STUDI EKSPERIMENTAL PERILAKU RETAK DIAGONAL PADA BALOK BETON BERTULANG YANG MENGALAMI KERUNTUHAN GESER.
STUDI EKSPERIMENTAL PERILAKU
RETAK DIAGONAL PADA BALOK BETON BERTULANG
YANG MENGALAMI KERUNTUHAN GESER
SKRIPSI
Oleh
ILHAM HIDAYAT
1010922041
JURUSAN TEKNIK SIPIL-FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
Balok adalah bagian dari struktur bangunan . Balok dikenal
sebagai elemen lentur, yaitu elemen struktur yang dominan memikul
gaya dalam berupa momen lentur dan juga geser. Pada balok beton
bertulang, keruntuhan geser terjadi akibat kelemahan beton terhadap
gaya tekan yang bekerja padanya. Pada balok, keruntuhan geser
ditandai dengan adanya retak diagonal pada bagian bentang geser.
Besarnya gaya geser balok pada beton bertulang berhubungan dengan
pengaruh rasio baja tulangan longitudinal yang digunakan pada beton
tersebut. Besarnya gaya geser pada balok juga dipengaruhi oleh bentuk
penampang balok. Akibat dari retakan yang terjadi, didapatkan sebuah
pola retak pada balok uji.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
eksperimental, yaitu dengan dilakukannya suatu percobaan secara
langsung dan didapatkan suatu data atau hasil dari variabel-variabel
yang diteliti. Penelitian ini dilakukan di dalam Laboratorium Material
dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas.
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: (1) rasio
tulangan longitudinal dan (2) bentuk penampang balok beton bertulang.
Kuat geser balok diperoleh dari hasil pengujian kuat lentur balok
dengan alat Beam Test. Dilakukan studi pembanding terhadap hasil
penelitian ini dengan software RCCSA versi 4.0.
Hasil uji didapatkan bahwa peningkatan kekuatan geser balok
berbanding lurus dengan penambahan rasio tulangan dan luas bidang
geser balok. Semakin besar rasio tulangan maka nilai beban yang dapat
i
ditahan oleh balok akan semakin besar. Demikian juga dengan bentuk
penampang balok, dengan semakin besarnya luas bidang geser maka
kekuatan balok dalam memikul beban semakin besar. Sementara itu
didapatkan pola retak yang sama pada balok uji. Dengan rasio tulangan
yang lebih besar, didapatkan pola retak yang cenderung dominan pada
area lenturnya. Dan dengan rasio yang lebih kecil, retakan ditemukan
hampir merata antara area lentur dengan area geser dari balok.
Kata kunci: Kuat lentur, Kuat Geser, Rasio Tulangan
Longitudinal, Pola Retak Diagonal
ii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Beton banyak digunakan sebagai bahan bangunan karena
harganya yang relatif murah, kuat tekannya tinggi, bahan pembuatnya
mudah didapat, dapat dibuat sesuai dengan bentuk dan ukuran yang
diinginkan, dapat dikombinasikan dengan baja tulangan, dan masih
banyak lagi kelebihan-kelebihan yang lain. Beton memiliki sifat kuat
terhadap gaya tekan (compression), namun lemah dalam menahan gaya
tarik (tension). Oleh karena itu, beton sering dikombinasikan dengan
baja tulangan dan gaya tarik nantinya dipikul oleh baja tulangan.
Salah satu akibat dari kelemahan beton terhadap tarik ini adalah
terjadinya kegagalan pada struktur beton. Kegagalan ini berupa
keruntuhan geser pada struktur beton bertulang. Keruntuhan geser pada
struktur beton bertulang ini harus dihindari. Pada balok, keruntuhan
geser ini ditandai dengan adanya retak diagonal pada bagian bentang
geser.
Terjadinya retak diagonal geser di balok bertulang menunjukkan
bukan hanya menandakan kegagalan geser tetapi juga merupakan
pengaruh dari tulangan longitudinal (Thamrin,R. , dan Kaku, T., 2005).
