(Penelitian) TUGAS AKHIR - Perilaku Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan Pelat Baja Dalam Memikul Lentur

  PERILAKU BALOK BETON BERTULANG DENGAN PERKUATAN PELAT BAJA DALAM MEMIKUL LENTUR (Penelitian) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas – Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

  DISUSUN OLEH : NOMI NOVITA SITEPU 09 04 24 007 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

  PERILAKU BALOK BETON BERTULANG DENGAN PERKUATAN PELAT BAJA DALAM MEMIKUL LENTUR (Penelitian) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan Oleh : NOMI NOVITA SITEPU 090424007 Pembimbing Nursyamsi, ST, MT NIP : 19770623 200501 2 001 Penguji I Penguji II Ir. Besman Surbakti, M. T Ir. Torang Sitorus, M.T. NIP : 19541012 198003 1 004 NIP : 19571002 198601 1 001 Mengesahkan Koordinator, PPSE Ketua Departemen T. Sipil FT USU Departemen T. Sipil FT USU Ir. Zulkarnain A. Muiz, M. Eng. Sc Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP : 19560326 198103 1003 NIP : 19561224 198103 1 002 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala nikmat yang telah diberikanNya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Adapun judul tugas akhir ini adalah:

PERILAKU BALOK BETON BERTULANG DENGAN PERKUATAN PELAT BAJA DALAM MEMIKUL LENTUR

  Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana ekstensi pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis banyak mendapat bimbingan, bantuan dan dorongan moril serta spiritual dari berbagai pihak sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya disampaikan kepada :

  1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, selaku Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstension Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil.

  3. Ibu Nursyamsi, ST, MT, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu memberikan bimbingan, masukan dan arahan.

  4. Bapak/ Ibu staff pengajar, serta pegawai Fakultas Teknin Universitas Sumatera Utara.

  5. Pegawai administrasi Depatemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. dan kesabaran.

  7. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah mendukung serta membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.

  8. Special thanks untuk adinda Boy Situmeang, S.T, dimana atas bantuan dan support beliau Tugas Akhir ini pun bisa selesai dengan lebih baik.

  9. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

  Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya.

  Medan, April 2014 Penulis

  Nomi Novita Sitepu

   NIM: 090424007

  ABSTRAK

  Konstruksi beton bertulang adalah salah satu struktur yang umum digunakan saat ini. Seiring dengan peningkatan ekonomi dan ketersediaan lahan, mengakibatkan munculnya bangunan-bangunan tinggi dan tidak jarang bangunan lama berubah fungsi. Perubahan fungsi tersebut mengakibatkan perubahan beban yang bekerja pada struktur. Akibat perubahan tersebut maka perlu dilakukan evaluasi terhadap kemampuan struktur dalam memikul beban dengan dua alternatif yakni, pertama struktur dirubuhkan dan dibangun struktur yang baru, kedua dilakukan perkuatan pada elemen strukturnya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui besarnya daya dukung pelat baja yang digunakan sebagai perkuatan pada balok beton bertulang dalam kondisi lemah untuk memikul lentur.

  Penelitian dilaksanakan dengan membuat benda uji balok beton bertulang sebanyak 3 (tiga) buah, dengan ukuran ketiga benda uji (20 x 30)cm dan panjang 300cm. Balok pertama tanpa menggunakan pelat baja, balok yang kedua adalah balok yang dibebani dengan beban rencana kemudian diberi perkuatan pelat baja, dan balok ketiga adalah balok yang langsung diberi perkuatan pelat baja. Pembebanan benda uji dilakukan dengan dua beban terpusat sejarak 1m di tengah bentang balok. Parameter yang diukur dalam pengujian ini adalah lendutan dan beban retak pertama. Hasil pengujian kemudian dibandingkan dengan hasil analitis.

  Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa perkuatan dengan pelat baja dapat meningkatkan kapasitas balok dalam memikul lentur dan mengurangi lendutan yang terjadi pada balok. Di mana kapasitas balok dalam memikul lentur dari hasil pengujian meningkat sebesar 84,62%.

  Kata kunci : Beton Bertulang, Lentur, Perkuatan Balok, Pelat Baja

  DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL ............................................................................................................. LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................... KATA PENGANTAR ....................................................................................................... i ABSTRAK ......................................................................................................................... iii DAFTAR ISI ...................................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. viii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... ix DAFTAR NOTASI ............................................................................................................ xi

  BAB I PENDAHULUAN .............................................................................................. 1

  1.1. . Latar Belakang ............................................................................................. 1

  1.2. Maksud dan Tujuan ...................................................................................... 2

  1.3. Ruang Lingkup Permasalahan ....................................................................... 2

  1.4. Metode Penelitian ......................................................................................... 2

  1.5. Pembatasan Masalah ..................................................................................... 4

  1.6. Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 5

  1.7. Bagan Alir Metode Penelitian ....................................................................... 7

  BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................................... 8

