PENGARUH PENAMBAHAN SERAT BENDRAT TERHADAP KUAT LENTUR NOMINAL BALOK BETON BERTULANG SKRIPSI

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN SERAT BENDRAT TERHADAP KUAT LENTUR NOMINAL BALOK BETON BERTULANG (The influence of adding steel fiber to nominal flexural strength of reinforced concreate beams) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : DIMAS FAISAL PRABOWO NIM. I PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

2

3

4 MOTTO Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. ( Ar Ra d : 11 ) Rasulullah SAW bersabda, Setiap urusan yang tidak dimulai dengan Bismillahirrahmanirrahiim terputuslah berkahnya. ( dari tafsir Ibnu Katsir ) Allah tidak akan membebani seseorang melainkan dengan kesanggupannya. Ia mendapat pahala (dari kebajikannya) san ia mendapat siksa (dari kejahatanya) yang dikerjakannya. (QS> Al-Baqarah ayat 286) Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi (Pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu. Allah mengetahui, sedang kamu tidak mengetahui. (QS. Al-Baqarah: 216). Hari-hari adalah lembaran baru untuk goresan amal perbuatan. Jadikanlah hari-harimu syarat dengan amalan yang terbaik. Kesempatan itu akan segera lenyap secepat perjalanan awan, dan menunda-nunda pekerjaan tanda orang yang merugi. Dan barangsiapa bersimpan dalam kemalasan, ia akan tenggelam bersamanya. ( Ibnu Jauzy, Al Muhdisy, hal 382) iv

5 PERSEMBAHAN Alhamdulillahi Robbil Alamin Segala Puji Hanya Bagi Allah atas nikmat iman kepada- Nya. Sholawat dan salam semoga tercurah kepada Rasul-Nya, Nabi kita Muhammad SAW, kepada keluarga dan para sahabatnya serta orang-orang yang mengikuti petunjuknya. Allah mengajarkan kita untuk selalu bersyukur, satu kata yang jauh lebih luas maknanya daripada terima kasih. Maka pada nikmat Allah yang menyambangi kita melalui manusia tak cukup rasanya berucap syukur, kecuali dengan menghayati doa, Jazakumullaahu Khoiran Katsiiroo Jazakumullaahu Khoiran Katsiiroo, syukur saya kepada ayah dan ibu atas cinta, nasehat dan kasih sayangnya selama ini, semoga Allah SWT menguatkan jiwa dan raga ini untuk senantiasa berbakti, Robbighfirlii wa li walidayya... Jazakumullaahu Khoiran Katsiiroo, untuk kakak dan adik saya; mbak Prima Yunita Hapsari dan Reza Bagus Novianto yang selalu membantu dan menginspirasi untuk terus bersemangat. Juga buat keluarga besar dan keponakan tercinta; Afkar yang selalu melukiskan senyum dan canda tawa. Jazakumullaahu Khoiran Katsiiroo, doa ini untuk persaudaraan yang tulus yang menguatkan, buat temen-temen grup Kendall (Al,Tiar,Pras,Satria,Lanjar,Cahyo,Lugut dll) terima kasih atas kebersamaan,canda,tawa,dan motivasinya selama ini, semoga Alloh senantiasa memberikan keistiqomahan pada kita.. Jazakumullaahu Khoiran Katsiiroo, doa ini untuk tim Beton Britisth (Dika, Candra, Topik dan Ozi) terima kasih atas kerjasama dan kebersamaannya selama ini, tanpa kalian penelitian ini tidak akan selesai dengan baik Jazakumullaahu Khoiran Katsiiroo, doa ini untuk Febriana Karematun Nihlah untukmu yang selalu membantu dan memotivasi terselesainya skripsi ini. Jazakumullaahu Khoiran Katsiiroo, doa ini untuk temen-temen SI Teknik Sipil Non Reg 2013, terima kasih atas kebersamaan kita selama ini,,, Dan terakhir, Jazakumullaahu Khoiran Katsiiroo, untuk semua orang yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini... Semoga Allah SWT memberi balasan yang lebih baik,aamiin... v

