THE COMPARISON OF REINFORCED CONCRETE BEAM BENDING CAPACITY BETWEN PCC CEMENTAND OPC CEMENT + FLY ASH PERBANDINGAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG MENGGUNAKAN SEMEN PCC DENGAN YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC+FLY ASH
ABSTRACT
THE COMPARISON OF REINFORCED CONCRETE BEAM
BENDING CAPACITY BETWEN PCC CEMENTAND OPC
CEMENT + FLY ASH
By
Lina Puspa Meliana
Coal ash as waste is not like gas combustion, because it is a solid material
insoluble and non-volatile so it will be more troublesome to handle. Currently
coal fly ash used in cement plants as an ingredient mix concrete maker.
The purpose of this study was to determine how the effect of the addition of 10%
fly ash on reinforced concrete beams using OPC cement against bending strength
compared to reinforced concrete beams of PCC cement, which in the previous
studies the addition of 10% fly ash can increase the compressive strength of
concrete.
Specimens used in this study consisted of 12 samples of concrete cylinders
(d=150 mm and h=300 mm) for compressive strength testing and 4 samples of
reinforced concrete beams (b=120 mm, h=250 mm, L=1650 mm) for beam
flexural strength testing.
Ultimate capacity of reinforced concrete beams PCC cement showed larger values
than ultimate capacity on the plan, that is equal to 14,0625.106 or 26,4159%
greater than the plan. While the ultimate capacity of reinforced concrete beams
OPC cement+10% fly ash showed larger values than ultimate capacity on the
plan, that is equal to 16,3125.106 or 46,6424% greater than the plan. The results of
ultimate capacity of reinforced concrete beams OPC cement+10% fly ash also
showed a larger value than the results of ultimate capacity of reinforced concrete
beams PCC cement that is equal to 16,3125.106 or 16% larger than the plan. This
is indicated that the fly ash as an additive materials used in the reinforced concrete
beams have proved could increase the ultimit capacity.
Keyword : fly ash, reinforced concrete beam, flexural capasity
ABSTRAK
PERBANDINGAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON
BERTULANG YANG MENGGUNAKAN SEMEN PCC DENGAN
YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC+FLY ASH
Oleh
Lina Puspa Meliana
Abu batubara sebagai limbah tidak seperti gas hasil pembakaran, karena
merupakan bahan padat yang tidak mudah larut dan tidak mudah menguap
sehingga akan lebih merepotkan dalam penanganannya. Saat ini abu terbang
batubara digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran
pembuat beton.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh
penambahan fly ash sebanyak 10% pada balok beton bertulang yang
menggunakan semen OPC terhadap kuat lenturnya dibandingkan dengan balok
beton bertulang dari semen PCC, yang pada penelitian sebelumnya penambahan
fly ash sebanyak 10% dapat meningkatkan kuat tekan beton.
Benda uji yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari 12 sampel silinder beton
(d=150 mm dan h=300 mm) untuk uji kuat tekan beton dan 4 sampel balok beton
bertulang (b=120 mm, h=250 mm, L=1650 mm) untuk uji kuat lentur balok.
Kapasitas ultimit balok beton bertulang campuran semen PCC menunjukan nilai
yang lebih besar dari kapasitas ultimit rencana, yaitu 14,0625.10 6 atau 26,4159%
lebih besar. Sedangkan Kapasitas ultimit balok beton bertulang campuran semen
OPC+10% fly ash menunjukan nilai yang lebih besar dari kapasitas ultimit
rencana, yaitu 16,3125.106 atau 46,6424% lebih besar. Hasil kapasitas ultimit
balok beton bertulang campuran semen OPC+10% fly ash juga menunjukan nilai
yang lebih besar dibandingkan hasil kapasitas ultimit balok beton bertulang
campuran semen PCC yaitu sebesar 16,3125.106 atau 16% lebih besar. Hal ini
menunjukan bahwa fly ash sebagai bahan additive baik digunakan pada campuran
balok beton bertulang karena terbukti mampu meningkatkan kapasitas ultimitnya.
Kata kunci : abu terbang, balok beton bertulang, kapasitas lentur
PERBANDINGAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON
BERTULANG YANG MENGGUNAKKAN SEMEN PCC
DENGAN YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC + FLY ASH
Oleh
LINA PUSPA MELIANA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
Sarjana Teknik
pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2014
Id.d
llana
Slaipsi
Mahasiswa
PERBANDINGAN KAPASTTAS LENTUR BALOK
BETON BERTUTANG YANG MENGGUNAKAN
SEMEN Prc DENGAN YANG MENGGUNAKAN
SEMEN OPC+FLYASH
UNA PUSPA MELIANA
15. Pokok Mahasiswa 0815011071
Irusan
Teknik Sipil
ffirt'Es
Teknik
MENYEru]UI
1. Komisi Pembimbing,
L
Ir. Laksmi Irianti, M.T.
tP 19520d108 198903 2 001
1
Hasti Riakara Hu5ni,
NIP 19740530 200012 2 001
2. Ketua Jurusan
M.T.
MENGESAHKAN
Tim Penguji
Ir. Laksmi lrianti, M.T.
Ketua
:
Sekrehris
: Hasti Riakara Husni, S.T., M.T.
+
Bukan Pembimbing
:
Ir, Surya Sebayang, M.T.
Fakultas Teknik Universitas Lampung
I Dr. Suhafnq, M,s
t%aotl7 1e8703 r wz
7
Tanggal Lulus Ujian Skipsi : 16 Mei Z0t4
,
(k
ST]RAT PERI\TYATAAI\I
Dengan
ini saya
batrwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang
pemah diakukan orang lai& dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat
karya atau pendapat yang dituliskan atau diterbitkan orang lain kecuali yang
s@ara tertulis diacu dalarn naskah
ini
sebagaimana disebutkan dalam daftar
pustaka Selain itu saya menyatakan pu14 bahrva slaipsi ini dibuat oleh saya
sendiri.
Apabila pernyataan saya ini tidak benar, maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai
dengan hukum yang berlaku.
Mei 2014
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Bandar Lampung pada tanggal 19 Agustus
1989, merupakan anak ketiga dari pasangan Bapak
Khustubin
dan
Ibu
Mulyani.
Penulis
menempuh
pendidikan dasar di SD Sejahtera IV Bandar Lampung,
yang diselesaikan pada tahun 2001.
Pendidikan Tingkat pertama ditempuh di SLTP Al-kautsar Bandar Lampung yang
diselesaikan pada tahun 2004. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di
SMAN 1 Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2007.
Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung pada tahun 2008 melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi
mahasiswa, penulis pernah menjadi anggota BEM Fakultas Teknik Universitas
Lampung. Tahun 2012 penulis pernah melaksanakan Kuliah Kerja Nyata di
Kelurahan Panjang Utara Kota Bandar Lampung. Tahun 2012 juga penulis pernah
melaksanankan Kerja Praktik di Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Uap di PT
Bukit Asam Tarahan, Lampung.
MOTO
„ ‟ Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila
engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk
urusan yang
lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap
”
(Q.S As-Syarh: 6-8)
Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya.
Ia mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat
siksa (dari kejahatan) yang dikerjakannya. (Mereka berdoa): “ Ya Tuhan
kami,
janganlah Engkau hukum kami jika kami lupa atau kami tersalah. Ya Tuhan
kami, janganlah Engkau bebankan kepada kami beban yang berat
sebagaimana Engkau bebankan kepada orang-orang sebelum kami. Ya Tuhan
kami, janganlah Engkau pikulkan kepada kami apa yang tak sanggup kami
memikulnya. Beri maaflah kami, ampunilah kami dan rahmatilah kami.
Engkaulah penolong kami, maka tolonglah kami terhadap kaum yang kafir”
.
(Q.S Al-Baqarah : 286)
Burung tidak akan bisa terbang sebelum ia mencoba mengepakkan sayap.
Kita pun begitu, jika ingin bisa melakukan sesuatu, kita harus mencoba.
Jangan sedih bila sekarang masih dipandang sebelah mata, buktikan bahwa
anda layak mendapatkan kedua matanya
(Mario Teguh)
Kupersembahkan karyaku ini
Untuk My Lovely Meine Mutter (ibu) yang selalu
dengan seluruh kesabaran, keikhlasan, serta kebesaran
hatinya mendoakanku dan mendukungku tanpa kenal
lelah serta pamrih mengharapkan balasan.
Mamasku Jefri, Mbakku Reni dan Kembaranku Leni
yang selalu mendukungku
Teman-teman seperjuangan 2008 yang telah membantu
terciptanya karya ini,
Dan Almamater tercinta
Tanpa kalian mungkin karya ini tidak akan terwujud.
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir skripsi ini. Salawat serta salam senantiasa tercurah
kepada suri tauladan Nabi Muhammad SAW serta para sahabat.
Penulisan skripsi dengan judul “Perbandingan Kapasitas Lentur Balok Beton
Bertulang yang Menggunakan Semen PCC dengan yang Menggunakan Semen
OPC+Fly Ash” yang juga merupakan bagian dari Penelitian Ibu Ir. Laksmi Irianti,
M.T. ini, dilakukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik
pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Penelitian ini
dilakukan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Lampung.
Dalam penyusunan skripsi ini tentu tidak terlepas dari bantuan dan saran–saran
dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
3. Ibu Ir. Laksmi Irianti, M.T., selaku dosen pembimbing I, yang telah banyak
memberikan bimbingan, nasehat dan bantuan serta masukan-masukan dalam
penyusunan skripsi ini.
4. Ibu Hasti Riakara Husni, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II, yang telah
banyak memberikan bimbingan, nasehat dan bantuan serta masukan-masukan
dalam penyusunan skripsi ini.
5. Bapak Ir. Surya Sebayang, M.T., selaku dosen penguji yang turut memberikan
dukungan dan bantuan dalam penyusunan skripsi ini.
6. Ibu dan Bapak tercinta, Leni saudara kembarku, Mas Jefri dan Mba Reni yang
telah memberikan dukungan moril dan materi serta senantiasa mendoakanku
sehingga aku dapat menjalankan dan menyelesaikan penulisan skripsi ini.
7. Pak Ngadiyono, Pak Bagio (Metro) dan Pak Bagio di Laboratorium Bahan dan
Konstruksi Teknik Sipil, Universitas Lampung yang sangat membantu dengan
tenaga serta masukan-masukannya untuk menyelesaikan masalah-masalah
dalam proses penelitian ini.
8. Teman – teman angkatan 2008 Kiki, Onik, Rohman, Ucok, Nay, Juana, Bobo,
Adi, Dani, Intan, Tomo, Genta, Chandra, Liona, Via, Antonius, Dwi Guntoro,
Lulu, Nando, Mulya, Ranto, Made, adik tingkatku Astika 2011 dan lutfi 2012,
serta teman-teman yang lain yang tak bisa penulis sebutkan satu persatu yang
telah memberikan banyak bantuan dalam pelaksanaan penelitian ini.
9. PT. Semen Baturaja (Persero) yang telah mensponsori kebutuhan semen jenis
OPC (Ordinary Portland Cement)) pada penelitian ini.
10. PLTU Tarahan Lampung/PT. PLN (Persero) yang telah mensponsori
kebutuhan fly ash pada penelitian ini.
11. Segenap pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Semoga Allah SWT membalas kebaikan mereka semuanya. Semoga skripsi ini
dapat berguna bagi kita semua, terutama rekan–rekan mahasiswa Fakultas Teknik
dan bagi pengembangan ilmu pengetahuan di Indonesia.
Bandar Lampung, Mei 2014
Penulis
Lina Puspa Meliana
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL.........................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR....................................................................................
iv
DAFTAR NOTASI.......................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................
ix
I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang..................................................................................... .
1
B. Rumusan Masalah................................................................................
5
C. Batasan Masalah...................................................................................
5
D. Tujuan Penelitian..................................................................................
6
E. Manfaat Penelitian................................................................................
6
II TINJAUAN PUSTAKA
A. Beton...................................................................................................
8
B. Beton Bertulang..................................................................................
10
C. Material Penyusun Beton....................................................................
11
D. Analisis Lentur Balok Beton Bertulang..............................................
25
E. Kuat Lentur Aktual Balok...................................................................
26
F. Ragam Keruntuhan Balok...................................................................
27
G. Kuat Tekan.........................................................................................
29
H. Ketahanan Lentur (Flexural Toughness)............................................
29
ii
I. Momen Retak Balok...........................................................................
31
J. Lebar Retak Balok..............................................................................
32
K. Kuat Lentur Balok Beton Bertulang..................................................
33
L. Penelitian Terdahulu..........................................................................
34
III METODE PENELITIAN
A. Bahan................................................................................................
36
B. Peralatan............................................................................................
37
C. Tahapan Penelitian............................................................................
41
D. Analisis Penelitian............................................................................
49
E. Diagram Alir Penelitian....................................................................
51
IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Material............................................................................
52
B. Pengujian Kelecakan (Workability)...................................................
54
C. Pengujian Kuat Tekan Beton............................................................
56
D. Pengujian Balok Beton Bertulang....................................................
58
V SIMPULAN DAN SARAN
A SIMPULAN......................................................................................
73
B SARAN.................................................................................................
