KAJIAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON MUTU TINGGI BERSERAT TEMBAGA DENGAN METODE DREUX

Transkripsi

1 KAJIAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON MUTU TINGGI BERSERAT TEMBAGA DENGAN METODE DREUX ( Study Flexural Capacity Of High Quality Copper Fiber Concrete Beam With Dreux Methods ) SKRIPSI Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh AGUNG SETYO NUGROHO I KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2015

2 KAJIAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON MUTU TINGGI BERSERAT TEMBAGA DENGAN METODE DREUX ( Study Flexural Capacity Of High Quality Copper Fiber Concrete Beam With Dreux Methods ) SKRIPSI Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh AGUNG SETYO NUGROHO I KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2015 i

3 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET FAKULTAS TEKNIK PROGRAM TRANSFER S1 JURUSAN TEKNIK SIPIL Jl. Ir. Sutami No. 36A Kentingan Surakarta Indonesia Telp. (0271) Fax LEMBAR KOMUNIKASI DAN PEMANTAUAN Mata Kuliah : Skripsi Nama Mahasiswa : Agung Setyo Nugroho NIM : I Jurusan / Program Studi : Teknik Sipil / S1 Non Reguler Dosen Pembimbing 1 : Ir. Slamet Prayitno, MT NIP : Dosen Pembimbing 2 : Ir. Supardi, MT NIP : No. Tanggal Catatan Pangarahan Paraf

4 HALAMAN PERSETUJUAN KAJIAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON MUTU TINGGI BERSERAT TEMBAGA DENGAN METODE DREUX ( Study Flexural Capacity Of High Quality Copper Fiber Concrete Beam With Dreux Methods ) SKRIPSI Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh AGUNG SETYO NUGROHO I Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Dosen Pembimbing I Persetujuan Dosen Pembimbing: Dosen Pembimbing II Ir. Slamet Prayitno, MT Ir. Supardi, MT NIP NIP ii

5 HALAMAN PENGESAHAN KAJIAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON MUTU TINGGI BERSERAT TEMBAGA DENGAN METODE DREUX ( Study Flexural Capacity Of High Quality Copper Fiber Concrete Beam With Dreux Methods ) SKRIPSI Disusun Oleh AGUNG SETYO NUGROHO I Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelah Maret Surakarta pada : Hari : Tanggal : Maret 2015 Ir. Slamet Prayitno, MT... NIP Ir. Supardi, MT... NIP Ir. Endang Rismunarsi, MT... NIP Ir. Purwanto, MT... NIP Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Mengesahkan, Ketua Program Studi Non-Reg Jurusan Teknik Sipil Ir. Bambang Santosa, MT Edy Purwanto, ST, MT NIP NIP iii

6 MOTTO Sungguh bersama kesukaran dan keringanan. Karna itu bila selesai ( mengerjakan yang lain ). Dan kepada Tuhan berharaplah. (Q.S. Al Insyirah : 6-8). jenius adalah 99 % inspirasi dan 1 % keringat iv

7 PERSEMBAHAN Alhamdulillah, segala puji saya panjatkan kepada ALLAH SWT PENCIPTA ALAM SEMESTA INI atas rahmat dan hidayah-nya. KARYA KECILKU INI SAYA PERSEMBAHKAN untuk : Papi, Mami, dan Kakak-kakakku terimakasih my family, yang tak henti-hentinya mendoakan, mendidikku tak pernah jenuh dan selalu menyanyangiku. MY pip ( Pippin Arinta dewi ) Terimakasih support dan doanya. Yang selalu menghiburku disaat terpuruk dalam skripsi. Bapak Slamet Prayitno dan Bapak Supardi selaku pembimbing skripsi. Teman-teman group Skripsi Serat Tembaga RAHMAT, SASTRO, ANDY. Yeahhh amazing teamwork!!!!!!! TEMAN SEPERJUANGAN YANG TRANSFER DI UNS 2012 ARIEF, DONI, HENDRIK, DITA, Lukman K, ijhe ledo, aan raspatih, dwi s. Seluruh Teman-teman Teknik Sipil Non Reguler 2012 UNS. bersama kalian aku belajar menuntut ilmu untuk meraih mimpi. Terima kasih atas kebersamaannya dan dukungannya selama ini. v

