Dengan demikian tidak perlu tambahan batang pengikat tulangan pokok kolom sebagaimana yang ditentukan dalam SK SNI T-15-1991-03 pasal
3.16.10 ayat 5.3.
4. KEGIATAN BELAJAR 4 KEKUATAN TEKAN BETON KARAKTERISTIK fc’
a. Tujuan Pembelajaran
Setelah menyelesaikan kegiatan belajar ini peserta diharapkan dapat: 1 Menjelaskan pengertian-pengertian istilah dalam perancangan
campuran beton sesuai dengan SNI 2 Menjelaskan tahapanprosedur perhitungan kekuatan tekan beton
karakteristik sesuai dengan SNI 3 Menghitung kuat tekan beton fc’k, kuat tekan rata beton fcr’,
standar deviasi sd, dan kuat tekan beton karakteristik fc’ sesuai dengan SNI
4 Membuat rancangan campuran beton normal sesuai dengan karakteristik yang direncanakan sesuai dengan SNI
b. Uraian Materi Pengertian
Untuk tidak menimbulkan pengertian yang berbeda-beda dalam perancangan campuran beton berikut ini penjelasan beberapa
pengertian sebagai berikut.
Adukan adalah campuran antara agregat halus dan semen Portland atau sembarang semen hidrolik yang lain dan air.
Beton adalah campuran antara semen Portland atau semen
hidrolik yang lain, agregat halus, agregat kasar, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk massa padat.
Beton normal adalah beton yang mempunyai berat isiberat jenis
BJ 2200 – 2500 kgcm
3
menggunakan agregat alam yang dipecah atau tanpa dipecah yang tidak menggunakan bahan
tambahan.
149
Agregat kasar adalah kerikil sebagai bahan desintegrasi alami dari
batu atau berupa batu pecah yang diperoleh dari industri pemecah batu dan mempunyai ukuran butir antara 4,8 sd 40 mm
Agregat halus adalah pasir alam sebagai desintegrasi alami dari
batu atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu dan mempunyai ukuran butir terbesar 4,8 mm.
Kuat tekan beton yang diisyaratkan fc’ adalah kuat tekan beton
yang ditetapkan oleh perencanaan struktur benda uji berbentuk silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm dipakai dalam
percobaan struktur beton, dinyatakan dalam Mega Paskal Mpa.
Kuat tekan beton yang ditargetkan fcr’ adalah kuat tekan rata- rata yang diharapkan dapat dicapai yang besarnya lebih dari fc’.
Kadar air bebas adalah air yang dicampurkan kedalam beton
untuk mencapai konsistensi tertentu, tidak termasuk air yang diserap oleh agregat.
Faktor air semen adalah angka perbandingan antara berat air
bebas dan berat semen dalam beton.
1 Tugas 1. Kekuatan Tekan Beton Karakteristik fc’
Beton adalah suatu bahan konstruksi yang mempunyai sifat kekuatan tekan yang khas, yaitu apabila diperiksa dengan sejumlah
besar benda uji kubussilinder beton, nilainya akan menyebar sekitar suatu nilai rata-rata tertentu. Dengan menganggap nilai-nilai
dari hasil pemeriksaan tersebut menyebar normal mengikuti lengkung Gauss, maka kekuatan tekan beton karakteristik fc’,
dengan 5 kemungkinan adanya kekuatan yang tidak memnuhi syarat seperti ditetapkan dalam SNI.
Pengertiannya dapat dijelaskan sebagai berikut, fc’-300 kuat tekan beton karakteristik 300 kgfcm2 berarti beton tersebut mempunyai
kuat tekan hancur
¿
300 kgfcm
2
¿
30 Nmm
2
atau 30 MPa pada umur 28 hari dari sejumlah benda uji 30 pasang atau 60 buah,
kemungkinan adanya gagal maksimum 5 . Kuat tekan beton karakteristik dapat dihitung dengan rumus:
150
fc’ = fcr’ – sd x k dimana :
fcr’ = kuat tekan beton rata-rata kgfcm2 atau Nmm2 atau MPa
sd = standar deviasi kgfcm2 atau Nmm2 atau MPa k = nilai konstanta dengan kegagalan 5
Nilai standar deviasi adalah ukuran dari besar kecilnya penyebaran dari nilai-nilai hasil pemeriksaan tersebut tergantung pada tingkat
kesempurnaan dari pelaksanaanya. jadi ukuran dari mutu pelaksanaannya adalah deviasi standar menurut rumus:
sd =
√
∑
i=1 n
f ck−f cr
2
N −1 MPa atau kgfcm
2
dimana sd = standar deviasi kgfcm
2
fc’k = kuat tekan beton yang didapat dari sepasang benda uji kgfcm
2
fcr’ = kuat tekan beton rata-rata kgfcm
2
atau MPa didapat menurut
rumus :
f cr=
∑
1 N
f ck N
kgfcm
2
atau MPa N = jumlah seluruh nilai hasil pemeriksaan yaitu jumlah nilai
uji, yang harus diambil minimum 30 buah satu hasil uji adalah nilai rata-rata dari 2 buah benda uji.
