EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN BALOK BERTULANGAN PILINAN KULIT BAMBU DALAM KONDISI KADAR AIR KESEIMBANGAN DENGAN BALOK BERTULANGAN BAJA TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN BALOK BERTULANGAN PILINAN KULIT BAMBU DALAM KONDISI KADAR AIR KESEIMBANGAN DENGAN BALOK BERTULANGAN BAJA TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan sarjana Teknik Sipil Oleh : PLANI M. PURBA Dosen Pembimbing Ir. Besman Surbakti, MT NIP SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015

2 ΑΒSTRAK EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN BALOK BERTULANGAN PILINAN KULIT BAMBU DALAM KONDISI KADAR AIR KESEIMBANGAN DENGAN BALOK BERTULANGAN BAJA Dengan semakin bertambahnya jumlah penduduk khususnya di Indonesia disetiap tahunnya, maka secara tidak langsung kebutuhan akan tempat tinggal juga semakin tinggi bahkan kebutuhan akan sarana dan prasarana bangunan sipil juga semakin meningkat. Pemanfaatan sumber daya alam yang tidak seimbang yang menyebabkan sumber daya alam ini berlahanlahan pasti akan habis, mengingat dibutuhkan waktu yang sangat lama untuk diperbaharui ataupun tidak dapat diperbaharui.salah satu bahan bangunan yang sering digunakan adalah baja, yang digunakan sebagai tulangan yang merupakan bahan tambang yang tidak dapat diperbaharui sehingga suatu saat pasti akan habis. Untuk itu perlu dicari material pengganti baja dari hasil alam. Baja mempunyai kuat tarik yang tinggi dan salah satu hasil alam yang kekuatan tariknya tinggi adalah bambu.penelitian ini menggunakan silinder beton ukuran 15x30 sebanyak 6 buah dan balok beton bertulang penampang empat persegi ukuran 15x25x320 sebanyak 3 buah. Pengujian yang dilakukan berupa uji kuat tekan dan uji tarik belah (untuk silinder) dan uji lentur berupa lendutan, regangan. Pengujian balok beton bertulangan pilinan kulit bambu menunjukankenaikan lendutan sebesar 63.91%, serta pada balok bertulangan campuran baja dan pilinan kulit bambu sebesar 47,181%, peningkatan regangan balok beton juga terjadi pada balok bertulangan pilinan bambu yaitu sebesar 69,895%, untuk balok beton campuran (bambu dan baja) mengalami peningkatan sebesar 51,488%. Balok beton bertulangan pilinan bambu runtuh pada pembebanan 4665,5 kg dan balok bertulangan campuran (bambu dan baja) runtuh pada pembebanan 5335,5 kg, sedang balok betulangan normal runtuh pada pembebanan kg. Kata Kunci : Serat Bambu, Balok Beton Bertulangan, Balok Bertulangan Pilinan Kulit Bambu, Balok Bertulangan Campuran Baja dan Pilinan Kulit Bambu 2

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat TuhanYang Maha Esayang telah memberikan Anugrah, Berkat dan Karunia-Nya hingga selesainya tugas akhir inidengan judul Eksperimental Perbandingan Balok Bertulangan Pilinan Kulit Bambu Dalam Kondisi Kadar Air Keseimbangan Dengan Balok Bertulangan Baja. Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Universitas Sumatera UtaraMedan. Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyakkekurangannya. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnyapemahaman penulis. Untuk penyempurnaannya, saran dan kritik dari bapak dan ibudosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan. Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dariberbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik. Olehkarena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yangsebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang sangat penulis kasih yang dalamkeadaan sulit terusmemotivasi dan sabar hingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada : 1. Bapak Ir.Besman Surbakti, MT selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberikan saran dan bimbingan. Dan yang telah sabar dalam membimbing penulis 2. Bapak Agung, ST, MT selaku dosen pembanding yang telahmemberikan kritikan dan nasehat yang membangun. 3. Ibu Nursyamsi, ST, MT selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun. 3

