PENGUJIAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume 3, Nomor 2, Maret 2008

ISSN : 1858-3709

PENGUJIAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG
DENGAN MENGGUNAKAN MODIFIKASI ALAT UJI TEKAN
Oleh :
Riza Aryanti 1) & Zulfira Mirani 2)
1)

2)

Jurusan Teknik Sipil Universitas Andalas
Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Padang

ABSTRACT
Flexural test equipment is commonly found in laboratory. Hence, compressive stress machine or Universal
Testing Machine (UTM) is being modified. So we can conduct the test on flexural test equipment. Reinforced
concrete beam which will be tested is designed beam base on under reinforced condition.
Beam sample is assumed as simple beam and the weight is on the beam axis. To be able to use compressive
stress machine or UTM referring to the needs of model so that modification and setting up are implemented. After

we do the test in under reinforced condition is show that concrete beam has failure after the steel bar yield.
Keywords: reinforced concrete, flexural test equipment under reinforced, compressive stress machine /
universal testing machine (UTM)

tulangan

1. PENDAHULUAN
Beton merupakan material yang masih
mendominasi pemakaian bahan konstruksi. Hal

seimbang.

Tetapi

sulit

membayangkan bentuk keruntuhan yang terjadi
dari ketiga jenis perencanaan tersebut.

inii disebabkan bahan pembuat beton mudah


Untuk itu diperlukan suatu proses yang

dicari dan didapat, lebih murah dan lebih praktis

nyata

dalam pengerjaan serta mampu memikul beban

keruntuhan

yang cukup besar. Disamping itu, beton juga

keruntuhan seimbang ini.

untuk

melihat

tarik,


Dalam

dapat dibentuk sedemikian rupa sehingga
dapat memperindah bentuk suatu bangunan.

sangat

secara

keruntuhan

tulisan

ini

langsung
tekan

akan


dan

dibahas

bagaimana melakukan modifikasi terhadap alat

Balok sebagai elemen struktur yang

uji tekan untuk digunakan pada pengujian lentur

sekarang dijumpai, dalam aplikasi di lapangan

balok beton bertulang, sehingga alat uji tekan

merupakan

yang ada juga dapat dimanfaatkan untuk

elemen


yang

cukup

besar

peranannya dalam memikul beban, terutama

pengujian lentur balok beton bertulang.

untuk memikul beban lentur.
Pada perencanaan lentur balok beton
bertulang,

penampang

balok

dapat


2. MATERI DAN METODA
2.1. Perencanaan Dimensi Balok
Berdasarkan Tata Cara Perhitungan

direncanakan bertulangan kurang, lebih dan
seimbang

yang

keruntuhan

tarik,

akan

mengakibatkan

keruntuhan


tekan

dan

Secara teoritis sangat mudah melihat
dari

ketiga

jenis

perencanaan

tersebut, yaitu hanya dengan membatasi nilai
rasio

tulangan

tarik


03-2847-2002 (tabel 8, hal 63) dengan bentang
balok yang diambil 1 m maka direncanakan

keruntuhan seimbang.

perbedaan

Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI

terhadap

nilai

rasio

dimensi balok sebagai berikut :
1)

tebal balok (h) :
h≥


L
16

74

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume 3, Nomor 2, Maret 2008
h≥

ISSN : 1858-3709

Diagram

1000 mm

ini

menyatakan

bahwa


regangan tekan beton dan batas leleh baja

16

h ≥ 62.5 mm

yang disyaratkan tercapai bersamaan.

Ambil h = 150 mm.
2)

2.3. Persyaratan Kekuatan Lentur

lebar balok (b)
1
2
h≤b≤ h
2
3


Menurut Tata Cara Perhitungan Struktur Beton

1
2
.150 mm ≤ b ≤ .150 mm
2
3

persyaratan kekuatan lentur adalah :

75 mm ≤ b ≤ 100 mm

dimana φ untuk lentur murni adalah 0,8.

Ambil b = 100 mm.

Persyaratan di atas dapat juga dituliskan

untuk Bangunan Gedung SNI 03-2847-2002,
φMn ≥ Mu ………………………….(1)

Mu ≤ φM n ………………………….(2)

Dengan

persyaratan

perencanaan

Mu ≤ φM n , dapat diselesaikan permasalahan

150 mm

analisa dan perencanaan balok lentur beton
bertulangan tunggal.
100 mm
Batasan Nilai Rasio Tulangan Minimum

Gambar 1. Penampang balok

Pertambahan tegangan baja tiba-tiba
dapat mengakibatkan baja mendadak putus.

