ANALISIS PERILAKU KERUNTUHAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN PENULANGAN SISTIM GRUP PADA JALUR AREA GAYA TARIK

Transkripsi

1 ANALISIS PERILAKU KERUNTUHAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN PENULANGAN SISTIM GRUP PADA JALUR AREA GAYA TARIK Yenny Nurchaanah 1*, Muhammad Ujianto 1 1 Program Studi Teknik Sipil, Fakulta Teknik, Univerita Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani, Tromol Po I Pabelan Kartaura, Surakarta * yenny.nurchaanah@um.ac.id Abtrak Secara konvenional, penulangan pada balok beton kompoit aat ini di poiikan pada bagian ata dan bagian bawah balok eiring dengan kebutuhan pada gaya tarik dan gaya tekannya. Penulangan pada balok kompoit lebih diutamakan berfungi untuk menahan gaya tarik. Perlu dibuat konep deain penulangan yang dikuhuukan untuk menahan gaya tarik aja pada area gaya tariknya euai dengan fungi tulangan pada beton kompoit terebut tanpa menambahkan penulangan pada area gaya tekan. Diamping model penulangan balok kompoit konvenional, dideain pula penulangan dengan itim grup yang atu grupnya terdiri dari 4 tulangan memanjang dengan engkang tertutup dan grup tulangan ini hanya ditempatkan khuu pada jalur area tarik dari balok. Kajian yang dilakukan meliputi deain itim penulangan yang dikhuukan pada area gaya tarik pada balok beton bertulang erta perilaku keruntuhan lentur balok. Pada kala laboratorium telah berhail dibuat uatu deain penulangan dengan itim grup, dimana atu grup terdiri dari 4 tulangan memanjang yang diikat dengan engkang tertutup untuk tujuan bia membentuk uatu core yang bia menambah kuat tarik pada area tarik penampang balok kompoit. Hail analii menunjukkan bahwa deain penulangan dengan itim grup terebut maih mampu mempertahankan nilai kuat lentur balok terhadapat deain penulangan balok ecara konvenional. Balok dengan penulangan itim grup mampu berperilaku lentur dan mempertahankan nilai-nilai kekuatannya terhadap balok penulangan konvenional. Kata kunci: area gaya tarik, balok, grup tulangan 1. PENDAHULUAN Ilmu teknologi dalam bidang teknik ipil mengalami perkembangan dengan cepat. Beton merupakan alah atu unur yang angat penting dalam truktur bangunan pada aat ini, karena item kontruki beton mempunyai kelebihan, diantaranya yaitu mempunyai kuat tekan tinggi. Beton juga telah banyak mengalami perkembangan-perkembangan baik dalam teknologi pembuatan campurannya ataupun teknologi pelakanaan kontrukinya. Bahan uun beton pada daarnya adalah emen, pair, kerikil dan air. Perkembangan beton pada aat ini yaitu kompoit antara material beton dan tulangan baja, ehingga menjadi atu keatuan kontruki yang mempunyai kuat tekan dan kuat tarik tinggi. Beton ini diebut beton bertulang. Beton bertulang banyak digunakan pada bangunan teknik ipil, mialnya: bangunan gedung, jembatan, perkeraan jalan, dinding penahan tanah, dan bangunan teknik ipil lainnya. Beton bertulang pada bangunan gedung terdiri dari beberapa elemen truktur, mialnya balok, kolom, pondai dan pelat. Beton bertulang ebagai elemen balok umumnya diberi tulangan memanjang (lentur) dan tulangan engkang (geer). Tulangan lentur untuk menahan pembebanan momen lentur yang terjadi pada balok, edangkan tulangan geer untuk menahan pembebanan gaya geer. Secara konvenional, penulangan pada balok aat ini di poiikan pada bagian ata dan bagian bawah balok eiring dengan kebutuhan pada gaya tarik dan gaya tekannya. Tulangan pada balok kompoit terebut berfungi untuk menahan gaya tarik, mengingat keberadaaan umber daya alam ebagai bahan olah bei emakin angat terbata, maka perlu dibuat konep deain penulangan yang dikuhuukan untuk menahan gaya tarik aja pada area gaya tekannya euai dengan fungi tulangan pada beton kompoit terebut tanpa menambahkan penulangan pada area gaya tekan. Permaalahan yang telah analii adalah mengkaji Perilaku Lentur dari balok beton bertulang dengan konep penulangan pada area gaya tarik. Kajian yang telah dilakukan adalah menganalii S-36

