BAB I PENDAHULUAN - Studi Eksperimental Kuat Lentur Pada Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan Baja Ringan Profil U

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah Seiring dengan berkembangpesatnya pembangunan, terkadang dalam

  suatu bangunan perlu diadakan peningkatan fungsi dan perubahan dalam sistem struktur walaupun belum sampai batas waktu dalam perencanaan sebelumnya.

  Dengan berubahnya fungsi bangunan, akan terjadi perubahan pada struktur bangunan tersebut, salah satunya perubahan beban yang terjadi yaitu dapat semakin kecil atau semakin besar. Jika beban yang terjadi semakin kecil, maka bangunan tersebut akan aman. Akan tetapi jika beban yang bekerja semakin besar, hal ini dapat menimbulkan permasalahan dalam kemampuan struktur tersebut untuk memikul beban yang diterimanya karena lebih besar dari beban yang direncanakan semula. Apabila hal ini terjadi, maka tidak tertutup kemungkinan struktur tersebut akan mengalami kerusakan.

  Kerusakan yang terjadi pada bangunan juga dapat diakibatkan oleh suatu kesalahan dalam perencanaan desain, pelaksanaan konstruksi yang salah di lapangan, pemberian beban yang berlebihan, akibat gempa, kebakaran, korosi, usia konstruksi yang bertambah dan lain-lain. Kerugian yang timbul akan sangat besar apabila, bangunan yang mempunyai masalah tersebut kemudian tidak digunakan lagi (diruntuhkan). Oleh karena itu, perlu dilakukan suatu metode perbaikan pada struktur bangunan sehingga bangunan tersebut dapat difungsikan kembali.

  Ada beberapa metode yang dapat dilakukan dalam menyelesaikan permasalahan tersebut, antara lain dengan memperpendek bentang dari struktur, menambah jumlah tulangan pada balok, memperbesar dimensi dari beton, atau pembongkaran serta penggantian dengan struktur bangunan baru.

  Metode penyelesaian di atas dianggap kurang efisien serta terdapat beberapa kendala yang dijumpai di lapangan, seperti :

• Waktu pelaksanaan yang lama (menunggu proses pengeringan dari material perkuatan hingga mampu memikul beban).
• Perlunya ruang kerja yang cukup luas sehingga harus menghentikan aktivitas yang ada.
• Perlunya alat bantu seperti penyanggah sementara.

  Dengan adanya kemajuan teknologi di bidang konstruksi khususnya teknologi bahan kini telah ditemukan metode baru dalam melakukan perkuatan struktur, dengan ide dasarnya memberikan tulangan pada balok beton bertulang dari bagian luar pada daerah tarik, dengan menggunakan baja ringan profil U dengan sambungan baut.

I.2. Studi Literatur

  Perkuatan struktur atau elemen-elemen struktur diperlukan apabila terjadi kerusakan yang menyebabkan degradasi yang berakibat tidak terpenuhi lagi persyaratan-persyaratan yang bersifat teknik yaitu kekuatan (strength), kekakuan (stiffness), stabilitas (stability), daktilitas (ductility) dan ketahanan terhadap kondisi lingkungan (durability). Tidak terpenuhinya persyaratan-persyaratan dapat pula disebabkan perubahan kode dengan persyaratan yang lebih ketat, sehingga diperlukan tindakan perkuatan (Triwiyono, 2004). Strengthening atau perkuatan dilaksanakan untuk meningkatkan kekuatan maupun daktilitas struktur. Pekerjaan strengthening harus direncanakan dahulu sesuai dengan yang diinginkan dan harus memenuhi persyaratan teknis yang berlaku. Sedangkan perbaikan struktur diterapkan pada bangunan yang telah rusak, yaitu merupakan upaya untuk mengembalikan fungsi struktur seperti semula setelah terjadi penurunan perkuatan. Jika bangunan tidak segera ditangani perbaikan atau perkuatannya, kerusakan dapat berlanjut lebih parah lagi. Agar bangunan yang sudah rusak dapat terus difungsikan, diperlukan tindakan rehabilitasi yang dapat berupa perbaikan (retrofit) atau perkuatan (strengthening).

  Jumaat, M.Z dan Alam, M.A (2006) meneliti pengaruh perkuatan menggunakan ferrocement dan fire mesh terhadap kekuatan lentur balok.

  Hasil penelitian menyimpulkan bahwa balok dengan perkuatan menggunakan laminasi ferrocement pada daerah tarik akan menunda terjadinya retak pertama, menambah kekakuan dan kapasitas menahan beban. Defleksi di tengah bentang dan peningkatan kapasitas beban pada balok perkuatan akan kecil dimana aksi komposit akan hilang antara balok asli dengan ferrocement sebelum mencapai keruntuhan. Dengan adanya shear connector akan memberikan aksi komposit penuh antara balok asli dengan ferrocement.

