Kuat Lentur dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Self Compacting dengan Agregat Kasar dan Halus Daur Ulang

Transkripsi

1 Perjanjian No: III/LPPM/ /28 -P Kuat Lentur dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Self Compacting dengan Agregat Kasar dan Halus Daur Ulang Disusun oleh: Buen Sian, MT Dr. Johannes Adhijoso Tjondro Daniel Mustafa Yopie Adinoto Anthony Marvin Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Katolik Parahyangan (2015)

2 PRAKATA Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat yang telah mendanai biaya penelitian ini. Dan ucapan puji syukur kami tujukan kepada Yang Maha Kuasa. Penelitian dilakukan di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Katolik Parahyangan Bandung. Terima kasih kami ucapkan kepada Bapak Teguh Farid Nurul Iman, ST. dan Bapak Cuncun Priatna yang telah membantu dalam pembuatan bekisting, benda uji, dan pengujian di laboratorium. Besar harapan kami bahwa penelitian ini dapat memberikan sumbangsih bagi dunia ilmu Teknik Sipil dan berguna bagi yang membutuhkannya. Bandung, November 2016 Buen Sian Johannes Adhijoso Tjondro Daniel Mustafa Yopie Adinoto Anthony Marvin

3 ABSTRAK Penggunaan agregat daur ulang, fly ash, dan limbah kaca untuk campuran beton dalam penelitian ini, dalam rangka ikut berperan untuk mengurangi pencemaran lingkungan. Beton adalah salah satu material yang banyak digunakan dan sulit terdaur ulang dengan sendirinya di alam. Sehingga limbah beton makin hari makin meningkat volumenya seiring dengan kecepatan pembangunan yang terjadi di Indonesia. Self Compacting Concrete digunakan sebagai salah satu jenis beton yang dewasa ini banyak dipakai terutama untuk bangunan tinggi. Adukan SCC dapat mengalir dengan memanfaatkan berat sendiri tanpa memerlukan proses pemadatan dan dapat mengalir ketempat elemen bangunan yang sulit dijangkau dengan alat penggetar. Tiga variasi campuran SCC dengan kuat tekan karakteristik yang disyaratkan masing masing 30 Mpa. Campuran 1 adalah campuran beton dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan 10% serbuk kaca. Campuran 2 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan fly ash. Campuran 3 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang dengan 30% agregat halus daur ulang. Pengujian untuk semua variasi campuran dilakukan terhadap kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, dan kuat lentur balok beton bertulang. Hasil pengujian menunjukan untuk masing masing campuran 1, campuran 2, dan 3 sebagai berikut: kuat tekan f c = MPa, f c = MPa, dan f c = MPa. Kuat tarik belah f ct = 2.77 MPa, f ct = 3.38 MPa, dan f ct = 2.83 MPa. Kuat geser f v = 3.53 MPa, f v = 4.52 MPa, dan f v = 5.18 MPa. Sedangkan pengujian kuat lekat antara tulangan dan beton untuk ketiga campuran masing masing sebesar 9.15 MPa, 8.01 MPa, dan 8.35 MPa. Pengujian lentur menghasilkan beban ultimit masing masing sebesar kn, kn, dan kn. Daktilitas beton dengan campuran fly ash paling bagus yaitu sebesar 3.34, campuran 1 sebesar 3.28, dan campuran 3 sebesar Kata kunci: agregat daur ulang, fly ash, Self Compacting Concrete, kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, kuat lentur, beban ultimit, daktilitas.

4 DAFTAR ISI Prakata Abstrak Daftar Isi i ii iii BAB 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Tujuan Penelitian Ruang Lingkup 3 BAB 2 Studi Pustaka 2.1 Beton Sebagai Bahan Bangunan Beton Daur Ulang Beton Self Compacting Pengujian Beton Analisa Penampang Persegi Daktilitas 9 BAB 3 Karakterisrik Beton 3.1 Benda Uji Beton Pemeriksaan Agregat Kasar dan Agregat Halus Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian Kuat Tarik Beton Pengujian Kuat Geser Beton 16

5 3.7 Pengujian Kuat Lekat Beton Pengujian Kuat Lentur Balok beton Bertulang 19 BAB 4 Analisis Hasil pengujian Beton 4.1 Analisis Hasil pengujian Beton Analisis Hasil pengujian Kuat Tekan Beton Analisis Hasil Pengujian Kuat Tarik Beton Analisis Hasil Pengujian Kuat Geser Beton Analisis Hasil Pengujian Bond Stress Analisis Hasil Pengujian Kuat Lentur 26 BAB 5 Kesimpulan dan Saran 27 Daftar Pustaka 28

