KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANG ...lib.unnes.ac.id/36238/1/5113414055_Optimized.pdfTabel 2....
Transcript of KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANG ...lib.unnes.ac.id/36238/1/5113414055_Optimized.pdfTabel 2....
i
KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANG
DENGAN PENAMBAHAN PELAT BAJA
Skripsi
diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil
Oleh
Ilham Bayu Aji
NIM.5113414055
HALAMAN JUDUL
TEKNIK SIPIL
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2018
ii
iii
PERSETUJUAN PEMBIMBING
iv
PENGESAHAN
v
PERNYATAAN KEASLIAN
vi
MOTTO
1. Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya
bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari
sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya
kepada Tuhanmulah engkau berharap. (QS.Al-Insyirah : 6-8)
2. Sesungguhnya jika kamu bersyukur, Aku pasti menambah nikmat
kepadamu dan jika kamu mengingkari nikmat-Ku, maka sesungguhnya
azab-Ku sangat pedih (QS. Ibrahim :7)
3. Keberhasilan adalah kemampuan untuk melewati dan mengatasi dari satu
kegagalan ke kegagalan berikutnya tanpa kehilangan semangat (Winston
Churcill)
vii
ABSTRAK
Aji, Ilham Bayu. 2018. “Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Dengan
Penambahan Pelat Baja”. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik.
Universitas Negeri Semarang. Pembimbing : Endah Kanti Pangestuti
S.T.,M.T
Kata kunci : Pelat, Kuat Lentur, De-bonding failure
Bangunan pada umumnya memiliki struktur balok dengan kekuatan
menahan beban berdasarkan pada mutu beton dan besarnya tulangan. Penambahan
kekuatan pada struktur balok terdapat banyak cara, salah satunya adalah
penambahan pelat pada bagian daerah tarik beton. Pelat dengan ukuran lebar 40
mm dan tebal 3 mm diharapkan dapat meningkatkan kuat lentur balok beton
bertulang tersebut. Pemasangan pelat menggunakan baut dan perekat sika
anchorfix, pada bagian pelat diberi sejumlah baut dengan cara pengelasan untuk
melekatkan baut dengan pelat. Perekat guna untuk merekatkan antara balok dengan
pelat, untuk mengurangi terjadinya de-bonding failure pada pelat dan balok.
Pengujian dilakukan dengan satu paket alat uji tekan, seperti loading frame,
dial gauge yang berjumlah 3 buah. Pembebanan dilakukan dengan bantuan
hydraulic jack dan load cell. Data dianalisis dengan bantuan software Microsoft
office excel untuk mengetahui kuat lentur pada balok.
Hasil penelitian penambahan pelat secara eksternal pada balok beton
bertulang dibandingkan dengan balok kontrol dapat meningkatkan kuat lentur
sebesar sebesar 2,4 %. Balok dengan penambahan pelat memiliki momen lentur
sebesar 1,155 ton-m, sedangkan balok kontrol memiliki momen lentur sebesar
1,128 ton-m. Pelat yang digunakan pada balok tidak bekerja optimal, dimana pada
balok dengan penambahan pelat kuat tarik yang bekerja hanya sebesar 67,15 %,
karena terjadi de-bonding failure yaitu lepasnya ikatan antara beton dengan strip
pelat, sehingga dapat dikatakan bahwa material komposit tersebut belum bisa
bekerja secara optimal.
viii
PRAKATA
Puji Syukur Kehadirat Allah SWT Yang Telah Melimpahkan Karunia,
Rahmat, Hidayah Dan Inayah-Nya, Sehingga Dapat Menyelesaikan Skripsi Yang
Berjudul “Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Penambahan Pelat
Baja” dengan baik dan lancar. Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan
meraih gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S-1 Teknik Sipil Universitas
Negeri Semarang. Shalawat dan salam disampaikan kepada junjungan Nabi
Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua mendapatkan safaat Nya di yaumil
akhir, Amin.
Keberhasilan dalam menyelesaikan skripsi ini tidak lepas dari bimbingan
dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini ucapan terima
kasih di sampaikan kepada :
1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang atas
kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di
Universitas Negeri Semarang.
2. Dekan Fakultas Teknik Dr. H. Nur Qudus, M.T.
3. Ketua Jurusan Teknik Sipil Aris Widodo, S.Pd., M.T.
4. Koordinator Program Studi S-1 Teknik Sipil Dr. Rini Kusumawardani S.T.,
M.T., M.Sc., yang telah memberikan ijin dalam penulisan skripsi ini.
5. Endah Kanti Pangestuti, S.T.,M.T, selaku pembimbing yang dengan tulus dan
penuh kesabaran memberikan bantuan, bimbingan, arahan serta kritik dan
saran dalam penyusunan skripsi ini.