4 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selakuketua Departemen Teknik SipilFakultas Teknik USU. 5. Bapak Ir. Syahrizal, MT. selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil FakultasTeknik USU. 6. Kedua orang tuapenulis, M. Purba dan S. Pangaribuan yang turut mendukung segala kegiatanakademis penulis 7. Adik-adik penulis, Erica Purba, Samuel Purba, Riady Purba yang selalu memberikan semangat kepda penulis. Dan juga kepada adik penulis Tommy Siallagan, Basri Silitonga, Debora, Fera Sihombing, Marlaba Tampubolon 8. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahandalam penyelesaian administrasi 9. Rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan semangat kepada penulis,stambuk 09, Christian, Adi Pranata, Junwesly, Ari Antonius, Jessica Sihotang, Sumihar, Jhon Sinaga, dan lainnya yang memberikan dukungan 10. Anak-anak KMKS, Mike Rumapea, Ruth, Ervina, dan yang lainnya yang selalu memberikan semangat dan dukungan. Walaupun dalam menyusun Tugas akhir ini penulis telah berusaha untukmengkaji dan menyampaikan materi secara sistematis dan terstruktur, tetapi tentunya Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran yang membanguntentulah sangat penulis harapkan di kemudianhari. Medan, 2015 Plani M. Purba

5 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR GAMBAR...viii DAFTAR GRAFIK...x DAFTAR TABEL...xii DAFTAR NOTASI...xv BAB IPENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Metode Penelitian Batasan Masalah Mekanisme Pengujian Rencana Benda Uji...9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Beton Kuat Tekan Beton Kuat Tarik Modulus Elastisitas

6 2.2.4 Workabilitas Nilai Slump Rongga Udara ( Air Content ) pada beton Pola Retak pada Beton Material Penyusun Beton Semen Portland (PC) Air Agregat Bambu Anatomi Bambu Umum Anatomi Bambu Petung Sifat Fisika Bambu Sifat Mekanika Bambu Balok Kuat Geser Balok Kuat Lentur Balok Balok bertulangan bamboo Kuat Lekat Tulangan Bambu pada Beton...44 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Pendahuluan Pembuatan Benda Uji Perencanaan Campuran (Mix Design) Perencanaan Campuran Benda Uji Silinder Beton Normal

7 Perencanaan Campuran Balok Normal Perencanaan Campuran Balok Bertulangan Tulangan Pilinan Bambu Perencanaan Campuran Balok Bertulangan Baja dan Tulangan Pilinan Bambu Persiapan Bahan Bambu Baja Semen Agregat Halus Agregat Kasar Air Perakitan Tulangan & Pembuatan Bekisting Pembuatan Benda Uji Benda Uji Beton Silinder Benda Uji Balok Perawatan Pengujian Benda Uji Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Beton Silinder Pengujian Kuat Tarik Belah Benda Uji Beton Silinder Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang...66 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN 4.1 Pemeriksaan Kadar Air pada Pilinan Kulit Bambu Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Benda Uji Silinder

8 4.2.1 Perhitungan Benda Uji Silinder Lendutan Balok Beton Bertulang Perhitungan Lendutan Balok Secara Teoritis Balok Beton Bertulangan Normal Balok Beton Bertulangan Pilinan Kulit Bambu Balok Beton Bertulangan Campuran Baja dan Pilinan Kulit Bambu Regangan pada Balok Beton Bertulang Hubungan Tegangan-Regangan Menghitung Beban Analitis Beban Analitis Balok Beton Bertulangan Normal Beban Analitis Balok Beton Bertulangan Pilinan Kulit Bambu Beban Analitis Balok Beton Bertulangan Campuran Baja dan Pilinan Kulit Bambu Kapasitas Lentur Balok Beton Bertula Kapasitas Lentur pada Balok Bertulangan Normal Kapasitas Lentur pada Balok Bertulangan Pilinan Kulit Bambu Kapasitas Lentur pada Balok Bertulangan Campuran Baja dan Pilinan Kulit Bambu BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA

9 DAFTARGAMBAR Halaman Gambar 1.1 Gambar 1.2 Potongan Memanjang Benda Uji...6 Penempatan beban, pembaca regangan dan dial lendutan pada balok beton...6 Gambar 1.3 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Pemilinan kulit bambu sebagai tulangan...7 Kuat tekan beton...13 Kondisi pembebanan tes tarik...14 Tegangan tarik beton...15 Jenis-jenis slump...18 Pola retak pada beton silinder...20 Bagian-bagian batang bambu...34 Pembagian batang bamboo...34 Bagian-bagian bambu...35 Bambu Petung...35 Gambar 2.10 Gaya tekan sejajar serat pada bamboo...37 Gambar 2.11 Gaya tekan tegak lurus serat pada bambu...38 Gambar 2.12 Gaya geser pada bambu...38 Gambar 2.13 Penampang bambu yang diambil sebagai tulangan...30 Gambar 2.14 Gaya tarik pada bambu...39 Gambar 2.15 Tulangan dalam balok beton bertulang...41 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 3.1 Selimut beton...42 Lekatan pada tulangan...44 Dimensi Balok Beton Bertulang