Data hasil uji yang akan digunakan untuk menghitung standar deviasi harus:
Mewakili bahan-bahan, prosedur pengawasan mutu, dan
kondisi produksi yang serupa dengan pekerjaan yang diusulkan
151
Mewakili kuat tekan beton yang disyaratkan fc’ yang nilainya
dalam batas ± 7 kgfcm
2
atau 0,7 MPa dari nilai fc’ yang ditentukan
Bila suatu produksi beton tidak mempunyai data hasil uji yang
memenuhi persyaratan, tetapi hanya ada sebanyak 15 sd 29 hasil uji yang berurutan , maka nilai deviasi standar adalah
perkalian deviasi standar yang dihitung dari data hasil uji tersebut dengan faktor pengali dari tabel 2.1 di bawah.
Tabel 37. Nilai Faktor Pengali Bila Benda Uji Kurang Dari 30 Pasang
Jumlah Pengujian Faktor Pengali sd
15 20
25 30 atau lebih
1,16 1,08
1,03 1,00
Nilai konstanta k tergantung pada tingkat kegagalan yang diijinkan dihitung dengan teori kemungkinan menurut John Laing Research
and Development “Concrete Investigation” dengan rumus:
k = f cr−f ck min
Sd
dimana k = nilai konstanta
fcr’ = kekuatan tekan beton rata-rata kgfcm
2
fc’k min = kekuatan tekan beton yang paling rendah kgfcm
2
sd = standar deviasi kgfcm
2
dari hasil perhitungan nilai k dengan rumus di atas, dimasukkan dalam grafik hubungan antara persentase kegagalan dan nilai
konstanta dalam membentuk titik-titik. Dari hasil beberapa
152
percobaan, titik-titik tersebut membentuk garis lengkung sebagai hubungan antara persentase kegagalan dengan nilai konstanta
seperti gambar 2.1 Grafik kegagalan dan konstanta, atau dibuat dalam bentuk tabel 2.1 Nilai konstanta dan kegagalan.
Tabel 38. Nilai Konstanta dan Kegagalan
Yang Gagal k Konstanta
10,0 5,0
2,5 1,0
0,5 0,1
1,282 1,645
1,963 2,326
2,670 3,090
Gambar 35. Grafik Kegagalan dan Konstanta
153
Contoh Perhitungan kekuatan Tekan Beton Karakteristik Dari hasil pengujian beton diperoleh kuat tekan beton sebanyak 30 buah
30 pasang sebagai berikut : Tabel 39. Hasil Pengujian Kuat Tekan
No. Kuat Tekan
fc’k Kgfcm
2
No. Kuat Tekan
fc’k Kgfcm
2
No. Kuat Tekan
fc’k Kgfcm
2
1 245
11 255
21 221
2 276
12 249
22 243
3 289
13 276
23 265
4 321
14 294
24 238
5 275
15 282
25 241
6 229
16 271
26 228
7 300
17 259
27 308
8 325
18 278
28 345
9 299
19 300
29 289
10 289
20 279
30 300
f cr=
∑
i=1 n
f ck N
= 8269
30
= 276,63
kgfcm2
Sd =
√
∑
i=1 n
f ck −f cr N−1
= 30,629 kgfcm
2
fc’ = fcr’ – k sd = 275,63 – 1,64 30,629
= 225,398 kgfcm
2
atau 22,54 MPa Maka kekuatan tekan beton karakteristik fc’ adalah 225 kgfcm2 atau 22,5
MPa
2 Tugas 2. Kuat Tekan Yang Diharapkan Target
Kuat tekan beton yang ditargetkandiharapkan fcr’ adalah kuat tekan rata- rata yang diharapkan dapat dicapai yang besarnya lebih dari kekuatan
tekan beton karakteristik fc’. Untuk menentukan kekuatan tekan beton yang diharapkan target maka perlu dilakukan perhitungan rancangan campuran
beton Concrete Mix Design yang pada umumnya digunakan untuk beton struktur yang mempunyai kekuatan lebih besar atau sama dengan 20 MPa
154
atau 200 kgfcm2. Untuk menghitung kuat tekan yang diharapkan dengan rumus sebagai berikut :
fcr’ = fc’ + k . sr dimana :
fcr’ : Kuat tekan rata-rata yang diharapkan kgfcm2 atau MPa
fc’ : Kekuatan tekan beton karakteristik MPa
sr : Standard rencana MPa
