TUGAS AKHIR PENELITIAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN DAN TANPA PEMAKAIAN SIKAFIBRE TUGAS AKHIR. Wira Kusuma

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENELITIAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN DAN TANPA PEMAKAIAN SIKAFIBRE TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : Wira Kusuma BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 LEMBAR PENGESAHAN PENELITIAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN DAN TANPA PEMAKAIAN SIKAFIBRE TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/ Ujian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan oleh: WIRA KUSUMA Pembimbing Ir. Besman Surbakti, MT NIP: Penguji I Penguji II Penguji III Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT. Ir. Robert Panjaitan Rahmi Karolina, ST. MT. NIP: NIP: NIP: Mengesahkan: Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP: BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

3 ΑΒSTRAK Salah satu cara untuk menambah kuat tarik pada balok dengan memasang tulangan pada daerah tarik. Fiber sendiri merupakan bahan yang memiliki daya tarik yang cukup tinggi. Penelitian ini dilakukan dengan 2 (dua) buah balok beton bertulang yang mana 1 buah balok beton bertulang biasa, dan 1 buah balok dengan penambahan fiber. Pengujian balok dilakukan diatas 2 (dua) perletakan sendi dan rol untuk pengujian kuat lentur, regangan, lendutan, retak, sudut akibat lendutan. Dari hasil pengujian didapat penambahan fiber mengurangi lendutan sebesar 25 %, dan pengurangan panjang retak total sebesar 53 %. Hal ini menandakan penambahan fiber dapat membantu meningkatkan kinerja balok beton bertulang itu sendiri. Kata Kunci : Fiber. Balok Beton Bertulang. Regangan. Lendutan. Retak. i

4 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugrah, berkat dan karunia-nya hingga selesainya tugas akhir ini dengan judul Penelitian Balok Beton Bertulang Dengan Dan Tanpa Pemakaian SikaFibre. Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Universitas Sumatera Utara Medan. Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyak kekurangannya. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Untuk penyempurnaannya, saran dan kritik dari bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan. Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang senantiasa penulis cintai yang dalam keadaan sulit terus memotivasi 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. 2. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT. selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun. 3. Bapak Ir. Robert Panjaitan selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun. ii

5 4. Ibu Rahmi Karolina, ST. MT. selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun. 5. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 6. Bapak Ir. Syahrizal, MT. selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 7. Kedua orang tua penulis, Drs. Jamin Kusuma. MBA dan Rusmawati Purwatan serta kakak saya, Dian Kusuma. ST. yang turut mendukung segala kegiatan akademis penulis 8. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi 9. Rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan semangat kepada penulis, stambuk 08, Agus, Edward, Felix, Handiman, Hendry, Iskandar, dan lainya serta senior-senior dan adik-adik yang memberikan dukungan serta info mengenai kegiatan sipil. Walaupun dalam menyusun Tugas akhir ini penulis telah berusaha untuk mengkaji dan menyampaikan materi secara sistematis dan terstruktur, tetapi tentunya Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran yang membangun tentulah sangat penulis harapkan di kemudian hari. Medan, Agustus 2012 Wira Kusuma iii

6 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR GAMBAR...viii DAFTAR GRAFIK...x DAFTAR TABEL...xi DAFTAR LAMPIRAN...xii DAFTAR NOTASI...xiii BAB I PENDAHULUAN...1 I.1. Latar Belakang...1 I.2. Tujuan Penelitian...2 I.3. Batasan Penelitian...3 I.4. Batasan Benda Uji...3 I.5. Mekanisme Pengujian...4 I.6. Metodologi Penelitian...4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...5 II.1. Umum...5 II.2. Bahan...5 II.2.1. Semen Portland...5 II Tipe Semen Portland...5 II Sifat Semen Portland...6 II Kandungan Semen Portland...7 iv

7 II.2.2. Agregat...8 II Karakteristik Agregat...9 II.2.3. Air...9 II.2.4. Fiber...10 II Pengaruh Fiber Pada Sifat Mekanikal Beton...11 II.3. Sifat Beton...13 II.3.1. Beton Segar...13 II.3.2. Beton Keras...14 II.3.2. Retak Pada Beton...15 II.4. Tegangan Regangan Beton...16 II.5. Kuat Tarik Beton...16 II.6. Baja Tulangna...17 II.7. Balok Beton Bertulang...17 II.8. Tegangan Lentur Pada Balok...19 II.8.1. Umum...19 II.8.2. Lentur Murni Pada Balok...20 BAB III EKSPERIMENTAL...24 III.1. Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang...24 III.1.1. Perhitungan Beban Mati Terpusat...24 III.1.2. Perhitungan Tulangan Geser...27 III.1.3. Perhitungan Lendutan...28 III.2. Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang...30 III.2.1. Persiapan Pembuatan Benda Uji...30 v