6. Dr. Mahmud Kori Effendi S.T.,M.T. selaku penguji 1 dan Arie Taveriyanto
S.T.,M.T. selaku penguji 2 yang telah memberikan pengarahan dalam
penyusunan skripsi ini.
7. Endah Kanti Pangestuti, S.T.,M.T, selaku kepala Laboratorium Bahan
Bangunan yang telah memberikan ijin untuk melakukan penelitian.
8. Amir Fauzan, S.Pd, dan Fahrudin A,Md, selaku Pranata Laboratorium
Pendidikan Pertama dan Teknisi Laboratorium yang telah membantu proses
penelitian.
ix
9. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang yang
telah memberi bekal pengetahuan yang berguna.
10. Kedua Orang Tua, Bapak Agus Sunaryo dan Ibu D. Evvi Saftari serta Bapak
Kasim dan Ibu Solichah, terima kasih atas do’a, dukungan, motivasi dan
semangatnya.
11. Teman-teman seperjuangan, mahasiswa Program Studi S-1 Teknik Sipil
Universitas Negeri Semarang angkatan 2014, yang telah memberikan cerita,
berbagi suka dan duka serta bantuan dan kerjasamanya selama empat tahun
dalam bangku perkuliahan hingga terselesaikannya penelitian dan penyusunan
skripsi ini.
12. Semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu persatu atas bantuan dan
perhatiannya dalam penyelesaian skripsi ini.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan
dan teknologi, khususnya dalam bidang teknik sipil.
Semarang, November 2018
Ilham Bayu Aji
NIM.5113414055
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................................................... iii
PENGESAHAN ..................................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................. v
MOTTO ................................................................................................................. vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
PRAKATA ........................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Identifikasi Masalah .................................................................................. 2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.4 Rumusan Masalah ..................................................................................... 3
1.5 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4
1.6 Manfaat Penelitian .................................................................................... 4
BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ................................. 5
2.1 Kajian Pustaka .......................................................................................... 5
2.2 Landasan Teori.......................................................................................... 6
2.2.1 Beton dan Beton Bertulang ................................................................ 6
xi
2.2.2 Bahan Penyusun Beton ...................................................................... 7
2.2.2.1 Semen Portland ........................................................................... 7
2.2.2.2 Agregat ....................................................................................... 8
2.2.2.3 Air ............................................................................................... 9
2.2.2.4 Baja Tulangan ............................................................................. 9
2.2.3 Karakteristik Pelat Baja dan Epoxy ................................................. 12
2.2.4 Kuat Tekan Beton ............................................................................ 12
2.2.5 Kuat Tarik Tulangan Baja ................................................................ 13
2.2.6 Kuat Lentur Balok Bertulang ........................................................... 14
2.2.7 Pola Keruntuhan Balok Bertulang ................................................... 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 17
3.1 Tempat Pelaksanaan................................................................................ 17
3.2 Teknik Pengumpulan Data ...................................................................... 17
3.3 Alat dan Bahan ........................................................................................ 17
3.4 Benda Uji ................................................................................................ 19
3.5 Standar Penelitian dan Spesifikasi Material Penyusun Beton ................ 20
3.6 Tahapan dan Prosedur Penelitian ............................................................ 23
3.7 Pengujian bahan penyusun beton ............................................................ 26
3.7.1 Pengujian agregat ............................................................................. 27
3.7.2 Pengujian Semen .............................................................................. 29
3.7.3 Pengujian Tarik Baja Tulangan ....................................................... 30
3.8 Rancang Campur (Mix Design) .............................................................. 30
3.9 Pengujian Slump...................................................................................... 30
3.10 Pembuatan Benda Uji ............................................................................. 31
3.10.1 Pemasangan Pelat Pada Beton ......................................................... 32
xii
3.11 Set up Pengujian Balok ........................................................................... 33
3.12 Teknik Analisis Data............................................................................... 34
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................... 34
4.1 Hasil Pengujian Bahan Penyusun Beton ................................................. 34
4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus ........................................................ 34
4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar ........................................................ 36
4.1.3 Hasil Pengujian Vicat Semen ........................................................... 38
4.1.4 Hasil Pengujian Tarik Baja Tulangan .............................................. 38
4.2 Perhitungan Mix Design Beton ............................................................... 39
4.3 Pengujian slump ...................................................................................... 40
4.4 Pengujian Kuat Tekan Beton .................................................................. 40
4.5 Perilaku Benda Uji .................................................................................. 42