2.2. Perencanaan Tulangan
Pada

Gambar

2

Untuk

berturut-turut

mencegahnya,

penampang

beton

disajikan sebuah penampang melintang beton

bertulang yang dibebani lentur harus diberi

dengan

sejumlah tulangan minimum tertentu. Ini dapat

tulangan

lentur

tunggal,

diagram

dinyatakan dengan “nilai

regangan dan diagram tegangan. Diagram

regangan tersebut berdasarkan ∈' cu = 0,3% dan
tegangan tarik baja ∈y =

fy
Es

rasio tulangan

minimum” ρ min .

.

∈' cu

b

0,85f' c
a = β1c

c

Cc

d h

d-

As
∈y = f y /E s

(a)

(b)

1
a
2

Cs
fy

(c)

(d)

Gambar 2. Penampang, diagram regangan dan tegangan dalam keadaan seimbang

75

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume 3, Nomor 2, Maret 2008

Nilai rasio tulangan minimum ini harus

ISSN : 1858-3709

(mencapai Mu). Atau dengan kata lain baja

dipilih sedemikian rupa sehingga, terdapat

leleh

perbedaan yang kecil antara momen lentur

Keruntuhan tarik ini disebut juga keruntuhan

yang dapat ditahan oleh penampang yang tak

“balanced”.

retak dan momen lentur yang dapat ditahan
ρ min

menurut

Tata

Cara

Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan
Gedung SNI 03-2847-2002 adalah :

ρ min =

Pada

dengan

perencanaan

beton

hancur.

tulangan

lentur

balok beton bertulang, keruntuhan seimbang ini

oleh penampang yang retak.
Nilai

bersamaan

1,4
……………………………(3)
fy

terjadi bila :

ρ = ρ b …………………………………(5)

• Keruntuhan Tekan

Keruntuhan tekan adalah keruntuhan
yang terjadi akibat beton hancur terlebih dahulu

2.3.1. Jenis Keruntuhan Lentur berdasarkan
Rasio Tulangan

Menurut

Tata

Cara

Perhitungan

Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI
03-2847-2002, pada perencanaan lentur balok

Mu)

(mencapai

sebelum

tegangan

baja

mencapai fy. Atau dengan kata lain beton
hancur sebelum baja leleh. Keruntuhan tekan
ini disebut juga keruntuhan “over reinforced”.
Pada

perencanaan

tulangan

lentur

beton bertulang, ada tiga jenis keruntuhan yang

balok beton bertulang, keruntuhan tekan ini

dapat terjadi, yaitu keruntuhan tarik, keruntuhan

terjadi bila :

seimbang dan keruntuhan tekan.
• Keruntuhan Tarik

2.2. PEMODELAN BENDA UJI

Keruntuhan tarik adalah keruntuhan
yang

terjadi

akibat

ρ > ρ b ………………………………..(6)

tegangan

baja

telah

mencapai fy terlebih dahulu sebelum beton
hancur (mencapai Mu). Atau dengan kata lain
baja leleh terlebih dahulu sebelum beton

Benda uji dimodelkan sebagai balok
sederhana

dua

tumpuan

dengan

beban

terpusat di tengah bentang seperti Gambar 3.
Benda uji direncanakan terhadap balok yang
mengalami keruntuhan tarik.

hancur. Keruntuhan tarik ini disebut juga

P

keruntuhan “under reinforced”.
Pada

perencanaan

tulangan

lentur

balok beton bertulang, keruntuhan tarik ini
terjadi bila :

ρ < ρ b …………………………………(4)

Pada

perencanaan

lentur

L/2

Gambar 3. Model Benda Uji

bertulang, jenis keruntuhan tarik ini dipilih
supaya tidak terjadi keruntuhan yang tiba-tiba.

seimbang

Tulangan Lentur Balok

• Tulangan Lentur Balok untuk Keruntuhan

• Keruntuhan Seimbang

Keruntuhan

L/2

beton

adalah

keruntuhan terjadi akibat tegangan baja telah
mencapai fy bersamaan dengan beton hancur

Tarik

Persyaratan kekuatan lentur adalah :
φMn ≥ Mu ………………………..(7)

76

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume 3, Nomor 2, Maret 2008

dimana φ untuk lentur murni adalah 0,8.
Batasan nilai rasio tulangan minimum adalah :
ρ min =
ρ min =

1,4
fy

2.3. PELAKSANAAN EKSPERIMENTAL

A min = ρ min bd

A min = 78,7455mm

Campuran

2

kesetimbangan

menurut Gambar 2.d, diperoleh persamaan
untuk menghitung besarnya momen nominal
β ⎞

