Analisa Pengaruh Penambahan Serat Nilon Terhadap Balok Beton Bertulang
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Beton merupakan salah satu bahan yang umum digunakan dalam konstruksi di
Indonesia. Beton biasanya lebih dipilih karena dapat dibentuk sesuai dengan
kebutuhan konstruksi. Selain itu, beton juga memiliki kekuatan mumpuni, tahan
terhadap temperatur yang tinggi, biaya pemeliharaan yang murah, dan dapat
dikombinasikan dengan bahan yang lain. Beton memliki nilai kuat tekan yang
tinggi, tetapi sangat lemah terhadap tarik, yaitu sekitar 5-10% dari kekuatan
tekannya.
Bentuk paling umum dari beton adalah beton yang terdiri dari agregat mineral
(biasanya kerikil dan pasir), semen, dan air. Namun dalam pembuatannya, dapat
juga diberikan bahan tambahan (admixture). Berdasarkan ACI (American
Concrete Institute), bahan tambah adalah material selain air, agregat dan semen
hidrolik yang dicampurkan dalam beton atau mortar yang ditambahkan sebelum
atau selama pengadukan berlangsung. Pemberian admixture dalam pembuatan
beton diharapkan dapat mengubah sifat-sifat beton agar menjadi cocok untuk
pekerjaan tertentu.
Telah banyak penetilitian yang dilakukan untuk mengatasi kelemahan beton
terhadap kekuatan tarik. Salah satu solusi yang dapat dilakukan adalah dengan
pemberian serat sebagai bahan tambahan dalam beton.
Serat untuk campuran beton dapat dibedakan menjadi empat jenis, yaitu:
1
Universitas Sumatera Utara
1.
Serat metal, misalnya serat besi dan serat stainless steel.
2.
Serat polymeric, misalnya serat nilon.
3.
Serat mineral, misalnya fiberglass.
4.
Serat alam, misalnya serabut kelapa dan serat nenas.
Beton serat dapat didefinisikan sebagai beton yang terbuat dari semen Portland
atau bahan pengikat hidrolis lainnya yang ditambah dengan agregat halus dan
kasar, air, dan diperkuat dengan serat. Interaksi antara serat dan matrik beton
merupakan sifat dasar yang mempengaruhi kinerja dan material komposit beton
serat. Beton serat sangat berguna untuk memperbaiki atau meningkatkan sifat
mekanik beton.
Dalam penelitian ini, serat nilon digunakan sebagai bahan tambahan dalam
pembuatan beton serat. Serat nilon merupakan salah satu serat plastik yang
memiliki kuat tarik tinggi, mudah didapat, harganya relatif murah, tahan terhadap
serangan bahan kimia, dan memiliki permukaan yang kering sehingga tidak terjadi
pemggumpalan serat dalam proses pengadukan beton.
Penulisan tugas akhir ini didasari dari tiga penelitian sebelumnya,yaitu:
1.
“Studi Eksperimental Evaluasi Pengaruh Serat Nilon Terhadap Kuat Tarik
Belah Normal” Agustus 2015 oleh Arman A, Ardon Rahimi. Dalam jurnal
ini dilakukan penambahan serat nilon dengan variasi sebesar 1% dan 2%
dari volume semen. Benda uji yang dipakai adalah silinder dengan
diameter 15x30 cmTujuan dari penelitian ini adalah untu mengetahui
pengaruh penambahan serat nilon terhadap kuat tarik belah beton normal.
Mutu beton normal yang direncanakan adalah 18 MPa. Dan diperoleh
2
Universitas Sumatera Utara
peningkatan nilai kuat tarik belah beton optimum dengan variasi
penambahan 2%, yaitu sebesar 26,04%.
2.
“Influence of Polymer Fiber on Strength of Concrete” Juni 2013 oleh
Tomas U. Ganiron Jr. Dalam jurnal ini dilakukan penambahan serat
polimer dengan variasi sebesar 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10%. Benda uji yang
digunakan dalam penelitian ini adalah silinder dengan diameter 6 inci dan
tinggi 21 inci. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perngaruh
penambahan serat polimer terhadap karakteristik beton. Peningkatan kuat
tekan optimum terjadi pada penambahan serat dengan kadar 2% yaitu
sebesar 25,33%.
3.