  Iswari (2004) melakukan penelitian tentang perkuatan lentur balok

  tampang persegi dengan penambahan tulangan longitudinal menggunakan perekat epoxy-resin. Tiga macam variasi perkuatan dilakukan yaitu dua balok dengan penambahan tulangan dan satu sebagai balok kontrol (BK). Penelitian ini memberikan hasil bahwa kekuatan lentur yang dapat didukung balok meningkat secara signifikan sebesar 63,04%, 139,95% dan 124,14% terhadap BK.

  Juhaini (2007) dalam penelitiannya tentang perkuatan murni balok beton bertulang tampang persegi dengan penambahan profil baja kanal menyimpulkan, bahwa perkuatan lentur dengan penambahan profil baja kanal 70 x 30 x 1,2mm , 100 x 50 x 2mm , dan 125 x 50 x 2mm menyebabkan kenaikan kapasitas lentur berturut-turut sebesar 14,29%, 43,25%, dan 53,03% terhadap balok kontrol. Besarnya momen maksimum yang dapat ditahan balok berdasarkan SK SNI 03-2847-2002 berturut-turut untuk BK, BP-PC-1, BP-PC-2 dan BP-PC-3 adalah 25,78 kNm , 29,02 kNm , 37,52 kNm dan 39,45 kNm.

  Menurut A. Gomes dan J. Appleton (1997), salah satu teknik perkuatan yang memadai pada balok beton betulangan kurang (under

  

reinforced ) adalah pemberian tulangan eksternal menggunakan pelat baja

atau hot rolled section , khususnya profil siku.

  Tulangan baja tambahan disambungkan pada inersia section balok dan direkatkan dengan epoxy resin. Penggunaan baut baja mutu tinggi (angkur baja) khususnya pada daerah penyaluran, dekat ujung pelat cukup bagus. Efisiensi perkuatan terutama bergantung pada perilaku sambungan.

  Ketika sambungan hanya dipikul oleh resin, direkomendasikan pelat baja dengan tebal maksimum 5 mm dan lebar maksimum 200 mm. Tebal resin harus diatur antara 1 sampai 3 mm. Tebal resin yang lebih besar membuat kapasitas ikatan lebih rendah.

  Persiapan yang hati-hati terhadap permukaan beton dan baja perlu dilakukan untuk mendapatkan kualitas ikatan yang bagus.

  Gambar a) menunjukkan contoh perilaku dalam kondisi batas (Ultimate Limit State). Dalam desain elemen struktural, metode koefisien global – koefisien monolithis –dapat digunakan, seperti yang diperlihatkan dalam gambar b). Menurut metode ini kuat lentur desain, M rd , ditentukan sebagai elemen baru dengan dua lapisan tulangan yang baru. Nilai hasil dari M rd lalu dipengaruhi oleh koefisien monolithis. Untuk pelat baja disesuaikan n,M = 1,0. dengan koefisien monolithis berikut, Eurocode 8 (1995); lentur γ

Gambar 1.1 Perilaku Dalam Kondisi Batas Penelitian intesif oleh Swarny dkk. (1987) telah membuktikan bahwa metode perkuatan berupa penambahan pelat baja atau bahan komposit lain yang dilakukan di daerah tarik balok yaitu serat bawah efektif meningkatkan kuat lentur dan mengurangi lendutan balok beton bertulang secara signifikan dalam batas-batas tertentu.

  Berdasarkan hasil penelitian Ziraba dkk. (1994) mengusulkan tata cara (guidelines) yang dapat digunakan untuk merencanakan pelat baja sebagai perkuatan lentur eksternal pada balok beton bertulang dengan penampang persegi.

  Hasil di atas dapat dikembangkan dengan menggunakan baja ringan profil U sebagai perkuatan yang lebih ringan dan memiliki kekuatan yang lebih besar dari pelat baja konvensional untuk menambah efektivitas lapis perkuatan pada balok beton bertulang.

I.3. Perumusan Masalah

  Jika struktur beton bertulang memikul beban melebihi daya pikulnya, maka struktur beton tersebut akan mengalami ketidakmampuan dalam memikul beban. Ketidakmampuan ini berwujud pada penurunan kapasitas lentur yang akan mengakibatkan struktur beton menjadi hancur (failure).

  Oleh karena itu perbaikan atau perkuatan dilakukan pada bagian-bagian yang dominan dalam mendukung lentur.