75
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
LAMPIRAN A Pemeriksaan Material
LAMPIRAN B Hasil Pengujian Laboratorium
LAMPIRAN C Perhitungan Hasil Pengujian Laboratorium
LAMPIRAN D Surat-surat
LAMPIRAN E Foto-foto
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1
Syarat fisika semen portland ..................................................................
15
3.1
Jumlah sampel dan jenis pengujian.........................................................
44
4.1
Hasil pemeriksaan agregat kasar .............................................................
54
4.2
Hasil pemeriksaan agregat halus .............................................................
54
4.3
Hasil pemeriksaan berat jenis semen ......................................................
54
4.4
Hasil pengujian slump pada beton mutu K300 .......................................
55
4.5
Hasil pengujian kuat tekan beton tanpa penambahan fly ash .................
56
4.6
Hasil pengujian kuat tekan beton dengan penambahan fly ash ..............
57
4.7
Beban maksimum balok beton bertulang ................................................
61
4.8
Momen aktual balok dan momen nominal balok ....................................
62
4.9 Flexural toughness dan toughness index (I) balok..................................
66
4.10 Retak pertama (first crack) .....................................................................
67
4.11 Momen retak balok .................................................................................
68
v
DAFTAR NOTASI
L
= panjang bentang balok (mm)
P
= beban maksimum sampai beton hancur (N)
A
= luas penampang tertekan (mm2)
Ra
= reaksi perletakan di titik A (N)
Rb
= reaksi perletakan di titik B (N)
M
= momen lentur (Nmm)
d
= diameter silinder beton (mm)
t
= tinggi silinder beton (mm)
I
= toughness index/nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva bebanlendutan hingga satu titik tertentu dengan luas daerah di bawah kurva
beban-lendutan sampai retak pertama
f’c
= kuat tekan beton (MPa)
y
= persamaan kurva beban-lendutan
Mcr
= momen retak (Nmm)
Fr
= kuat lentur beton (MPa)
ft
= kuat tarik belah (MPa)
yt
= jarak serat tarik terluar ke pusat berat penampang (mm)
h
= tinggi balok (mm)
vi
Ig
= momen inersia penampang utuh (seluruh baja tulangan diabaikan)
terhadap sumbu berat penampang (mm4)
b
= lebar balok (mm)
ω
= lebar retak pada sisi tarik balok (mm)
βh
= perbandingan dari jarak serat tarik maksimum dengan garis netral
terhadap jarak dari titik berat tulangan tarik utama terhadap garis netral
yang sama
fs
= tegangan kerja dalam tulangan (MPa)
fy
= tegangan leleh baja (MPa)
dc
= tebal dari penutup beton yang diukur dari serat tarik maksimum ke titik
pusat tulangan yang paling dekat (mm)
Ae
= luas efektif beton yang teretarik
m
= jumlah tulangan tarik
A
= luas efektif beton yang tertarik dibagi jumlah tulangan (mm2)
Mn
= momen tahanan nominal (Nmm)
C
= resultan gaya tekan (N)
T
= resultan gaya tarik (N)
d
= tinggi efektif (mm)
a
= tinggi distribusi tegangan persegi dari sisi tekan penampang (mm)
ϕ
= diameter tulangan polos
K300 = mutu beton dimana beton dapat menahan beban maksimum 300 kg/m 2
= lendutan pada saat terjadi retak pertama
r
= koefisien korelasi (harus mendekati 1)
vii
FI
= flexural toughness (ketahanan lentur)/luas daerah di bawah kurva
I5
= nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga 3
kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva bebanlendutan sampai retak pertama
I10
= nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga
5,5 kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva
beban-lendutan sampai retak pertama
I30
= nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga
15,5 kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva
beban-lendutan sampai retak pertama
ab
= tinggi distribusi tegangan persegi dari sisi penampang tekan untuk
kondisi berimbang (mm)
As
= luas tulangan tarik (mm2)
Asb
= luas tulangan tarik dalam kondisi berimbang (mm 2)
x
= jarak serat terluar penampang tekan ke garis netral (mm)
xb
= jarak serat terluar penampang tekan ke garis netral pada kondisi
berimbang (mm)
= regangan
s
= regangan baja tarik
y
= regangan leleh baja = 0,002
cu
= regangan hancur beton = 0,003
w
= kadar air agregat (%)
viii
Ws
= berat benda uji sebelum dioven (mm)
Wd
= berat benda uji setelah dioven (mm)
FM
= modulus kehalusan
Ln
= jarak antara tumpuan sendi ke tumpuan rol balok saat pengujian (mm)
I.
A.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pembangunan merupakan upaya yang dilakukan secara terus-menerus
yang
diarahkan
pada
peningkatan
taraf
hidup
masyarakat
dan
kesejahteraan secara umum. Perkembangan teknologi dan pembangunan
yang semakin cepat di Indonesia memberikan kemajuan pada bahan dan
rancangan struktur pembangunan tersebut. Dalam dunia konstruksi
bangunan, penelitian untuk mendapatkan produk-produk konstruksi yang
lebih baik terus dilakukan. Salah satu bahan yang popular adalah beton
yang banyak di aplikasikan dalam masyarakat. Beton merupakan salah
satu bahan konstruksi yang umum dipakai untuk konstruksi bangunan.
Pada dasarnya beton terbentuk dari dua bagian utama yaitu pasta semen
dan agregat. Pasta semen terdiri dari semen Portland dan air, sedangkan
agregat terdiri dari agregat kasar dan agregat halus. Kelebihan beton
dibandingkan material lain diantaranya adalah harganya relatif lebih murah
daripada baja (baja harus selalu dicat pada setiap jangka waktu tertentu
2
untuk mencegah karat), tahan api, tahan lama, kuat tekannya cukup tinggi,
mudah dibentuk ketika masih segar, mudah dalam perawatan, serta
ketahanan yang baik terhadap cuaca dan lingkungan sekitar. Sedangkan
kelemahannya adalah bersifat getas, berat jenisnya besar serta kuat
tariknya rendah. Oleh karena itu beton dianggap sangat penting untuk terus
dikembangkan.