“Pengaruh Penambahan Serat Nilon Pada Beton Ringan Dengan Teknologi
Gas Terhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan Modulus Elastisitas”
September 2015 oleh Purnawarma Gunawan, Wibowo, Aries Munandar.
Dalam jurnal ini, dilakukan pengujian terhadap beton ringan dengan
penambahan serat nilon dengan variasi sebesar 0%; 0,25%; 0,75%; dan
1%. Berat jenis beton dalam penelitian ini mengalami penurunan dimana
penurunan terbesar terjadi pada kadar 1% yaitu 3,36%. Peningkatan kuat
tekon paling tinggi terjadi pada penambahan kadar serat 1% yaitu sebesar
50,37% dibandingkan dengan yang tanpa serat. Dan kuat tarik belah beton
mengalami peningkatan yang paling tinggi pada kadar serat 1% yaitu
sebesar 46,04%.
3
Universitas Sumatera Utara
1.2
Perumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas maka rumusan masalah
dalam penilitian ini adalah :
1.
Berapakah besar peningkatan kapasitas kuat lentur balok beton bertulang
dengan penambahan serat nilon?
2.
Bagaimana perbandingan lendutan balok beton bertulang dengan dan
tanpa penambahan serat nilon?
3.
Bagaimana perbandingan regangan balok beton bertulang dengan dan
tanpa penambahan serat nilon?
4.
Bagaimana pengaruh penambahan serat nilon terhadap reduksi tulangan
dalam perencanaan balok beton bertulang?
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui:
1.
Besar peningkatan kapasitas kuat lentur balok beton bertulang dengan
penambahan serat nilon.
2.
Perbandingan
lendutan balok beton bertulang dengan dan tanpa
penambahan serat nilon.
3.
Perbandingan
regangan balok beton bertulang dengan dan tanpa
penambahan serat nilon.
4.
Reduksi yang dapat dilakukan dalam perencanaan tulangan akibat
penambahan serat nilon.
4
Universitas Sumatera Utara
1.4
Manfaat Penelitian
Agar dapat menjadi bahan pertimbangan dalam pemanfaatan serat nilon untuk
meningkatkan mutu beton dan mereduksi kebutuhan tulangan dalam perencanaan
balok beton bertulang.
1.5
Pembatasan Masalah
1.
Mutu beton f’c 20 MPa.
2.
Serat nilon yang digunakan sebesar 2% dari berat semen.
3.
Serat nilon berukuran panjang 12 mm dan diameter 18 micron.
4.
Berat jenis serat nilon adalah 0,91 g/cm3.
5.
Titik leleh serat nilon 160°C.
6.
Benda uji balok beton bertulang yang digunakan berukuran (320 x 25 x
15) cm.
7.
Pengujian lendutan dilakukan setelah balok beton bertulang berumur 28
hari.
1.6
Metode Penelitian
Pengujian kuat lentur benda uji 2 buah balok beton bertulang yang dilakukan di
Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil,
Universitas Sumatera Utara. Pengujian kuat lentur dilakukan dengan cara
5
Universitas Sumatera Utara
meletakan balok diatas dua tumpuan (sendi-rol), kemudian diberi beban statis
dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah
mencapai umur 28 hari sampai terjadi belah.
1.7
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini bertujuan memberikan gambaran secara garis besar isi
setiap bab yang dibahas pada tugas akhir ini. Sistematika penulisan adalah sebagai
berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah penelitian, tujuan
penelitian, metodologi penelitian, pembatasan masalah, mekanisme pengujian,
dan sistematika penulisan.
BAB II. STUDI PUSTAKA
Bab ini berisikan uraian umum dan khusus mengenai beton dan serat bendrat yang
akan diteliti berdasarkan referensi-referensi yang didapat oleh penulis.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi uraian tentang persiapan penelitian mencakup penyediaan bahan
yang digunakan dalam penelitian, pekerjaan pertukangan hingga pelaksanaan
pengujian.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
6
Universitas Sumatera Utara
Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian di
laboratorium, yaitu hasil pengujian kuat tarik balok dengan tulangan tarik dan
balok dengan serat bendrat sebagai pengganti tulangan tarik serta pembahasannya.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian yang dilakukan
dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada perilaku
struktur terkhusus kuat tarik pada balok beton dan beberapa saran untuk penelitian
selanjutnya.
