PENGARUH PENGGUNAAN STEEL SLAG SEBAGAI AGREGAT KASAR TERHADAP KUAT TEKAN DAN LENTUR PADA BETON BERTULANG DIBANDINGKAN DENGAN BETON NORMAL

Transkripsi

1 PENGARUH PENGGUNAAN STEEL SLAG SEBAGAI AGREGAT KASAR TERHADAP KUAT TEKAN DAN LENTUR PADA BETON BERTULANG DIBANDINGKAN DENGAN BETON NORMAL ( STUDI EKSPERIMENTAL ) TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh JANNES PANDIANGAN SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ABSTRAK Perkembangan pengetahuan dan teknologi di bidang konstruksi yang semakin pesat, selalu diikuti dengan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan fasilitas infrastruktur, seperti bangunan gedung, jembatan dan pembangunan konstruksi lainnya. Salah satu unsur utama dalam pembangunan itu adalah beton. Beton merupakan campuran dari semen, air, agregat halus, dan agregat kasar sedangkan untuk beton yang memiliki tulangan disebut beton bertulang. Karena semakin pesatnya perkembangan pengetahuan dan teknologi dibidang konstruksi dibutuhkan suatu bahan bangunan yang memiliki keunggulan yang lebih baik dibandingkan bahan bangunan yang sudah ada. Untuk memperoleh bahan bangunan yang lebih baik, salah satu alternatifnya adalah penggunaan limbah sebagai agregat dalam campuran beton. Dalam penelitian ini penulis menggunakan limbah baja (steel slag) sebagai pengganti agregat kasar. Steel slag yang digunakan adalah limbah baja dari PT. Growth Sumatra Industry. Adapun variasi substitusi kerikil yang digunakan adalah 0%, 15%, dan 25% dan pengujian yang dilakukan berupa slump test, kuat tekan, dan kuat lentur beton. Dari hasil pengujian diperoleh kuat tekan optimum terjadi pada variasi substitusi 25% kerikil dengan steel slag sebesar 40,481 MPa, sedangkan untuk kapasitas lentur optimum yang diperoleh terdapat pada variasi substitusi 25% kerikil dengan steel slag sebesar 19,592 N/mm 2. Dan untuk nilai slump optimum diperoleh pada variasi beton normal. Hal ini menunjukkan workability pada beton normal lebih tinggi dibandingkan dengan variasi yang lainnya. Kata kunci: beton normal, steel slag, kuat tekan, kuat lentur. i

3 KATA PENGANTAR Penulis mengucapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat karunia dan kasih setia-nya yang tidak terbatas kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil Bidang Studi Struktur, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sematera Utara, dengan judul Pengaruh Penggunaan Steel Slag sebagai Agregat Kasar Terhadap Kuat Tekan dan Lentur pada Beton Bertulang Dibandingkan dengan Beton Normal. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Ibu Rahmi Karolina, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. 6. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa: Yashir 013 (sebagai Asisten laboratorium pendamping), Bagus 012, Nanda 012, Zulfikar 012, Arief Teristimewa di hati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, ayah dan ibu yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih ii

4 sayang dan doa yang tiada batas untuk saya. Abang, kakak, adek dang semua sepupuku yang mendukung penulis. 8. Buat teman-teman seperjuangan: rekan skripsi project (Arifin, Triboy), Daniel, Candra, Defrin, Rio, Wisman, Mury, Andre dan rekan-rekan 2011 lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas dukungan, semangat dan bantuannya dalam pengerjaan tugas akhir ini. 9. Adik-adik junior stambuk 2014 (Bandry, Eri, Erik, Roimer, Ruben, Tonny); dan adik-adik lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Desember 2016 Penulis (Jannes Pandiangan) iii

5 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR NOTASI... xii BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Umum Bahan Penyusun Beton Semen Agregat Air Bahan Tambah Sifat-Sifat Beton Beton Segar Beton Keras Balok Beton Bertulang Analisis Lentur pada Balok Beton Bertulang Lendutan pada Balok Beton Bertulang Regangan Balok Beton Bertulang Hubungan Tegangan-Regangan BAB 3 METODE PENELITIAN Umum Penyediaan dan Pemeriksaan Bahan Penyusun Beton iv