Abu batubara sebagai limbah tidak seperti gas hasil pembakaran, karena
merupakan bahan padat yang tidak mudah larut dan tidak mudah menguap
sehingga akan lebih merepotkan dalam penanganannya. Apabila
jumlahnya banyak dan tidak ditangani dengan baik, maka abu batubara
tersebut dapat mengotori lingkungan terutama yang disebabkan oleh abu
yang beterbangan di udara (fly ash) dan dapat terhisap oleh manusia dan
hewan juga dapat mempengaruhi kondisi air dan tanah di sekitarnya
sehingga dapat mematikan tanaman. Komposisi kimia dari Fly ash yaitu
silika, alumina dan besi dengan sedikit kalsium, magnesium, sulfat, dan
komponen yang lain. Saat ini abu terbang batubara digunakan dalam
pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran pembuat beton. Karena
kehalusan dan bentuk bulat butirannya maka pemakaian abu terbang pada
adukan beton dapat menambah kelecakan pada adukan beton. Keuntungan
penggunaan fly ash antara lain memberikan peningkatan kekuatan beton,
mengisi pori-pori pada beton sehingga porositas beton menjadi rendah,
serata meningkatkan kerapatan beton sehinggga dapat meningkatkan
kekedapan beton terhadap air. Limbah fly ash batubara yang menumpuk
juga terjadi di industri batubara yang ada di Tarahan Lampung.
3
Kemajuan dalam bidang industri terutama dalam industri konstruksi di
Indonesia saat ini sangat maju, sehingga diperlukan material bangunan
yang sangat banyak untuk mendukung kemajuan industri konstruksi di
Indonesia. Industri konstruksi sangat berkaitan erat dengan bangunan
beton. Material penyusun beton yang paling utama adalah semen dan
semen yang paling banyak digunakan untuk proses konstruksi sebelum
diproduksinya semen PCC (Portland Composite Cement) adalah semen
OPC (Ordinary Portland Cement) type I. PT. Semen Baturaja adalah salah
satu industri semen terbesar yang ada di pulau Sumatera yang
memproduksi semen jenis PCC (Portland Composite Cement). Semen
jenis PCC adalah semen yang dibuat dengan memanfaatkan bahan
tambahan anorganik seperti fly ash dan trass.
Dalam terapan beton
terdapat anggapan bahwa semen jenis PCC memiliki karakter yang mirip,
bahkan lebih baik bila dibandingkan dengan OPC.
Seperti kita ketahui bahwa sifat beton yaitu kuat terhadap gaya tekan tetapi
lemah terhadap gaya tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami retak
jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi
kuat tariknya. Jika beban yang membebani balok terlalu besar maka garis
netral bagian bawah akan mengalami tegangan tarik cukup besar yang
dapat mengakibatkan retak pada beton pada bagian bawah. Keadaan ini
terjadi terutama pada daerah beton yang momennya besar, yaitu pada
lapangan/tengah bentang. Untuk menahan gaya tarik yang cukup besar
pada serat-serat balok bagian tepi bawah, maka perlu diberi baja tulangan
sehingga disebut dengan “beton bertulang”. Pada balok beton bertulang
4
ini, tulangan ditanam sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang
dibutuhkan untuk menahan momen pada penampang retak dapat ditahan
oleh baja tulangan.
Balok beton bertulang pada penelitian ini menggunakan fly ash (abu
terbang) yang berasal dari Tarahan Lampung yang akan dicampur dengan
semen jenis OPC (Ordinary Portland Cement) tipe I dari PT. Semen
Baturaja. Kemudian balok beton bertulang tersebut akan dibandingkan
dengan balok beton bertulang yang terbuat dari semen PCC (Portland
Composite Cement) dari merek yang sama namun tanpa campuran fly ash.
Pengujian yang akan dilakukan meliputi kuat lentur balok beton bertulang.
Pada penelitian sebelumnya oleh Laksmi Irianti (2012) didapatkan hasil
pengujian kuat tekan beton K300 pada umur 56 hari, beton dari semen
OPC tanpa penggantian fly ash kuat tekannya lebih tinggi dari semen PCC
merk Baturaja tetapi lebih rendah dibandingkan PCC merk Tiga Roda dan
merk Padang. Kemudian beton dari semen OPC dengan penggantian fly
ash 10% pada pengujian kuat tekan beton K300 pada umur 56 hari, kuat
tekannya lebih tinggi dari semen PCC merk Baturaja dan merk Padang,
tetapi memiliki kuat tekan yang lebih rendah dibandingkan PCC merk Tiga
Roda. Oleh karena itu, diharapkan penelitian ini dapat melanjutkan
penelitian sebelumnya sehingga didapatkan hasil kuat lentur untuk benda
uji balok beton bertulang.
5
B.
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan dapat dirumuskan
masalah yang dapat dikaji yaitu bagaimana pengaruh penambahan fly ash
pada adukan balok beton bertulang dengan semen OPC Baturaja terhadap
kuat lenturnya dibandingkan dengan balok beton bertulang dari semen
PCC Baturaja yang tidak ditambah dengan fly ash. Berdasarkan penelitian
sebelumnya oleh Laksmi Irianti (2012) penggunaan fly ash sebanyak 10 %
akan meningkatkan kekuatan tekan beton. Dari pengujian kuat lentur
tersebut akan diambil kesimpulan beton mana yang lebih besar kuat
lenturnya, beton dari semen OPC yang ditambah fly ash atau beton dari
semen PCC.
C.
Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini diperlukan batasan-batasan
masalah sebagai berikut :
1. Dimensi benda uji berupa balok beton berukuran 120 x 250 x 1650 mm3
sebanyak 4 benda uji. Sejumlah 2 buah benda uji untuk komposisi
semen OPC+10% fly ash dan sejumlah 2 benda uji untuk komposisi
semen PCC.
2. Dimensi benda uji silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm
sebanyak 12 buah benda uji. Sejumlah 6 benda uji untuk komposisi
semen OPC+10% fly ash dan sejumlah 6 benda uji untuk komposisi
semen PCC .
6
3. Mutu beton yang direncanakan adalah f’c 24 MPa.
4. Jenis semen yang digunakan adalah merek Baturaja untuk Portland
Composite Cement (PCC) dan Ordinary Portland Cement (OPC).
5. Fly ash yang digunakan berasal dari PLTU Tarahan Lampung sebagai
bahan pengganti sebagian semen OPC sebanyak 10% dari berat semen.
6. Waktu pengujian adalah pada umur 56 hari untuk uji kuat lentur balok
(ASTM C 78) dan uji kuat tekan sampel silinder (ASTM C 39).
7. Pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi Fakultas
Teknik Universitas Lampung.
D.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh dari penambahan
fly ash sebanyak 10% yang ditambahkan ke dalam Ordinary Portland
Cement (OPC) dibandingkan dengan Portland Composite Cement (PCC)
terhadap kuat lentur balok beton bertulang yang dihasilkan.
E.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1.
Memberikan data dan informasi mengenai perilaku lentur balok
beton bertulang akibat penambahan fly ash yang ditambahkan ke
dalam Ordinary Portland Cement (OPC) dibandingkan dengan
Portland Composite Cement (PCC).
7
2.
Sebagai bahan pertimbangan bagi perencana dan pelaksana di
bidang teknik sipil tentang penggunaan fly ash sebagai mineral
addmixture pada balok beton bertulang.