Ada beberapa rumusan yang menjelaskan tentang hubungan antara geser
diagonal beban retak dengan gaya tarik (Thamrin,R. , dan Kaku, T.,
2007).
Rasio tulangan longitudinal (ρl) merupakan salah satu faktor
utama yang mempengaruhi terjadinya diagonal retak beban geser
1
(Zararis, PD, 2003). Perencanaan tulangan geser biasanya dilakukan
guna menahan gaya tarik arah tegak lurus terhadap retak tarik diagonal.
Retak miring akibat geser di badan balok beton bertulang dapat terjadi
tanpa disertai retak akibat lentur disekitarnya, atau dapat juga sebagai
lanjutan proses retak lentur yang telah mendahuluinya (Astariani, N.K.
2010).
Banyak hal yang mempengaruhi terjadinya keruntuhan tersebut,
antaranya kuat tekan beton (fc’), rasio tulangan longitudinal (ρl),
perbandingan bentang
geser
denagn tinggi efektif
(a/b),
dan
perbandingan panjang bersih balok terhadap tinggi efektif (le/d) serta
sudut kemiringan retaknya (Astariani, N.K. 2010). Jadi rasio tulangan
dan sudut kemiringan mempengaruhi bentuk diagonal rusak yang
terjadi. Kegagalan pada beton tersebut juga sering terjadi pada balok
beton. Penambahan tulangan juga menjadi solusi yang umum dilakukan.
Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh rasio
tulangan dan bentuk penampang balok terhadap pola retak dan sudut
retak diagonal pada balok beton dengan tulangan longitudinal tanpa
tulangan geser.
1.2.
Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini bertujuan untuk :
- Meneliti pola retak yang terjadi pada balok yang disalurkan
beban tertentu.
- Meneliti hubungan rasio tulangan terhadap pola retak yang
terbentuk.
2
- Meneliti apakah ada hubungan atau pengaruh yang diakibatkan
karena adanya flange (sayap) pada balok “T” terhadap pola
retak diagonal.
- Meneliti sudut retak diagonal yang terjadi pada balok lentur
akibat beban yang disalurkan.
- Meneliti hubungan rasio tulangan terhadap sudut retak
diagonal.
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
- Mengembangkan ilmu pengetahuan dasar bidang rekayasa
teknik sipil, khususnya teknologi balok beton.
- Menghasilkan suatu hasil (output) berupa analisis dan
pembahasan atas hasil uji terhadap suatu objek penelitian yang
dapat digunakan oleh institusi yang bergerak di bidang
konstruksi maupun oleh Universitas Andalas sendiri.
- Memberikan informasi bagaimana pengaruh rasio tulangan (�)
terhadap pola retak dan sudut retak diagonal pada balok dengan
keruntuhan geser.
1.3.
Batasan Masalah
Agar didapat tinjauan yang terfokus maka dilakukan pembatasan
masalah yang akan dikaji didalam penelitian ini. Adapun batasan
masalah tersebut adalah sebagai berikut:
1. Perencanaan campuran beton berdasarkan ACI 211 4R-93.
2. Karakteristik kekuatan beton yang digunakan adalah beton
mutu K-300 yang umum digunakan untuk konstruksi bangunan.
3
3. Semen yang digunakan adalah semen merek Semen Padang
Tipe I yang diproduksi oleh PT. Semen Padang. Air yang
digunakan adalah air yang berada di Laboratorium Material dan
Struktur.
4. Pengujian kuat tekan beton sesuai dengan SNI 1974:2011 (Cara
uji kuat tekan beton dengan benda uji silinder yang dicetak).
5. Pengujian balok uji dilakukan sesuai dengan SNI 4431:2011
(Cara Uji Kuat Lentur Beton Normal Dengan Dua Titik
Pembebanan). Pengujian benda uji dilakukan di Laboratorium
Material dan Struktur, Jurusan Teknik Sipil, Universitas
Andalas Padang.