Mn = A s .fy .⎜ d − c. 1 ⎟ ………....……(8)
2⎠

dengan :

……………..……(9)

telah ditetapkan untuk mendapatkan komposisi
komponen

(unsur)

beton

basah

dengan

ketentuan kekuatan tekan karakteristik dan

mutu beton f’c = 15 MPa.
2.3.2. Pembuatan Benda Uji :
• Pembuatan Bekisting

Bekisting dibuat sesuai dengan pemodelan
benda uji, yaitu dimensi balok 100 mm x 150

78,7455.240
c=
(0,85.15.1 00.0,85)

mm dengan panjang bentang balok 1 m.

• Pelaksanaan Campuran Beton

c = 17,438

• Pembuatan Benda Uji Balok

Sehingga,

0,85 ⎞

Mn = 78,7455.240.⎜135 − 17,438.

2 ⎠

Mn = 2,34375 kNm
Mu ≤ φM n

direncanakan

slump rencana. Pada eksperimen ini digunakan

penampang seperti persamaan berikut :

persyaratan

beton

sedemikian rupa berdasarkan standar yang

persamaan

Dari

2.3.1. Persiapan Pengujian
Perencanaan Campuran Beton

A min = 0,005833 .100.135

(0,85.f' c .b.β1 )

Pu = 7,5kN

keruntuhan tarik.

Luas tulangan minimum (As min) yang diambil :

c=

1,878.4
1

modifikasi alat hanya akan dilakukan terhadap

1,4
240

A s .f y

Pu =

Karena keterbatasan alat di Laboratorium maka

ρ min = 0,005833

Dari

ISSN : 1858-3709

kekuatan

Setelah campuran beton disiapkan maka
campuran beton tadi dituangkan ke cetakan
balok yang telah disiapkan.

lentur,

Mu ≤ 0,8.2,3475

Mu ≤ 1,878

Besarnya Momen ultimit yang menentukan
untuk balok sederhana dengan beban terpusat
sebesar Pu adalah :
Mu =

PuL
…………………..………..(10)
4

Sehingga,
Pu =

Mu 4
L

Gambar 4. Pembuatan Benda Uji Balok

77

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume 3, Nomor 2, Maret 2008

ISSN : 1858-3709

Campuran dituangkan 1/3 bagian pertama,

Untuk dapat menggunakan alat Uji Tekan

kemudian ditusuk-tusuk agar tidak terjadi

Beton UTM sesuai keperluan model (seperti

pemisahan agregat (segregasi). Kemudian

Gambar 3) maka dilakukan modifikasi dan

dituangkan lagi 1/3 bagian kedua dan di

penyesuaian seperlunya, seperti yang terlihat

tusuk-tusuk. Lalu dituangkan 1/3 bagian

di Gambar 6.

terakhir

dan

ditusuk-tusuk.

Kemudian

permukaan balok tersebut diratakan.
2.3.3. Pengujian

• Uji Kuat Tekan Beton

Setelah beton berumur 28 hari, dilakukan uji
kuat tekan terhadap benda uji silinder dan
benda

uji

kubus

yang

telah

di

buat.

Peralatan yang digunakan adalah Alat Uji
Tekan

Beton

UTM

(Universal

Testing

Machine).
• Pengujian Keruntuhan Tarik pada Balok
Lentur

Sesuai

dengan

pemodelan

pengujian

yang

bisa

pengujian

keruntuhan

benda

dilakukan
tarik.

Gambar 5. Modifikasi Alat Tekan

uji,

adalah

Alat

yang

digunakan adalah Alat Uji Tekan Beton UTM
(Universal Testing Machine).
Baja I tebal 7 cm

Baja I tebal 7 cm
Beton bertulang

P
Gambar 6. Model Modifikasi Alat Tekan

Balok disusun sesuai dengan model modifikasi

adalah

seperti Gambar 5. Tongkat piston bagian

memanjang untuk menahan kedua perletakan

bawah alat tekan yang bergerak berfungsi

terhadap bagian atas alat UTM.

sebagai

beban

terpusat

P.

Perletakan

baja

Setelah

profil

balok

I

yang

beton

ditempatkan

ditempatkan,

sederhana terdiri atas dua potongan pendek

kemudian alat UTM dihidupkan, beban tekan

baja profil I tebal 7 cm. Dan sebagai landasan

bergerak dari 0 kN sampai beton hancur.