3.
Memanfaatkan limbah batu bara dalam hal ini fly ash untuk
meningkatkan kualitas beton.
THE COMPARISON OF REINFORCED CONCRETE BEAM
BENDING CAPACITY BETWEN PCC CEMENTAND OPC
CEMENT + FLY ASH
By
Lina Puspa Meliana
Coal ash as waste is not like gas combustion, because it is a solid material
insoluble and non-volatile so it will be more troublesome to handle. Currently
coal fly ash used in cement plants as an ingredient mix concrete maker.
The purpose of this study was to determine how the effect of the addition of 10%
fly ash on reinforced concrete beams using OPC cement against bending strength
compared to reinforced concrete beams of PCC cement, which in the previous
studies the addition of 10% fly ash can increase the compressive strength of
concrete.
Specimens used in this study consisted of 12 samples of concrete cylinders
(d=150 mm and h=300 mm) for compressive strength testing and 4 samples of
reinforced concrete beams (b=120 mm, h=250 mm, L=1650 mm) for beam
flexural strength testing.
Ultimate capacity of reinforced concrete beams PCC cement showed larger values
than ultimate capacity on the plan, that is equal to 14,0625.106 or 26,4159%
greater than the plan. While the ultimate capacity of reinforced concrete beams
OPC cement+10% fly ash showed larger values than ultimate capacity on the
plan, that is equal to 16,3125.106 or 46,6424% greater than the plan. The results of
ultimate capacity of reinforced concrete beams OPC cement+10% fly ash also
showed a larger value than the results of ultimate capacity of reinforced concrete
beams PCC cement that is equal to 16,3125.106 or 16% larger than the plan. This
is indicated that the fly ash as an additive materials used in the reinforced concrete
beams have proved could increase the ultimit capacity.
Keyword : fly ash, reinforced concrete beam, flexural capasity
ABSTRAK
PERBANDINGAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON
BERTULANG YANG MENGGUNAKAN SEMEN PCC DENGAN
YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC+FLY ASH
Oleh
Lina Puspa Meliana
Abu batubara sebagai limbah tidak seperti gas hasil pembakaran, karena
merupakan bahan padat yang tidak mudah larut dan tidak mudah menguap
sehingga akan lebih merepotkan dalam penanganannya. Saat ini abu terbang
batubara digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran
pembuat beton.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh
penambahan fly ash sebanyak 10% pada balok beton bertulang yang
menggunakan semen OPC terhadap kuat lenturnya dibandingkan dengan balok
beton bertulang dari semen PCC, yang pada penelitian sebelumnya penambahan
fly ash sebanyak 10% dapat meningkatkan kuat tekan beton.
Benda uji yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari 12 sampel silinder beton
(d=150 mm dan h=300 mm) untuk uji kuat tekan beton dan 4 sampel balok beton
bertulang (b=120 mm, h=250 mm, L=1650 mm) untuk uji kuat lentur balok.
Kapasitas ultimit balok beton bertulang campuran semen PCC menunjukan nilai
yang lebih besar dari kapasitas ultimit rencana, yaitu 14,0625.10 6 atau 26,4159%
lebih besar. Sedangkan Kapasitas ultimit balok beton bertulang campuran semen
OPC+10% fly ash menunjukan nilai yang lebih besar dari kapasitas ultimit
rencana, yaitu 16,3125.106 atau 46,6424% lebih besar. Hasil kapasitas ultimit
balok beton bertulang campuran semen OPC+10% fly ash juga menunjukan nilai
yang lebih besar dibandingkan hasil kapasitas ultimit balok beton bertulang
campuran semen PCC yaitu sebesar 16,3125.106 atau 16% lebih besar. Hal ini
menunjukan bahwa fly ash sebagai bahan additive baik digunakan pada campuran
balok beton bertulang karena terbukti mampu meningkatkan kapasitas ultimitnya.
Kata kunci : abu terbang, balok beton bertulang, kapasitas lentur
PERBANDINGAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON
BERTULANG YANG MENGGUNAKKAN SEMEN PCC
DENGAN YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC + FLY ASH
Oleh
LINA PUSPA MELIANA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
Sarjana Teknik
pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2014
Id.d
llana
Slaipsi
Mahasiswa
PERBANDINGAN KAPASTTAS LENTUR BALOK
BETON BERTUTANG YANG MENGGUNAKAN
SEMEN Prc DENGAN YANG MENGGUNAKAN
SEMEN OPC+FLYASH
UNA PUSPA MELIANA
15. Pokok Mahasiswa 0815011071
Irusan
Teknik Sipil
ffirt'Es
Teknik
MENYEru]UI
1. Komisi Pembimbing,
L
Ir. Laksmi Irianti, M.T.
tP 19520d108 198903 2 001
1
Hasti Riakara Hu5ni,
NIP 19740530 200012 2 001
2. Ketua Jurusan
M.T.
MENGESAHKAN
Tim Penguji
Ir. Laksmi lrianti, M.T.
Ketua
:
Sekrehris
: Hasti Riakara Husni, S.T., M.T.
+
Bukan Pembimbing
:
Ir, Surya Sebayang, M.T.
Fakultas Teknik Universitas Lampung
I Dr. Suhafnq, M,s
t%aotl7 1e8703 r wz
7
Tanggal Lulus Ujian Skipsi : 16 Mei Z0t4
,
(k
ST]RAT PERI\TYATAAI\I
Dengan
ini saya
batrwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang
pemah diakukan orang lai& dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat
karya atau pendapat yang dituliskan atau diterbitkan orang lain kecuali yang
s@ara tertulis diacu dalarn naskah
ini
sebagaimana disebutkan dalam daftar
pustaka Selain itu saya menyatakan pu14 bahrva slaipsi ini dibuat oleh saya
sendiri.
Apabila pernyataan saya ini tidak benar, maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai
dengan hukum yang berlaku.
Mei 2014
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Bandar Lampung pada tanggal 19 Agustus
1989, merupakan anak ketiga dari pasangan Bapak
Khustubin
dan
Ibu
Mulyani.
Penulis
menempuh
pendidikan dasar di SD Sejahtera IV Bandar Lampung,
yang diselesaikan pada tahun 2001.
Pendidikan Tingkat pertama ditempuh di SLTP Al-kautsar Bandar Lampung yang
diselesaikan pada tahun 2004. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di
SMAN 1 Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2007.
Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung pada tahun 2008 melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi
mahasiswa, penulis pernah menjadi anggota BEM Fakultas Teknik Universitas
Lampung. Tahun 2012 penulis pernah melaksanakan Kuliah Kerja Nyata di
Kelurahan Panjang Utara Kota Bandar Lampung. Tahun 2012 juga penulis pernah
melaksanankan Kerja Praktik di Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Uap di PT
Bukit Asam Tarahan, Lampung.
