KUAT LEKAT TULANGAN PADA BERBAGAI VARIASI MUTU BETON NORMAL

Transkripsi

1

2 KUAT LEKAT TULANGAN PADA BERBAGAI VARIASI MUTU BETON NORMAL 1 Arusmalem Ginting 2 Doni Herwindo 3 Wahyu Anggara Setiawan 1 Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik 2,3 Alumni Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta Jurnal Janateknika Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta Vol. 12, No. 2, Juli 2010

3 KUAT LEKAT TULANGAN PADA BERBAGAI VARIASI MUTU BETON NORMAL 1 Arusmalem Ginting 2 Doni Herwindo 3 Wahyu Anggara Setiawan 1 Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta 2,3 Alumni Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta INTISARI Beton mempunyai kekuatan yang besar dalam menahan gaya tekan (compression), namun lemah dalam menahan gaya tarik. Bagian beton yang menahan gaya tarik akan diperkuat atau digantikan oleh baja tulangan. Baja tulangan berfungsi untuk meningkatkan daktilitas, sehingga kapasitas beton untuk mendukung beban menjadi meningkat. Pada waktu komponen struktur beton bertulang bekerja menahan beban akan timbul tegangan lekat pada permukaan singgung antara batang tulangan dengan beton. Salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya kuat lekat tersebut adalah mutu beton. Berdasarkan hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian mengenai pengaruh mutu beton terhadap kuat lekat tulangan. Benda uji kuat lekat pada penelitian ini berbentuk kubus dengan ukuran sisi 15 cm. Jumlah benda uji kuat lekat setiap variasi mutu beton sebanyak 2 buah. Mutu beton yang digunakan pada penelitian ini sebanyak enam variasi. Tulangan baja ulir D12 diletakkan di tengah tampang kubus dengan panjang penanaman (embedment length) setinggi kubus yaitu sepanjang 15 cm. Selain pengujian kuat lekat tulangan juga dilakukan pengujian pendahuluan yaitu pengujian kuat tekan beton dan kuat tarik baja. Pengujian kuat tekan beton dan kuat tarik tulangan dilakukan setelah beton berumur 28 hari. Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa mutu beton berpengaruh terhadap kuat lekat tulangan. Semakin tinggi mutu beton kuat lekat tulangannya juga semakin tinggi. Hubungan gaya cabut dengan perpanjangan tulangan linear sampai batas tertentu dan setelah itu tidak linear lagi. Kegagalan benda uji kuat lekat yang terjadi pada penelitian ini terjadi karena luluhnya tulangan. Kata kunci: kuat lekat tulangan, mutu beton. I. PENDAHULUAN Beton banyak digunakan sebagai bahan bangunan karena harganya relatif murah, kuat tekannya tinggi, dapat dibuat sesuai dengan bentuk dan ukuran yang diinginkan, dapat dikombinasikan dengan baja tulangan, dan masih banyak lagi kelebihan-kelebihan yang lain. Beton mempunyai kekuatan yang besar dalam menahan gaya tekan (compression), namun lemah dalam menahan gaya tarik. Bagian beton yang menahan gaya tarik akan diperkuat atau digantikan oleh baja tulangan. Baja tulangan berfungsi untuk meningkatkan daktilitas, sehingga kapasitas beton untuk mendukung beban menjadi meningkat. 1

4 Salah satu dasar anggapan yang digunakan dalam perencanaan dan analisis struktur beton bertulang adalah lekatan (bond) antara batang tulangan baja dengan beton yang mengelilinginya berlangsung sempurna tanpa terjadi penggelinciran atau pergeseran. Berdasarkan atas anggapan tersebut maka pada waktu komponen struktur beton bertulang bekerja menahan beban akan timbul tegangan lekat pada permukaan singgung antara batang tulangan dengan beton (Dipohusodo, 1994). Pada pelaksanaan di lapangan sering sekali aturan-aturan mengenai pembengkokan atau kait tulangan kurang diperhatikan. Hal ini mengakibatkan aksi komposit antara tulangan dan beton sangat mengandalkan lekatan antara kedua bahan tersebut. Banyak faktor yang mempengaruhi besarnya kuat lekat diantaranya adalah mutu beton. Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakukan penelitian mengenai kuat lekat tulangan pada berbagai variasi mutu beton. II. TINJAUAN PUSTAKA 1. Kuat tekan beton Berdasarkan SNI kuat tekan beton adalah besarnya beban per satuan luas yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan oleh mesin tekan. Kuat tekan dihitung dengan Persamaan 2.1. berikut ini. ' Pc f C = (2.1) Ac Dengan : f c = kuat tekan beton P c = beban maksimum (N) A c = luas penampang benda uji (mm 2 ) 2. Kuat tarik baja Tujuan pengujian kuat tarik baja berdasarkan SNI adalah untuk mendapatkan nilai kuat tarik baja dan parameter lainnya yang dapat digunakan untuk pengendalian mutu baja. Tegangan leleh baja dihitung dengan persamaan 2.2. berikut ini. Py f y = (2.2) As dengan : f y = Tegangan leleh baja P y = beban leleh (N) A s = luas tampang baja (mm 2 ) 3. Kuat lekat tulangan Gaya lekat pada struktur beton bertulang adalah gaya geser longitudinal setiap satuan panjang tulangan yang terjadi pada permukaan singgung tulangan dengan beton sekelilingnya. Distribusi gaya lekat sepanjang tulangan tarik pada umumnya tidak seragam. Tegangan lekat dapat didefinisikan sebagai gaya lekat setiap satuan luas permukaan tulangan (Elagroudy, 2003). Menurut Nawy (1998) kuat lekat antara tulangan dan beton merupakan hasil dari berbagai parameter, seperti lekatan antara beton dengan permukaan tulangan baja dan tekanan beton terhadap tulangan akibat adanya 2