6 Semen Portland Agregat Halus Agregat Kasar Air Steel Slag Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) Pembuatan Benda Uji Pemeriksaan Nilai Slump Pengujian Sampel Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Nilai Slump Kuat Tekan Silinder Beton Pola Retak Pada Pengujian Kuat Tekan Pengujian Lendutan Beton Bertulang Perhitungan Lendutan Beton Secara Teoritis Balok Beton Bertulang Normal Balok Beton Bertulang (Substitusi 15% Kerikil dengan Stell Slag) Balok Beton Bertulang (Substitusi 25% Kerikil dengan Stell Slag) Perhitungan Regangan Balok Beton Bertulang Hubungan Tegangan Regangan Hubungan Tegangan-Regangan Balok Beton Bertulang Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik Beton Bertulang Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Retak Balok Beton Bertulang BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran v

7 DAFTAR PUSTAKA... xiv LAMPIRAN 1... xv LAMPIRAN 2... xxix LAMPIRAN 3... xxxvii LAMPIRAN 4... xlii vi

8 DAFTAR TABEL BAB 1 Tabel 1.1 Kandungan Unsur Kimia dalam Steel Slag... 2 BAB 2 Tabel 2.1 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus Tabel 2.2 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM,1991) Tabel 2.3 Pengujian Komposisi Kimia Tabel 2.4 Kandungan Unsur Kimia dalam Steel Slag Tabel 2.5 Persyaratan Agregat Slag Tabel 2.6 Faktor Konversi untuk Kuat Tekan Beton 28 Hari BAB 3 Tabel 3.1 Variasi Penggunaan Agregat Kasar dan Jumlah Benda Uji BAB 4 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Nilai Slump Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang Normal (tanpa substitusi kerikil dengan slag) Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang dengan Substitusi 15% Kerikil dengan Stell Slag Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang dengan Substitusi 25% Kerikil dengan Stell Slag Tabel 4.6 Data Lendutan Hasil Pengujian dan Lendutan Teoritis Balok Beton Bertulang (Normal) Tabel 4.7 Data Lendutan Hasil Pengujian dan Lendutan Teoritis Balok Beton Bertulang (Substitusi 15% Kerikil dengan Slag) Tabel 4.8 Data Lendutan Hasil Pengujian dan Lendutan Teoritis Balok Beton Bertulang (Substitusi 25% Kerikil dengan Slag) Tabel 4.9 Hubungan Lendutan untu Setiap Variasi Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Regangan Tekan Beton (ɛ c ) dan Regangan Tulangan Tarik (ɛ s ) pada Balok Beton Bertulang (Normal) vii

9 Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Regangan Tekan Beton (ɛ c ) dan Regangan Tulangan Tarik (ɛ s ) pada Balok Beton Bertulang (Substitusi 15% Kerikil dengan Slag) Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Regangan Tekan Beton (ɛ c ) dan Regangan Tulangan Tarik (ɛ s ) pada Balok Beton Bertulang (Substitusi 25% Kerikil dengan Slag) Tabel 4.13 Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Beton Bertulang (Normal, Substitusi 15% Kerikil dan Substitusi 25% Kerikil) Tabel 4.14 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik pada Balok Beton Bertulang (Normal, Substitusi 15% Kerikil, dan Substitusi 25% Kerikil) Tabel 4.15 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang (Normal) Tabel 4.16 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang (Substitusi 15% Kerikil dengan Slag) Tabel 4.17 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang (Substitusi 25% Kerikil dengan Slag) Tabel 4.18 Hubungan Kapasitas Lentur untuk Setiap Variasi BAB 5 Tidak terdapat tabel viii

10 DAFTAR GAMBAR BAB 1 Gambar 1.1 Steel slag dari PT. Growth Sumatra Industry... 2 Gambar 1.2 Benda Uji Balok... 4 Gambar 1.3 Benda Uji Silinder... 5 BAB 2 Gambar 2.1 Kerucut Abrams Gambar 2.2 Jenis-Jenis Slump Adukan Beton Gambar 2.3 Uji Kuat Lentur pada Balok Beton Gambar 2.4 Analisis Balok Bertulangan Rangkap Gambar 2.5 Penurunan Teorema Bidang Momen Gambar 2.6 Pembebanan Terpusat Gambar 2.7 Bidang Momen Gambar 2.8 Bidang Momen dijadikan Muatan Gambar 2.9 Penampang Transformasi BAB 3 Gambar 3.1 Penimbangan Benda Uji Silinder Gambar 3.2 Pengujian Benda Uji Silinder Gambar 3.3 Perletakan dan Pembebanan Pengujian Kuat Lentur Gambar 3.4 Pemasangan Alat Hidrolyc jack dan Dial gauge BAB 4 Gambar 4.1 Grafik Nilai Slump terhadap Persentase Substitusi Kerikil dengan Slag Baja Gambar 4.2 Grafik Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Gambar 4.3 Pola Retak pada Pengujian Kuat Tekan Silinder Beton Gambar 4.4 Grafik Hubungan Beban dengan Lendutan Balok Beton Bertulang (Normal) Gambar 4.5 Grafik Hubungan Beban dengan Lendutan Balok Beton Bertulang (Substitusi 15% Kerikil dengan Slag) ix

