71,170463
10 20
30 40
50 60
70 80
0,000106 0,000301
0,000681 0,001027
0,001777 0,002384
T eg
a ng
a n
Nm m
2
Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Bertulang VP 25
Universitas Sumatera Utara
68
4.8.2 Hubungan Tegangan-Regangan Tarik Balok Beton Bertulang
Dimana: = Tegangan tulangan tarik
= Regangan tulangan tarik = Modulus Elastisitas baja tulangan = 200000 Nmm
2
Tabel 4.15 Hubungan tegangan-regangan tarik beton pada balok beton bertulang
Beban P kg
Balok Beton Bertulang Normal
Balok Bertulang 85Pasir Biasa dan 15 slag
Balok Bertulang 75Pasir Biasa dan 25 slag
ε
s
fsNmm
2
ε
s
fsNmm
2
ε
s
fsNmm
2
1333 0.000421
84.1 0.000375
74.9 0.000307
61.5 2666
0.000930 185.9
0.000888 177.7
0.000874 174.8
3999 0.001912
382.5 0.002324
464.9 0.001979
395.7 5332
0.003192 638.3
0.003943 788.6
0.002982 596.5
5998.5 0.004808
961.5 -
- -
- 6665
- -
0.006171 1234.3
0.005163 1032.6
7331.5 -
- -
- 0.006925
1385.1
Gambar 4.17 Hubungan tegangan-
regangan tulangan tarik ε
s
pada balok beton normal
84,1 185,9
382,5 638,3
961,5
200 400
600 800
1000 1200
0,000421 0,00093
0,001912 0,003192
0,004808 T
e g
a n
g a
n N
m m
2
Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Tarik pada Balok Bertulang Normal
Universitas Sumatera Utara
69
Gambar 4.18 Hubungan tegangan-
regangan tulangan tarik ε
s
pada balok beton bertulang 85 pasir biasa dan 15 pasir slag
Gambar 4.19 Hubungan tegangan-
regangan tulangan tarik ε
s
pada balok beton bertulang 75 pasir biasa dan 25 pasir slag
4.9 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang
Menentukan letak garis netral dari serat atas c adalah sebagai berikut: Nt1 + Nt2
= Nd1 + Nd2 As’.fy + As.fy = 0.85 f’c.a.b + As’.fs
Dimana: f’s =
74,9 177,7
464,9 788,6
1234,3
200 400
600 800
1000 1200
1400
0,000375 0,000888
0,002324 0,003943
0,006171 T
eg a
ng a
n Nm
m 2
Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Tarik pada Balok Bertulang VP 15
61,5 174,8
395,7 596,5
1032,6 1385,1
200 400
600 800
1000 1200
1400 1600
0,000307 0,000874
0,001979 0,002982
0,005163 0,006925
T eg
a ng
a n
Nm m
2
Regangan
Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Bertulang VP 25
Universitas Sumatera Utara
70
Astot = As’ + As
A = β
1
.c Dengan mensubsitusi nilai-
nilai di atas dalam persamaan 1 maka didapat”
Diketahui: Es
= 200000 Nmm² β
1
= 0.85 Astot = 452.56 mm²
As’ = 226.28 mm²
Fy = 240 Nmm²
f’c normal = 33.517 Nmm² b
= 150 mm f’c VP15 = 37.509 Nmm²
d’ = 37 mm
f’c VP25 = 40.340 Nmm² Menghitung Nilai Mn
Mn = Mn
1
+ Mn
2
Mn = Menghitung Nilai Pn
Ra = Rb = ½P Mn=
Mn=
Menghitung Nilai Tegangan Lentur Tegangan lentur diperoleh melalui persamaan berikut:
Dimana: σ = Tegangan lentur Nmm
2
M = Momen lentur Nmm y = Tinggi garis netral mm
I = Inersia mm
4
Universitas Sumatera Utara
71
Menentukan letak garis netral y Es
= Modulus Elastisitas Baja = 200000 MPa Ec
1
= Modulus Elastisitas Beton 1 = 27210 MPa Ec
2
= Modulus Elastisitas Beton 2 = 28785 MPa Ec
3
= Modulus Elastisitas Beton 3 = 29851 MPa Sehingga, n
1
= n
2
= n
3
=
a. Normal f’c = 33.517 Nmm
2
Dengan memasukkan nilai-nilai diatas diperoleh persamaan berikut: 0.8533.5170.85150c
2
+ [0.003200000226.28 - 452.56240]c - 0.003200000226.2837 =0
3632.404c
2
+ 27153c – 5023416 = 0
C
1
= 33.638 mm M dan C
2