10 Gambar 3.2 Dimensi Balok Beton Bertulang Bambu...49 Gambar 3.3 Dimensi Balok Beton Bertulangan Campuran Baja dan Pilinan Bambu...51 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Potongan Kulit Bambu...53 Pemilinan Kulit Bambu sebagai Tulangan...53 Rencana Tulangan Balok...57 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Bekisting (cetakan) balok beton...58 Mesin Pengaduk / Molen...58 Gambar 3.9 Pengujian Slump...59 Gambar 3.10 Cetakan Benda Uji Silinder...60 Gambar 3.11 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang...61 Gambar 3.12 Potongan Melintang Benda Uji Balok Beton Bertulang...61 Gambar 3.13 Perendaman beton silinder dalam air...62 Gambar 3.14 Pengujian kuat tekan beton silinder dengan Compression Machine...63 Gambar 3.15 Beton silinder setelah diuji...64 Gambar 3.16 Benda Uji Silinder telah dalam keadaan terbelah...66 Gambar 3.17 Sketsa alat uji lentur...67 Gambar 3.18 Perletakan Benda Uji...67 Gambar 3.19 Alat penguji balok

11 DAFTARGRAFIK Halaman Grafik 2.1 Grafik 4.1 Grafik 4.2 Grafik 4.3 Grafik 4.4 Hubungan kuat tekan dengan tarik...14 Hubungan beban dan lendutan balok beton bertulang...76 Hubungan beban-lendutan pada balok bertulangan pilinan bambu...77 Hubungan beban-lendutan pada balok bertulangan campuran...78 Hubungan beban-lendutan pada balok bertulangan normal, pilinan bambu, campuran...79 Grafik 4.5 Hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil uji dan teoritis pada balok normal...94 Grafik 4.6 Hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil uji dan teoritis pada balok bertulangan pilinan Grafik 4.7 Hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil uji dan teoritis pada balok bertulangan campuran Grafik 4.8 Grafik 4.9 Hubungan beban-regangan pada balok bertulangan normal Hubungan beban-regangan tulangan tarik pada balok bertulangan normal Grafik 4.10 Hubungan beban-regangan pada balok bertulangan pilinan bambu Grafik 4.11 Hubungan beban-regangan tulangan tarik pada balok bertulangan pilinan bambu Grafik 4.12 Grafik 4.13 Hubungan beban-regangan pada balok bertulangan campuran Hubungan beban-regangan tulangan tarik pada balok bertulangan campuran

12 Grafik 4.14 Hubungan beban-regangan pada balok bertulangan normal, pilinan, campuran Grafik 4.15 Hubungan beban-regangan tulangan tarik pada balok bertulangan normal, pilinan, campuran Grafik 4.16 Hubungan tegangan-regangan beton pada balok bertulangan normal Grafik 4.17 Hubungan tegangan-regangan pada balok bertulangan pilinan Grafik 4.18 Hubungan tegangan-regangan pada balok bertulangan campuran Grafik 4.19 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik pada balok bertulangan normal Grafik 4.20 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik pada balok bertulangan pilinan bambu Grafik 4.21 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik pada balok bertulangan campuran Grafik 4.22 Grafik 4.23 Hubungan beban-tegangan lentur pada balok bertulangan normal Hubungan beban-tegangan lentur pada balok bertulangan pilinan bambu Grafik 4.24 Hubungan beban-tegangan lentur pada balok bertulangan campuran Grafik 4.25 Hubungan beban-tegangan lentur pada balok bertulangan normal, pilinan bambu, campuran

13 DAFTARTABEL Halaman Tabel 1.1 Perbandingan kelebihan dan kekurangan dari baja dan bambu...2 Tabel 1.2 Tabel 2.1. Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 2.4 Table 2.5 Tabel 2.6 Table 2.7 Table 2.8 Tabel 2.9 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Rencana benda uji...9 Perbandingan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur...12 Penetapan nilai slump adukan beton...19 Klasifikasi Semen Portland...21 Persentase dari komposisi dan kadar senyawa kimia semen...23 Komposisi kimia semen Portland menurut jenisnya...23 Syarat sifat fisik semen portland...25 Gradasi Kerikil...31 Gradasi Pasir...32 Nilai sifat mekanika dari bambu petung...40 Komposisi Rencana Beton Silinder...47 Komposisi Rencana Balok Beton Bertulang...49 Komposisi Rencana Balok Beton Bertulang Bambu...50 Komposisi Rencana Balok Beton Bertulangan Campuran Baja dan Pilinan Bambu...52 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Kadar Air Pilinan Kulit Bambu...69 Data Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah...70 Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang Normal