4.5.1. Respon Balok Kontrol Terhadap Pembebanan ................................ 42
4.5.2. Respon Balok Dengan Penambahan Pelat ....................................... 47
4.6 Beban Ultimit Dan Pola Keruntuhan ...................................................... 52
4.7 Kuat Lentur ............................................................................................. 54
4.8 Perbandingan Balok Kontrol Dan Balok Dengan Penambahan Pelat .... 55
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 59
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 59
5.2 Saran ....................................................................................................... 59
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 61
LAMPIRAN .......................................................................................................... 62
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1. Dimensi Nominal Tulangan Ulir ........................................................ 11
Tabel 2. 2. Dimensi Efektif Tulangan Polos ........................................................ 11
Tabel 2. 3. Jenis Tulangan dan Berat ................................................................... 14
Tabel 3. 1. SNI Uji Material ................................................................................. 20
Tabel 4. 1. Hasil pengujian kadar lumpur ............................................................ 34
Tabel 4. 2. Hasil pengujian gradasi agregat halus ................................................ 35
Tabel 4. 3. Hasil pengujian agregat kasar ............................................................ 36
Tabel 4. 4. Hasil pengujian gradasi agregat kasar ................................................ 36
Tabel 4. 5. Hasil uji vicat semen .......................................................................... 38
Tabel 4. 6. Hasil pengujian tegangan tarik baja ................................................... 39
Tabel 4. 7. Hasil pengujian tegangan tarik strip pelat .......................................... 39
Tabel 4. 8. Beban ultimit dan pola keruntuhan benda uji balok ........................... 53
Tabel 4. 9. Momen ultimit benda uji .................................................................... 55
Tabel 4. 10. Beban ultimit balok kontrol dan balok dengan penambahan pelat .. 56
Tabel 4. 11. Kuat lentur teoritis dan eksperimen.................................................. 58
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Jenis-jenis Baja Tulangan .............................................................. 12
Gambar 2. 2. Distribusi tegangan - regangan beton a) Balok; b) Regangan; c)
Tegangan aktual; d) Tegangan persegi ................................................................. 15
Gambar 3. 1. Gambaran penampang benda uji balok ......................................... 20
Gambar 3. 2. Flowchart Tahapan Penelitian ....................................................... 26
Gambar 3. 3. Pemasangan Pelat Baja .................................................................. 32
Gambar 3. 4. Set Up pembebanan ....................................................................... 33
Gambar 4. 1. Grafik gradasi agregat halus .......................................................... 35
Gambar 4. 2. Grafik gradasi agregat kasar .......................................................... 37
Gambar 4. 3. Hasil uji kuat tekan ........................................................................ 41
Gambar 4. 4. Grafik hubungan beban-lendutan balok kontrol-dial kiri .............. 42
Gambar 4. 5. Grrafik hubungan beban-lendutan balok kontrol - dial tengah ...... 42
Gambar 4. 6. Grafik hubungan beban-lendutan balok kontrol - dial kanan ....... 43
Gambar 4. 7. Pola retak pada balok kontrol ........................................................ 45
Gambar 4. 8. Grafik hubungan beban-lendutan balok dengan penambahan pelat-
dial kiri .................................................................................................................. 47
Gambar 4. 9. Grafik hubungan beban-lendutan balok dengan penambahan pelat-
dial tengah ............................................................................................................. 48
Gambar 4. 10. Grafik hubungan beban-lendutan balok dengan penambahan pelat-
dial kanan .............................................................................................................. 48
Gambar 4. 11. Pola retak pada balok dengan penambahan pelat ........................ 50
Gambar 4. 12. Debonding ................................................................................... 51
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 ............................................................................................................ 62
Lampiran 2 ............................................................................................................ 67
Lampiran 3 ............................................................................................................ 82
Lampiran 4 ............................................................................................................ 84
Lampiran 5 ............................................................................................................ 85
Lampiran 6 ............................................................................................................ 89
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beton adalah pilihan utama dalam hal pembangunan saat ini. Beton banyak
digunakan sebagai bahan untuk membuat rumah, gedung, jembatan dan jalan.
Beton dibuat dengan cara mencampur agregat halus, agregat kasar, semen, air, dan
terkadang bahan tambahan sampai menjadi keras. Komposisi dan cara membuat
beton mempengaruhi kekuatan dari beton yang di buat.
Beton memiliki kelebihan dan juga kekurangan. Beton mampu menahan
gaya tekan. Beton juga mudah dibuat dan cukup mudah dalam pelaksanaannya.
Untuk membentuk beton juga bisa seperti apa yang diinginkan dengan bantuan
bekisting. Namun selain kelebihan tersebut, beton juga memiliki beberapa
kelemahan. Di antara kelemahan tersebut, salah satunya adalah beton tidak dapat
menahan gaya tarik. Untuk mengatasi kelemahan beton terhadap gaya tarik, maka
beton diberi tulangan.