5 susut pengeringan pada beton. Gesekan antara tulangan baja dan beton juga meningkatkan tahanan terhadap gelincir. Efek total ini disebut sebagai lekatan (bond). Kuat lekat tulangan dan beton tergantung pada faktor-faktor utama sebagai berikut : a. lekatan antara beton dan tulangan baja, b. efek gripping (memegang) sebagai akibat dari susut pengeringan beton di sekeliling tulangan, c. tahanan gesekan terhadap gelincir dan saling mengunci pada saat tulangan mengalami tegangan tarik, d. efek kualitas beton dan kekuatan tarik dan tekannya, e. efek penjangkaran ujung tulangan, dan f. diameter, bentuk dan jarak tulangan. Tulangan polos dapat terlepas dari beton karena terbelah di arah memanjang bila adhesi atau perlawanan gesek cukup tinggi, atau dapat terlepas keluar dengan meninggalkan lobang bulat di dalam beton untuk adhesi dan tahanan gesek yang rendah. Batang tulangan berprofil direncanakan untuk merubah pola dari perilaku dan memperkecil andalan atas gesekan dan adhesi, dan lebih mengandalkan tahanan dari gerigi terhadap beton. Keruntuhan lekatan (bond failure) tulangan berprofil di dalam beton berbobot normal hampir selalu merupakan keruntuhan akibat terbelahnya beton (Wang, 1993). Berdasarkan SNI cetakan benda uji kuat lekat dibuat dari baja berbentuk kubus dengan panjang sisi 15 cm, setelah benda uji berumur 24 jam cetakan dilepas. Setelah benda uji berumur 28 hari dilakukan pull out test, menggunakan alat Universal Testing Machine, kecepatan penambahan beban maksimum 22 kn/menit, kemudian dihentikan bila dicapai titik leleh baja tulangan, beton penutup pecah atau tulangan telah bergeser minimum 2,5 mm. Perhitungan kuat lekat tulangan berdasarkan direct tension pullout bond test lebih besar dari kuat lekat tulangan yang terjadi pada balok. Kuat lekat tulangan berdasarkan direct tension pullout bond test harus direduksi untuk memperhitungkan kuat lekat tulangan yang sesungguhnya pada balok (Ginting, 2008). Kuat lekat (u) antara baja tulangan dengan beton dapat dihitung dengan Persamaan 2.3. berikut ini. Pmax u = (2.3) π. d. l dengan: u = kuat lekat tulangan d = diameter tulangan (mm) P max = beban tarik maksimum (N) l = panjang tulangan tertanam (mm) III. METODE PENELITIAN Benda uji kuat lekat yang digunakan pada penelitian ini berbentuk kubus dengan ukuran sisi 15 cm. Jumlah benda uji kuat lekat setiap variasi mutu beton sebanyak 2 buah. Mutu beton yang digunakan pada penelitian ini sebanyak enam variasi kuat tekan. Tulangan baja ulir D12 diletakkan di tengah tampang kubus dengan panjang penanaman (embedment length) setinggi kubus yaitu sepanjang 15 cm. Panjang tulangan yang menonjol (di luar kubus beton) menyesuaikan dengan kebutuhan panjang minimum yang 3