MOTO
„ ‟ Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila
engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk
urusan yang
lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap
”
(Q.S As-Syarh: 6-8)
Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya.
Ia mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat
siksa (dari kejahatan) yang dikerjakannya. (Mereka berdoa): “ Ya Tuhan
kami,
janganlah Engkau hukum kami jika kami lupa atau kami tersalah. Ya Tuhan
kami, janganlah Engkau bebankan kepada kami beban yang berat
sebagaimana Engkau bebankan kepada orang-orang sebelum kami. Ya Tuhan
kami, janganlah Engkau pikulkan kepada kami apa yang tak sanggup kami
memikulnya. Beri maaflah kami, ampunilah kami dan rahmatilah kami.
Engkaulah penolong kami, maka tolonglah kami terhadap kaum yang kafir”
.
(Q.S Al-Baqarah : 286)
Burung tidak akan bisa terbang sebelum ia mencoba mengepakkan sayap.
Kita pun begitu, jika ingin bisa melakukan sesuatu, kita harus mencoba.
Jangan sedih bila sekarang masih dipandang sebelah mata, buktikan bahwa
anda layak mendapatkan kedua matanya
(Mario Teguh)
Kupersembahkan karyaku ini
Untuk My Lovely Meine Mutter (ibu) yang selalu
dengan seluruh kesabaran, keikhlasan, serta kebesaran
hatinya mendoakanku dan mendukungku tanpa kenal
lelah serta pamrih mengharapkan balasan.
Mamasku Jefri, Mbakku Reni dan Kembaranku Leni
yang selalu mendukungku
Teman-teman seperjuangan 2008 yang telah membantu
terciptanya karya ini,
Dan Almamater tercinta
Tanpa kalian mungkin karya ini tidak akan terwujud.
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir skripsi ini. Salawat serta salam senantiasa tercurah
kepada suri tauladan Nabi Muhammad SAW serta para sahabat.
Penulisan skripsi dengan judul “Perbandingan Kapasitas Lentur Balok Beton
Bertulang yang Menggunakan Semen PCC dengan yang Menggunakan Semen
OPC+Fly Ash” yang juga merupakan bagian dari Penelitian Ibu Ir. Laksmi Irianti,
M.T. ini, dilakukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik
pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Penelitian ini
dilakukan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Lampung.
Dalam penyusunan skripsi ini tentu tidak terlepas dari bantuan dan saran–saran
dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
3. Ibu Ir. Laksmi Irianti, M.T., selaku dosen pembimbing I, yang telah banyak
memberikan bimbingan, nasehat dan bantuan serta masukan-masukan dalam
penyusunan skripsi ini.
4. Ibu Hasti Riakara Husni, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II, yang telah
banyak memberikan bimbingan, nasehat dan bantuan serta masukan-masukan
dalam penyusunan skripsi ini.
5. Bapak Ir. Surya Sebayang, M.T., selaku dosen penguji yang turut memberikan
dukungan dan bantuan dalam penyusunan skripsi ini.
6. Ibu dan Bapak tercinta, Leni saudara kembarku, Mas Jefri dan Mba Reni yang
telah memberikan dukungan moril dan materi serta senantiasa mendoakanku
sehingga aku dapat menjalankan dan menyelesaikan penulisan skripsi ini.
7. Pak Ngadiyono, Pak Bagio (Metro) dan Pak Bagio di Laboratorium Bahan dan
Konstruksi Teknik Sipil, Universitas Lampung yang sangat membantu dengan
tenaga serta masukan-masukannya untuk menyelesaikan masalah-masalah
dalam proses penelitian ini.
8. Teman – teman angkatan 2008 Kiki, Onik, Rohman, Ucok, Nay, Juana, Bobo,
Adi, Dani, Intan, Tomo, Genta, Chandra, Liona, Via, Antonius, Dwi Guntoro,
Lulu, Nando, Mulya, Ranto, Made, adik tingkatku Astika 2011 dan lutfi 2012,
serta teman-teman yang lain yang tak bisa penulis sebutkan satu persatu yang
telah memberikan banyak bantuan dalam pelaksanaan penelitian ini.
9. PT. Semen Baturaja (Persero) yang telah mensponsori kebutuhan semen jenis
OPC (Ordinary Portland Cement)) pada penelitian ini.
10. PLTU Tarahan Lampung/PT. PLN (Persero) yang telah mensponsori
kebutuhan fly ash pada penelitian ini.
11. Segenap pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Semoga Allah SWT membalas kebaikan mereka semuanya. Semoga skripsi ini
dapat berguna bagi kita semua, terutama rekan–rekan mahasiswa Fakultas Teknik
dan bagi pengembangan ilmu pengetahuan di Indonesia.
Bandar Lampung, Mei 2014
Penulis
Lina Puspa Meliana
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL.........................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR....................................................................................
iv
DAFTAR NOTASI.......................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................
ix
I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang..................................................................................... .
1
B. Rumusan Masalah................................................................................
5
C. Batasan Masalah...................................................................................
5
D. Tujuan Penelitian..................................................................................
6
E. Manfaat Penelitian................................................................................
6
II TINJAUAN PUSTAKA
A. Beton...................................................................................................
8
B. Beton Bertulang..................................................................................
10
C. Material Penyusun Beton....................................................................
11
D. Analisis Lentur Balok Beton Bertulang..............................................
25
E. Kuat Lentur Aktual Balok...................................................................
26
F. Ragam Keruntuhan Balok...................................................................
27
G. Kuat Tekan.........................................................................................
29
H. Ketahanan Lentur (Flexural Toughness)............................................
29
ii
I. Momen Retak Balok...........................................................................
31
J. Lebar Retak Balok..............................................................................
32
K. Kuat Lentur Balok Beton Bertulang..................................................
33
L. Penelitian Terdahulu..........................................................................
34
III METODE PENELITIAN
A. Bahan................................................................................................
36
B. Peralatan............................................................................................
37
C. Tahapan Penelitian............................................................................
41
D. Analisis Penelitian............................................................................
49
E. Diagram Alir Penelitian....................................................................
51
IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Material............................................................................
52
B. Pengujian Kelecakan (Workability)...................................................
54
C. Pengujian Kuat Tekan Beton............................................................
56
D. Pengujian Balok Beton Bertulang....................................................
58
V SIMPULAN DAN SARAN
A SIMPULAN......................................................................................
73
B SARAN.................................................................................................
75
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
LAMPIRAN A Pemeriksaan Material
LAMPIRAN B Hasil Pengujian Laboratorium
LAMPIRAN C Perhitungan Hasil Pengujian Laboratorium
LAMPIRAN D Surat-surat
LAMPIRAN E Foto-foto
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1
Syarat fisika semen portland ..................................................................