7
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Beton merupakan salah satu bahan yang umum digunakan dalam konstruksi di
Indonesia. Beton biasanya lebih dipilih karena dapat dibentuk sesuai dengan
kebutuhan konstruksi. Selain itu, beton juga memiliki kekuatan mumpuni, tahan
terhadap temperatur yang tinggi, biaya pemeliharaan yang murah, dan dapat
dikombinasikan dengan bahan yang lain. Beton memliki nilai kuat tekan yang
tinggi, tetapi sangat lemah terhadap tarik, yaitu sekitar 5-10% dari kekuatan
tekannya.
Bentuk paling umum dari beton adalah beton yang terdiri dari agregat mineral
(biasanya kerikil dan pasir), semen, dan air. Namun dalam pembuatannya, dapat
juga diberikan bahan tambahan (admixture). Berdasarkan ACI (American
Concrete Institute), bahan tambah adalah material selain air, agregat dan semen
hidrolik yang dicampurkan dalam beton atau mortar yang ditambahkan sebelum
atau selama pengadukan berlangsung. Pemberian admixture dalam pembuatan
beton diharapkan dapat mengubah sifat-sifat beton agar menjadi cocok untuk
pekerjaan tertentu.
Telah banyak penetilitian yang dilakukan untuk mengatasi kelemahan beton
terhadap kekuatan tarik. Salah satu solusi yang dapat dilakukan adalah dengan
pemberian serat sebagai bahan tambahan dalam beton.
Serat untuk campuran beton dapat dibedakan menjadi empat jenis, yaitu:
1
Universitas Sumatera Utara
1.
Serat metal, misalnya serat besi dan serat stainless steel.
2.
Serat polymeric, misalnya serat nilon.
3.
Serat mineral, misalnya fiberglass.
4.
Serat alam, misalnya serabut kelapa dan serat nenas.
Beton serat dapat didefinisikan sebagai beton yang terbuat dari semen Portland
atau bahan pengikat hidrolis lainnya yang ditambah dengan agregat halus dan
kasar, air, dan diperkuat dengan serat. Interaksi antara serat dan matrik beton
merupakan sifat dasar yang mempengaruhi kinerja dan material komposit beton
serat. Beton serat sangat berguna untuk memperbaiki atau meningkatkan sifat
mekanik beton.
Dalam penelitian ini, serat nilon digunakan sebagai bahan tambahan dalam
pembuatan beton serat. Serat nilon merupakan salah satu serat plastik yang
memiliki kuat tarik tinggi, mudah didapat, harganya relatif murah, tahan terhadap
serangan bahan kimia, dan memiliki permukaan yang kering sehingga tidak terjadi
pemggumpalan serat dalam proses pengadukan beton.
Penulisan tugas akhir ini didasari dari tiga penelitian sebelumnya,yaitu:
1.
“Studi Eksperimental Evaluasi Pengaruh Serat Nilon Terhadap Kuat Tarik
Belah Normal” Agustus 2015 oleh Arman A, Ardon Rahimi. Dalam jurnal
ini dilakukan penambahan serat nilon dengan variasi sebesar 1% dan 2%
dari volume semen. Benda uji yang dipakai adalah silinder dengan
diameter 15x30 cmTujuan dari penelitian ini adalah untu mengetahui
pengaruh penambahan serat nilon terhadap kuat tarik belah beton normal.
Mutu beton normal yang direncanakan adalah 18 MPa. Dan diperoleh
2
Universitas Sumatera Utara
peningkatan nilai kuat tarik belah beton optimum dengan variasi
penambahan 2%, yaitu sebesar 26,04%.
2.
“Influence of Polymer Fiber on Strength of Concrete” Juni 2013 oleh
Tomas U. Ganiron Jr. Dalam jurnal ini dilakukan penambahan serat
polimer dengan variasi sebesar 2%, 4%, 6%, 8%, dan 10%. Benda uji yang
digunakan dalam penelitian ini adalah silinder dengan diameter 6 inci dan
tinggi 21 inci. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perngaruh
penambahan serat polimer terhadap karakteristik beton. Peningkatan kuat
tekan optimum terjadi pada penambahan serat dengan kadar 2% yaitu
sebesar 25,33%.
3.