= -41.113 mm TM Dengan nilai c = 33.638 mm maka:
a = β
1
.c = 0.8533.638 = 28.59 mm Menentukan letak garis netral y
Untuk n
1
= 8
y
1
=
57.21
mm dan y
2
=
-105.48
mm diambil y = 57.21 mm
Menentukan Momen Inersia : I
{ }
{ }
Universitas Sumatera Utara
72
Dari hasil perhitungan kapasitas lentur berdasarkan data regangan untuk balok
beton bertulang dapat dilihat pada Tabel 4.16 Tabel 4.16 Kapasitas lentur balok bertulang normal
Beban P Kg
εc εs
fc Nmm
2
fs Nmm
2
Mn Nmm
Pn Kg
σ Nmm2
PPn
1333 0.000154
0.000421 4.202185
84.11 6393422.93
1278.685 0.887
1.042 2666
0.000341 0.000930
9.289040 185.93
14132829.63 2826.566
1.961 0.943
3999 0.000702
0.001912 19.108882
382.48 29073249.53
5814.650 4.034
0.688 5332
0.001172 0.003192
31.892370 638.35
48522715.08 9704.543
6.733 0.549
5998.5 0.001765
0.004808 48.037605
961.50 73086918.96
14617.384 10.141
0.410 Koefisien rata-rata
0.727
b. Beton 85 Pasir Biasa dan 15 Pasir slag f’c = 37.509 Nmm
2
Dengan memasukkan nilai-nilai diatas diperoleh persamaan berikut: 0.8537.5090.85150c
2
+ [0.003200000226.28 - 452.56240]c - 0.003200000226.2837 =0
4065.038c
2
+ 27153c – 5023416 = 0
C
1
= 31.971 mm M dan C
2
= -38.651 mm TM Dengan nilai c = 31.971 mm maka:
a = β
1
.c = 0.8531.971 = 27.18 mm Menentukan letak garis netral y
Untuk n
2
= 7
y
1
=
54.55
mm dan y
2
=
-96.79
mm diambil y = 54.55mm
Universitas Sumatera Utara
73
Menentukan Momen Inersia : I
{ }
{ }
Dari hasil perhitungan kapasitas lentur berdasarkan data regangan untuk balok
beton bertulang dapat dilihat pada Tabel 4.17 Tabel 4.17 Kapasitas lentur balok bertulang 85 pasir biasa dan 15 pasir slag
Beban P Kg
εc εs
fc Nmm
2
fs Nmm
2
Mn Nmm
Pn Kg
σ Nmm
2 PPn
1333 0.000129
0.000375 3.712244
74.92 5549038.67
1109.808 0.718
1.201 2666
0.000306 0.000888
8.804681 177.69
13161181.46 2632.236
1.703 1.013
3999 0.000800
0.002324 23.034948
464.89 34432496.36
6886.499 4.454
0.581 5332
0.001357 0.003943
39.073745 788.58
58407189.07 11681.438
7.556 0.456
6665 0.002125
0.006171 61.156836
1234.26 91416855.00
18283.371 11.826
0.365 Koefisien rata-rata
0.723
c. Beton 75 Pasir Biasa dan 25 Pasir slag f’c = 40.340 Nmm
2
Dengan memasukkan nilai-nilai diatas diperoleh persamaan berikut: 0.8540.3400.85150c
2
+ [0.003200000226.28 - 452.56240]c - 0.003200000226.2837 =0
4371.848c
2
+ 27153c – 5023416 = 0
C
1
= 30.934 mm M dan C
2
= -37.149 mm TM Dengan nilai c = 30.934 mm maka:
a = β
1
.c = 0.8530.934 = 26.29 mm Menentukan letak garis netral y
untuk n
3
= 7
Universitas Sumatera Utara
74
y
1
=
54.55
mm dan y
2
=
-96.79
mm diambil y = 54.55mm
Menentukan Momen Inersia : I
{ }
{ }
Dari hasil perhitungan kapasitas lentur berdasarkan data regangan untuk balok
beton bertulang dapat dilihat pada Tabel 4.16 Tabel 4.18 Kapasitas lentur balok bertulang 75 pasir biasa dan 25 pasir slag
Beban P Kg
εc εs
fc Nmm
2
fs Nmm
2
Mn Nmm
Pn Kg
σ Nmm
2 PPn
1333 0.000106
0.000307 3.158745
61.47 4564243.40
912.849 0.590
1.460 2666
0.000301 0.000874
8.982680 174.81
12979567.18 2595.913
1.679 1.027
3999 0.000681
0.001979 20.334418
395.73 29382316.91
5876.463 3.801
0.681 5332
0.001027 0.002982
30.649693 596.48
44287424.28 8857.485
5.729 0.602
6665 0.001777
0.005163 53.057038
1032.55 76665025.92
15333.005 9.917
0.435 7331.5
0.002384 0.006925
71.170463 1385.06