Kuat lentur suatu struktur sangat penting, karena mempengaruhi kekuatan
suatu struktur. Kuat lentur suatu struktur akan bertambah jika struktur tersebut
mengalami perkuatan atau perbaikan. Hal ini dikarenakan adanya penambahan
kekuatan (biasanya kekuatan tarik) pada struktur tersebut, sehingga beban yang
dipikul struktur tersebut lebih besar dan lendutannya semakin kecil. Beton
merupakan material yang relatif kuat terhadap beban tekan, tetapi lemah
terhadap beban tarik (Asroni, 2010:23)
2
Adanya kemajuan teknologi bahan konstruksi, kini telah ditemukan
metode dalam melakukan perkuatan dengan memberikan tulangan pada balok
beton bertulang dari bagian luar yaitu dengan menggunakan pelat. Belum
diketahui secara jelas persentase peningkatan kuat lentur balok beton bertulang
dengan penambahan pelat yang digunakan. Berdasarkan hal tersebut, perlu
dilakukan penelitian yang lebih mendalam untuk mengetahui berapa pengaruh
penambahan pelat baja terhadap kuat lentur balok beton bertulang.
1.2 Identifikasi Masalah
Permasalahan penelitian yang penulis ajukan ini dapat diidentifikasi
permasalahannya sebagai berikut:
1) Besarnya kapasitas momen lentur balok beton bertulang setelah diberi beban.
2) Terjadi lendutan pada balok beton bertulang karena kurangnya kekuatan
untuk menahan beban.
3) Pola retak yang terjadi pada belok beton bertulang karena diberi beban.
1.3 Batasan Masalah
Batasan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Benda uji balok beton bertulang menggunakan cetakan dengan dimensi
b (lebar) 120 mm; h (tinggi) 200 mm; l (panjang) 1750 mm. Mutu
yang digunakan adalah beton dengan mutu 40' cf MPa.
2. Agregat yang digunakan adalah agregat halus (pasir muntilan) dan agregat
kasar (kerikil) dengan bahan ikat semen tiga roda.
3
3. Baja tulangan yang digunakan adalah baja ulir dan sengkang menggunakan
baja polos, dengan spesifikasi berikut ini:
a. Tulangan pokok bawah : ∅10 mm
b. Tulangan sengkang : ∅ 6 mm
4. Pelat baja yang digunakan dalam penitian ini adalah baja strip pelat dengan
ketebalan 3 mm, lebar 40 mm dan luas penampang 120 mm2.
5. Perekat struktur beton dan pelat baja menggunakan Sika AnchorFix -2.
6. Pengujian kuat tekan beton dengan benda uji silinder ukuran diameter 15 cm,
tinggi 30 cm sebanyak 2 buah dan diuji 2 buah pada umur 7 hari.
7. Pengujian balok beton bertulang hanya berupa uji kuat lentur, lendutan dan
pola retak.
1.4 Rumusan Masalah
Permasalahan yang menjadi topik utama dalam penelitian ini dapat
dirumuskan sebagai berikut:
1. Bagaimana kuat lentur balok beton bertulang setelah ditambahkan pelat baja?
2. Bagaimana lendutan balok beton bertulang setelah diberi pelat baja?
3. Bagaimana pola retak yang terjadi pada balok beton bertulang dengan
penambahan pelat baja?
4
1.5 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh penambahan pelat baja pada balok beton bertulang
dalam menahan lentur balok.
2. Mengetahui perilaku balok beton bertulang yang diperkuat dengan pelat baja.
3. Mengetahui jenis kerusakan dari balok beton bertulang yang dipasang pelat
baja tersebut.
1.6 Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini antara lain bertambahnya
wawasan, pengetahuan dan memahami permasalahan teknologi beton, khususnya
mengenai pengaruh penambahan pelat baja pada struktur beton bertulang.
5
BAB II
KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 Kajian Pustaka
Menurut Wibisono et al., (2015) Bahwa setelah perkuatan Pelat Baja
“stripplat” dipasang pada balok, perilaku balok dalam menerima beban dapat
diamati dan ditarik kesimpulan yaitu :
(1) Pola keruntuhan yang terjadi pada balok uji adalah terjadinya debonding
failure yaitu lepasnya ikatan antara beton dengan Pelat Baja “stripplat”,
sehingga dapat dikatakan bahwa material komposit tersebut belum bisa
bekerja secara optimal. Hal itu bisa diakibatkan karena epoxy-nya yang
kurang kuat, (2) Penggunaan Pelat Baja “stripplat” sebagai bahan perkuatan
lentur dibagian lapangan balok, pelat baja juga dapat menghambat munculnya
retakan pada bagian tumpuan. Akan tetapi karena pelat baja hanya
meningkatkan kuat lentur balok pada bagian lapangan, bagian tumpuan balok
menjadi lemah. Pada balok yang diberi perkuatan lentur menggunakan pelat
baja banyak bermunculan retak pada bagian tumpuan, retakan semakin
panjang seiring dengan penambahan beban pikul. Hal tersebut berakibat
terjadinya debonding failure yaitu lepasnya ikatan antara beton dengan Pelat
Baja “stripplat”. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa material komposit
tersebut belum bisa bekerja secara optimal dalam memikul beban dan
mempertahankan balok tersebut.