  Pada penelitian ini digunakan baja ringan profil U sebagai bahan alternatif untuk perkuatan lentur pada balok beton bertulang yang diharapkan dapat meningkatkan kekuatan struktur tersebut.

  I.4. Tujuan Penelitian

  Dalam penelitian ini akan ditinjau secara eksperimental kekuatan lentur pada balok beton bertulang yang telah dilakukan perkuatan dengan baja ringan profil U setelah balok beton tersebut dibebani hingga mencapai kekuatan batas (ultimate) akibat beban terpusat.

  Secara terperinci penelitian ini bertujuan untuk : 1. Menguji dan mengetahui kekuatan balok akibat beban terpusat dua titik.

  2. Mengetahui dan mendapatkan kurva hubungan beban lendutan.

  3. Mengamati pola retak dan mekanisme keruntuhan yang terjadi.

  4. Melakukan perbandingan perilaku balok beton konvensional dengan balok beton yang diperkuat dengan baja ringan profil U.

  5. Membandingkan hasil secara eksperimen dengan rumusan yang ada.

  I.5. Pembatasan Masalah

  Untuk menghindari penyimpangan dari tujuan yang diharapkan, maka diambil batasan untuk penelitian ini antara lain :

  1. Mutu beton yang dipakai adalah K-225 pada umur 28 hari.

  2. Pengujian dengan membuat benda uji pada balok beton bertulang berukuran (15x25x320) cm .

  3. Penggunaan tulangan baja yaitu 2 ф12 untuk tulangan tekan dan 2ф12 untuk tulangan tarik serta sengkang D6-100.

  4. Balok bertumpu pada perletakan sederhana (sendi-rol).

  5. Pengujian yang dilakukan pada benda uji balok hanya pengujian lentur, untuk mengetahui prilaku benda uji balok dan kapasitas lenturnya.

  6. Penambahan perkuatan pada daerah tarik dengan baja ringan profil U TS.40.45 dari PT. BlueScope Lysaght Indonesia.

  7. Standar pengujian dan pengolahan data dilakukan berdasarkan ASTM standard dan SKSNI (mix design).

  8. Analisa perhitungan dilakukan berdasarkan SNI 03-2847-2002.

I.6. Metodologi Penelitian

  Adapun tahapan pelaksanaan yang digunakan dalam eksperimen tugas akhir ini adalah :

  1. Pengujian kuat tekan beton.

  2. Pendesainan balok beton bertulang dengan metode ultimate sebanyak 3 buah di mana 2 berupa balok beton bertulang dengan perkuatan baja ringan profil U dan 1 lainnya tidak diberi perkuatan (balok normal).

  3. Pembuatan 3 buah benda uji balok beton bertulang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu ( S 1 ) Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  4. Pemberian beban dengan Hydraulic Jack setelah benda uji berumur 28 hari akan dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister ( S 2 ) Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  5. Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan balok beton bertulang di atas 2 tumpuan, sendi dan rol. Kemudian diberi beban statik dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari sampai benda uji runtuh. Pembebanan dilakukan dengan dua beban statik di sepertiga bentang balok. Beban P diberikan secara bertahap dan pada tiap tahap pembebanan dicatat lendutan yang terjadi pada titik-titik dimana dial gauge terpasang. Retak yang terjadi diberi tanda dan dicatat. Kemudian akan dilihat fenomena apa yang akan terjadi pada balok beton bertulang yang diperkuat ini. Penelitian akan diamati dari keadaan elastis sampai plastis. Sampai didapat beban maksimum yang mampu dipikul balok tersebut.

Gambar 1.2 Balok dengan Perkuatan Baja Ringan Profil UGambar 1.3 Baja Ringan Profil U TS.40.45

I.7. Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang dibahas pada Tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang masalah, studi literatur, perumusan masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan dari tugas akhir ini.

  BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi uraian tentang dasar-dasar teori mengenai bahan perbaikan struktur, analisa penampang balok, prilaku balok, jenis retak dan ragam keruntuhan balok.

  BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi uraian tentang mekanisme pelaksanaan penelitian yaitu mulai tahap persiapan, pembuatan benda uji, pengujian benda uji dan sampai pada tahap pengambilan data.

  BAB IV. ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian, meliputi, pengujian balok dengan perkuatan baja ringan profil U serta perbandingan antara perhitungan teoritis dengan penelitian yang dilakukan.

  BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan kesimpulan – kesimpulan yang didapat dari seluruh proses kegiatan tugas akhir ini serta saran – saran untuk pengembangan penelitian agar dapat diperoleh penulisan skripsi yang lebih baik lagi dikemudian hari.