k : 1,64 Nilai konstanta dengan kegagalan 5 tabel 2.2
a Standar Deviasi Rencana sr
Untuk menentukan besarnya nilai standar deviasi rencana dalam menentukan kuat tekan beton yang diharapkan harus memperhatikan;
1 pengalaman lapangan dalam memproduksi beton, 2 jumlah beton yang akan diproduksi misalnya lebih kecil dari 1000 m
3
, atau 1000 sd 3000 m
3
atau lebih besar dari 3000 m
3
, 3 kemutahiran peralatan yang dipergunakan, dan 4 keterampilan tenaga kerja yang akan
melaksanakan pekerjaan. Apabila tidak tesedia cukup data yang dapat menunjukkan bahwa
campuran beton tertentu yang diusulkan dapat menghasilkan beton yang disyaratkan danatau bahwa standar deviasi standar rencana yang
diusulkan benar-benar akan tercapai dalam pelaksanaan yang sesungguhnya, maka harus diadakan percobaan-percobaan
pendahuluan, hal ini sesuai dengan PBI ’71 atau bila data uji lapangan untuk menghitung standar deviasi rencana yang memenuhi persyaratan
tidak tersedia, maka kuat tekan rata-rata yang ditargetkan fcr’ harus diambil tidak kurang dari fc’ + 12 MPa.
155
Gambar 38. Grafik Standar Deviasi Rencana dan Kuat Tekan Karakteristik Neville,662
Gambar 39. Grafik deviasi Standar Harga dan Kuat Tekan Rata- Rata Neville,662
Besar kecilnya standar deviasi rencana yang ditetapkan dapat mempengaruhi kualitas dan tingkat ekonomis pekerjaan tersebut.
Standar deviasi rencana yang besar dapat mencapai kuat tekan rata-rata yang diharapkan, tapi dapat menyebabkan pemborosan.
Sebaliknya, bila nilai sr kecil tentu akan lebih ekonomis, namun kuat tekan rata-rata yang ditargetkan belum tentu tercapai, oleh sebab
itu, perlu kehati-hatian dalam menentukan nilai standar deviasi rencana. Untuk mencapai kekuatan tekan rata-rata yang ditargetkan
156
dapat menggunakan grafik 2.2 hubungan antara standar deviasi rencana dan kuat tekan karakteristik dalam menentukan nilai
standar deviasi rencana A M. Neville – Properties of Concrete. Besarnya standar rencana dapat diambil :
antara 40 kgfcm
2
sd 100 kgfcm
2
Metode PCA Bina Marga
antara 40 kgfcm
2
sd 80 kgfcm
2
Metode DOE Cipta Karya
b Nilai Tambah Margin
Nilai tambah dihitung menurut rumus; M = k x sr
dimana M = nilai tambah kgfcm
2
k = tetapan statistik yang nilainya tergantung pada presentase hasil uji yang lebih rendah dari fc’
dalam hal ini diambil 1,64 dengan kegagalan 5
Jadi kuat tekan rata-rata yang diharapkan adalah: Fcr’ = fc’ + k x sr menjadi fcr’ = fc’ + M atau fc’ = fc’ + 1,64 sr
Nilai tambah dapat juga diartikan sebagai faktor keamanan terhadap kualitas bahan yang kurang memenuhi persyaratan, kurangnya
keterampilan tenaga kerja, maupun peralatan yang kurang standar. Maksudnya penambahan nilai terhadap kekuatan tekan beton
karakteristik fc’ sehingga pada saat pelaksanaan pekerjaanpembetonan di lapangan mencapai target yang diharapkan
Berdasarkan Standar Nasional Indonesia SNI besarnya nilai tambah tidak kurang dari 120 kgfcm2 atau 12 MPa, berarti standar deviasi
rencana kurang lebih 70 kgfcm2 atau 7 MPa.
3 Tugas 3. Persyaratan Bahan-Bahan Beton dan Beton Bertulang 1.
Semen
Semen adalah perekat hidrolis yang dapat mengeras bila bersenyawa dengan air dan membentuk masa yang dapat serta tidak larut dalam air.