6 BAB 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Penelitian ini dilatar belakangi untuk ikut berperan serta dalam kegiatan pelestarian lingkungan hidup yang belakangan ini gencar dikumandangkan. Beton adalah satu satu material yang sulit terdaur ulang dengan sendirinya di alam, sehingga limbah beton semakin hari semakin meningkat volumenya (Gambar 1.2). Gambar 1.1 Abu terbang Gambar 1.2 European Topic Centre on Sustainable Consumption and Production Limbah beton dapat digunakan sebagai agregat kasar maupun halus untuk campuran beton dengan memecah dan memilah menjadi ukuran tertentu yang disesuaikan dengan syarat untuk desain campuran (gambar 1.3 dan 1.4). Agregat daur ulang dipakai untuk pembuatan beton dengan mutu normal yang selanjutnya dapat digunakan untuk konstruksi sederhana. Penggunaan limbah kaca sebagai agregat halus dalam jumlah terbatas bisa ditambahkan kedalam campuran beton dengan tujuan mengurangi limbah kaca. 1

7 Gambar 1.3 Limbah beton Gambar 1.4 Agregat kasar daur ulang Abu terbang (fly ash) dihasilkan dari sisa pembakaran batu bara ditambahkan sebagai bahan pengganti sebagian semen dalam campuran beton dengan tujuan meningkatkan kuat tekan beton dan memperbaiki sifat beton (Gambar 1.1 dan 1.6). Gambar 1.5 Serbuk limbah kaca Gambar 1.6 Abu terbang Beberapa eksperimen yang telah dilakukan sebelumnya di Laboratorium Struktur Jurusan Teknik Sipil menunjukan bahwa agregat daur ulang dapat digunakan sebagai campuran untuk beton normal dengan kuat tekan sebesar MPa. Desain campuran yang digunakan sebelum ini berdasarkan ACI untuk beton normal. Sedangkan dalam penelitian ini menggunakan SCC yang diterapkan pada beton bertulang, dimana hampir tidak ada peneliti sebelumnya yang melakukan percobaan seperti experimen ini (Gambar 1.7 dan 1.8). Gambar 1.7 Adukan SCC Gambar 1.8 Beton segar SCC 2

8 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan Penelitian: 1. Mengetahui kuat tekan, kuat tarik, dan bond stress untuk tiga variasi campuran yang menggunakan agregat daur ulang, serbuk kaca dan fly ash. 2. Mengetahui kuat lentur balok beton bertulang SCC untuk tiga variasi campuran, dibandingkan dengan teori perhitungan kuat lentur beton normal 3. Mengetahui daktilitas balok beton bertulang SCC untuk tiga variasi campuran 4. Mengetahui pola retak dan keruntuhan balok beton bertulang SCC untuk tiga campuran Keutamaan Penelitian: 1. Memanfaatkan penggunaan limbah beton, fly ash dan serbuk kaca untuk mengurangi pencemaran lingkungan 2. Mencari bahan bangunan alternatif baru untuk struktur bangunan gedung. 3. Mendapatkan mixed design untuk SCC. 4. Mengembangkan teori perhitungan SCC dengan agregat daur ulang, campuran serbuk kaca, dan fly ash 1.3 Ruang Lingkup Desain campuran SCC terdiri dari tiga variasi campuran, yaitu (1). Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan agregat halus alami ditambah serbuk kaca. (2). Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan agregat halus alami, serta mengganti sebagian semen dengan abu terbang. (3). Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan 30% agregat halus daur ulang. Benda uji silinder : 12 benda uji tekan untuk setiap variasi campuran dan 3 benda uji tarik belah untuk setiap variasi campuran. 3 benda uji bond stress untuk setiap variasi campuran. 3 benda uji geser balok tanpa tulangan untuk setiap variasi campuran. 3 benda uji lentur balok beton bertulang untuk setiap variasi campuran. 3