102838109.19 20567.622
13.303 0.356
Koefisien rata-rata 0.760
Tabel 4.19 Hubungan nilai kapasitas lentur balok beton bertulang
Perbandingan Nilai Kapasitas Lentur Substitusi
Mn Nmm Pn Kg
σ Nmm
2
Normal 73086918.96
14617.384 10.141
VP 15 91416855.00
18283.371 11.826
VP 25 102838109.19
20567.622 13.303
Universitas Sumatera Utara
75
4.10 Retak Balok Beton Bertulang
Balok akan mengalami retak vertical dari sisi tarik apabila balok mengalami pembebanan. Hal ini dikarenakan regangan tarik yang terjadi pada sisi
bawah penampang sudah melebihi regangan tarik beton. Agar lebih mudah dan lebih teliti penggambaran pola retak yang terjadi pada balok maka balok dibagi
menjadi 300 segmen dengan ukuran 5x5 cm.
4.10.1 Retak Balok Beton Bertulang Normal
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, retak terpanjang yang terjadi di sepanjang penampang balok beton bertulang normal terdapat retak pada
bagian tengah bentang yang dikarenakan pendistribusian beban yang terjadi tidak merata dipikul oleh kuat beton bertulang normal.
Gambar 4.20 Retak yang terjadi pada balok beton normal 4.10.2 Retak Balok Beton Bertulang 85 Pasir Biasa dan 15 Pasir slag
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, terdapat 5 bagian retak di sepanjang penampang balok beton bertulang 15 pasir slag terdapat retak pada
bagian tengah bentang yang dikarenakan pendistribusian beban yang terjadi tidak merata dipikul oleh kuat beton bertulang tersebut.
Gambar 4.21 Retak yang terjadi pada balok beton 85 pasir biasa dan 15 pasir
slag
Universitas Sumatera Utara
76
4.10.3 Retak Balok Beton Bertulang 75 Pasir Biasa dan 25 Pasir slag
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, terjadi retak pada 6 bagian yang terjadi di sepanjang penampang balok beton bertulang yang
dikarenakan pendistribusian beban yang terjadi tidak merata dipikul oleh kuat beton bertulang tersebut.
Gambar 4.22 Retak yang terjadi pada balok beton 75 pasir biasa dan 25 pasir
slag
4.11 D
iskusi
1. Penyebab naiknya tegangan adalah tegangan memiliki hubungan yang linier
dengan regangan dan modulus elastisitas seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:
Dimana: = Tegangan
= Modulus Elastisitas = Regangan
Semakin tinggi nilai regangan maka tegangan juga semakin tinggi. Dimana nilai elastisitas didapat dari
√ 2.
Aplikasi Kimia dari pada steel slag Kandungan unsur kimia dari steel slag sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
77
Tabel 4.20 Komposisi kimia kandungan logam dari limbah padat slag
No Parameter
Satuan Hasil
Metode 1
Timbal Pb mgkg
26,6 A A S
2 Kadmium Cd
mgkg 0,003
A A S 3
Tembaga Cu mgkg
97,5 A A S
4 Kromium Cr
mgkg 5353
A A S 5
Perak Ag mgkg
0,001 A A S
6 Selenium Se
mgkg 0,01
A A S 7
Barium Ba mgkg
817 A A S
8 Merkuri Hg
mgkg 0,38
A A S 9
Arsen As mgkg
0,21 A A S
Sumber : Balai Riset dan Standardisasi Industri Medan 2016 a.
Timbal Pb adalah logam berat yang terdapat secara alami di dalam kerak bumi. Unsur Pb digunakan dalam bidang industri modern sebagai bahan
pembuatan pipa air yang tahan korosi, bahan pembuat cat, baterai dan campuran bahan bakar bensin.
b. Tembaga Cu merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain
itu unsur tembaga memiliki korosi yang cepat sekali. c.