6. Beban disalurkan menggunakan Hydraulic Jack kapasitas 500
kN, pembacaan lendutan dengan menggunakan alat LVDT
(Lateral Vertical Displacement Tranducer).
7. Tulangan yang digunakan adalah tulangan berukuran D 13 mm
dengan mutu tulangan rencana BJ-55 dengan tegangan leleh
sebesar 550 MPa, tanpa menggunakan tulangan geser .
8. Dimensi benda uji yang di pakai adalah balok biasa 125 mm
250 mm 2300 mm dan balok-T dimensi web (badan) 125 mm
180 mm 2300 mm dan 250 mm 80 mm 2300 mm untuk
flange (sayap) dengan tulangan ulir diameter 13 mm.
9. As yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas 3 macam,
yaitu: 265,571 mm2; 398,357 mm2 dan 663,929 mm2.
10. Hasil penelitian yang dilakukan lebih dititik beratkan pada
perilaku retak diagonal dan sudut retak yang terjadi.
4
11. Analisis terhadap pola retah berdasarkan pengamatan visual
dan terhadap sudut retak dibantu dengan software AutoCAD
2007.
1.4.
Sistematika Penulisan
Sistematika penyusunan Laporan Penelitian ini secara garis besar
dibagi dalam enam bagian sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Berisikan penjelasan secara umum latar belakang pemilihan
materi penelitian, tinjauan masalah beserta pembatasannya,
tujuan dan manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan kajian yang mengacu pada beberapa referensi
mengenai beton dan material pembentuknya, kuat lekat.
BAB III: METODOLOGI PENELITIAN
Berisikan penguraian parameter dan metoda penelitian.
BAB IV: PROSEDUR DAN HASIL KERJA
Berisikan tahap-tahap pengerjaan penelitian berserta hasil yang
diperoleh berdasarkan tahap yang telah ditentukan.
BAB V : ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Menampilkan hasil dari analisis data yang disajikan dalam
bentuk gambar dan grafik.
BAB VI: KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan kesimpulan dan saran dari seluruh penelitian ini.
5
RETAK DIAGONAL PADA BALOK BETON BERTULANG
YANG MENGALAMI KERUNTUHAN GESER
SKRIPSI
Oleh
ILHAM HIDAYAT
1010922041
JURUSAN TEKNIK SIPIL-FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
Balok adalah bagian dari struktur bangunan . Balok dikenal
sebagai elemen lentur, yaitu elemen struktur yang dominan memikul
gaya dalam berupa momen lentur dan juga geser. Pada balok beton
bertulang, keruntuhan geser terjadi akibat kelemahan beton terhadap
gaya tekan yang bekerja padanya. Pada balok, keruntuhan geser
ditandai dengan adanya retak diagonal pada bagian bentang geser.
Besarnya gaya geser balok pada beton bertulang berhubungan dengan
pengaruh rasio baja tulangan longitudinal yang digunakan pada beton
tersebut. Besarnya gaya geser pada balok juga dipengaruhi oleh bentuk
penampang balok. Akibat dari retakan yang terjadi, didapatkan sebuah
pola retak pada balok uji.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode
eksperimental, yaitu dengan dilakukannya suatu percobaan secara
langsung dan didapatkan suatu data atau hasil dari variabel-variabel
yang diteliti. Penelitian ini dilakukan di dalam Laboratorium Material
dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas.
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: (1) rasio
tulangan longitudinal dan (2) bentuk penampang balok beton bertulang.
Kuat geser balok diperoleh dari hasil pengujian kuat lentur balok
dengan alat Beam Test. Dilakukan studi pembanding terhadap hasil
penelitian ini dengan software RCCSA versi 4.0.