6 ABSTRAK Dimas Faisal Prabowo, 2016, Pengaruh Penambahan Serat Bendrat Terhadap Kuat Lentur Nominal Balok Beton Bertulang., Skripsi Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Beton begitu penting dalam dunia konstruksi karena sebagai salah satu elemen pembentuk struktur, yaitu sebagai upper structure dan sub structure. Beton serat didefinisikan sebagai beton yang dibuat dari campuran semen, agregat, air dan sejumlah serat yang disebar secara random. Prinsip penambahan serat adalah memberi tulangan pada beton yang disebar merata kedalam adukan beton dengan orientasi random untuk mencegah terjadinya retakan-retakan beton yang terlalu dini di daerah tarik akibat panas hidrasi maupun akibat pembebanan. Bahan tambah abu sekam padidiharapkan dapat menambah mutu beton, karena abu sekam padi berisifat seperti pozzolan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan beton normal dengan beton berserat bendrat dan abu sekam padi ditinjau dari kuat tekan dan kuat lentur. Metode yang digunakan adalah metode eksperimen yang dilaksanakan di laboratorium Bahan UNS. Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm untuk pengujian kuat tekan, 8 cm x 12 cm x 100 cm untuk pengujian kuat lentur. Benda uji masing-masing berjumlah 3 buah untuk 1 variasi kadar penambahan serat bendrat. Persentase serat bendrat yang digunakan adalah 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2%. Pengujian menggunakan alat CTM (Compression Testing Machine) untuk kuat tekan dan Loading Frame untuk kuat lentur. Perhitungan analisis menggunakan bantuan program Microsoft Excel. Hasil dari penambahan abu sekam padi dan serat bendrat pada beton mutu normal adalah dapat meningkatan nilai kuat tekan dan kuat lentur. Nilai kuat tekan beton dengan kadar serat bendrat sebesar 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% adalah 23,02 MPa; 23,78 MPa; 25,29 MPa; 23,21 MPa dan 22,27 MPa. Peningkatan nilai kuat tekan beton dengan kadar serat bendrat sebesar 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% adalah 14,55%; 21,82%; 11,82% dan 27,27%. Kadar optimum penambahan serat bendrat pada semen adalah pada kadar 1% dengan nilai kuat tekan sebesar 25,29 MPa. Nilai Mmax kuat lentur beton dengan kadar serat bendrat sebesar 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% adalah sebesar 5,12304 knm; 5,52304 knm; 6,37304 knm; 5,47304 knm dan 5,07304 knm. Peningkatan nilai kuat lentur beton dengan kadar serat bendrat sebesar 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% adalah sebesar 18,189%; 36,378%; 17,119%; dan 8,5597%. Kadar optimum penambahan serat bendrat pada semen adalah pada kadar 1% dengan nilai kuat lentur sebesar 6,373 kn.m. Kata kunci : Beton Serat, Serat Bendrat, Abu Sekam Padi, Kuat Tekan, Kuat Lentur.

7 ABSTRACT Dimas Faisal Prabowo, 2016, The influence of adding steel fiber to nominal flexural strength of reinforced concreate beams, Thesis Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering Sebelas Maret University Surakarta. Concrete is very importnbt in the construction world because as one of the form of the stucture, that is as upper structure and sub structure. Fibers concrete is defined as concrate made from a mixture of cement, aggregates, water, and a number of randomly distributed fibers. The principle of the addition of fibers spread evenlyinto the concrate with a random orientation to prevent premature cracking of concrate in the area of the attraction due to heat of hydration or due to loading. Materials added rice husk ash as pozzolan. This study aimed to compare the normal concrete with concrete steel fiber and rice husk ash in terms of conmpressive strength and reinforced concreate beams. The method used is a method that is carried out in a laboratory experiment UNS material. Cylindrical test specimen with a diameter of 15 cm and a height of 30 cm for compressive strength testing, and 8 cm x 12 cm x 100 cm for flexural strength testing. Each objects test consists of 3 object for one variation the addition of Steel fibers levels. Percentage Steel fibers which used are 0 %; 0.5 %; 1 %; 1.5 %; and 2 %. Compressive strength test is using a CTM (Compression Testing Machine) and flexural strength test is using a Loading Frame machine. Calculation is using Microsoft Excel program. The result of additional Rice Husk ash and Steel fibers on the concrete normal quality was increase the compressive strength, and flexural strength. The compressive strength of concrete with steel fibert in concentration 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; and 2% are 23,02 MPa; 23,78 MPa; 25,29 MPa; 23,21 MPa and 22,27 MPa. The increasing value compressive strength of concrete with steel fiber in concentration 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; and 2% are 14,55%; 21,82%; 11,82% and 27,27%. The steady addition of steel fiber in cement is 1% concentration with value of compressive strength 25,29 MPa. The flexural strength of concrete with steel fiber in concentration 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; and 2% are knm; 5,52304 knm; 6,37304 knm; 5,47304 knm dan 5,07304 knm. The increasing value Mmax flexural strength of concrete with steel fiber in concentration 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; and 2% are 18,189%; 36,378%; 17,119%; and 8,5597%. The steady addition of steel fiber in the cement is 1% concentration with value of flexural strength 6,373 kn.m. Keywords: Fiber Concrete, Steel fibers, Rice Husk ash, Compressive Strength, Flexural Strength. vii