8 III.2.2. Pengecoran Benda Uji...31 III.2.3 Perawatan Benda Uji...32 III.3. Pengujian Benda Uji...32 III.3.1. Pengujian Kuat Tekan Beton Benda Uji Silinder...32 III.3.2. Pengujian Kuat Rekah Beton Benda Uji Silinder...32 III.3.3. Pengujian Kekuatan Balok Beton Bertulang...33 III.3.3. Pengukuran Regangan dan Lendutan Balok...33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...34 IV.1. Pendahuluan...34 IV.2. Pengujian Slump Test...34 IV.3. Pengujian Kuat Tekan dan Rekah Silinder...35 IV.4. Pengujian Balok Beton Bertulang...36 IV.4.1. Pengujian Lendutan...36 IV Pengujian Lendutan Pada Balok Secara Teoritis...41 IV Beban Pada Lendutan Izin...55 IV.4.2. Pengujian Regangan...55 IV Regangan Secara Teoritis...62 IV.4.3. Analisa Retak Balok...68 IV.4.4. Kurvatur Balok...74 IV.5. Keterbatasan Fasilitas...77 IV.6. Akurasi dari Alat Ukur...77 vi

9 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...78 V.1. Kesimpulan...78 V.2. Saran...78 DAFTAR PUSTAKA...79 LAMPIRAN... vii

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Pengujian Slump Test...14 Gambar 2.2.a. Penampang Potongan A-A...19 Gambar 2.2.b. Diagram Regangan...19 Gambar 2.2.c.Diagram Tegangan...19 Gambar 2.2.d. Gaya-Gaya...19 Gambar 2.3. Regangan Lentur Akibat Pembebanan Pada Kantilever...19 Gambar 2.4. Penampang dari Balok Persegi...20 Gambar 2.5. Balok Melengkung pada Jari-Jari Kurvatur Bidang YZ...20 Gambar 2.6. Tegangan pada Balok Lentur...21 Gambar 2.7. Persebaran Tegangan Lentur...22 Gambar 3.1. Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang...24 Gambar 3.2. Pembebanan Benda Uji...26 Gambar 3.3. Penempatan Beban Terpusat...29 Gambar 3.4. Beban Merata...29 Gambar 3.5. Gambar 3.6. Penampang Memanjang Benda Uji...30 Penampang Melintang Benda Uji...31 Gambar 3.7. Penempatan Pen Pembaca Regangan dan Dial Lendutan...33 Gambar 4.1. Pegujian Slump Test...34 Gambar 4.2. Penempatan Pembebanan dan Dial Lendutan...36 Gambar 4.3. Perletakan Beban Terpusat...41 Gambar 4.4. Perletakan Beban Merata...42 Gambar 4.5. Perletakan Beban Terpusat...48 Gambar 4.6. Perletakan Beban Merata...48 viii

11 Gambar 4.7. Penempatan Pembebanan dan Pen Pembaca Regangan Balok...55 Gambar 4.8. Pengujian Regangan Balok...56 Gambar 4.9. Pembagian Segmen Balok...68 Gambar 4.9. Retak pada Balok Tanpa Fiber...69 Gambar Retak pada Balok Dengan Fiber...70 Gambar Sudut Kurvatur Akibat Lendutan...75 Gambar Kurvatur Balok Tanpa Fiber...76 Gambar Kurvatur Balok Dengan Fiber...76 ix

12 DAFTAR GRAFIK Halaman Grafik 4.1. Hubungan Beban Lendutan Balok Tanpa Fiber...38 Grafik 4.2. Hubungan Beban Lendutan Balok Dengan Fiber...40 Grafik 4.3. Grafik 4.4. Perbandingan Hubungan Beban Lendutan Balok Tanpa Fiber secara Teoritis...47 Perbandingan Hubungan Beban Lendutan Balok Dengan Fiber secara Teoritis...54 Grafik 4.5. Hubungan Beban Regangan Masing-Masing Balok...61 Grafik 4.6. Grafik 4.7. Hubungan Beban Regangan Secara Teori Dengan Percobaan Balok Tanpa Fiber...65 Hubungan Beban Regangan Secara Teori Dengan Percobaan Balok Tanpa Fiber...67 Grafik 4.8. Hubungan Beban Panjang Retak...73 x