157
Sedangkan pozolan adalah bahan yang mengandung silika amorf, apabila dicampur dengan kapur dan air akan membentuk benda padat
yang keras dan bahan yang tergolong pozolan adalah tras, semen merah, abu terbang dan bubukan terak tanur tinggi.
Semen portland pozolan adalah campuran semen portland dengan pozolan antara 15 – 40 berat total campuran dan kandungan SiO
2
+ Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3
dalam pozolan minimum 70 . Berdasarkan SNI ada 5 lima jenis semen yang disesuaikan dengan
penggunaan sebagai berikut: 1 Jenis Semen Portland Tipe I
Merupakan jenis semen portland yang digunakan untuk konstruksi umum serta tidak dipergunakan suatu persyaratan khusus.
2 Jenis Semen Portland Tipe II
Merupakan jenis semen portland yang digunakan untuk konstruksi yang memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi
yang sedang. 3
Jenis Semen Portland Tipe III Merupakan jenis semen portland yang digunakan untuk konstruksi
persyaratan dengan kekuatan awal yang tinggi. 4
Jenis Semen Portland Tipe IV Merupakan jenis semen portland yang digunakan untuk konstruksi
yang memerlukan persyaratan dengan panas hidrasi yang rendah. 5
Jenis Semen Portland Tipe V Merupakan jenis semen portland yang digunakan untuk konstruksi
yang menuntut persyaratan serta ketahanan yang tinggi terhadap sulfat.
Semen portland Tipe I, II, III, IV dan V yang akan digunakan harus memenuhi syarat fisik yang meliputi kehalusan, pengikatan,
kekentalan, dan kekuatan seperti table 2.1 di bawah.
Sifat Fisik Semen
a Semen dengan butiran yang halus akan memberikan efek persenyawaan dengan air yang lebih sempurna dan baik proses
pengikatan yang lebih baik sehingga menghasilkan kekuatan 158
yang baik. Kehalusan semen dapat di uji dengan ayakan standard dan pesawat Blane.
b Berat jenis semen tergantung pada diameter butirannya, umumnya BJ semen berkisar 3,00 – 3,30 tm
3
. Semen yang mempunyai BJ kurang dari angka tersebut di atas biasanya disebabkan oleh
ketidak sempurnaan proses pembakaran atau tercampur dengan bubuk batuan lain atau terlalu lama disimpan sehingga sebagian
butiran semen telah mengerasmembantu. c Kekuatan aduk semen merupakan gambaran tentang
kemampuan rekat sesuai fungsi utamanya. d Penyimpanan semen sangat penting untuk menjaga kualitas
agar tetap memenuhi standar. Kualitas semen akan menurun jika dalam penyimpanan dibiarkan menyerap air disimpan di daerah
lembab atau bahkan uap air dari kelembaban udara.
Tabel 40. Syarat Fisika
NO. URAIAN
JENIS I
II III
IV V
1. KEHALUSAN
SISA DI ATAS AYAKAN 0,09 MM MX P. BLAINE. Cm
2
gr MIN 10
2800 10
2800 10
2800 10
2800 10
2800 2.
PENINGKATAN VICAT
AWAL Menit-Minimum
AKHIR Menit-Minimum
GILMORE
AWAL Menit-Minimum
AKHIR Menit-Minimum 60
8 60
10 60
8 60
10 60
8 60
10 60
8 60
10 60
8 60
6 3.
KEKEKALAN PEMUAIAN DALAM AUTOCLAVE
Maks 0,80
0,80 0,80
0,80 0,80
4. KEKUATAN TEKAN kgfcm
2
Minimum
1 Hari
3 Hari
7 Hari
28 Hari -
125 200
- -
100 175
- 125
250 -
- -
- 70
175 -
85 150
210 5.
PENGIKATAN SEMU PENETRASI AKHIR, Minimum
50 50
50 50
50
159
2. Agregat Halus dan Kasar
Agregat halus adalah pasir alam sebagai desintegrasi alami dari batu atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu dan mempunyai
ukuran butir terbesar 4,8 mm. Sedangkan agregat kasar adalah kerikil sebagai bahan desintegrasi alami dari batu atau berupa batu pecah
yang diperoleh dari industri pemecah batu dan mempunyai ukuran butir antara 4,8 sd 40 mm.
a. Syarat Mutu Agregat Halus
Butiran-butiran mineral keras yang bentuknya mendekati bulat
dan ukurannya sebagian besar terletak antara 0,075 mm – 4,85,0 mm dan sebagian yang lebih kecil 0,075 mm tidak lebih
dari 5,0 kadar lumpur.