6
Sitepu dan Nursyamsi (2014) menyatakan bahwa balok beton bertulang
dengan penambahan pelat perkuatan dapat meningkatkan kapasitas balok dalam
memikul lentur, dan mengurangi lendutan yang terjadi pada balok. Di mana
kapasitas balok dalam memikul lentur meningkat sebesar 70,59%. Berdasarkan
hasil pengujian balok beton bertulang dengan perkuatan pelat baja dapat
meningkatkan kapasitas balok dalam memikul lentur sebesar 84,62%. Berdasarkan
hasil pengujian untuk balok beton yang sudah dibebani kemudian diberi perkuatan
pelat baja, dapat meningkatkan kapasitas balok dalam memikul lentur sebesar
69,23% Dari hasil perhitungan pada pengujian balok beton bertulang tanpa pelat
baja diperoleh 002,0'Ec dan 003,0Es . Untuk balok beton bertulang dengan
pelat baja diperoleh 003.0'Ec dan 004,0Es Efisiensi balok beton bertulang
yang diberi pelat baja kemudian dibebani adalah 45,83% dan efisiensi balok beton
bertulang yang dibebani terlebih dahulu kemudian diperkuat dengan pelat baja
adalah 40,90%.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Beton dan Beton Bertulang
Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah,
atau agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang
terbuat dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Beton bertulang
adalah suatu kombinasi antara beton dan baja di mana tulangan baja berfungi
menyediakan kuat tarik yang tidak dimiliki oleh beton (McCormac, 2000).
7
2.2.2 Bahan Penyusun Beton
2.2.2.1 Semen Portland
Fungsi semen adalah untuk merekatkan butiran-butiran agregat agar
menjadi suatu massa yang kompak, padat dan kuat. Selain itu semen juga
berfungsi untuk mengisi rongga-rongga diantara butiran agregat. Semen yang
dimaksud dalam konstruksi beton adalah bahan yang mengeras jika bereaksi
dengan air dan lazim. dikenal dengan semen hidraulik (hydraulic cement). Salah
satu jenis semen yang biasa dipakai dalam pembuatan beton ialah semen portland
(portland cement).
Semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan
menghaluskan klinker terutama terdiri dari atas silikat calsium yang bersifat
hidrolis, dengan gips sebagai bahan tambahnya. Semen portland diperoleh
dengan membakar secara bersamaan suatu campuran dari calcareous(yang
mengandung kalsium karbonat atau batu gamping) dan argillaceous (yang
mengandung alumina) dengan perbandingan tertentu. Secara mudahnya
kandungan semen portland adalah kapur, silika, dan alumina. Ketiga bahan tadi
dicampur dan dibakar dengan suhu 1550oC dan menjadi klinker. Setelah itu
kemudian dikeluarkan, didinginkan, dan dihaluskan sampai halus seperti bubuk.
Biasanya lalu klinker digiling halus secara mekanis sambil ditambahkan gips atau
kalsium sulfat (CaSO4) kira-kira 2-4% sebagai bahan pengontrol waktu
pengikatan. Bahan tambah lain kadang ditambahkan untuk membentuk semen
khusus (Tjokrodimuljo, 1996).
8
2.2.2.2 Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi
dalam campuran beton. Agregat menempati 70-75% dari total volume beton,
maka kualitas agregat akan sangat mempengaruhi kualitas beton, tetapi sifat-
sifat ini lebih bergantung pada faktor-faktor seperti bentuk, dan ukuran butiran
pada jenis batuannya. Berdasarkan butiran, agregat dapat dibedakan menjadi 2
jenis, yaitu agregat halus dan agregat kasar.
a. Agregat halus
Agregat halus merupakan agregat yang lolos ayakan 4,75 mm. Agregat halus
pada beton dapat berupa pasir alam atau pasir buatan. Pasir alam didapatkan dari
hasil disintegrasi alami dari batu-batuan (pasir gunung atau pasir sungai). Pasir
buatan adalah pasir yang dihasilkan oleh alat-alat pemecah batu atau diperoleh dari
hasil sampingan dari stone crusher. Pasir (fine aggregate) berfungsi sebagai
pengisi pori-pori yang ditimbulkan oleh agregat yang lebih besar (agregat
kasar/coarse aggregate). Kualitas pasir sangat mempengaruhi kualitas beton yang
dihasilkan.
b. Agregat kasar
Agregat kasar adalah agregat yang mempunyai ukuran lebih dari 4,75
mm dan ukuran maksimumnya 40 mm. Agregat ini harus memenuhi syarat
kekuatan, bentuk, tekstur maupun ukuran. Agregat kasar yang baik bentuknya
bersudut dan pipih (tidak bulat/blondos).