Kromium Cr Kromium merupakan logam tahan korosi tahan karat dan dapat dipoles
menjadi mengkilat. Dengan sifat ini, kromium krom banyak digunakan sebagai pelapis pada ornamen-ornamen bangunan, komponen kendaraan
dan pelapis perhiasan. Perpaduan kromium dan besi menghasilkan baja tahan karat.
d. Barium Ba
Barium adalah logam putih berwarna perak yang diproduksi oleh industry, seperti minyak dan gas untuk membuat lumpur pengeboran.
Universitas Sumatera Utara
78
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan di laboratorium, maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Kuat tekan beton normal = 33.517 MPa, Kuat tekan beton dengan substitusi
15 pasir slag = 37.509 MPa dan mengalami kenaikan sebesar 11.91. Kuat tekan beton dengan substitusi 25 pasir slag = 40.340 MPa dan mengalami
kenaikan 20.35. Jadi, mutu beton pun bertambah dengan penambahan pasir slag.
2. Lendutan pengujian yang terjadi pada balok beton bertulang normal adalah
pada pembebanan P= 5998.5 kg adalah 10.86 mm, untuk balok beton bertulang 85 pasir dan 15 pasir slag pada pembebanan P=6665 kg adalah
12.85 mm, sedangkan untuk balok beton bertulang 75 pasir biasa dan 25 pasir slag pada pembebanan P=7332.5 kg adalah 14.42 mm.
3. Lendutan teoritis yang terjadi pada balok beton bertulang normal adalah pada
pembebanan P= 5998.5 kg adalah 19.06 mm, untuk balok beton bertulang substitusi 15 pasir slag pada pembebanan P=6665 kg adalah 22.38 mm,
sedangkan untuk balok beton bertulang substitusi 25 pasir slag pada pembebanan P=7332.5 kg adalah 23.84 mm. Jadi, dengan penambahan pasir
slag maka pembebanan dan lendutan pada balok beton bertulang pun ikut bertambah.
4. Kapasitas lentur pada balok normal adalah 10.141 Nmm
2
, pada balok VP 15 adalah 11.826 Nmm
2
mengalami kenaikan 16.62 , dan pada balok VP 25 adalah 13.303 Nmm
2
mengalami kenaikan 31.18 . Jadi, dengan penggunaan steel slag sebagai agregat halus dapat meningkatkan kapasitas
lentur pada beton bertulang 5.
Retak yang terjadi pada balok beton bertulang normal berada pada bagian tengah bentang. Retak yang terjadi pada balok beton bertulang VP 15 berada
pada bagian tengah, dan 13 bentang. Retak yang terjadi pada balok beton bertulang VP 25 berada pada 6 bagian tengah bentang.
Universitas Sumatera Utara
79
5.2 Saran
1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan beton mutu tinggi dan
memakai zat additive atau admixture. 2.
Penambahan variasi untuk mendapatkan data yang lebih teliti.
Universitas Sumatera Utara
4
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Dalam konstruksi, beton adalah sebuah bahan bangunan komposit yang terbuat dari kombinasi agregat dan pengikat semen. Dalam teknik sipil, struktur
beton digunakan untuk bangunan pondasi, kolom, balok, pelat atau pelat cangkang. Dalam teknik sipil untuk bangunan air seperti bending, bendungan,
saluran, dan drainase perkotaan. Beton juga digunakan dalam teknik sipil transportasi untuk pekerjaan rigid pavement lapis keras permukaan yang kaku,
saluran samping, gorong-gorong, dan lainnya. Bentuk paling umum dari beton adalah beton semen Portland, yang terdiri dari agregat mineral
biasanya kerikil dan pasir, semen dan air. Beton merupakan pencampuran dari semen, agregat halus, agregat kasar
dan air dengan suatu perbandingan tertentu. Perbandingan ini tentu saja tidak sembarangan dikarenakan kekuatan yang diinginkan, karakteristik bahan dan
fungsi bangunan menjadi salah satu faktor yang dipertimbangkan dalam pembuatan beton.
Sifat –sifat dan karakteristik material penyusun beton akan mempengaruhi
kinerja dari beton yang dibuat. Kinerja dari beton beton tersebut berdampak pada kekuatan yang diinginkan, kemudahan dalam pengerjaannya dan keawetannya
dalam jangka waktu tertentu.Jika ingin membuat beton berkualitas baik, dalam arti memenuhi persyaratan yang lebih ketat karena tuntutan yang lebih tinggi,
maka harus diperhitungkan dengan seksama cara-cara memperoleh adukan betonbeton segarfresh concrete yang baik dan beton beton keras hardened
concrete yang dihasilkan juga baik. Beton yang baik ialah beton yang kuat, tahan lamaawet, kedap air, tahan aus, dan sedikit mengalami perubahan volume
kembang susutnya kecil.