Pasir harus bersih, bila diuji memakai larutan pencuci khusus, tinggi endapan pasir yang kelihatan dibandingkan dengan tinggi
seluruh endapan tidak kurang dari 70.
Angka kehalusan Finesness ModulusFM terletak antara 2,2 - 3,2 bila diuji memakai rangkaian ayakan standar dengan
susunan sbb : 9,6 ; 4,8 ; 2,4 ; 1,2 ; 0,60 ; 0,30 ; 0,15 mm
dan Pan + cover
Tidak mengandung zat organic yang dapat mengurangi mutu beton yang di uji dengan larutan 3 NaOH Larutan Natrium
Hidrosida.
Kekerasan ditentukan dengan cara percobaan giling dengan kekerasannya dinyatakan dengan indeks yaitu perbandingan
bagian yang lolos ayakan 0,3 mm dengan pasir kuarsa tidak lebih dari 2,20.
Gradasi termasuk dalam salah satu zone I, II, III dan IV.
b. Syarat Mutu Agregat Kasar
Butiran mineral yang keras terdiri dari batu alam atau batu
pecahbuatan dengan ukuran butirannya antara : 4038 s.d
160
4,80 mm atau : 2019,6 s.d 4,8 mm atau : 109,6 sd
4,80 mm
Modulus kehalusan antara 6,00 – 7,10
Kadar lumpur atau bagian yang lolos ayakan 0,075 mm maksimum 1.
Kekerasan butir bila di uji dengan kawat kuningan, bagik yang
lemah maksimum 5.
Bagaimana butir yang panjang dan pipih, maksimum 20
Kekentalan terhadap Natrium Sulfat NaSO4 bagian yang hancur maksimum 12 dan terhadap Magnesium Sulfat
MgSO4 bagian-bagian yang hancur maksimum 10.
3 Sifat Fisik Agregat
Bentuk Agregat
Bentuk agregat pipih dan panjang dalam beton juga mempengaruhi kestabilan dan kemampuan beton dalam
menerima gaya dari luar, ke bentuk pipih dan panjang tidak dapat menerima gaya dari segala arah.
Tabel 41. Klasifikasi Agregat Berdasarkan Bentuk
Klasifikasi Diskripsi
Contoh
Bulat Bulat penuh, bulat telur atau
mendekati bulat permukaan agak licin, pengaruh gesek selama
transportasi terbawa arus air. Koralpasir sungai pasir
lautpantai, pasir gurun atau pasir yang
terbawa angina. Tidak
Beraturan Bentuk alamnya tidak beraturan,
atau sebagian terjadi karena pergeseran dan mempunyai sisi tepi
bulat. Koralpasir sungai dan
darat atau dari lahar gunung.
Bersudut Bentuk tidak beraturan, bersudut
tajam, permukaan kasar. Semua jenis hasil
pemecahan stone
crusher, baik batu siang.
Pipih Disebut pipih bila tebalnya jauh lebih
kecil dari kedua dimensi lainnya. Biasanya disebut pipih bila tebalnya
Berasal dari batuan yan berlapis.
161
kurang dari sepertiga lebar. Memanjang
Bila panjangnya jauh melebihi kedua dimensi lainnya atau panjang lebih
dari tiga kali lebarnya. -
Panjang dan Pipih
Material yang panjang jauh melebihi lebarnya dan lebarnya jauh melebihi
tebalnya. -
Tekstur Permukaan
Tabel 42. Klasifikasi Agregat Berdasarkan Tektur Permukaan
Tekstur Karakteristik
Contoh
Seperti Gelas
Mengkilap Flint hitam, obsidian,
terak bening. Licin
Terkikis air licin karena terlapis bahan lain, batuan terdiri dari
butiran yang amat kecil. Kerikil sungai chert
slate, marble dan rhyolit.
Berbutiran Pecahan yang berbentuk bulat
dan seragam Batu pasir, olite
Kasar Pecahan
batuan ini
permukaannya kasar, berbutir halus sampai medium kristal
pokoknya tidak tampak jelas. Basait,
falsite, porphyry.
Berkristal Mempunyai susunan kristal yang
tampak jelas. Granite,
Gabbrogneiss Berpori
dan berongga
seperti sarang
lebah Mempunyai pori dan rongga yang
mudah terlihat. Batu bata, batu
apung, batu klinker, batu lava gunung api.
c. Kekuatan Agregat