9
2.2.2.3 Air
Air merupakan bahan dasar pembuatan beton yang penting namun
harganya murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta untuk menjadi
bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan
dipadatkan. Sifat dan kualitas air yang digunakan dalam campuran beton akan
sangat mempengaruhi proses, sifat serta mutu beton yang dihasilkan.
Menurut Tjokrodimuljo (1996) untuk bereaksi dengan semen, air yang
diperlukan hanya sekitar 25% dari berat semen, namun dalam kenyataanya nilai
f.a.s yang dipakai sulit kurang dari 0,35 karena beton yang mempunyai proporsi air
yang sangat kecil menjadi kering dan sukar dipadatkan. Oleh kerena itu
dibutuhkan tambahan air untuk menjadi pelumas campuran agar mudah
dikerjakan. Akan tetapi penembahan air harus memperhatikan proporsi karena air
akan menguap ketika beton mengering dan meninggalkan rongga pada beton.
2.2.2.4 Baja Tulangan
Baja yang digunakan untuk penulangan konstruksi beton atau yang lebih
dikenal sebagai beton bertulang. Beton bertulang yang mengandung batang
tulangan dan direncanakan berdasarkan anggapan bahwa bahan tersebut bekerja
sama dalam memikul gaya-gaya. Tulangan menyediakan gaya tarik yang tidak
dimiliki beton dan mampu menahan gaya tekan. Ada 2 jenis baja tulangan, yaitu
tulangan polos (plain bar) dan tulangan ulir (deformed bar), yaitu :
10
a. Tulangan ulir
Berdasarkan SNI ( dalam Wahyudi, 1999 :33), digunakan simbol D
untuk menyatakan diameter tulangan ulir. Sebagai contoh, D-10 dan D-19
menunjukkan tulangan ulir berdiameter 10 mm dan 19 mm. Tulangan ini
tersedia mulai dari diameter 10 hingga 32 mm, meskipun ada juga yang lebih
besar, tetapi umumnya diperoleh melalui pesanan khusus.
Bedasarkan ketentuan SNI T-15-1991-03 pasal 3.5 (dalam Wahyudi,
1999 : 33) baja tulangan ulir labih diutamakan pemakaiannya untuk batang
tulangan. Salah satu tujuan dari ketentuan ini adalah agar struktur beton
bertulang tersebut memiliki keandalan terhadap efek gempa, Karena antara
lain terdapat lekatan yang lebih baik antara beton dengan tulangannya.
Persyaratan yang harus dipenuhi oleh baja tulangan ulir menurut
Wahyudi, Rahim, & A, (1999) antara lain :
- Mutu dan cara uji harus sesuai dengan SII-0136-86 atau ekivalen JLS. G.
3112
- Baja tulangan ulir mempunyai kuat leleh lebih besar dari 400
KN/cm2 boleh dipakai asalkan yf adalah tegangan yang memberikan
regangan 0,30 %.
- Baja tulangan beton yang dianyam harus memilih ASTM AIG4
“Spesification For Fabricated Deform Steel Bar Mats For Concrete
Reinforcement”.
11
Tabel 2. 1. Dimensi Nominal Tulangan Ulir
Diameter
(mm)
Berat
(kg/m)
Keliling
(cm)
Luas Penampang
(cm2)
10 0,67 3,14 0,785
13 1,04 4,08 1,33
16 1,58 5,02 2,01
19 2,23 5,96 2,84
22 2,98 6,91 3,80
25 3,85 7,85 4,91
32 6,31 10,05 8,04
36 7,99 11,30 10,20
40 9,87 12,56 12,60
b. Tulangan polos (Plain)
Baja tulangan ini tersedia dalam beberapa macam diameter tetapi
karena ketentuan SNI hanya memperkenankan pemakaiannya untuk
sengkang dan tulang spiral, pemakiannya terbatas. Saat ini tulangan polos
yang mudah dijumpai adalah hingga diameter 16 mm, dengan panjang standar
12 meter.
Tabel 2. 2. Dimensi Efektif Tulangan Polos
Diameter
(mm)
Berat
(kg/m)
Keliling
(cm)
Luas penmpang
(cm2)
6 0,222 1,88 0,283
8 0,395 2,51 0,503
10 0,617 3,14 0,785
12 0,888 3,77 1,13
16 1,58 5,02 2,01
Untuk melindungi tulangan terhadap bahaya kebakaran dan korosi
disebelah luar tulangan harus diberi tebal minimum beton. Tebal selimut
beton bervariasi tergantung pada tipe konstruksi dan kondisi lingkungan.
Berdasarkan pasal 3.16.7 SNI, tebal selimut beton bertulang yang tidak
langsung berhubungan dengan cuaca atau tanah adalah tidak boleh lebih kecil
12
dari 20 mm untuk pelat, dinding, dan pelat berusuk yang menggunkan
diameter tulangan lebih kecil dari D-36, serta 40 mm untuk balik dan kolom.