15
3.1
Jumlah sampel dan jenis pengujian.........................................................
44
4.1
Hasil pemeriksaan agregat kasar .............................................................
54
4.2
Hasil pemeriksaan agregat halus .............................................................
54
4.3
Hasil pemeriksaan berat jenis semen ......................................................
54
4.4
Hasil pengujian slump pada beton mutu K300 .......................................
55
4.5
Hasil pengujian kuat tekan beton tanpa penambahan fly ash .................
56
4.6
Hasil pengujian kuat tekan beton dengan penambahan fly ash ..............
57
4.7
Beban maksimum balok beton bertulang ................................................
61
4.8
Momen aktual balok dan momen nominal balok ....................................
62
4.9 Flexural toughness dan toughness index (I) balok..................................
66
4.10 Retak pertama (first crack) .....................................................................
67
4.11 Momen retak balok .................................................................................
68
v
DAFTAR NOTASI
L
= panjang bentang balok (mm)
P
= beban maksimum sampai beton hancur (N)
A
= luas penampang tertekan (mm2)
Ra
= reaksi perletakan di titik A (N)
Rb
= reaksi perletakan di titik B (N)
M
= momen lentur (Nmm)
d
= diameter silinder beton (mm)
t
= tinggi silinder beton (mm)
I
= toughness index/nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva bebanlendutan hingga satu titik tertentu dengan luas daerah di bawah kurva
beban-lendutan sampai retak pertama
f’c
= kuat tekan beton (MPa)
y
= persamaan kurva beban-lendutan
Mcr
= momen retak (Nmm)
Fr
= kuat lentur beton (MPa)
ft
= kuat tarik belah (MPa)
yt
= jarak serat tarik terluar ke pusat berat penampang (mm)
h
= tinggi balok (mm)
vi
Ig
= momen inersia penampang utuh (seluruh baja tulangan diabaikan)
terhadap sumbu berat penampang (mm4)
b
= lebar balok (mm)
ω
= lebar retak pada sisi tarik balok (mm)
βh
= perbandingan dari jarak serat tarik maksimum dengan garis netral
terhadap jarak dari titik berat tulangan tarik utama terhadap garis netral
yang sama
fs
= tegangan kerja dalam tulangan (MPa)
fy
= tegangan leleh baja (MPa)
dc
= tebal dari penutup beton yang diukur dari serat tarik maksimum ke titik
pusat tulangan yang paling dekat (mm)
Ae
= luas efektif beton yang teretarik
m
= jumlah tulangan tarik
A
= luas efektif beton yang tertarik dibagi jumlah tulangan (mm2)
Mn
= momen tahanan nominal (Nmm)
C
= resultan gaya tekan (N)
T
= resultan gaya tarik (N)
d
= tinggi efektif (mm)
a
= tinggi distribusi tegangan persegi dari sisi tekan penampang (mm)
ϕ
= diameter tulangan polos
K300 = mutu beton dimana beton dapat menahan beban maksimum 300 kg/m 2
= lendutan pada saat terjadi retak pertama
r
= koefisien korelasi (harus mendekati 1)
vii
FI
= flexural toughness (ketahanan lentur)/luas daerah di bawah kurva
I5
= nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga 3
kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva bebanlendutan sampai retak pertama
I10
= nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga
5,5 kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva
beban-lendutan sampai retak pertama
I30
= nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga
15,5 kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva
beban-lendutan sampai retak pertama
ab
= tinggi distribusi tegangan persegi dari sisi penampang tekan untuk
kondisi berimbang (mm)
As
= luas tulangan tarik (mm2)
Asb
= luas tulangan tarik dalam kondisi berimbang (mm 2)
x
= jarak serat terluar penampang tekan ke garis netral (mm)
xb
= jarak serat terluar penampang tekan ke garis netral pada kondisi
berimbang (mm)
= regangan
s
= regangan baja tarik
y
= regangan leleh baja = 0,002
cu
= regangan hancur beton = 0,003
w
= kadar air agregat (%)
viii
Ws
= berat benda uji sebelum dioven (mm)
Wd
= berat benda uji setelah dioven (mm)
FM
= modulus kehalusan
Ln
= jarak antara tumpuan sendi ke tumpuan rol balok saat pengujian (mm)
I.
A.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pembangunan merupakan upaya yang dilakukan secara terus-menerus
yang
diarahkan
pada
peningkatan
taraf
hidup
masyarakat
dan
kesejahteraan secara umum. Perkembangan teknologi dan pembangunan
yang semakin cepat di Indonesia memberikan kemajuan pada bahan dan
rancangan struktur pembangunan tersebut. Dalam dunia konstruksi
bangunan, penelitian untuk mendapatkan produk-produk konstruksi yang
lebih baik terus dilakukan. Salah satu bahan yang popular adalah beton
yang banyak di aplikasikan dalam masyarakat. Beton merupakan salah
satu bahan konstruksi yang umum dipakai untuk konstruksi bangunan.
Pada dasarnya beton terbentuk dari dua bagian utama yaitu pasta semen
dan agregat. Pasta semen terdiri dari semen Portland dan air, sedangkan
agregat terdiri dari agregat kasar dan agregat halus. Kelebihan beton
dibandingkan material lain diantaranya adalah harganya relatif lebih murah
daripada baja (baja harus selalu dicat pada setiap jangka waktu tertentu
2
untuk mencegah karat), tahan api, tahan lama, kuat tekannya cukup tinggi,
mudah dibentuk ketika masih segar, mudah dalam perawatan, serta
ketahanan yang baik terhadap cuaca dan lingkungan sekitar. Sedangkan
kelemahannya adalah bersifat getas, berat jenisnya besar serta kuat
tariknya rendah. Oleh karena itu beton dianggap sangat penting untuk terus
dikembangkan.
Abu batubara sebagai limbah tidak seperti gas hasil pembakaran, karena
merupakan bahan padat yang tidak mudah larut dan tidak mudah menguap
sehingga akan lebih merepotkan dalam penanganannya. Apabila
jumlahnya banyak dan tidak ditangani dengan baik, maka abu batubara
tersebut dapat mengotori lingkungan terutama yang disebabkan oleh abu
yang beterbangan di udara (fly ash) dan dapat terhisap oleh manusia dan
hewan juga dapat mempengaruhi kondisi air dan tanah di sekitarnya
sehingga dapat mematikan tanaman. Komposisi kimia dari Fly ash yaitu
silika, alumina dan besi dengan sedikit kalsium, magnesium, sulfat, dan
komponen yang lain. Saat ini abu terbang batubara digunakan dalam
pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran pembuat beton. Karena
kehalusan dan bentuk bulat butirannya maka pemakaian abu terbang pada
adukan beton dapat menambah kelecakan pada adukan beton. Keuntungan
penggunaan fly ash antara lain memberikan peningkatan kekuatan beton,
mengisi pori-pori pada beton sehingga porositas beton menjadi rendah,
serata meningkatkan kerapatan beton sehinggga dapat meningkatkan
kekedapan beton terhadap air. Limbah fly ash batubara yang menumpuk
juga terjadi di industri batubara yang ada di Tarahan Lampung.