  2.1. Umum .......................................................................................................... 8

  2.2. Sifat Bahan ................................................................................................... 9

  2.2.1. Bahan Beton ....................................................................................... 9

  2.2.2. Bahan Baja Tulangan .......................................................................... 12

  2.4. Kuat Lentur Balok Persegi ............................................................................ 16

  3.3. Bahan-bahan Dan Peralatan ........................................................................ 38

  3.10. Pengujian Benda Uji ................................................................................... 47

  3.9. Pemasangan Pelat Baja Dengan Perekat Sica Carbodur 31 CF-Normal ....... 47

  3.8. Sicadur 31 CF Normal ................................................................................ 44

  3.7. Perawatan Benda Uji .................................................................................. 44

  3.6. Pengecoran Benda Uji................................................................................. 43

  3.5. Persiapan Pembuatan Benda Uji ................................................................. 42

  3.4. Persiapan Material ...................................................................................... 40

  3.3.2. Peralatan .......................................................................................... 38

  3.3.1. Bahan .............................................................................................. 38

  3.2.2. Baja Tulangan .................................................................................. 37

  2.5. Metode Perkuatan Struktur Beton Bertulang ................................................. 18

  3.2.1. Perencanaan Campuran Beton.......................................................... 37

  3.2. Syarat-syarat Pelaksanaan ........................................................................... 36

  3.1. Lingkup Pekerjaan ...................................................................................... 36

  

BAB III METODE PELAKSANAAN PENELITIAN .................................................. 36

  2.10. Lendutan Pada Balok .................................................................................. 33

  2.9. Momen Inersia Penampang Retak ................................................................. 30

  2.8. Formula Perkuatan Lentur Dengan SK SNI .................................................. 27

  2.7. Keruntuhan Lentur Akibat Kondisi Batas (Ultimate)..................................... 22

  2.6. Perilaku Defleksi Pada Balok ........................................................................ 20

  3.10.1. Pengujian Kuat Tekan Beton ........................................................... 48

  3.10.3. Pengujian Balok Beton Bertulang .................................................... 49

  a. Pengujian Balok I (Balok Tanpa Pelat Baja) ............................... 49

  b. Pengujian Balok II (Balok Dengan Pelat Baja) ........................... 49

  

BAB IV ANALISA DATA ............................................................................................. 51

  4.1. Pengujian Kuat Tekan Beton ....................................................................... 51

  a. Menghitung Kuat Tekan Masing-masing Benda Uji .............................. 51

  b. Menghitung Kuat Tekan Beton Rata-rata .............................................. 51

  c. Menghitung Standard Deviasi ............................................................... 51

  d. Menghitung Kuat Tekan Beton Karakteristik ........................................ 52

  4.2. Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja........................................................... 53

  4.3. Pengujian Kuat Tarik Pelat Baja ................................................................. 53

  4.4. Analisa Kapasitas Penampang Secara Teoritis ............................................ 53

  4.4.1. Balok Beton Tanpa Menggunakan Pelat Baja .................................... 53

  4.4.2. Balok Beton Dengan Menggunakan Pelat Baja.................................. 56

  4.4.3. Menghitung Lendutan Yang Terjadi Pada Balok Tanpa Pelat Baja .... 59

  4.4.4. Menghitung Lendutan Yang Terjadi Pada Balok Dengan Pelat Baja .................................................................................................. 62

  4.5. Menghitung Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan .......................... 66

  4.5.1. Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan Pada Balok Tanpa Menggunakan Pelat Baja .................................................................. 66

  4.5.2. Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan Pada Balok Dengan Menggunakan Pelat Baja ................................................................... 68

  4.6.1. Pengujian Balok Beton Bertulang Tanpa Pelat Baja ........................... 70

  4.6.2. Pengujian Balok Beton Bertulang Dengan Pelat Baja ........................ 73

  4.6.3. Pengujian Penurunan Balok Beton Bertulang Tanpa Perkuatan (Unloading) ...................................................................................... 76

  4.6.4. Pengujian Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan Setelah Dibebani (Loading) ........................................................................... 78

  4.7. Pembahasan ................................................................................................ 80

  

BAB V PENUTUP ........................................................................................................ 84

  5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 84

  5.2. Saran .......................................................................................................... 85

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL Tabel Halaman

  2.1.Nilai Modulus Elastisitas Beton (E ) Berbagai Mutu Beton ............................................ 12

  c

  3.1.Data Kuat Tekan Sicadur 31 CF Normal ........................................................................ 46

  3.2.Data Kuat Lentur Sicadur 31 CF Normal ....................................................................... 46

  3.3.Data Kuat Tarik Sicadur 31 CF Normal ......................................................................... 46

  3.4.Data Kuat Retak Sicadur 31 CF Normal ........................................................................ 46

  4.1.Hasil Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Kubus ............................................................... 52

  4.2.Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja .................................................................... 53

  4.3.Hasil Pengujian Kuat Tarik Pelat Baja ........................................................................... 53

  4.4.Hasil Analisa Secara Teoritis Penurunan Pada Balok Tanpa Pelat Baja .......................... 67

