PEMERIKSAAN BAHAN PROSES PENGECORAN PROSES PENGUJIAN SILINDER BETON Agregat Kasar

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