BAB I PENDAHULUAN - Perilaku Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan Pelat Baja Dalam Memikul Lentur
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Beton bertulang dapat dikatakan sebagai bahan konstruksi yang sangat penting.
Beton bertulang digunakan dalam berbagai bentuk untuk hampir semua struktur, seperti bangunan, jembatan, pengerasan jalan, bendungan, terowongan, dan sebagainya. Dengan desain tertentu beton bertulang akan mampu memikul beban yang sesuai dengan perencanaan. Sukses beton bertulang sebagai bahan konstruksi yang universal dapat di pahami jika dilihat dari segala kelebihan yang dimilki oleh beton itu sendiri, salah satu kelebihan dari beton adalah mempunya kapasitas tekan yang tinggi. Akan tetapi beton juga memiliki kekurangan yang dapat menyebabkan kerusakan pada struktur beton yang akan mengakibatkan kekuatan dan daya dukung beton berkurang.
Jika suatu struktur memikul beban yang berlebihan atau tidak sesuai dengan perencanaan, maka struktur tersebut akan mengalami lendutan melebihi kemampuan struktur dan akan mengakibatkan terjadinya retak/ patahan pada struktur tersebut. Oleh karena itu dibutuhkan suatu metode perbaikan bahan dan perkuatan guna mengembalikan kekuatan struktur. Hal ini banyak diakibatkan oleh suatu bangunan/struktur yang mengalami perubahan fungsi ruang dari fungsi yang direncanakan sebelumnya. Sesuai dengan struktur bangunan yang dibangun maka sewaktu-waktu terjadi perubahan fungsi yang tak terduga sebelumnya, yaitu penambahan beban atau pertambahan fungsi ruang diatas bangunan.
Dengan alasan diatas penulis ingin melanjutkan penelitian tentang perkuatan balok beton dalam memikul lentur yang sebelumnya sudah pernah diuji mahasiswa Fakultas Teknik Sipil dalam tugas akhir dengan metode yang berbeda. Penelitian ini dilakukan pada bangunan yang mengalami kegagalan struktur < 50%, dengan kata lain struktur bangunan yang diberi perkuatan adalah bangunan yang masih berfungsi 70%- nya. Penelitian tersebut dilakukan dengan cara memberikan perkuatan pelat baja pada balok beton bertulang.
1
1.2 Maksud Dan Tujuan
Adapun maksud penelitian ini adalah untuk mengetahui perkuatan suatu balok dengan menggunakan pelat baja dan tanpa menggunakan pelat baja. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui berapa besar peningkatan kuat lentur pada balok beton bertulang dengan menggunakan pelat baja dibandingkan dengan balok tanpa menggunakan pelat baja.
1.3 Ruang Lingkup Permasalah
Dengan makin banyaknya perkuatan yang dilakukan pada struktur beton, maka perlu diketahui tahapan-tahapan dalam melakukan perkuatan sehingga dapat tercapai sasaran dari perkuatan yang dilakukan. Sesuai dengan maksud dan tujuan penulisan tugas akhir di atas maka timbul suatu permasalahan apakah dengan menggunakan pelat baja terhadap balok cukup kuat untuk memikul lentur dari beban yang direncanakan. Mempelajari hal tersebut penulis ingin mengadakan pengujian laboratorium dengan melakukan pengujian kuat tekan balok dengan menggunakan pelat baja yang nantinya akan dibandingkan dengan balok tanpa pelat baja. Dimana pada penelitian ini balok ditumpu sederhana sendi-rol dan pembebanan dengan sistem beban terpusat.
1.4 Metode Penelitian
Bahan untuk pembuatan balok beton yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasir alami, kerikil bulat, air, semen type-1 (semen padang), Baja tulangan U dengan 24 ɸ14 mm, tulangan sengkang ɸ6 mm, kawat beton, kayu multiplex tebal 9mm, broti 1 ukuran inci, pelat baja dengan ketebalan 2mm & panjang 3m. 2 Pengujian dilakkukan di laboratorium menggunakan 3 (buah) benda uji kubus dan 3 (tiga) buah benda uji silinder untuk pengujian kuat tekan, benda uji balok beton persegi yang berukuran (20x30x300) cm sebanyak 3 (tiga) buah. Satu buah balok beton bertulang tanpa perkuatan pelat baja dan dua buah balok beton bertulang yang diberi perkuatan pelat baja dengan pembebanan sistem terpusat. Mutu kuat tekan karakteristik direncanakan adalah K . Perawatan terhadap benda uji balok beton dengan cara 250 menutupi seluruh permukaan beton dengan kain basah atau selimut dan dikontrol supaya tetap basah selama 28 hari, sedangkan pelepasan bekesting dilakukan lebih kurang 24 jam dari saat pengecoran. Meterial perekat yang digunakan pada balok beton dan pelat baja adalah Sicadur 31 CF Normal yang terdiri dari dua komponen epoxy untuk perekat dan perbaikan struktur beton.