6 diperlukan oleh alat UTM, pada penelitian ini digunakan sepanjang 60 cm. Untuk lebih jelasnya benda uji kuat lekat ini dapat dilihat pada Gambar 3.1. Gambar 3.1. Benda uji kuat lekat tulangan Sebelum dilakukan pengujian kuat lekat tulangan terlebih dahulu dilakukan pengujian pendahuluan yaitu pengujian kuat tekan beton dan kuat tarik baja. Pengujian kuat tekan beton dan kuat lekat dilakukan setelah beton berumur 28 hari. Langkah-langkah pengujian kuat lekat tulangan adalah sebagai berikut: a. Benda uji dipasang pada mesin uji dan batang tulangan yang menonjol dijepit. b. Batang tulangan dibebani dengan kecepatan maksimum 22 kn/menit. c. Beban yang diberikan secara berangsur dibaca dan dicatat. d. Pemberian beban dan pembacaan dilanjutkan hingga mencapai titik leleh tulangan atau beton penutup pecah atau terjadi slip sekurang-kurangnya 2,5 mm pada ujung yang dibebani. Untuk lebih jelasnya mengenai pengujian kuat lekat tulangan dapat dilihat pada Gambar 3.2. berikut ini. Gambar 3.2. Pengujian kuat lekat tulangan Data-data yang didapat dari hasil penelitian ini dianalisis untuk membuat kesimpulan-kesimpulan maupun sara-saran. 4

7 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Kuat tekan beton Kuat tekan beton yang digunakan pada penelitian ini seperti pada Tabel 4.1. berikut ini. Variasi I II III IV V VI Tabel 4.1. Kuat tekan beton Kuat Gaya tekan (N) Benda Uji I ,41 II ,26 III ,98 I ,91 II ,21 II ,56 I ,27 II ,27 III ,70 I ,41 II ,27 III ,41 I ,54 II ,54 III ,96 I ,39 II ,11 III ,38 Kuat tekan rata-rata 15,89 16,23 18,41 22,69 28,35 32,63 Dari Tabel 4.1. didapat kuat tekan beton rata-rata semua variasi pada umur 28 hari berada antara MPa sehingga beton ini termasuk beton normal. 2. Kuat tarik baja Kuat tarik baja ulir D12 yang digunakan pada penelitian ini seperti pada Tabel 4.2. dan Gambar 4.1. berikut ini. Benda uji Gaya luluh (N) Tabel 4.2. Kuat tarik baja Luas Tegangan tampang luluh (mm 2 ) D12 (I) 39815,80 82, ,65 D12 (II) 34050,00 89, ,67 Tegangan luluh rata-rata 429,66 Dari Tabel 4.2. didapat besarnya tegangan luluh rata-rata baja ulir D12 sebesar 429,66 MPa. Diameter pengenal (d p ) tulangan berprofil (ulir) dihitung berdasarkan PBI 1971 seperti pada Tabel 4.3. berikut ini. 5

8 Benda Uji Tabel 4.3. Diameter pengenal tulangan berprofil (ulir) Berat (kg) Panjang (m) g (kg/m) d p = 12,8. (mm) I 0,5085 0,6490 0, ,33 II 0,5150 0,6475 0, ,42 III 0,5200 0,6525 0, ,43 g d p rata-rata (mm) 11,39 Dari Tabel 4.3. didapat diameter pengenal (d p ) tulangan ulir yang dipakai pada penelitian ini adalah sebesar 11,39 mm. Tegangan Regangan D12 Ulir (II) D12 Ulir (I) Gambar 4.1. Diagram tegangan-regangan baja ulir D12 3. Kuat lekat tulangan Hasil pengujian kuat lekat tulangan dengan berbagai variasi mutu beton seperti pada Tabel 4.4. berikut ini. Mutu beton 15,89 16,23 18,41 22,69 28,35 32,63 Tabel 4.4. Kuat lekat tulangan Gaya Gaya cabut Benda cabut rata-rata uji (N) (N) I II I II I II I II I II I II Kuat lekat , , , , , ,17 6

9 Dari Tabel 4.4. dapat dilihat bahwa mutu beton berpengaruh terhadap kuat lekat tulangan. Semakin tinggi mutu beton kuat lekat tulangannya juga semakin tinggi. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.2. Kuat lekat Kuat tekan beton Gambar 4.2. Kuat lekat tulangan Dari Gambar 4.2. dapat dilihat bahwa kuat lekat tulangan dari mutu beton 15,89 MPa terus meningkat sampai mutu beton 28,35 MPa, dan pada mutu beton 32,63 MPa kembali turun yang disebabkan oleh pecahnya penutup beton. Hubungan gaya cabut dengan perpanjangan tulangan dapat dilihat pada Gambar 4.3. berikut ini Beban (N) Perpanjangan (mm) 15,89 MPa 16,23 MPa 18,41 MPa 22,69 MPa 28,35 MPa 32,63 MPa Gambar 4.3. Hubungan gaya cabut dengan perpanjangan tulangan 7