Jika beton tersebut berhubungan langsung dengan tanah, tebal selimut
minimum adalah 40-50 mm, tergantung dari diameter tulangannya, tetapi jika
beton tersebut dicor langsung ditanah tanpa adanya lapisan dasar atau lantai
kerja, tebal selimut beton minimum 70 mm.
Gambar 2. 1. Jenis-jenis Baja Tulangan
2.2.3 Karakteristik Pelat Baja dan Epoxy
Karakteristik pelat baja dengan ukuran lebar 40 mm,dan tebal 3 mm. Perekat
yang digunakan adalah Sika Anchor Fix -2 dengan daya rekat sangat kuat dan
kekuatan mekanis sangat tinggi untuk melekatkan beton dengan pelat baja.
2.2.4 Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan
benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan
oleh mesin tekan. Kuat tekan beton merupakan sifat terpenting dalam kualitas beton
dibanding dengan sifat-sifat lain. Kekuatan tekan beton ditentukan oleh pengaturan
dari perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis campuran.
13
Perbandingan dari air semen merupakan faktor utama dalam menentukan kekuatan
beton. (Dady, et al., 2015).
2.2.5 Kuat Tarik Tulangan Baja
Menurut SNI 03-2847-2002 tulangan adalah batang baja berbentuk polos
atau berbentuk ulir atau berbentuk pipa yang berfungsi untuk menahan gaya tarik
pada komponen struktur beton, tidak termasuk tendon prategang, kecuali bila secara
khusus diikut sertakan. Tulangan yang dapat digunakan pada elemen beton
bertulang di batasi hanya pada Baja Tulangan dan Kawat Baja saja. Belum ada
peraturan yang mengatur penggunaan tulangan lain, selain dari baja tulangan atau
kawat baja tersebut. Baja Tulangan yang tersedia di pasaran ada 2 jenis, yaitu
a. Baja Tulangan Polos (BJTP)
b. Baja Tulangan Ulir atau Deform (BJTD)
Tulangan Polos biasanya digunakan untuk tulangan geser/begel/sengkang,
dan mempunyai tegangan leleh ( yf ) minimal sebesar 240 MPa (disebut BJTP-24),
dengan ukuran ∅6, ∅8, ∅10, ∅12, ∅14 dan ∅16 (dengan ∅ menyatakan simbol
diameter polos). Tulangan Ulir/deform digunakan untuk untuk tulangan
longitudinal atau tulangan memanjang, dan mempunyai tegangan leleh ( yf )
minimal 300 MPa (disebut BJTD-30). Ukuran diameter nominal tulangan ulir yang
umumnya tersedia di pasaran dapat dilihat di bawah :
14
Tabel 2. 3. Jenis Tulangan dan Berat
Jenis Tulangan Berat per m (kg)
D10 0,617
D13 1,042
D16 1,578
D19 2,226
D22 2,984
D25 3,853
D29 5,185
D32 6,313
D36 7,990
Mesikpun baja tulangan mempunyai sifat tahan terhadap beban tekan, tetapi
karena harganya yang mahal maka baja tulangan ini hanya diutamakan untuk
menahan beban tarik pada struktur beton bertulang, sedangkan beban tekan yang
bekerja cukup ditahan oleh betonnya.
Dari hubungan tegangan-regangan tarik baja tulangan, terlihat sudut
(alpha), yaitu antara garis lurus kurva yang ditarik dari kondisi tegangan nol sampai
tegangan leleh ( yf ) dan garis regangan ( s ). Modulus elastisitas baja tulangan ( Es
) merupakan tangens dari sudut (alpha) tersebut. Menurut Pasal 10.5.2 SNI 03-
2847-2002, modulus elastisitas baja tulangan non pratekan Es dapat diambil
sebesar 20000 MPa
2.2.6 Kuat Lentur Balok Bertulang
Menurut SNI 03-2847-2002 kuat lentur beton adalah kemampuan balok
beton yang diletakan pada dua perletakan untuk menahan gaya dengan arah tegak
lurus sumbu benda uji, yang diberikan padanya, sampai benda uji patah dan
dinyatakan dalam Mega Pascal (MPa) gaya tiap satuan luas.