78

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume 3, Nomor 2, Maret 2008

ISSN : 1858-3709

Bacaan beban dapat dilihat pada Dial Gauge.

dengan kata lain, kelelehan baja terjadi pada

Ketika beton hancur, jarum tidak bergerak naik

saat beban lebih kecil dari 25 kN tersebut.
Dari hasil yang tertera pada tabel di

lagi, maka didapat nilai beban pada saat beton

atas, kuat tekan beton hasil pengujian sesuai

hancur.

dengan kuat tekan beton rencana, yaitu f’c = 15
3. HASIL PENGUJIAN DAN DISKUSI
• Hasil Uji Kuat Tekan Beton

MPa.

Hasil uji kuat tekan beton pada benda
uji silinder dan kubus dapat dilihat pada Tabel
1. berikut.
Tabel 1. Hasil Uji Kuat Tekan Beton

No

Benda Uji

Luas
Bidang
Tekan (A)

1

Silinder 1

2

Silinder 2

3
4

Beban
(P)

Tegangan
(P/A)

(mm2)

(N)

(Mpa)

17662.5

250000

14.15

17662.5

275000

15.57

Kubus 1

22500

410000

15.12

Kubus 2

22500

420000

15.49

f'c

15.09

• Hasil Pengujian Keruntuhan Tarik pada
Balok Lentur

Data yang diperoleh pada pengujian
tekan balok lentur dapat dilihat pada Tabel 2.

Gambar 7. Keadaan balok pada saat beban
7,5 kN

berikut.
Tabel 2. Hasil Uji Tekan Balok
No.
1
2

Keterangan

Beban (P)
(kN)
25
30

Retak Pertama
Beton Hancur

Keruntuhan tarik ditandai oleh lelehnya
baja terlebih dahulu baru beton hancur. Pada
perhitungan perencanaan, baja leleh pada saat
beban 7,5 kN.

Pada pengamatan secara

visual, tidak terlihat kapan persisnya baja
mengalami leleh. Pada pengamatan pengujian
pada saat beban 7,5 kN, tidak terlihat adanya
retak

dan

perubahan

lainnya.

Dari

hasil

pengujian didapat retak pertama terjadi pada
beban 25 kN. Dapat dikatakan bahwa pada
pengujian ini baja mengalami leleh terlebih
dahulu, baru kemudian beton hancur. Atau

Gambar 8. Balok saat beban 25 kN (Retak
Pertama)

79

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume 3, Nomor 2, Maret 2008

ISSN : 1858-3709

beton terjadi pada saat beban 25 kN, ini berarti
baja sudah mengalami leleh pada saat beban
dibawah

25

kN.

perhitungan

Sementara

perencanaan

dari

hasil

pada

kondisi

keruntuhan tarik didapat leleh pertama terjadi
pada saat beban 7,5 kN.

4.2 Saran

Penelitian ini dapat dilakukan lebih teliti
dengan memasang strain gauge pada baja
tulangan yang dihubungkan ke data logger (alat
pembacaan
gambaran
Gambar 9. Tahapan Retak Balok Selanjutnya

regangan)
kapan

sehingga

terjadi

leleh

didapat

baja

yang

sebenarnya.

DAFTAR PUSTAKA

1.

___________, “Tata Cara Perhitungan
Struktur Beton untuk Bangunan Gedung
SNI 03-2847-2002”, BSN, 2002.

2.

Dipohusodo, Istimawan, “Struktur Beton
Bertulang

berdasarkan

SK-SNI

T-15-

1991-03, Departemen Pekerjaan Umum
RI”, PT. Gramedia Jakarta, 1999.
3.

Ferguson, P. M., “Dasar-dasar Beton
Bertulang”, Erlangga, Jakarta, 1986.

4.

Kusuma,

G.,

Vis

Perencanaan
berdasarkan

SK

WC,

“Dasar-dasar

Beton

Bertulang

SNI

T-15-1991-03”,

Erlangga, Jakarta, 1997.
Gambar 10. Balok pada saat beton hancur

5.

Kusuma,

G.,

Kole

P.,

“Pedoman

Pengerjaan Beton berdasarkan SK SNI T15-1991-03”, Erlangga, Jakarta, 1997

4. PENUTUP

6.

4.1 Kesimpulan

Dengan modifikasi alat uji tekan, maka
bisa dilakukan uji letur balok beton bertulang

Wang, Chu-Kia & Salmon, C.G., “Desain
Beton
bertulang”, Erlangga, Jakarta, 1993.

dengan model benda uji balok sederhana. Pada
uji beton yang dilakukan, dengan kondisi
keruntuhan tarik

terlihat bahwa retak pertama

80