“Pengaruh Penambahan Serat Nilon Pada Beton Ringan Dengan Teknologi
Gas Terhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan Modulus Elastisitas”
September 2015 oleh Purnawarma Gunawan, Wibowo, Aries Munandar.
Dalam jurnal ini, dilakukan pengujian terhadap beton ringan dengan
penambahan serat nilon dengan variasi sebesar 0%; 0,25%; 0,75%; dan
1%. Berat jenis beton dalam penelitian ini mengalami penurunan dimana
penurunan terbesar terjadi pada kadar 1% yaitu 3,36%. Peningkatan kuat
tekon paling tinggi terjadi pada penambahan kadar serat 1% yaitu sebesar
50,37% dibandingkan dengan yang tanpa serat. Dan kuat tarik belah beton
mengalami peningkatan yang paling tinggi pada kadar serat 1% yaitu
sebesar 46,04%.
3
Universitas Sumatera Utara
1.2
Perumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas maka rumusan masalah
dalam penilitian ini adalah :
1.
Berapakah besar peningkatan kapasitas kuat lentur balok beton bertulang
dengan penambahan serat nilon?
2.
Bagaimana perbandingan lendutan balok beton bertulang dengan dan
tanpa penambahan serat nilon?
3.
Bagaimana perbandingan regangan balok beton bertulang dengan dan
tanpa penambahan serat nilon?
4.
Bagaimana pengaruh penambahan serat nilon terhadap reduksi tulangan
dalam perencanaan balok beton bertulang?
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui:
1.
Besar peningkatan kapasitas kuat lentur balok beton bertulang dengan
penambahan serat nilon.
2.
Perbandingan
lendutan balok beton bertulang dengan dan tanpa
penambahan serat nilon.
3.
Perbandingan
regangan balok beton bertulang dengan dan tanpa
penambahan serat nilon.
4.
Reduksi yang dapat dilakukan dalam perencanaan tulangan akibat
penambahan serat nilon.
4
Universitas Sumatera Utara
1.4
Manfaat Penelitian
Agar dapat menjadi bahan pertimbangan dalam pemanfaatan serat nilon untuk
meningkatkan mutu beton dan mereduksi kebutuhan tulangan dalam perencanaan
balok beton bertulang.
1.5
Pembatasan Masalah
1.
Mutu beton f’c 20 MPa.
2.
Serat nilon yang digunakan sebesar 2% dari berat semen.
3.
Serat nilon berukuran panjang 12 mm dan diameter 18 micron.
4.
Berat jenis serat nilon adalah 0,91 g/cm3.
5.
Titik leleh serat nilon 160°C.
6.
Benda uji balok beton bertulang yang digunakan berukuran (320 x 25 x
15) cm.
7.
Pengujian lendutan dilakukan setelah balok beton bertulang berumur 28
hari.
1.6
Metode Penelitian
Pengujian kuat lentur benda uji 2 buah balok beton bertulang yang dilakukan di
Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil,
Universitas Sumatera Utara. Pengujian kuat lentur dilakukan dengan cara
5
Universitas Sumatera Utara
meletakan balok diatas dua tumpuan (sendi-rol), kemudian diberi beban statis
dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah
mencapai umur 28 hari sampai terjadi belah.
1.7
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini bertujuan memberikan gambaran secara garis besar isi
setiap bab yang dibahas pada tugas akhir ini. Sistematika penulisan adalah sebagai
berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah penelitian, tujuan
penelitian, metodologi penelitian, pembatasan masalah, mekanisme pengujian,
dan sistematika penulisan.
BAB II. STUDI PUSTAKA
Bab ini berisikan uraian umum dan khusus mengenai beton dan serat bendrat yang
akan diteliti berdasarkan referensi-referensi yang didapat oleh penulis.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi uraian tentang persiapan penelitian mencakup penyediaan bahan
yang digunakan dalam penelitian, pekerjaan pertukangan hingga pelaksanaan
pengujian.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
6
Universitas Sumatera Utara
Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian di
laboratorium, yaitu hasil pengujian kuat tarik balok dengan tulangan tarik dan
balok dengan serat bendrat sebagai pengganti tulangan tarik serta pembahasannya.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian yang dilakukan
dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada perilaku
struktur terkhusus kuat tarik pada balok beton dan beberapa saran untuk penelitian
selanjutnya.
7
Universitas Sumatera Utara