10 Dari Gambar 4.3. dapat dilihat bahwa hubungan gaya cabut dengan perpanjangan tulangan linear sampai batas tertentu dan setelah itu tidak linear lagi. Besarnya tegangan yang terjadi pada tulangan baja akibat gaya cabut dapat dihitung seperti ditunjukkan pada Tabel 4.5. berikut ini. Mutu Beton Tabel 4.5. Tegangan yang terjadi pada tulangan Gaya cabut (N) Diameter (mm) Luas tampang (mm 2 ) Tegangan 15, ,39 101,89 499,04 16, ,39 101,89 517,98 18, ,39 101,89 545,83 22, ,39 101,89 574,79 28, ,39 101,89 634,94 32, ,39 101,89 588,16 Dari Tabel 4.5. dapat dilihat bahwa secara teoritis tulangan pada semua variasi mutu beton sudah mencapai kondisi luluh karena tegangan yang terjadi lebih besar dari tegangan luluh tulangan sebesar 429,66 MPa. Hubungan gaya cabut dengan selip yang terjadi pada tulangan dapat dilihat pada Gambar 4.4. berikut ini Beban (N) Selip (mm) 15,89 MPa 16,23 MPa 18,41 MPa 22,69 MPa 28,35 MPa 32,63 MPa Gambar 4.4. Hubungan gaya cabut dengan selip tulangan Dari Gambar 4.4. dapat dilihat bahwa pada semua variasi mutu beton besarnya selip tulangan yang terjadi masih kurang dari 2,5 mm, sehingga kegagalan yang terjadi pada pengujian cabut ini bukan karena selipnya tulangan. Besarnya selip yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan peraturan seperti pada SNI Kegagalan yang terjadi pada benda uji kuat lekat seperti ditunjukkkan pada Gambar 4.5. berikut ini. 8

11 15,89 MPa 16,23 MPa 18,41 MPa 22,69 MPa 28,35 MPa 32,63 MPa Gambar 4.5. Kegagalan benda uji kuat lekat Dari Gambar 4.5. dapat dilihat bahwa kegagalan benda uji kuat lekat pada mutu beton 15,89 MPa, 16,23 MPa, dan 18,41 MPa berupa retaknya penutup beton dan luluhnya tulangan. Pada mutu beton 22,69 MPa dan 28,35 MPa kegagalan berupa retaknya penutup beton dan putusnya tulangan. Pada mutu beton 32,63 MPa kegagalan berupa terbelahnya penutup beton dan putusnya tulangan. IV. KESIMPULAN Dari hasil pengujian dan analisis yang dilakukan pada penelitian ini maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Mutu beton berpengaruh terhadap kuat lekat tulangan. 2. Semakin tinggi mutu beton kuat lekat tulangannya juga semakin tinggi. 3. Hubungan gaya cabut dengan perpanjangan tulangan linear sampai batas tertentu dan setelah itu tidak linear lagi. 4. Kegagalan benda uji kuat lekat terjadi karena luluhnya tulangan. DAFTAR PUSTAKA Anonim, Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI 1971), Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, Direktorat Jenderal Cipta Karya, Depertemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik. Anonim, SNI , Metode Pengujian Kuat Tekan Beton, Puslitbang Jalan dan Jembatan, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. Anonim, SNI , Metode Pengujian Untuk Membandingkan Berbagai Beton Berdasarkan Kuat Lekat Yang Timbul Terhadap Tulangan, Puslitbang Permukiman. Anonom, SNI , Metode Pengujian Kuat Tarik Baja Beton, Puslitbang Jalan dan Jembatan, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. Dipohusodo, I., 1994, Struktur Beton Bertulang, PT, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 9

12 Elagroudy, H., 2003, Bond Characteristics Of Micro-Composite Multistructural Formable Steel Used In Reinforced Concrete Structures, Master of Science Thesis, Civil Engineering, North Carolina State University, USA, Ginting, A., 2008, Perbandingan Kuat Lekat Tulangan Berdasarkan Direct Tension Pullout Bond Test Dengan Kuat Lekat Tulangan Pada Balok, Jurnal Wahana Teknik Sipil, Volume 13, Nomor 1, Politeknik Negeri, Semarang. Nawy, E.G., 1998, Beton Bertulang suatu Pendekatan Dasar, Cetakan II, PT Refika Aditama, Bandung. Wang, C.K. dan Salmon, C.G., 1993, Desain Beton Bertulang, Edisi Ke-4, Jilid 1, Erlangga, Jakarta. 10