3
Kemajuan dalam bidang industri terutama dalam industri konstruksi di
Indonesia saat ini sangat maju, sehingga diperlukan material bangunan
yang sangat banyak untuk mendukung kemajuan industri konstruksi di
Indonesia. Industri konstruksi sangat berkaitan erat dengan bangunan
beton. Material penyusun beton yang paling utama adalah semen dan
semen yang paling banyak digunakan untuk proses konstruksi sebelum
diproduksinya semen PCC (Portland Composite Cement) adalah semen
OPC (Ordinary Portland Cement) type I. PT. Semen Baturaja adalah salah
satu industri semen terbesar yang ada di pulau Sumatera yang
memproduksi semen jenis PCC (Portland Composite Cement). Semen
jenis PCC adalah semen yang dibuat dengan memanfaatkan bahan
tambahan anorganik seperti fly ash dan trass.
Dalam terapan beton
terdapat anggapan bahwa semen jenis PCC memiliki karakter yang mirip,
bahkan lebih baik bila dibandingkan dengan OPC.
Seperti kita ketahui bahwa sifat beton yaitu kuat terhadap gaya tekan tetapi
lemah terhadap gaya tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami retak
jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi
kuat tariknya. Jika beban yang membebani balok terlalu besar maka garis
netral bagian bawah akan mengalami tegangan tarik cukup besar yang
dapat mengakibatkan retak pada beton pada bagian bawah. Keadaan ini
terjadi terutama pada daerah beton yang momennya besar, yaitu pada
lapangan/tengah bentang. Untuk menahan gaya tarik yang cukup besar
pada serat-serat balok bagian tepi bawah, maka perlu diberi baja tulangan
sehingga disebut dengan “beton bertulang”. Pada balok beton bertulang
4
ini, tulangan ditanam sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang
dibutuhkan untuk menahan momen pada penampang retak dapat ditahan
oleh baja tulangan.
Balok beton bertulang pada penelitian ini menggunakan fly ash (abu
terbang) yang berasal dari Tarahan Lampung yang akan dicampur dengan
semen jenis OPC (Ordinary Portland Cement) tipe I dari PT. Semen
Baturaja. Kemudian balok beton bertulang tersebut akan dibandingkan
dengan balok beton bertulang yang terbuat dari semen PCC (Portland
Composite Cement) dari merek yang sama namun tanpa campuran fly ash.
Pengujian yang akan dilakukan meliputi kuat lentur balok beton bertulang.
Pada penelitian sebelumnya oleh Laksmi Irianti (2012) didapatkan hasil
pengujian kuat tekan beton K300 pada umur 56 hari, beton dari semen
OPC tanpa penggantian fly ash kuat tekannya lebih tinggi dari semen PCC
merk Baturaja tetapi lebih rendah dibandingkan PCC merk Tiga Roda dan
merk Padang. Kemudian beton dari semen OPC dengan penggantian fly
ash 10% pada pengujian kuat tekan beton K300 pada umur 56 hari, kuat
tekannya lebih tinggi dari semen PCC merk Baturaja dan merk Padang,
tetapi memiliki kuat tekan yang lebih rendah dibandingkan PCC merk Tiga
Roda. Oleh karena itu, diharapkan penelitian ini dapat melanjutkan
penelitian sebelumnya sehingga didapatkan hasil kuat lentur untuk benda
uji balok beton bertulang.
5
B.
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan dapat dirumuskan
masalah yang dapat dikaji yaitu bagaimana pengaruh penambahan fly ash
pada adukan balok beton bertulang dengan semen OPC Baturaja terhadap
kuat lenturnya dibandingkan dengan balok beton bertulang dari semen
PCC Baturaja yang tidak ditambah dengan fly ash. Berdasarkan penelitian
sebelumnya oleh Laksmi Irianti (2012) penggunaan fly ash sebanyak 10 %
akan meningkatkan kekuatan tekan beton. Dari pengujian kuat lentur
tersebut akan diambil kesimpulan beton mana yang lebih besar kuat
lenturnya, beton dari semen OPC yang ditambah fly ash atau beton dari
semen PCC.
C.
Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini diperlukan batasan-batasan
masalah sebagai berikut :
1. Dimensi benda uji berupa balok beton berukuran 120 x 250 x 1650 mm3
sebanyak 4 benda uji. Sejumlah 2 buah benda uji untuk komposisi
semen OPC+10% fly ash dan sejumlah 2 benda uji untuk komposisi
semen PCC.
2. Dimensi benda uji silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm
sebanyak 12 buah benda uji. Sejumlah 6 benda uji untuk komposisi
semen OPC+10% fly ash dan sejumlah 6 benda uji untuk komposisi
semen PCC .
6
3. Mutu beton yang direncanakan adalah f’c 24 MPa.
4. Jenis semen yang digunakan adalah merek Baturaja untuk Portland
Composite Cement (PCC) dan Ordinary Portland Cement (OPC).
5. Fly ash yang digunakan berasal dari PLTU Tarahan Lampung sebagai
bahan pengganti sebagian semen OPC sebanyak 10% dari berat semen.
6. Waktu pengujian adalah pada umur 56 hari untuk uji kuat lentur balok
(ASTM C 78) dan uji kuat tekan sampel silinder (ASTM C 39).
7. Pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi Fakultas
Teknik Universitas Lampung.
D.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh dari penambahan
fly ash sebanyak 10% yang ditambahkan ke dalam Ordinary Portland
Cement (OPC) dibandingkan dengan Portland Composite Cement (PCC)
terhadap kuat lentur balok beton bertulang yang dihasilkan.
E.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1.
Memberikan data dan informasi mengenai perilaku lentur balok
beton bertulang akibat penambahan fly ash yang ditambahkan ke
dalam Ordinary Portland Cement (OPC) dibandingkan dengan
Portland Composite Cement (PCC).
7
2.
Sebagai bahan pertimbangan bagi perencana dan pelaksana di
bidang teknik sipil tentang penggunaan fly ash sebagai mineral
addmixture pada balok beton bertulang.
3.
Memanfaatkan limbah batu bara dalam hal ini fly ash untuk
meningkatkan kualitas beton.