Hasil uji didapatkan bahwa peningkatan kekuatan geser balok
berbanding lurus dengan penambahan rasio tulangan dan luas bidang
geser balok. Semakin besar rasio tulangan maka nilai beban yang dapat
i
ditahan oleh balok akan semakin besar. Demikian juga dengan bentuk
penampang balok, dengan semakin besarnya luas bidang geser maka
kekuatan balok dalam memikul beban semakin besar. Sementara itu
didapatkan pola retak yang sama pada balok uji. Dengan rasio tulangan
yang lebih besar, didapatkan pola retak yang cenderung dominan pada
area lenturnya. Dan dengan rasio yang lebih kecil, retakan ditemukan
hampir merata antara area lentur dengan area geser dari balok.
Kata kunci: Kuat lentur, Kuat Geser, Rasio Tulangan
Longitudinal, Pola Retak Diagonal
ii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Beton banyak digunakan sebagai bahan bangunan karena
harganya yang relatif murah, kuat tekannya tinggi, bahan pembuatnya
mudah didapat, dapat dibuat sesuai dengan bentuk dan ukuran yang
diinginkan, dapat dikombinasikan dengan baja tulangan, dan masih
banyak lagi kelebihan-kelebihan yang lain. Beton memiliki sifat kuat
terhadap gaya tekan (compression), namun lemah dalam menahan gaya
tarik (tension). Oleh karena itu, beton sering dikombinasikan dengan
baja tulangan dan gaya tarik nantinya dipikul oleh baja tulangan.
Salah satu akibat dari kelemahan beton terhadap tarik ini adalah
terjadinya kegagalan pada struktur beton. Kegagalan ini berupa
keruntuhan geser pada struktur beton bertulang. Keruntuhan geser pada
struktur beton bertulang ini harus dihindari. Pada balok, keruntuhan
geser ini ditandai dengan adanya retak diagonal pada bagian bentang
geser.
Terjadinya retak diagonal geser di balok bertulang menunjukkan
bukan hanya menandakan kegagalan geser tetapi juga merupakan
pengaruh dari tulangan longitudinal (Thamrin,R. , dan Kaku, T., 2005).
Ada beberapa rumusan yang menjelaskan tentang hubungan antara geser
diagonal beban retak dengan gaya tarik (Thamrin,R. , dan Kaku, T.,
2007).
Rasio tulangan longitudinal (ρl) merupakan salah satu faktor
utama yang mempengaruhi terjadinya diagonal retak beban geser
1
(Zararis, PD, 2003). Perencanaan tulangan geser biasanya dilakukan
guna menahan gaya tarik arah tegak lurus terhadap retak tarik diagonal.
Retak miring akibat geser di badan balok beton bertulang dapat terjadi
tanpa disertai retak akibat lentur disekitarnya, atau dapat juga sebagai
lanjutan proses retak lentur yang telah mendahuluinya (Astariani, N.K.
2010).
Banyak hal yang mempengaruhi terjadinya keruntuhan tersebut,
antaranya kuat tekan beton (fc’), rasio tulangan longitudinal (ρl),
perbandingan bentang
geser
denagn tinggi efektif
(a/b),
dan
perbandingan panjang bersih balok terhadap tinggi efektif (le/d) serta
sudut kemiringan retaknya (Astariani, N.K. 2010). Jadi rasio tulangan
dan sudut kemiringan mempengaruhi bentuk diagonal rusak yang
terjadi. Kegagalan pada beton tersebut juga sering terjadi pada balok
beton. Penambahan tulangan juga menjadi solusi yang umum dilakukan.
Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh rasio
tulangan dan bentuk penampang balok terhadap pola retak dan sudut
retak diagonal pada balok beton dengan tulangan longitudinal tanpa
tulangan geser.
1.2.
Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini bertujuan untuk :
- Meneliti pola retak yang terjadi pada balok yang disalurkan
beban tertentu.
- Meneliti hubungan rasio tulangan terhadap pola retak yang
terbentuk.
2
- Meneliti apakah ada hubungan atau pengaruh yang diakibatkan
karena adanya flange (sayap) pada balok “T” terhadap pola
retak diagonal.