13 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1. Perbandingan Antar Benda Uji...3 Tabel 2.1. Senyawa Utama Semen Portland...7 Tabel 2.2. Perkiraan Batas Komposisi Semen Portland...8 Tabel 2.3. Karakteristik SikaFibre...10 Tabel 2.4. Karakteristik Fiber...11 Tabel 2.5. Proporsi Mix Design...11 Tabel 2.6. Karakteristik dan Berat Fiber Per Volume Beton...12 Tabel 2.7. Pembebanan Pada Sampel...12 Tabel 2.8. Penurunan Yang Terjadi...13 Tabel 2.8. Waktu Muncul Retak...15 Tabel 4.1. Hasil Nilai Slump Test...35 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan...35 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Kuat Rekah...36 Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Tanpa Fiber...37 Tabel 4.5. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Dengan Fiber...39 Tabel 4.6. Tabel 4.7. Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis dengan Percobaan Balok Tanpa Fiber...45 Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis dengan Percobaan Balok Tanpa Fiber...52 Tabel 4.8. Data Hasil Pengujian Regangan Balok Tanpa Fiber...57 Tabel 4.9. Data Hasil Pengujian Regangan Balok Dengan Fiber...59 Tabel Data Perbandingan Beban Secara Teoritis dengan Percobaan Balok Tanpa Fiber...64 xi

14 Tabel Data Perbandingan Beban Secara Teoritis dengan Percobaan Balok Dengan Fiber...66 Tabel Lebar Retak Maksimum...71 Tabel Panjang Retak Total...71 Tabel Panjang Garis Kurvatur...75 Tabel Sudut Kurvatur yang Terjadi...75 xii

15 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN A. Data SikaFibre...1 LAMPIRAN B. Dokumentasi Pelaksanaan Pengecoran dan Pengujian Balok...3 LAMPIRAN C. Perhitungan Kebutuhan Fiber Pada Beton...6 LAMPIRAN D. Pemeriksaan Bahan Penyusun Beton...8 LAMPIRAN E. Mix - Design...19 xiii

16 DAFTAR NOTASI A : Luas Penampang, mm 2 A s : Luas Tulangan Tarik, mm 2 A s : Luas Tulangan Tekan, mm 2 A v a b c d : Tulangan Geser : Kedalaman Tegangan Saat Ultimate, mm : Lebar Penampang Balok, mm : Jarak Garis Netral Saat Ultimate, mm : Jarak Pusat Tulangan Tarik ke Tepi Ujung Balok / Tinggi Efektif, mm d : Jarak Pusat Tulangan Tekan ke Tepi Ujung Balok, mm E E s : Modulus Elastisitas Beton, MPa : Modulus Elastisitas Tulangan, MPa f c : Kuat Tekan Beton, MPa f cr : Kuat Tekan Rata-rata, MPa f r f y h : Modulus Retak Beton, MPa : Kuat Leleh Baja, MPa : Tinggi Penampang Balok, mm I : Momen Inersia Peanampang Balok, mm 4 I e : Momen Inersia Efektif, mm 4 I cr : Momen Inersia Penampang Retak Transformasi, mm 4 I g : Momen Inersia Penampang Utuh Terhadap Sumbu Berat Penampang, mm 4 l M a M cr : Panjang Bentang diantara Dua Perletakan, m : Momen Maksimum Pada Komponen Struktur saat Lendutan Dihitung, knm : Momen saat Timbul Retak Pertama Kali, knm xiv

17 M n M R M u N D N T P q s V c V u z l : Momen Nominal Penampang, knm : Momen Rencana, knm : Momen Ultimate, knm : Gaya Tekan Dalam, N : Gaya Tarik Dalam, N : Beban Terpusat, N : Beban Terbagi Rata, kn/m : Jarak Sengkang, mm : Kapasitas Kemampuan Beton Untuk Menahan Gaya Geser, kn : Gaya Geser Rencana Total, kn : Lengan Kopel Momen : Pertambahan Panjang Dalam Daerah Beban, N β 1 : Koefisien, 0,85 ρ ρ max ρ min ε c ε s ε s ε y : Rasio Tulangan Tarik : Rasio Tulangan Tarik Maksimum : Rasio Tulangan Tarik Minimum : Lendutan, mm : Regangan Beton : Regangan Tulangan Tarik : Regangan Tulangan Tekan : Regangan Luluh Tulangan xv