9 BAB 2 Studi Pustaka 2.1 Beton Sebagai Bahan Bangunan Beton adalah bahan bangunan yang paling banyak digunakan saat ini, diantaranya untuk gedung, jembatan, jalan, bendungan, fondasi, dan lain lain. Dalam merencanakan campuran beton perlu diperhatikan sifat sifat bahan dasar seperti semen, agregat kasar, dan agregat halus. Selain itu diperlukan juga pengendalian selama pelaksanaan dan perawatan supaya menghasilkan beton dengan kualitas baik sesuai yang disyaratkan dan ekonomis. Beton mempunyai kuat tekan jauh lebih besar dibandingkan kuat tariknya. Sehingga selalu diperlukan perkuatan tulangan baja pada daerah tariknya menjadi beton bertulang untuk struktur bangunan. Beton bertulang bisa dipakai untuk hampir semua bangunan termasuk struktur yang lebih berat. Sedang beton non struktural bisa digunakan untuk beton isolasi dan beton arsitektural. 2.2 Beton Daur Ulang Pengujian terhadap beton dengan menggunakan agregat daur ulang sudah dilakukan sejak awal Sifat beton daur ulang dibandingkan dengan beton yang menggunakan agregat alami antara lain: (a). Kuat tekan menurun sebesar 10% 30%. (b). Kuat tarik lebih rendah tidak lebih dari 10%. (c). Modulus elastisitas menurun sebesar 10% 40 % tergantung dari sumber agregat kasarnya. (d). Susut lebih besar 20% 55% sedangkan creep lebih kecil hingga 10% (El Reedy, 2009). Dari hasil penelitian sebelumnya, beton daur ulang yang disyaratkan dengan mutu 25 MPa menggunakan desain campuran beton normal, bukan SCC, memberikan nilai kuat tekan karakteristik 28,7 MPa dengan campuran 50% agregat kasar daur ulang dan 50% agregat kasar alami. Sedangkan campuran yang menggunakan 100% agregat kasar daur ulang mempunyai kuat tekan 4

10 karakteristik sebesar 28,3 MPa. Kuat tekan beton daur ulang menunjukan hasil yang melebihi mutu beton yang disyaratkan. Kuat tarik belah beton dengan agregat kasar daur ulang menunjukan hasil yang relatif sama dengan bertambahnya persentase agregat kasar daur ulang. Dimana campuran 50% agregat kasar daur ulang sebesar 2,56 MPa sedangkan 100% agregat kasar daur ulang sebesar 2,81 MPa. Dilakukan juga pengujian kuat lentur terhadap 9 balok beton bertulang. Dilakukan juga pengujian kuat lentur terhadap 9 balok beton bertulang, dimana 3 balok beton bertulang untuk masing masing variasi campuran. Hasil pengujian menunjukan bahwa terjadi penurunan kuat lentur seiring dengan semakin banyaknya persentase agregat kasar daur ulang yang digunakan. Dari hasil uji kuat lentur beton bertulang didapatkan bahwa beban yang bekerja pada saat mulai leleh relatif sama diantara 88,79 102,66 kn. Perhitungan momen lentur diantara 15,53 22,19 knm, 15,63 16,93 knm dan 17,08 17,97 knm untuk masing masing campuran dengan agregat kasar 0%, 50% dan 100%. Perhitungan daktilitas menunjukan beban pada saat leleh untuk balok 50% agregat kasar daur ulang dan 100% agregat kasar daur ulang terjadi pada deformasi yang lebih kecil, dimana secara umum nilai daktilitas dengan menggunakan agregat kasar daur ulang antara 3,07 4,26 (Tjondro, 2012) 2.3 Beton Self Compacting Beton self compacting atau Self Compacting Concrete (SCC) adalah suatu jenis beton yang adukannya dapat mengalir dan menjadi padat dengan memanfaatkan berat sendiri, tanpa memerlukan proses pemadatan dengan getaran atau alat pemadat lainnya. Beton self compacting memiliki beberapa kelebihan yaitu, mengurangi durasi pelaksanaan konstruksi dan upah pekerja, serta meningkatkan kepadatan pada elemen struktur yang sulit dijangkau oleh alat penggetar. Untuk mendapatkan beton self compacting dengan kinerja tinggi dan kemungkinan segregasi rendah, diperlukan komposisi agregat lebih rendah dari beton konvensional dan menggunakan superplasticizer (Okamura dan Ozawa, 1995). Batasan penggunaan agregat kasar untuk SCC sebesar 50%, dimana untuk 5

11 beton normal sekitar 65%, sedangkan pasta dan mortar beton SC lebih banyak jumlahnya dibandingkan beton normal (Gambar 2.1 dan 2.2). Gambar 2.1 Bahan Campuran SCC (Okumura dan Ouchi 2003) Gambar 2.2 Perbedaan Campuran Beton Normal dan SCC Tabel 2.1 Komposisi Desain Campuran SCC (EFNARC 2002) Salah satu metode pengujian untuk mengetahui kelecakan atau workability SCC adalah slump flow Test. Test ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan dan kecepatan penyebaran adukan beton segar self compacting (Gambar 2.3). 6