- Meneliti sudut retak diagonal yang terjadi pada balok lentur
akibat beban yang disalurkan.
- Meneliti hubungan rasio tulangan terhadap sudut retak
diagonal.
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
- Mengembangkan ilmu pengetahuan dasar bidang rekayasa
teknik sipil, khususnya teknologi balok beton.
- Menghasilkan suatu hasil (output) berupa analisis dan
pembahasan atas hasil uji terhadap suatu objek penelitian yang
dapat digunakan oleh institusi yang bergerak di bidang
konstruksi maupun oleh Universitas Andalas sendiri.
- Memberikan informasi bagaimana pengaruh rasio tulangan (�)
terhadap pola retak dan sudut retak diagonal pada balok dengan
keruntuhan geser.
1.3.
Batasan Masalah
Agar didapat tinjauan yang terfokus maka dilakukan pembatasan
masalah yang akan dikaji didalam penelitian ini. Adapun batasan
masalah tersebut adalah sebagai berikut:
1. Perencanaan campuran beton berdasarkan ACI 211 4R-93.
2. Karakteristik kekuatan beton yang digunakan adalah beton
mutu K-300 yang umum digunakan untuk konstruksi bangunan.
3
3. Semen yang digunakan adalah semen merek Semen Padang
Tipe I yang diproduksi oleh PT. Semen Padang. Air yang
digunakan adalah air yang berada di Laboratorium Material dan
Struktur.
4. Pengujian kuat tekan beton sesuai dengan SNI 1974:2011 (Cara
uji kuat tekan beton dengan benda uji silinder yang dicetak).
5. Pengujian balok uji dilakukan sesuai dengan SNI 4431:2011
(Cara Uji Kuat Lentur Beton Normal Dengan Dua Titik
Pembebanan). Pengujian benda uji dilakukan di Laboratorium
Material dan Struktur, Jurusan Teknik Sipil, Universitas
Andalas Padang.
6. Beban disalurkan menggunakan Hydraulic Jack kapasitas 500
kN, pembacaan lendutan dengan menggunakan alat LVDT
(Lateral Vertical Displacement Tranducer).
7. Tulangan yang digunakan adalah tulangan berukuran D 13 mm
dengan mutu tulangan rencana BJ-55 dengan tegangan leleh
sebesar 550 MPa, tanpa menggunakan tulangan geser .
8. Dimensi benda uji yang di pakai adalah balok biasa 125 mm
250 mm 2300 mm dan balok-T dimensi web (badan) 125 mm
180 mm 2300 mm dan 250 mm 80 mm 2300 mm untuk
flange (sayap) dengan tulangan ulir diameter 13 mm.
9. As yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas 3 macam,
yaitu: 265,571 mm2; 398,357 mm2 dan 663,929 mm2.
10. Hasil penelitian yang dilakukan lebih dititik beratkan pada
perilaku retak diagonal dan sudut retak yang terjadi.
4
11. Analisis terhadap pola retah berdasarkan pengamatan visual
dan terhadap sudut retak dibantu dengan software AutoCAD
2007.
1.4.
Sistematika Penulisan
Sistematika penyusunan Laporan Penelitian ini secara garis besar
dibagi dalam enam bagian sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Berisikan penjelasan secara umum latar belakang pemilihan
materi penelitian, tinjauan masalah beserta pembatasannya,
tujuan dan manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan kajian yang mengacu pada beberapa referensi
mengenai beton dan material pembentuknya, kuat lekat.
BAB III: METODOLOGI PENELITIAN
Berisikan penguraian parameter dan metoda penelitian.
BAB IV: PROSEDUR DAN HASIL KERJA
Berisikan tahap-tahap pengerjaan penelitian berserta hasil yang
diperoleh berdasarkan tahap yang telah ditentukan.
BAB V : ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Menampilkan hasil dari analisis data yang disajikan dalam
bentuk gambar dan grafik.
BAB VI: KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan kesimpulan dan saran dari seluruh penelitian ini.
5