2 deain itim penulangan yang dikhuukan pada area gaya tarik pada balok beton bertulang erta menganalii perilaku keruntuhan Lentur dari balok terebut Landaan Teori Analii Penampang Balok Kekuatan lentur uatu balok teredia dengan adanya peritiwa mekani tegangan-regangan, yang timbul di dalam balok yang pada keadaan tertentu dapat diwakili oleh gaya-gaya dalam, eperti pada gambar berikut. d A c a = β 1.c d-d d A b ε T = A f y Gambar 1. Diagram tegangan balok bertulangan rangkap Untuk balok dengan tulangan ganda nilai kuat deak beton, dan tarik baja diperoleh ebagai berikut ' C n = 0,85. f c. b. a + A '. f (1) T = A. f (2) y Peramaan keetimbangan C = T, diperoleh tinggi tegangan ekivalen peregi ebagai berikut A. f y A ' f a = (3) ' 0,85. f. b momen yang terjadi c M n = 0,85 f ' a. b( d a / 2) + A ' f ( d d') (4) c Kuat Lentur Balok Suatu balok beton bertulang ederhana (imple beam), menahan beban yang mengakibatkan timbulnya momen lentur, maka akan terjadi deformai lentur didalam balok terebut. Pada kejadian momen lentur poitif, tegangan tekan terjadi pada bagian ata dan regangan tarik terjadi di bagian bawah dari penampang, bearnya kuat lentur beton dari benda uji dihitung dengan rumu: S-37

3 M pengujian = 1/4(P.L)+1/8(q.L 2 ) (5) dengan : P = Beban retak pertama, (kn) L = Jarak antar tumpuan, (mm) Q = Berat endiri beton, (kn/mm) 2. METODOLOGI PENELITIAN 2.1. Waktu dan Tempat Penelitian Untuk memperoleh hail yang akurat, maka dalam penelitian ini digunakan metode ekperimental laboratorium. Pengujian ampel balok beton bertulang dilakukan di Laboratorium Struktur Teknik Sipil Univerita Muhammadiyah Surakarta Bahan dan Alat Beton Beton yang digunakan dalam penelitian ini direncanakan beton dengan kuat tekan rata-rata 20MPa. Baja Tulangan Baja tulangan yang digunakan adalah baja tulangan polo yang ada di paaran dengan diameter 10 mm dan 5mm. Tulangan polo 10 mm digunakan ebagai tulangan memanjang balok dan tulangan polo 5mm digunakan ebagai engkang. Tulangan leleh baja yang dipakai ebear 350 MPa. Kawat bendrat digunakan ebagai pengikat antara tulangan dengan engkang agar kedudukan tulangan tidak berubah. Kayu Bahan untuk membuat acuan atau bekiting digunakan multiplek dengan tebal 8 mm dan kayu berukuran 4 x 6 cm digunakan ebagai pengganjal dan pengaku bekiting. Univeral Teting Mechine (UTM) UTM dipergunakan untuk pengujian kuat lentur balok uji Benda Uji Telah dibuat enam benda uji berupa balok dengan tumpuan endi-rol. Benda uji berbentuk balok beton bertulang tampang peregi dengan ukuran tinggi 250mm, lebar 200mm, elimut beton 40 mm dan panjang 2000mm. Bei tulangan yang digunakan mempunyai tegangan leleh 350MPa dan mutu beton 20 MPa. Gambar 2. Detail penulangan benda uji Beton Nornal Gambar 3. Konep Penulangan pada area Tarik (Tenion) S-38

4 A B 250 A 2000 B Pot. A-A 200 Pot. B=B Gambar 4. Deain Penulangan pada area Tarik (Tenion) Kajian yang dilakukan meliputi deain itim penulangan yang dikhuukan pada area gaya tarik pada balok beton bertulang erta perilaku keruntuhan lentur dari balok terebut. Pada kala laboratorium telah berhail dibuat uatu deain penulangan dengan itim grup (Gambar 4), dimana atu grup terdiri dari 4 tulangan memanjang yang diikat dengan engkang tertutup untuk tujuan bia membentuk uatu core yang bia menambah kuat tarik pada area tarik penampang balok kompoit Peralatan dan Setting Up Pengujian Pengukuran yang dilakukan pada benda uji berupa lendutan dan kelengkungan balok. Untuk mengukur lendutan dan kelengkungan balok dipaang 4(empat) buah alat ukur. Regangan baja diukur dengan train gauge yang ditempatkan pada tulangan engkang dekat lubang, Peralatan dan etting up pengujian dapat dilihat pada Gambar 5. Gambar 5. Rencana Setting Up Benda uji pada Pengujian Keterangan gambar : A. Loading frame B. Hydraulic actuator/ Hydraulic jack C. Load cell D. Benda uji E. Sendi F. Roll G. Dial gauge H. Rigid floor 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Kuat Tekan Beton Pada tahap awal perencanaan digunakan data tekni awal untuk mutu beton f c = 20MPa, hal ini mengacu pada peraturan ACI yang menyaratkan bahwa kuat tekan untuk truktur tahan gempa adalah dengan mutu beton (f c) 20 MPa. Pengambilan nilai minimum mutu beton dimakudkan agar keruntuhan yang diharapkan dapat terjadi lebih cepat. Sedangkan nilai lump yang terjadi aat pengecoran adalah 13-15cm, dan ekaligu dibuat 3 ampel ilinder beton 15 x 30 cm untuk kemudian diuji pada umur 28 hari. Hail pengujian mutu beton (f c) rata-rata adalah S-39