12 Gambar 2.3 Peralatan Slump Flow Test (EFNARC 2002) 2.4 Pengujian Beton Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur beton hari ke 4, 14, dan 28 dengan menggunakan alat Compression Testing Machine (CTM) berdasarkan standar ASTM C 39 C 39M 03 (American Sosiety for Testing Material). Pengujian kuat tekan dianggap penting karena dapat digunakan untuk memperkirakan kuat yang lain seperti kuat lentur dan kuat tarik beton. Pengujian kuat tarik belah beton dilakukan dengan menggunakan alat Compression Testing Machine berdasarkan standar ASTM C 496 C 496M 04. Pengujian kuat tarik dilakukan dengan benda uji silinder pada hari ke 28. Pengujian kuat geser bertujuan untuk mengetahui nilai kekuatan geser dari balok beton kemudian dibandingkan dengan hasil perhitungan secara analitis. Pengujian dilakukan dengan menggunakan CTM pada umur beton 28 hari Pengujian kuat lentur menggunakan benda uji balok dengan tulangan pada umur beton 28 hari. Pembebanan dilakukan pada 1/3 bentang untuk mendapatkan lentur murni. 7

13 P/2 P/2 L 1/3 L 1/3 L 1/3 L Bidang Momen 1/6 PL 1/6 PL Gambar 2.4 Bidang Momen pada Third Loading Bending Test 2.5 Analisis Penampang Persegi Panjang Beton Bertulang 0,85 fc Ɛ u= 0,003 h As As d a C jd T c Ɛ s b Gambar 2.5 Diagram Tegangan dan Regangan Penampang Persegi Panjang Beton Bertulang Struktur menerima momen lentur dan gaya geser akibat beban yang bekerja. Pada kondisi seimbang besarnya gaya Tarik (T) pada baja tulangan sama dengan nilai tekan (C) pada beton. Momen yang terjadi pada penampang dapat dihitung dengan persamaan: M= T. Jd = C. Jd ( 2.1 ) 8

14 2.6 Daktilitas Sifat mekanik bahan biasanya dibagi menjadi ductile materials dan brittle materials. Ductile materials adalah bahan yang dapat mulur dengan regangan besar, misal baja dan aluminium. Sedangkan brittle materials adalah bahan yang mempunyai regangan kecil, misal beton dan tembaga. Sifat getas beton karena kekuatan tariknya sangat rendah dibandingkan kuat tekannya. Hal ini menjadi kelemahan beton sebagai bahan bangunan sehingga untuk memperkuat dibutuhkan tulangan baja pada daerah tariknya. Bahan dengan daktilitas rendah seperti beton artinya bangunan dapat runtuh tanpa timbulnya regangan besar terlebih dahulu. 9

15 BAB 3 Karakteristik Beton 3.1 Benda Uji Beton Dalam penelitian ini dilakukan 3 variasi campuran Self Compacting Concrete (SCC). Untuk mendapatkan campuran yang tepat, diperlukan pengujian karakteristik agregat kasar dan agregat halus. Tiga variasi campuran SCC, yaitu (1). Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan agregat halus alami ditambah 10% serbuk kaca. (2). Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan agregat halus alami, serta mengganti sebagian semen dengan 20% abu terbang. (3). Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dengan 70% agregat halus alami dan 30% agregat halus daur ulang. Pengujian benda uji beton untuk semua variasi campuran dilakukan terhadap kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, dan kuat lentur balok beton bertulang dengan kuat tekan karakteristik 30 Mpa. Tabel 3.1 Benda Uji dan Pengujian untuk Semua Campuran Pengujian Dimensi [mm] Bentuk b d L D Umur Pengujian Jumlah Benda Uji Kuat Tekan Beton Silinder , 14, 28 8 Kuat Tarik Beton Silinder Kuat Geser Beton Balok Bond StressBeton kubus Kuat Lentur Beton Balok

16 3.2 Pemeriksaan Agregat Kasar dan Agregat Halus Untuk pembuatan benda uji diperlukan perencanaan campuran beton yang memerlukan data data pemeriksaan terhadap agregat. Hasil pemeriksaan agregat kasar dan halus untuk ketiga variasi campuran sebagai berikut: Tabel 3.2 Pemeriksaan Karakteristik Agregat Halus No. Jenis Pengujian Satuan Hasil Pengujian Agregat Halus Campuran 1 ( 10 % serbuk kaca) Campuran 2 (fly ash) Campuran 3 ( 30 % daur ulang) 1 Kadar Air % 10,194 7,912 8,844 2 Daya serap % 6,667 4,439 8,696 3 Spesific gravity 2,537 2,537 2,517 4 Modulus kehalusan % 2,842 2,754 3 Tabel 3.3 Pemeriksaan Karakteristik Agregat Kasar No. Jenis Pengujian Satuan Hasil pengujian Agragat kasar Semua campuran (100 % agregat kasar daur ulang) 1 Kadar Air % 4,031 2 Daya serap % 5,962 3 Berat isi padat kg/m Spesific gravity 2, Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Pengujian pada tulangan baja polos berdiameter 10 mm dan berulir dengan diameter 13 mm untuk memperoleh nilai tegangan leleh dan tegangan ultimit. Pengujian tulangan baja menggunakan mesin Universal Testing Machine (UTM) sebanyak 3 benda uji berbentuk batang tulangan baja dengan panjang 600 mm. Dari hasil pengujian akan didapatkan hubungan antara beban dengan perpanjangan. Nilai rata rata f y yang diperoleh adalah MPa dan MPa untuk masing masing tulangan polos dan tulangan ulir. Tegangan leleh dan tegangan ultimit untuk masing masing diameter tulangan baja terdapat dalam Tabel 3.4 dan Tabel