Pembebanan dilakukan dengan sistem beban terpusat. Parameter yang diukur pada penelitian ini adalah lendutan dan lebar retakan. Pembebanan dilakukan secara bertahap dengan kenaikan beban setiap 0,5 ton. Setiap kenaikan 0,5 ton dilakukan pembacaan penurunan dan penggambaran pola retak yang terjadi. Pembebanan dihentikan setelah balok mengalami retak dan lendutan yang besar sehingga meskipun diberi beban, balok tidak lagi memberi perlawanan. Hasil pengujian ini kemudian dibandingkan dengan hasil analisa.
2P
P
P B A LGambar 1.1 Sketsa Pengujian Benda Uji Balok Persegi- Analisa Data Tata cara perhitungan struktur beton pada penelitian ini menggunakan SNI 03-2847-2002.
- Keruntuhan Tarik
Pada perencanaan tulangan lentur balok beton bertulang, keruntuhan tarik terjadi bil:
ρ < ρ b
- Keruntuhan Seimbang Pada perencanaan tulangan lentur balok beton bertulang, keruntuhan seimbang terjadi bila:
ρ = ρ b
- Keruntuhan Tekan Pada perencanaan tulangan lentur balok beton bertulang, keruntuhan terjadi bila :
ρ > ρ b Syarat kekuatan lentur adalah ɸMn ≥ Mu, dimana ɸ untuk lentur murni adalah 0,8. Batas
1 ,
4
nilai rasio tulangan minimum adalah ρ min =
fy
Luas tulangan minimun ( ) yang diambil : As A bd min min min = ρ
Dari persamaan kesetimbangan tersebut diperoleh persamaan untuk menghitung besarnya momen nominal penampang sebagai berikut : A f
− s y
β 1
dengan :
M A . f d c . c n s y = − =
2 ( , 85 . f ' . b . ) c β 1
maka : P L u
M u
4 M sehingga, P u = u =
4 L
Dari analisa diatas maka hasil yang diperoleh menunjukkan peningkatan kuat lentur balok sebesar 50% - 90% dari kekuatan awal.
1.5 Pembatasan Masalah
Agar maksud yang hendak dicapai sesuai dengan tujuan penulisan maka dibatasi permasalahan yang ditinjau antar lain:
1. Balok beton bertulang dianalisa hanya menahan lentur
2. Balok tanpa perkuatan dibebani hingga mengalami runtuhan/ retakan pertama
3. Pengujian dilakukan pada balok yang diperkuat dengan pelat baja hingga mengalami runtuhan/ retakan pertama
1.5 Tinjauan Pustaka
Perkuatan struktur dilakukan untuk bangunan ya ng riskan terhadap beban baru yang akan harus didukung, sehingga perlu meningkatkan k emampuan bangunan tersebut atau menambahkan elemen struktur baru yang tidak tersedia atau dianggap tidak ada pada saat struktur di bangun. Perkuatan struktur biasanya dilakukan sebagai upaya pencegahan sebelum struktur mengalami kehancuran.
Adapun perbaikan struktur diterapkan pada bangunan yang telah rusak, yaitu merupakan upaya untuk mengembalikan fungsi struktur seperti semula setelah terjadi penurunan perkuatan atau degradasi yang berakibat tidak terpenuhinya lagi persyaratan yang bersifat teknik seperti : kekuatan (strengthn), kekakuan (stiffness), stabilitas (stability), daktilitas (ductility) dan ketahanan terhadap kondisi lingkungan (durability). Pemilihan metode perkuatan harus memperhatikan beberapa hal yaitu kapasitas struktur yang diperkuat, lingkungan dimana struktur berada, peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga pelaksana serta batasan-batasan dari pemilik seperti keterbatan ruang kerja, kemudahan pelaksanaan, waktu pelaksanaan, dan biaya perkuatan.