5 21,0735 MPa, lebih bear dibandingkan dengan rencana awal mutu beton (f c) = 20 MPa. Sehinggga mutu beton terebut maih diata yarat minimal untuk truktur tahan gempa, artinya mutu beton terebut dapat memenuhi yarat ACI Pengujian Balok Proe Keruntuhan Balok Seperti yang telah direncanakan dalam tahap penelitian awal, bahwa pada kenyataannya deformai yang terjadi dalam ekperimen pada benda uji balok di ini adalah akibat kegagalan lentur. Proenya dapat dikenali dengan munculnya pola lentur dimana hal ini akan timbul jika tulangan utama balok udah terjadi leleh. Gambar 6. Proe Pengujian dan Pola Lentur Balok Pada tahap awal penelitian ini dilakukan analii teoriti. Analii diini dilakukan untuk dapat mengetahui ejauh mana hail yang diperoleh dalam ekperimen nantinya layak untuk dipakai. Pada Gambar 7 dan Tabel 1, Nilai raio balok normal (NB) terhadap balok deain area tarik (TPB) antara momen analii dengan momen ekperimen ebear 0,74 ampai dengan 0,78 menunjukan bahwa antara analii ekperimen dengan analii teoriti cukup bia dipakai untuk memprediki nilai dan perilaku pada balok Analii Ekperiment Analii Teoriti - NB TPB 1P TPB 2P TPB 2P Gambar 7. Grafik nilai Momen Lentur Balok S-40

6 17, , , , Beban Makimal (N) 17, , , NB 1P TPB 1P TPB 2P Gambar 8. Grafik nilai Beban yang diterima Balok Deformai Makimal (mm) NB 1P TPB 1P TPB 2P Gambar 9. Grafik nilai Deformai Balok Tabel 1. Perbandingan hail analii teoriti dengan hail ekperimen Benda Uji Analii Ekperiment Analii Teoriti Momen, analii Momen, ekperimen NB 3,845 2,956 0,77 TPB 1P 3,662 2,872 0,78 TPB 2P 3,892 2,885 0,74 TPB 2P 3,826 2,895 0,76 Dari Gambar 8, dapat diketahui ada perbedaan nilai beban makimal (P) pada balok TPB yang menunjukkan nilai lebih tinggi dibandingkan pada NB. Hail ini menunjukkan bahwa penempatan tulangan pada area gaya tarik balok mampu mempertahankan nilai beban eperti yang diterima oleh balok normal NB NB 1P TPB 1P TPB 2P Beban Makimal (kn) Deformai Makimal (mm) Gambar 10. Grafik Hubungan Beban dan Deformai Balok S-41

7 Pada Gambar 10 telah diplotkan grafik hubungan antara beban (P,kN) dan deformai (,mm) dari ketiga jeni balok, terlihat bahwa pembandingan terhadap deformai menunjukkan perilaku yang hampir ama, dengan kata lain deformai yang bereuaian dengan etiap tahap pembebanan menunjukkan pada kiaran perilaku yang relatif ama. 4. KESIMPULAN Penempatan tulangan khuu pada daerah tarik dari balok mampu meningkatkan nilai beban (P). Balok TPB menghailkan nilai P 2,0% lebih bear dibandingkan balok normal NB. Nilai raio antara momen teoriti terhadap momen hail ekperimen laboratorium ebear 0,78 menunjukan bahwa analii teoriti di ata dapat dipakai untuk memprediki nilai dan perilaku pada balok TPB. Balok dengan penulangan itim grup yang di poiikan khuu pada area gaya tarik balok mampu berperilaku lentur dan mempertahankan nilai-nilai kekuatannya terhadap balok penulangan konvenional. DAFTAR PUSTAKA ACI Committee 318. Building Code Requirement for Reinforced Concrete (ACI ), American Concrete Intitut, Detroit, Aroni, A., Struktur Beton I (Balok dan Plat Beton Bertulang), Juruan Teknik Sipil Fakulta Teknik, Univerita Muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Aroni, A., Struktur Beton Lanjut, Juruan Teknik Sipil Fakulta Teknik, Univerita Muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Michael D. Kotovo, Application of the compreive-force path concept in the deign of reinforced concrete indeterminate tructure: a pilot project, Strutural Engineering and Mechanic, Vol. 3, No =495. B. Sri Umniati, Pengaruh Pengekangan Sengkang Tertutup dan Tambahan Sengkang Vertikal pada Jalur Gaya Tekan Kotovo terhadap Kapaita Lentur dan Daktilita Balok Beton Bertulang, Jurnal Teknologi Kejuruan, Vol 29, No 1. Nawy, G Edward Reinforced Concrete a Fundamental Approach, econd Edition. Prentice- Hall Inc. New Jerey. Park. R, Paulay T Reinforced Concrete Structure, Seventh Edition. John Willey & Son Inc. Canada. Tjokrodimulyo, K., 1996, Teknologi Beton, Univerita Gajah Mada, Yogyakarta. Wang, C.K. and Salmon, Charle Reinforced Concrete Deign, Fourth Edition. Happer & Row, Inc. New York. S-42