17 12 Benda Uji Tabel 3.4 Data Hasil Pengujian Tulangan Polos 10 mm ( 10) Ukuran D 1 D 2 D 3 D Rata rata Luas Penampang Beban Leleh Beban Runtuh Teg. Leleh Teg. Runtuh P y P u f y f u [mm] [mm] [mm] [mm] [mm 2 ] [N] [N] [MPa] [MPa] Overstrength Factor f u/f y Nilai Rata rata Tegangan Tulangan 10 mm ( 10) = Tabel 3.5 Data Hasil Pengujian Tulangan Berulir 13 mm (D13) Benda Uji Ukuran D 1 D 2 D 3 D Rata rata Luas Penampang Beban Leleh Beban Runtuh Teg. Leleh Teg. Runtuh Overstrength Factor P y P u f y f u f u/f y [mm] [mm] [mm] [mm] [mm 2 ] [N] [N] [MPa] [MPa] [MPa] Nilai Rata rata Tegangan Tulangan 13 mm (D13) =

18 70 60 Beban [kn] Displacement [mm] D10 1 D10 2 D10 3 D13 1 D13 2 D13 3 Gambar 3.6 Grafik Hubungan Tegangan dengan Perpanjangan Tulangan Polos 10 mm ( 10) dan Tulangan Ulir (D13) Dari data pemeriksaan karakteristik agregat kasar dan agregat halus dilakukan perencanaan campuran (mix design) beton normal dengan metode ACI basis massa untuk mendapatkan proporsi air, semen, agregat halus, dan agregat kasar. Semua campuran membutuhkan air yang sama dalam kondisi agregat SSD yaitu 205 (kg/m 3 ) sehingga dapat dibandingkan antar campurannya. Agregat berasal dari alam sehingga ada selisih antara kadar air dan daya serapnya, oleh karena itu perlu dilakukan koreksi berat air, agregat halus, agregat kasar (Tabel 3.6). 13

19 Tabel 3.6 Proporsi Campuran No. Proporsi campuran (kg/m 3 ) Campuran 1 Serbuk kaca Campuran 2 Fly ash Campuran 3 30 % agr halus daur ulang 1 Air Koreksi Semen / fly ash / Agregat kasar , Agregat halus Superplasticizer ,8 8,9 3.4 Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian kuat tekan beton dilakukan terhadap silinder beton pada umur 4, 7, dan 28 hari dengan menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat tekan sebagai berikut: Gambar 3.7 Uji Kuat Tekan Tabel 3.7 Kuat Tekan Beton 28 hari Campuran dengan Serbuk Kaca Sampel Berat Tinggi Diameter Beban Luas Kuat Tekan (kg) (mm) (mm) (kn) (mm 2 ) (MPa)

20 Tabel 3.8 Kuat Tekan Beton Umur 28 hari dengan Campuran fly Ash Sampel Berat Tinggi Diameter Beban Luas Kuat Tekan (kg) (mm) (mm) (kn) (mm 2 ) (MPa) Tabel 3.9 Kuat Tekan Beton Umur 28 hari dengan Campuran 30% Agregat Halus Daur Ulang Sampel Berat Tinggi Diameter Beban Luas Kuat Tekan (kg) (mm) (mm) (kn) (mm 2 ) (MPa) Pengujian Kuat Tarik Beton Pengujian kuat tarik beton dilakukan terhadap silinder beton pada umur 28 hari dengan menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat tarik sebagai berikut: Gambar 3.8 Pengujian Kuat Tarik Beton 15