Riza Aryanti & Zulfira Mirani (2008) meneliti lentur balok beton bertulang dengan menggunakan modifikasi alat uji tekan. Benda uji terdiri 2 tipe yakni silinder dan kubus dengan ukuran benda uji silinder 100 mm x 150 mm dengan panjang 1m. Untuk kubus berukuran 15cm x 15cm dan tebal baja yang digunakan 7cm. Setelah berumur 28 hari, dilakukan uji kuat tekan terhadap benda uji silinder dan benda uji kubus yang telah di baut. Peralatan yang digunakan adalah Alat Uji Tekan Beton UTM (Universal Testing Machine). Dari pengujian ini diperoleh tegangan rata-rata f’c = 15,09 Mpa. Untuk keruntuhan tariknya ditandai oleh lelehnya baja terlebih dahulu baru beton hancur. Pada perhitungan perencanaan, baja leleh pada saat beban 7,5 kN namun dari hasil pengujian diperoleh retak pertama pada beban 25 kN. Dari hasil tersebut peningkatan terjadi sampai 3 (tiga) kali lipat dari yang direncanakan.
I Wayan Suasira (2011) meneliti perilaku lentur pelat beton bertulang yang diperkuat dengan overlay beton. Pada penelitian ini digunakan 5 (lima) jenis perlakuan dimana masing-masing terdiri dari 3 (tiga) buah benda uji dengan panjang pelat 2400mm, lebar pelat 1000mm, tebal pelat 190mm, tebal overlay 70mm, tulangan bawah melintang D16-355, tulangan atas melintang D16-560, tulangan bawah memanjang D16-355, tulangan atas memanjang D16-560. Pengujian dilakukan setelah benda uji berumur 28 hari. Dari hasil pengujian pada penelitian ini diperoleh hasil untuk pelat dengan shear conector baut dimana overlay didaerah tarik mampu meningkatkan kapasitas beban ultimit sebesar 57,33%, kapasitas leleh sebesar 80% dan kapasitas beban retak sebesar 66,67% dari pelat tanpa overlay. Pelat dengan shear conector baut untuk overlay didaerah tekan mempu meningkatkan kapasitas beban ultimit sebesar 52%, kapasitas beban lelh sebesar 46,67% dan kapasitas beban retak sebesar 66,67% dari pelat tanpa overlay.
Masdar Helmi (2009) melakukan penelitian perbaikan balok beton bertulang yang telah mengalami beban puncak dengan baja siku, menganalisa perilaku lentur balok beton bertulang yang telah diperbaiki. Perilaku tersebut terdiri dari pola retak, kuat lentur, dan lendutan. Balok beton bertulang yang digunakan berdimensi 120mm x 185mm x 1550mm yang telah diberi beban hingga tidak mampu lagi menahan beban. Baja siku yang digunakan pada penelitiannya, yaitu 50x50x5mm, 40x40x4mm, dan 30x30x3mm yang dipasang pada 3 (tiga) posisi berdasarkan eksentrisitas baja siku, yaitu dibawah balok, didalam balok sisi bawah, dan di samping balok. Dynabolt yang digunakn berdiameter 8mm dan panjang 65mm sebanyak 3 (tiga) buah sejarak 500mm dan pengujian dilakukan dengan beban terpusat pada jarak 1/3 bentang. Dari hasil pengujian menunjukkan beban maksimum dari balok beton bertulang setelah diperbaiki mengalami peningkatan sebesar 2% sampai 15 % dibandingkan balok original. Hasil pengujian pada penelitian ini juga menunjukkan peningkatan kekuatan lentur dibandingkan kekutan sisi balok yang telah retak bahkan melebihi kekuatan balok sebelum retak. Pemasangan baja siku juga menyebabkan peningkatan kapasitas penyerapan energi (toughness).
1.6 Bagan Alir Metode Penulisan
Data Analisa Data
Mulai Identifikasi Objek Pembuatan Objek (Balok) Penyiapan Bahan Balok Tanpa Pelat Baja Balok Dengan Pelat Baja Pengujian Pengujian Data Analisa Data Hasil Percobaan Kesimpulan Selesai Data Analisa Data