8 PENGANTAR Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas segala limpahan rahmat dan hidayah-nya maka penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis mengambil judul skripsi Pengaruh Penambahan Serat Bendrat terhadap Kuat Lentur Nominal Balok Beton Bertulang. Skripsi ini tidak dapat terselesaikan tanpa bantuan dari pihak-pihak yang ada di sekitar penulis, karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Wibowo, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,beserta staff. 2. Bapak Ir. Slamet Prayitno, MT selaku Dosen Pembimbing I. 3. Bapak Ir. Supardi, MT selaku Dosen Pembimbing II. 4. Bapak Prof. Stefanus Adi Kristiawan, ST, MSc, Ph.D selaku Dosen Penguji Bapak Ir. Bambang Santosa, MT selaku Dosen Penguji II. 6. Bapak Ir. Djoko Sarwono, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik 7. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 8. Teman-teman Mahasiswa Sipil Non-Reguler 2013 UNS. 9. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun akan penulis terima dengan senang hati demi kesempurnaan penelitian selanjutnya. Surakarta, Januari 2016 Penulis viii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN MOTTO DAN PESEMBAHAN... iv ABSTRAK... vi PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xvi DAFTAR NOTASI... xvii BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Manfaat Teoritis Manfaat Praktis... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka Landasan Teori Pengertian Beton Kelebihan dan kekurangan Beton Bahan Penyusun Beton Semen Portland... 9 ix

10 Agregat Beton Serat Mekanisme Kerja Serat The british mix design method Kuat Tekan Beton Kuat Lentur Analisis Kuat Batas Tampang Balok Beton Bertulang BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum Tahapan Penelitian Alat Uji Bennda Uji Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar Standar Pengujian Agregat Halus Standar Pengujian Agregat Kasar Pengujian Agregat Kasar Pengujian Bobot Isi Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Pengujian Benda Uji Perawatan Benda Uji Uji Slump Perawatan Benda Uji Pengujian Kuat Tekan Pengujian Kuat Lentur Langkah-Langkah Pengujian kuat Lentur Perhitungan Kuat Lentur BAB IV. DATA, ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar Hasil Perhitungan Rancang ccampur Metode The British Hasil Pengujian Slump Flow x

11 4.4. Hasil Pengujian dan Penambahan Berat Jenis Hasil Pengujian dan Pembahasan Kuat Tekan Hasil Pengujian dan Pembahasan Kuat Tarik Belah Hasil Pengujian Kuat Baja Tulangan Deform Hasil Pengujian Kuat lentur dan Analisis Data Hasil Pengujian Analisis Data Momen Nominal Pengujian Momen Nominal Hasil Analisis (SNI ) Momen Nominal Hasil Analisis Usulan Suhendro (1991) Pembahasan Pola retak Balokt Beton Bertulang Baja BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... xix xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Serat tersebar merata dalam beton Gambar 2.2. Serat dalam Beton Gambar 2.3. Aksi serat Bersama Pasta Semen Gambar 2.4 Aksi Pasak dalam Beton Gambar 2.5 Alat Uji Kuat Tekan Beton Gambar 2.6 Perletakan dan Pembebanan Balok Uji Gambar 2.7 Distribusi Regangan dan Tegangan Lentur pada Balok Beton Gambar 2.8 Distribusi Regangan dan Tegangan Lentur pada Balok Beton Fiber Penuh Gambar 3.1. Bagan Alir Tahap Metode Penelitian Gambar 3.2. Bagan Alir Tahap Analisis Data Kuat Tekan dan Lentur Gambar 3.3. Sketsa Pengujian Slump Gambar 3.4. Sketsa pengujian kuat tekan beton Gambar 3.5. Benda uji kuat tekan beton Gambar 3.6. Sketsa pengujian kuat lentur balok Gambar 3.7. Benda uji kuat lentur balok Gambar 3.8. Detail tulangan balok lentur Gambar 3.9. Setting Up Alat Pengujian Balok Gambar Jenis patah pada pengujian lentur Gambar 4.1. Hasil Pengujian Kandungan Zat Organik Gambar 4.2. Grafik Gradasi Agregat Halus Gambar 4.3 Hasil Pengujian Agregat Kasar Gambar 4.4 Diagram Hubungan Kuat Tekan Beton dengan % Serat Bendrat Hasil Uji Laboratorium Gambar 4.5 Kurva Hasil Pengujian Kuat Tekan Gambar 4.6 Skema Pengujian Kuat Lentur Gambar 4.7 Diagram Gaya Pembebanan Gambar 4.8 Distribusi Regangan dan Tegangan Lentur pada Balok Beton xii