21 Tabel 3.10 Kuat Tarik Belah Beton dengan Campuran Serbuk Kaca Sampel Berat Panjang Diameter Beban Kuat Tarik (kg) (mm) (mm) (kn) (MPa) Tabel 3.11 Kuat Tarik Belah Beton Campuran dengan fly Ash Sampel Berat Panjang Diameter Beban Kuat Tarik (kg) (mm) (mm) (kn) (MPa) Tabel 3.12 Kuat Tarik Beton Umur dengan Campuran Sampel 30% Agregat Halus Daur Ulang Berat Panjang Diameter Beban Kuat Tarik (kg) (mm) (mm) (kn) (MPa) Pengujian Kuat Geser Beton Pengujian kuat geser beton dilakukan terhadap balok beton tanpa tulangan dengan ukuran 100 x 100 x 500 mm 3 pada umur 28 hari. Pengujian kuat geser menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat geser sebagai berikut: 16

22 Gambar 3.9 Hasil Pengujian Kuat Geser Tabel 3.13 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran Serbuk Kaca Sampel Berat (kg) Panjang (mm) Lebar (mm) Tinggi (mm) Beban (kn) Luas (mm 2 ) Kuat Geser (MPa) Tabel 3.14 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran fly Ash Berat Panjang Lebar Tinggi Beban Luas Kuat Sampel Geser (kg) (mm) (mm) (mm) (kn) (mm 2 ) (MPa) Sampel Tabel 3.15 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran Berat (kg) Panjang (mm) 30% Agregat Daur ulang Lebar (mm) Tinggi (mm) Beban (kn) Luas (mm 2 ) Kuat Geser (MPa)

23 3.7 Pengujian Kuat Lekat Beton Pengujian kuat lekat beton dilakukan terhadap kubus beton dengan ukuran 150 x 150 x 150 mm 3 dan tulangan baja dengan menggunakan UTM. Pengujian bond stress digunakan untuk mengetahui kekuatan lekatan antara beton dan tulangan baja. Benda uji dipasang alat LVDT untuk mengetahui besarnya slip yang terjadi pada tulangan terhadap beton (Gambar 3.14). Tulangan akan ditarik dengan laju pembebanan kn/detik. Hasil pegujian dapat dilihat pada tabel Gambar 3.10 Uji Bond Stress Kubus Beton Tabel 3.16 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran Serbuk kaca Panjang Sampel Tulangan (mm) D Tulangan (mm) Beban (kn) Luas Selimut (mm 2 ) Bond Stress (MPa) Tabel 3.17 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran Fly Ash Panjang D Luas Bond Beban Sampel Tulangan Tulangan Selimut Stress (mm) (mm) (kn) (mm 2 ) (MPa)

24 Tabel 3.18 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran Panjang Sampel Tulangan (mm) % Agregat Halus Daur ulang D Tulangan (mm) Beban (kn) Luas Selimut (mm 2 ) Bond Stress (MPa) Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang Uji kuat lentur balok beton bertulang digunakan untuk mengetahui besarnya kuat lentur dari balok beton bertulang dengan menggunakan UTM. Gambar 3.11 Uji Kuat Lentur Balok Beton Bertulang Tabel 3.19 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran Serbuk Kaca Sampel Panjang (mm) Tinggi (mm) Lebar (mm) Beban Leleh (kn) Momen Lentur (kn.m)

25 Tabel 3.20 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran Fly Ash Sampel Panjang Tinggi Lebar Beban Leleh (mm) (mm) (mm) (kn) Momen Lentur (kn.m) Tabel 3.21 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran Sampel Panjang (mm) 30% Agregat Halus Daur Ulang Tinggi (mm) Lebar (mm) Beban Leleh (kn) Momen Lentur (kn.m)

26 BAB 4 Analisis Hasil Pengujian Beton 4.1. Analisis Hasil Pengujian Beton Dalam penelitian ini, dilakukan beberapa pengujian beton terhadap tiga variasi beton self compacting dengan campuran menggunakan agregat kasar beton daur ulang dan agregat halus alami dengan penambahan serbuk kaca, fly ash, dan agregat halus daur ulang. Dalam bab ini akan dilakukan analisis terhadap hasil pengujian yang telah diperoleh dan dilakukan perbandingan terhadap teori teknologi beton Analisis Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Kuat tekan beton yang disyaratkan atau mutu beton yang direncanakan untuk ketiga variasi campuran adalah 30 MPa dan ditambahkan nilai deviasi standart sebesar 8.2 MPa. Dari hasil perhitungan statistik dan regresi dari kuat tekan beton hari ke 4, 7, dan 28 didapatkan besarnya estimasi kuat tekan pada hari ke 28, deviasi standar aktual, dan kuat tekan aktual beton. Pengujian ini menggunakan Compression Testing Machine dengan standar ASTM C 39/C 39M 09a. Tabel 4.1 Kuat Tekan karakteristik Beton No. Campuran 1 Serbuk kaca (MPa) Campuran 2 Fly ash (MPa) Campuran 3 30 % agr halus daur ulang (MPa) 1 Kuat tekan yang disyaratkan Estimasi kuat tekan rata rata pada 28 hari Deviasi standart Kuat tekan aktual Tidak tercapai Kuat tekan tercapai Kuat tekan tercapai Dari hasil pengujian kuat tekan beton terlihat bahwa campuran 1 dengan 10% serbuk kaca tidak tercapai kuat tekannya, sedangkan untuk campuran 2 dan 3 kuat tekan beton tercapai. Ketiga campuran semuanya menggunakan agregat 21