14 Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulangan Pilinan Bambu...74 Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulangan Campuran Tulangan Baja dan Tulangan Pilinan Kulit Bambu...75 Tabel 4.6 Data Hasil Lendutan Pengujian dan Lendutan Teoritis Balok Beton Bertulang Normal...87 Tabel 4.7 Data Hasil Lendutan Pengujian dan Lendutan Teoritis Balok Beton Bertulangan Pilinan Kulit Bambu Tabel 4.8 Data Hasil Lendutan Pengujian dan Lendutan Teoritis Balok Beton Bertulangan Campuran Baja dan Pilinan Kulit Bambu Tabel 4.9 Perhitungan Regangan Tekan Beton (ε c ) dan Regangan Tulangan tarik (ε s ) pada Balok Normal Tabel 4.10 Perhitungan Regangan Tekan Beton (ε c ) dan Regangan Tulangan tarik (ε s ) pada Balok Pilinan Bambu Tabel 4.11 Perhitungan Regangan Tekan Beton (ε c ) dan Regangan Tulangan tarik (ε s ) pada Balok Tabel 4.12 Hubungan Tegangan (fc) dan Regangan Beton (εε cc ) Pada Balok Beton Bertulang Normal Tabel 4.13 Hubungan Tegangan (fc) dan Regangan Beton (εε cc ) Pada Balok Beton Bertulang Pilinanan Bambu

15 Tabel 4.14 Hubungan Tegangan (fc) dan Regangan Beton (εε cc ) Pada Balok Beton Bertulang Campuran Tabel 4.15 Hubungan Tegangan (fs) dan Regangan tulangan tarik (εε ss ) Pada Balok Beton Bertulang Normal Tabel 4.16 Hubungan Tegangan (fs) dan Regangan Tulangan Tarik (εε ss ) Pada Balok Beton Bertulang Pilinanan Bambu Tabel 4.17 Hubungan Tegangan (fs) dan Regangan Tulangan Tarik (εε ss ) Pada Balok Beton Bertulang Campuran Tabel Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Normal Tabel 4.19 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Bambu Tabel 4.20 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Campuran

16 DAFTARNOTASI A : Luas Penampang, mm 2 As : Luas Tulangan Tarik, mm 2 As : Luas Tulangan Tekan, mm 2 Av a b c D d : Tulangan Geser : Kedalaman Tegangan Saat Ultimate, mm : Lebar Penampang Balok, mm : Jarak Garis Netral Saat Ultimate, mm : Diameter, mm : Jarak PusatTulangan Tarik ke Tepi Ujung Balok / Tinggi Efektif, mm d : Jarak Pusat Tulangan Tekan ke Tepi Ujung Balok, mm E Es f c f cr : Modulus Elastisitas Beton, MPa : Modulus Elastisitas Tulangan, MPa : Kuat Tekan Beton, MPa : Kuat Tekan Rata-rata, MPa fcs : Tegangan tarik belah, kg/cm 2 fr fy h : Modulus Retak Beton, MPa : Kuat Leleh Baja, MPa : Tinggi Penampang Balok, mm I : Momen Inersia Peanampang Balok, mm 4 Ie : Momen Inersia Efektif, mm 4 Icr : Momen Inersia Penampang Retak Transformasi, mm 4 Ig : Momen Inersia Penampang Utuh Terhadap Sumbu Berat Penampang, mm 4 KAK : Kadar Air Keseimbangan, % 16

17 L Ma Mcr Mn MR Mu ND NT P q s Sd Vc Vu : Panjang Bentang diantara Dua Perletakan, m : Momen Maksimum Pada Komponen Struktur saat Lendutan Dihitung, knm : Momen saat Timbul Retak Pertama Kali, knm : Momen Nominal Penampang, knm : Momen Rencana, knm : MomenUltimate, knm : Gaya Tekan Dalam, N : Gaya Tarik Dalam, N : Beban Terpusat, N : Beban Terbagi Rata, kn/m : Jarak Sengkang, mm : Deviasi Standar : Kapasitas Kemampuan Beton Untuk Menahan Gaya Geser, kn : Gaya Geser Rencana Total, kn Wc : Berat satuan beton, kg/m 3 l : Pertambahan Panjang Dalam Daerah Beban, N β1 : Koefisien, 0,85 ρ ρmax ρmin εc εs εs εy : Rasio Tulangan Tarik : Rasio Tulangan Tarik Maksimum : Rasio Tulangan Tarik Minimum : Lendutan, mm : Regangan Beton : Regangan Tulangan Tarik :Regangan TulanganTekan : Regangan Luluh Tulangan 17