15
Gambar 2. 2. Distribusi tegangan - regangan beton
a) Balok; b) Regangan; c) Tegangan aktual; d) Tegangan persegi
Berdasarkan gambar 3 maka :
bafC cc '85,0 ….....................................(1)
yss fAT ......................................................(2)
FyFsF fAT ................................................(3)
Syarat keseimbangan gaya-gaya dalam penampang balok dengan pelat :
Fsc TTC ......................................................(4)
yFFsysc fAfAbaf ;85,0 .............(5)
yFFsys
c
fAfA
bfa
'85,0....................................(6)
Sehingga akan menghasilkan Momen sebesar:
FyFFsysn JdfAJdfAM …...........(7)
2.2.7 Pola Keruntuhan Balok Bertulang
Ada 3 kemungkinan tipe atau kasus keruntuhan yang terjadi pada
perencanaan dengan menggunakan kekuatan batas ini :
𝐶𝑐
𝑇𝑠
𝑇𝑠𝐹
𝐶𝑐 = 0,85. 𝑓𝑐′. 𝑎. 𝑏
𝑎 = 𝛽1. 𝑐
𝑇𝑠 = 𝐴𝑠. 𝑓𝑦
𝑇𝑠𝐹 = 𝐴𝑠𝐹 . 𝑓𝑦𝐹
𝐽𝑑 = 𝑑 − (𝑎
2)
𝐽𝑑𝐹 = ℎ − (𝑎
2)
16
a. Tulangan kuat (Overreinvorced) keruntuhan tipe ini terjadi akibat tulangan
terlalu banyak, sehingga beton tertekan hancur terlebih dahulu (beton
mencapai kekuatan batasnya terlabih dahulu). Keruntuhan ini terjadi secara
tiba-tiba (brittle failure).
b. Tulangan lemah (Underreinvorced) pada kasus ini tulangan mencapai
tegangan lelehnya ( yf ) terlebih dahulu, setelah itu baru beton mencapai
regangan batasnya, dan selanjutnya struktur runtuh. Pada kasus ini terlihat
ada tanda-tanda berupa defleksi yang besar sebelum terjadi keruntuhan.
c. Balanced Reinvorced. Pada tipe keruntuhan ini, saat terjadi keruntuhan
tulangan juga mencapai batas lelehnya ( yf ). Keruntuhan ini terjadi secara
tiba-tiba.
59
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diperoleh dari hasil penelitian dan pembahasan
adalah sebagai berikut:
1. Penambahan pelat secara eksternal pada balok beton bertulang dibandingkan
dengan balok kontrol dapat meningkatkan kuat lentur sebesar sebesar 2,4 %.
Balok dengan penambahan pelat memiliki momen lentur sebesar 1,155 ton-m,
sedangkan balok kontrol memiliki momen lentur sebesar 1,128 ton-m.
2. Pola keruntuhan yang terjadi pada semua balok uji dengan penambahan pelat
adalah terjadinya debonding failure yaitu lepasnya ikatan antara beton dengan
pelat, sehingga dapat dikatakan bahwa material komposit tersebut belum bisa
bekerja secara optimal. Hal itu bisa diakibatkan karena epoxy nya yang kurang
kuat, bidang kontak yang kurang luas, atau kurangnya jumlah baut untuk
melekatkan balok dengan pelat.
3. Pelat yang digunakan pada balok tidak bekerja optimal, dimana pada balok
dengan penambahan pelat kuat tarik yang bekerja hanya sebesar 67,15 %.
5.2 Saran
1. Mengingat dari hasil penelitian ini dan beberapa penelitian lain yang
menggunakan pelat terdapat kesamaan pada pola keruntuhan yaitu terjadinya
debonding failure yang mengawali keruntuhan pada balok, maka perlu
60
diadakan penelitian lebih lanjut untuk mengatasi keadaan tersebut, misalnya
dengan mengganti material perekatnya dengan yang lebih kuat.
2. Mengingat dari hasil penelitian ini debonding failure yang terjadi dari ujung
balok, maka perlu dilakukan penelitian untuk memperkuat pelat dengan
menambah jumlah baut yang digunakan.
61
DAFTAR PUSTAKA
Asroni, A. (2010). Balok dan Pelat Beton Bertulang. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Dady, Y. T., Sumajouw, M. D. J., & Mondoringin, M. (2015). Pengaruh variasi
dimensi benda uji terhadap kuat lentur balok beton bertulang, 3(9), 613–620.
McCormac, J. C. (2000). Desain Beton Bertulang (Kelima). Jakarta: Erlangga.
Sitepu, N. N., & Nursyamsi. (2014). Perilaku balok beton bertulang dengan
perkuatan pelat baja dalam memikul lentur.
SNI 03-2847-2002. (2002). Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan
Gedung (Beta Version). Bandung: Badan Standardisasi Indonesia, 251.
Tjokrodimuljo, K. (1996). Teknologi Beton. Yogyakarta: Nafiri.
Wahyudi, Rahim, L., & A, S. (1999). Struktur Beton Bertulang Standar Baru SNI
T-15-1991-03. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.
Wibisono, Susastrawan, & Muntafi, Y. (2015). Penambahan Perkuatan Lentur
Balok Beton Bertulang Dengan Penambahan Pelat Baja.