27 kasar daur ulang sehingga dapat dikatakan bahwa penggunaan agregat kasar daur ulang untuk campuran beton cukup memuaskan. Gambar 4.1 Hasil pengujian kuat tekan 4.3. Analisis Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Pengujian kuat tarik belah menggunakan Compression Testing Machine dengan standar ASTM C 496/C 496M 04. Pada penelitian ini, digunakan koefisien kuat tarik beton untuk membandingkan kuat tarik hasil pengujian dengan nilai kuat tarik pada beton normal dalam perhitungan teoritis, yaitu sebesar 0.62 `. Tabel 4.2 Kuat Tarik Belah Beton No Campuran 1 Serbuk kaca (MPa) 1 Kuat tarik belah (f ct) Campuran 2 Fly ash (Mpa) Campuran 3 30 % agr halus daur ulang (Mpa) Kuat tarik rata rata Kuat tekan (f c ) Koefisien kuat tarik = α = f ct / Batas α

28 Koefisien Kuat Tarik Pengujian vs Koef. Kuat Tarik Desain pada Campuran dengan Serbuk Kaca B Uji Batas Ijin B Uji 1 B Uji 2 B Uji 3 Dari hasil pengujian kuat tarik belah beton diperoleh dua benda uji yang mempunyai koefisien kuat tarik lebih besar dari koefisien desain. Satu benda uji dari campuran satu mempunyai koefisien sebesar dan satu benda uji dari campuran 2 mempunya nilai sebesar yang melebihi koefisien desain sebesar Gambar 4.2 Hasil Benda Uji pada Pengujian Kuat Tarik Belah 4.4. Analisis Hasil Pengujian Kuat Geser Beton Pengujian kuat geser beton pada penelitian ini menggunakan Compression Testing Machine. Koefisien kuat geser yang digunakan pada penelitian ini diambil sebesar 1 6 ` yang merupakan nilai batas yang digunakan pada beton normal dalam perhitungan teoritis. 23

29 Tabel 4.3 Kuat Geser Beton No Campuran Campuran 1 Serbuk kaca (MPa) 1 Kuat geser (f v) Campuran 2 Fly ash (MPa) Campuran 3 30 % agr halus daur ulang (MPa) Kuat geser rata rata Kuat tekan (f c ) Koefisien kuat geser = α = f v / Batas α Hasil kuat geser balok beton menunjukan bahwa ketiga campuran mempunyai koefisien kuat geser yang melampaui batas desain atau ijin sebesar Kuat geser beton dari ketiga campuran dalam batas yang aman. Gambar 4.3 Hasil Benda Uji pada Pengujian Kuat Geser 24

30 Koefisien Kuat Geser Pengujian vs Koef. Kuat Geser Desain pada Campuran dengan Fly Ash B Uji Batas Ijin B Uji 1 B Uji 2 B Uji Analisis Hasil Pengujian Bond Stress Pengujian ini menggunakan Universal Testing Machine dengan standar ASTM C 234. Tabel 4.4 Pengujian Bond Stress Beton No Campuran Kuat Lekat (f b) (MPa) 1 Campuran Serbuk kaca Campuran 2 Fly ash 3 Campuran 3 30 % agregat halus daur ulang Beban (N) Kegagalan terjadi pada Tulangan putus Tulangan putus Beton terbelah Slip Slip Slip Beton Beton Beton Beban maksimum yang dapat dipikul oleh benda uji pertama dan kedua pada campuran 1 adalah sebesar kn dan kn. Nilai ini sudah mendekati nilai beban rata rata ultimit yang dapat dipikul oleh tulangan yaitu sebesar kn. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kegagalan pada benda uji pertama dan kedua merupakan kegagalan pada tulangan. Sedangkan beban maksimum yang dapat dipikul oleh benda uji lain pada campuran 2 dan 3 lebih rendah dari nilai beban rata rata ultimit yang dapat dipikul oleh tulangan. Sehingga kegagalan yang terjadi adalah slip dan pada beton. 25