11 Gambar 4.6 Grafik Hubungan Beban dengan Lendutan Balok Beton Bertulang (Substitusi 25% Kerikil dengan Slag Gambar 4.7 Pembebanan Terpusat Gambar 4.8 Grafik Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teoritis pada Balok Beton Bertulang (Normal) Gambar 4.9 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan teoritis pada balok beton bertulang (substitusi 15% kerikil dengan slag) Gambar 4.10 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan teoritis pada balok beton bertulang (substitusi 25% kerikil dengan slag) Gambar 4.11 Diagram regangan beton bertulang (normal) Gambar 4.12 Diagram regangan beton bertulang (substitusi 15% kerikil) Gambar 4.13 Diagram regangan beton bertulang (substitusi 25% kerikil) Gambar 4.14 Hubungan Beban - Regangan Beton (ɛ c ) pada Beton Bertulang (Normal) Gambar 4.15 Hubungan Beban - Regangan Beton (ɛ c ) pada Beton Bertulang (Substitusi 15% Kerikil dengan Slag) Gambar 4.16 Hubungan Beban - Regangan Beton (ɛc) pada Beton Bertulang (Substitusi 25% Kerikil dengan Slag) Gambar 4.17 Hubungan Beban - Regangan Tulangan Tarik (ɛs) pada Beton Bertulang (Normal) Gambar 4.18 Hubungan Beban - Regangan Tulangan Tarik (ɛs) pada Beton Bertulang (Substitusi 15% Kerikil dengan Slag) Gambar 4.19 Hubungan Beban - Regangan Tulangan Tarik (ɛs) pada Beton Bertulang (Substitusi 25% Kerikil dengan Slag) Gambar 4.20 Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Beton Bertulang Normal Gambar 4.21 Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Beton Bertulang Substitusi 15% Kerikil Gambar 4.22 Hubungan Tegangan-Regangan Beton pada Balok Beton Bertulang Substitusi 25% Kerikil x

12 Gambar 4.23 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik pada Balok Beton Bertulang Normal Gambar 4.24 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik pada Balok Beton Bertulang Substitusi 15% Kerikil Gambar 4.25 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik pada Balok Beton Bertulang Substitusi 25% Kerikil Gambar 4.26 Pola Retak pada Balok Beton Bertulang Normal Gambar 4.27 Pola Retak pada Balok Beton Bertulang Substitusi 15% Kerikil Gambar 4.28 Pola Retak pada Balok Beton Bertulang Substitusi 25% Kerikil BAB 5 Tidak terdapat gambar xi

13 DAFTAR NOTASI SSD : saturated surface dry f c : kekuatan tekan beton P : beban tekan A : luas penampang S : deviasi standar σ b : kekuatan masing masing benda uji σ bm : kekuatan beton rata rata N : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan w/c : faktor air semen T : kuat tarik beton 1 E c E s I b h M cr f r y t As As d : lendutan : modulus elastisitas beton : modulus elastisitas baja : momen inersia : lebar penampang balok : tinggi penampang balok : momen retak : modulus retak beton : jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik : luas tulangan tekan : luas tulangan tarik : jarak serat terluar ke tulangan tarik d : jarak serat terluar ke tulangan tekan y : tinggi garis netral I cr M a I e L e : momen inersia penampang retak transformasi : momen beban layan : momen inersia efektif : panjang balok : jarak garis netral ke serat bawah xii

14 ρ ɛ c ɛ s σ fc fs fy β 1 M Mn Pn Ø : jari-jari kelengkungan : regangan beton : regangan tulangan tarik : tegangan lentur : tegangan beton : tegangan tulangan tarik : tegangan leleh baja tulangan tarik : konstanta fungsi dari kuat tekan : momen lentur : momen nominal : beban nominal : diameter tulangan xiii