Universitas Sumatera Utara
5
Sebagai bahan konstruksi beton mempunyai kelebihan dan kekurangan yaitu : Kelebihan beton antara lain :
1 Harganya relatif murah.
2 Mampu memikul beban yang berat.
3 Mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi.
4 Biaya pemeliharaanperawatannya kecil.
5 Tahan terhadap temperatur yang tinggi
Kekurangan beton antara lain : 1
Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. Oleh karena itu perlu diberi baja tulangan, atau tulangan kasa meshes.
2 Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat
dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.
3 Bentuk yang telah dibuat sulit diubah.
4 Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.
5 Daya pantul suara besar.
2.2 Bahan Penyusun Beton
2.2.1 Agregat Bahan Pengisi a.
Umum
Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton. Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya
sangat tinggi, yaitu berkisar 60-70 dari volume beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar sehingga
karakteristik dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung terhadap sifat-sifat beton.
Universitas Sumatera Utara
6
Tabel 2.1 Pengaruh sifat agregat pada sifat beton Sifat Agregat
Pengaruh pada Sifat Beton
Bentuk, tekstur, gradasi Beton cair
Kelecakan Pengikatan dan Pengerasan
Sifat fisik, sifat kimia, mineral
Beton keras Kekuatan. Kekerasan,
ketahanan durability
Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agregat alam atau agregat buatan artificial aggregates. Secara umum agregat dapat dibedakan
berdasarkan ukurannya, yaitu agregat kasar dan agregat halus. Ukuran antara agregat halus dengan agregat kasar yaitu 4.80 mm British Standard atau 4.75
mm Standar ASTM. Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4.80 mm 4.75 mm dan agregat halus adalah batuan yang lebih kecil
dari 4.80 mm 4.75 mm. Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari 40 mm.
b. Jenis Agregat
Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat buatan pecahan. Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan
berdasarkan beratnya, asalnya, diameter butirnya gradasi, dan tekstur permukaannya.
Dari ukurannya, agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat kasar dan agregat halus.
1. Agregat Kasar
Yang dimaksud dengan agregat kasar adalah agregat yang semua butirannya tertinggal di atas ayakan 4,8 mm SNI.0052,1980 atau 4,75 mm
ASTM C33,1982. Agregat kasar biasanya dinamakan kerikil, spilit, batu pecah, kricak, dan lainnya. Sifat yang paling penting dari suatu agregat kasar adalah
kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik penyerapan air yang
mempengaruhi daya tahan terhadap proses pembekuan waktu musim dingin dan agresi kimia.
Universitas Sumatera Utara
7
Agregat kasar yang digunakan pada campuran beton harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut :
a Susunan butiran gradasi
Agregat harus mempunyai gradasi yang baik, artinya harus tediri dari butiran yang beragam besarnya, sehingga dapat mengisi rongga-rongga akibat ukuran
yang besar, sehingga akan mengurangi penggunaan semen atau penggunaan semen yang minimal. Agregat kasar harus mempunyai susunan butiran dalam
batas-batas seperti yang terlihat pada tabel
Tabel 2.2 Susunan besar butiran agregat kasar ASTM, 1991 Ukuran lubang
ayakan mm Persentase lolos
komulatif 38,1
95 – 100
19,1 35
– 70 9,52
10 - 30 4,75
– 5
b Agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami
basah dan lembab terus menerus atau yang akan berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang reaktif terhadap alkali dalam
semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berklebihan di dalam mortar atau beton.
c Agregat kasar harus terdiri dari butiran-butiran yang keras dan tidak berpori
atau tidak akan pecah atau hancur oleh pengaruk cuaca seperti terik matahari atau hujan.
d Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron ayakan no.200,
tidak boleh melebihi 1 terhadap berat kering. Apabila kadar lumpur melebihi 1 maka agregat harus dicuci.
e Kekerasan butiran agregat diperiksa dengan bejana Rudellof dengan beban
penguji 20 ton dimana harus dipenuhi syarat berikut: Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5 - 19,1 mm lebih dari 24
berat.
Universitas Sumatera Utara
8
Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19,1 - 30 mm lebih dari 22 berat.
f Kekerasan butiran agregat kasar jika diperiksa dengan mesin Los Angeles
dimana tingkat kehilangan berat lebih kecil dari 50.
2. Agregat Halus