31 4.6. Analisis Hasil Pengujian Kuat Lentur Pengujian kuat lentur dilakukan terhadap 3 buah benda uji balok beton bertulang berdimensi 200 mm x 200 mm x 1200 mm. Tulangan ulir yang digunakan berdiameter 13 mm dan sengkang berdiameter 10 mm ketika beton mencapai umur 28 hari. Pengujian ini menggunakan Universal Testing Machine dengan standar ASTM C Tabel 4.5 Kuat Lentur Benda Uji Balok Beton Bertulang Campuran Beban Leleh Displacement Leleh Beban Ultimit Displacement Ultimit P y d y P u d u [kn] [mm] [kn] [mm] Rasio d u / d y Campuran 1 Serbuk kaca Campuran 2 Fly ash Campuran 3 30 % agregat halus daur ulang Beban leleh rata rata campuran 3 sebesar kn merupakan nilai terbesar dibandingkan dengan campuran lain. Sedangkan beban ultimit rata rata campiran 1 sebesar kn merupakan nilai terbesar. Daktilitas rata rata untuk masing masing campuran sebesar 3.28, 3.34, dan

32 BAB 5 Kesimpulan KESIMPULAN DAN SARAN Tiga variasi campuran SCC dengan kuat tekan karakteristik yang disyaratkan masing masing 30 Mpa. Campuran 1 adalah campuran beton dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan 10% serbuk kaca. Campuran 2 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan fly ash. Campuran 3 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang dengan 30% agregat halus daur ulang. 1. Kuat tekan aktual campuran dengan fly ash memberikan nilai terbesar MPa melebihi kuat tekan yang disyaratkan 30 MPa, kuat tekan campuran 2 tercapai yaitu sebesar MPa, dan campuran 1 tidak tercapai yaitu sebesar MPa 2. Kuat tarik belah untuk ketiga campuran tidak memenuhi syarat untuk desain. Campuran 1 rata rata sebesar 2.77 Mpa, campuran 2 sebesar 3.38 Mpa, dan campuran 3 sebesar 2.83 MPa. 3. Kuat geser untuk ketiga campuran memenuhi syarat untuk desain. Campuran dengan 30% agregat halus daur ulang memberikan nilai rata rata terbesar 5,18 Mpa, campuran 1 sebesar 3.53 Mpa, dan campuran 2 sebesar 4.52 MPa. 4. Kuat lekat antara tulangan dan beton (bond stress) campuran dengan serbuk kaca memberikan nilai rata rata terbesar 9.15 Mpa, kegagalan pada tulangan putus dan beton terbelah. Campuran 2 sebesar 8.01 Mpa, terjadi slip antara tulangan dan beton. Campuran 3 sebesar 8.35 MPa dengan kegagalan pada beton. 5. Pengujian lentur memberikan nilai beban ultimit. Campuran dengan serbuk kaca memberikan nilai rata rata beban ultimit terbesar kn, campuran 2 sebesar kn, dan campuran 3 sebesar kn. 6. Daktilitas beton dengan campuran fly ash paling bagus yaitu sebesar 3.34, campuran 1 sebesar 3.28, dan campuran 3 sebesar Saran 1. Peralatan Laboratorium Struktur yang telah lama dipakai perlu diperbaharui sehingga menunjang hasil penelitian yang lebih akurat. Misalnya cetakan beton, alat slump test, dan lain lain. 2. Dana untuk pembelian alat laboratorium yang terbatas jumlahnya perlu ditingkatkan karena sering menghambat kelancaran penelitian dan skripsi mahasiswa. 27

33 DAFTAR PUSTAKA ACI Committee 318 (2008). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI ) and Commentary. Farmington Hills, USA. ASTM C 78. Standard Test Method for Flexural Strenght of Concrete Using Simple Beam with Thrid Point Loading. Farmington Hills, USA. Departemen Pekerjaan Umum : SNI (2002). Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. Badan Standarisasi Nasional, Jakarta, Indonesia. Badan Standarisasi Nasional. SNI 7656:2012. Tata Cara Pemilihan Campuran untuk Beton Normal, Beton Berat dan Beton Massa. Jakarta, Indonesia. El Reedy, M. A. (2009). Advanced Materials and Techniques for Reinforced Concrete Stuctures. CRC Press. Nawy, Edward G. (2005). Reinforced Concrete. 5th ed. Pani, L., Francesconi, L. and Concu, G. (2011). Influence of Replacement Percentage of Recycle Aggregates on Recycled Aggregate Concrete Properties, Symposium PRAGUE, Fib. Yong, P.C., Teo, D.C.L. (2009). Utilisation of Recycled Agregate as Coarse Aggregate in Concrete, UNIMAS E Journal of Civil Engineering. Hansen, T.C. (1992). Recycling of Demolished Concrete and Masonry. 1st ed. Taylor & Francis Group. 28

34 29

35 30