  4.5.Hasil Analisa Secara Teoritis Penurunan Pada Balok Dengan Pelat Baja ....................... 69

  4.6.Data Hasil Pengujian Penurunan Pada Balok Tanpa Perkuatan Pelat Baja ...................... 70

  4.7.Data Hasil Pengujian Penurunan Pada Balok Dengan Pelat Baja .................................... 73

  4.8.Data Hasil Penurunan Balok Tanpa Perkuatan (Unloading) ........................................... 76

  4.9.Data Hasil Penurunan Balok Dengan Perkuatan Setelah Dibebani (Loading) ................. 78

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Sketsa Pengujian Benda Uji Balok Persegi ................................................... 3Gambar 1.2. Bagan Alir Penelitian .................................................................................... 7Gambar 2.1. Regangan – Tegangan Beton ........................................................................ 10Gambar 2.2. Berbagai Kuat Tekan Beton .......................................................................... 11Gambar 2.3. Diagram Tegangan-Regangan Batang Tulangan Baja ................................... 13Gambar 2.4. Balok Dibebani Lentur Murni ....................................................................... 14Gambar 2.5. Distribusi Tegangan-Regangan Pada Penampang Beton Dengan Momen

  Yang Semakin Besar .................................................................................... 16

Gambar 2.6. Diagram Tegangan Dan Regangan ................................................................ 16Gambar 2.7. Diagram Tegangan ....................................................................................... 17Gambar 2.8. Hubungan Antara Beban Dan Defleksi Pada Balok Beton Bertulang ............ 20Gambar 2.9. Balok Yang Dibebani Sampai Runtuh ........................................................... 22Gambar 2.10. Kurva Momen-Kelengkungan Balok ............................................................. 23Gambar 2.11. Perilaku Keruntuhan Balok ........................................................................... 25Gambar 2.12. Keruntuhan Geset Yang Getas Pada Balok Dengan Pelat .............................. 25Gambar 2.13. Pola Retak Geser Saat Runtuh di Tengah Bentang Pada Balok ...................... 26Gambar 2.14. Penampang Transformasi.............................................................................. 31Gambar 2.15. Bidang Momen Sebagai Muatan Pada Beban Terpusat ................................. 33Gambar 2.16. Bidang Momen Sebagai Muatan Pada Beban Terbagi Rata ........................... 34Gambar 4.1. Grafik Hubungan Beban-Lendutan Pada Balok 1 (Tanpa Perkuatan) ............ 71Gambar 4.3. Grafik Hubungan Beban-Lendutan Pada Balok 2 Dengan Perkuatan

  Pelat Baja ..................................................................................................... 74

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Beban-Lendutan Pada Kondisi Loading ............................ 79Gambar 4.6. Pola Retak Pada Balok Tanpa Pelat Baja ...................................................... 80Gambar 4.7. Pola Retak Geser di Sekitar (1/4L-R) Pada Balok Dengan Pelat Baja ............ 81

DAFTAR NOTASI

  ) E = Modulus Elastisitas b = Lebar Badan Penampang Balok (mm) CL = Central Line (Titik Tengah Bentang) c = Jarak Dari Serat Tekan Terluar ke Garis Netral (mm) d = Jarak dari Serat Tekan Terluar ke Pusat Tulangan Tarik (mm) d’ = Jarak dari Serat Tekan Terluar ke Pusat Tulangan Tekan (mm) D = Beban Mati, atau Momen dan Gaya Dalam yang Berhubungan Dengan

  = Momen Ultimate

  u

  = Modulus Elastisitas Beton (MPa) fas = Faktor Air Semen fc’ = Kuat Tekan Beton (MPa) FM = Susunan Gradasi Butiran fs = Tegangan Dalam Tulangan pada Beban Kerja (MPa) fy = Tegangan Leleh Tulangan Baja (MPa) h = Tinggi Balok (mm) h = Tinggi Efektif Balok (mm) L = Jarak Bentang Penampang (mm) M = Momen Luar yang Terjadi pada Balok Tunggal Pemikul Lentur M

  c

  = Modulus Elastisitas Baja (MPa) E

  y

  Beban Mati E

  A = Luas Penampang (mm

  2

  ’ = Luas Tulangan Tekan (mm

  s

  ) A

  2

  = Luas Tulangan Tarik (mm

  s

  ) A

  2 P = Gaya Luar yang Terjadi Q = Gaya Angkat s = Jarak Sengkang SD = Standard Deviasi

  Wc

  = Berat Isi Beton

  Z

  = Besaran Pembatas Distribusi Tegangan Lentur 1/4L-L = Titik yang Berada pada ¼ Bentang dari Kiri Balok 1/4L-R = Titik yang Berada pada ¼ Bentang dari Kanan Balok ɛ

  b

  = Regangan Beton ɛ

  y

  = Regangan Baja ɸ = Diameter Tulangan ρ = Rasio Tulangan Tarik

  σ bm

  = Kuat Tekan Beton Rata-rata

  σ bk

  = Kuat Tekan Beton Karakteristik