13 Gambar 4.9 Menurut (SNI ) Distribusi Regangan dan Tegangan Lentur Pada Balok Beton Bertulang Yang Diberi Fiber Penuh Gambar Diagram Perbandingan Momen Nominal Hasil Analisa Dengan Hasil Pengujian Gambar 4.11 Grafik Fungsi Polinomial Perbandingan Momen Nominal Hasil Analisa Dengan Hasil Pengujian xiii

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E : Pengujian Agregat : Perancangan Campuran Adukan Beton : Hasil Pengujian Benda Uji : Dokumentasi Penelitian : Surat-surat dan Lembar Pemantauan xvi

15 DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL % = Persentase π = Phi (3,14285) o C σ28 G σc C E Da fc A V P a B b C D d e V = Derajat celcius = Kekuatan tekan rata-rata beton pada umur 28 hari = faktor granular = kekuatan semen berdasarkan data yang diperoleh dari pabrik semen = berat semen perkubikasi beton = berat air perkubikasi beton = Diameter Agregat Maksimum = Kuat tekan beton = Luas permukaan benda uji tertekan = Volume benda uji silinder = Beban tekan = berat awal pasir = Berat volumetrick flash + air = berat akhir pasir = Berat volumetrick flash + air + pasir = Berat pasir SSD = persentase komulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan. = persentase berat pasir yang tertinggal =Volume total yang diserap sampel A =Luas penampang pipa h =Tinggi air dalam pipa Q =Kecepatan aliran air A =Luas penampang sampel L =Ketebalan penetrasi air K =Koefisien permeabilitas air Ho =Tinggi air mula-mula Hi =Tinggi air akhir t =Waktu pengaliran xi

16 m Vf = Meter = fiber volume mm = Milimeter cm = Centimeter gr = Gram kg = Kilogram lt = Liter ml = Mililiter MPa = Mega Pascal kn = Kilo Newton PPC = Portland Pozzolan Cement ASTM = American Society for Testing and Material BS = Britis Standart DOE = Department Of Environment ZTA SNI = zona transisi antar muka = Standar Nasional Indonesia MK = modulus Kehalusan PR = Beton ringan untuk uji penetrasi PRF = Beton ringan berserat aluminium untuk uji penetrasi PRMF = Beton ringan metakaolin berserat aluminium untuk uji serapan PUBI = Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia SNI = Standar Nasional Indonesia SR = Beton ringan untuk uji serapan SRF = Beton ringan berserat aluminium untuk uji serapan SRMF = Beton ringan metakaolin berserat aluminium untuk uji serapan W = berat beton pada kondisi SSD ( kering permukaan ) Wk = berat beton pada kondisi kering oven xviii

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Susunan Unsur Semen Portland Tabel 2.2 Batasan Susunan Butiran Agregat Kasar Tabel 2.3 Batasan Susunan Butiran Agregat Halus Tabel 2.4 Sifat-sifat berbagai macam kawat yang digunakan sebagai fiber 14 Tabel 2.5 Hasil Pengujian Abu Sekam Padi Tabel 2.6 Kelas dan Mutu Beton Tabel 3.1. Jumlah dan kode benda uji Kuat Lentur Balok beton bertulang Tabel 3.2. Kode dan Jumlah Benda Uji Kuat Tekan Tabel Pengaruh Kadar Zat Organik terhadap Presentase Penurunan Kekuatan Beton Tabel 3.4. Syarat Persentase Berat Lolos Standar ASTM Tabel 4.1 Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Tabel 4.2 Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus Tabel 4.3 Hasil Pengujian Agregat Halus Tabel 4.4 Hasil Pengujian specific gravity Agregat Halus Tabel 4.5. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar Tabel 4.6. Hasil Pengujian Agregat Kasar Tabel 4.7. Proporsi campuran adukan beton untuk 1 sampel silinder beton Tabel 4.8. Hasil Pengujian Nilai Slump Tabel 4.9 Hasil Pengujian Berat Jenis Beton Tabel 4.10 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Tabel 4.11 Perubahan Kuat Tekan Tabel 4.12 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Tabel 4.13 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja Tabel 4.14 Hasil Pengujian Kuat Lentur Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Momen Nominal Hasil Pengujian Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Momen Nominal Secara Analisis SNI Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Momen Nominal Secara Analisis Menurut Usulan Suhendro (1991) commit... to user 81 xiv

18 Tabel 4.18 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Momen Nominal Pengujian dan Analisa Tabel 4.19 Perbandingan Perhitungan Momen Nominal Hasil Analisis Kuat Tarik Diabaikan dengan Hasil Pengujian Tabel 4.20 Perbandingan Perhitungan Momen Nominal Hasil Analisis Kuat Tarik Diperhitungkan dengan Hasil Pengujian xv