8 ABSTRAK Agung Setyo Nugroho, Kajian Kapasitas Lentur Balok Beton Mutu Tinggi Berserat Tembaga Dengan Metode Dreux. Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Struktur bangunan mengalami perkembangan yang pesat. Struktur beton bertulang merupakan salah satu struktur yang sangat diandalkan kekuatanya saat ini, dan banyak dimanfaatkan pada pembangunan gedung-gedung tinggi, jembatan, tower dan sebagainya. Maka struktur tersebut membutuhkan beton mutu tinggi agar bisa menopang pembebanan yang besar. High strenght concrete yaitu beton dengan kekuatan yang tinggi atau diatas kekuatan standar yang mana hal tersebut dipengaruhi dari beberapa hal, seperti FAS (faktor air semen), kualitas agregat dan bahan tambah. Beton mutu tinggi metode dreux, yaitu suatu perancangan campuran beton yang telah dikembangkan oleh Prof. George Dreux sehingga akan didapatkan kekuatan tekan hingga 46 MPa. Beton mutu tinggi berserat tembaga metode dreux yakni beton yang terdiri dari agregat kasar (kerikil), agregat halus (pasir), semen portland, air ditambah dengan serat tembaga dan baja tulangan yang dirangkai. Serat tembaga dipilih karena merupakan daur ulang limbah dari kabel dan banyak terdapat di Indonesia. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penambahan serat tembaga terhadap kapasitas lentur balok. Pengujian ini menggunakan metode experimental dengan benda uji berupa balok dengan 2 titik pembebanan yang berukuran 8 cm x 12 cm x 100 cm. Jumlah sampel 20 buah, dimana masing masing persentase serat 0%; 0,5%; 1%; 1,5%, dan 2% berjumlah 4 buah. Mutu beton yang direncanakan adalah f c = 46 MPa. Uji lentur dilakukan pada umur 28 hari. Hasil pengujian dan perhitungan menunjukan peningkatan kapasitas lentur Rerata dan kapasitas lentur dengan analisis rumus Suhendro sebesar 12,68% sebesar 0,57 Tonm dan 12,02% sebesar 0,54 Tonm, kemudian 0,85% sebesar 0,305 Tonm untuk kapasitas lentur dengan analisis rumus SNI. Peningkatan kapasitas lentur terjadi di kadar serat optimum 0,95%-1,07%. Hal ini disebabkan adanya pengaruh penambahan serat pada benda uji. Serat yang ditambahkan dapat menyebar secara merata dimana serat seolah-olah berfungsi sebagai penambah kuat tarik tulangan mikro selain baja tulangan balok itu sendiri. Semua pola retak awal terjadi di 1/3 tengah bentang dan keruntuhannya terjadi didaerah tersebut, Sehingga dari hasil penelitian tersebut dapat dikatakan sebagai keruntuhan lentur. Kata kunci : kapasitas lentur, beton mutu tinggi, dreux, Serat, tembaga. vi

9 ABSTRACT Agung Setyo Nugroho, Study of Flexural Capacity of High Quality Copper Fiber Concrete Beams With Dreux method. Final Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering University of March Surakarta. The structure of the building has undergone rapid development. Reinforced concrete structure is a structure that is very reliable strength today, and widely used in the construction of tall buildings, bridges, towers and so on. Then the structure require high strength concrete in order to sustain a large load. High strenght of concrete is concrete with high strength or above the standard strength where it is influenced from several things, such as FAS (cement water factor), the quality of aggregate and added ingredients. High quality concrete dreux method, which is a concrete mix design that has been developed by Prof. George Dreux so that we will get the compressive strength of up to 46 MPa. High quality copper fibrous concrete dreux method comprising the concrete coarse aggregate (gravel), fine aggregate (sand), portland cement, water coupled with copper and steel fiber reinforcement are assembled. Copper fibers chosen because it is a waste recycling of cable and widely available in Indonesia. This study aims to determine the extent of the effect of adding copper to fiber bending capacity of the beam. This test uses experimental methods to test object in the form of a beam with two point loading measuring 8 cm x 12 cm x 100 cm. Number of samples 20 pieces, where each percentage of fiber 0%; 0.5%; 1%; 1.5%, and 2% consists of 4 pieces. Planned concrete quality is f'c = 46 MPa. Bending test performed at 28 days. Test results and calculations showed an increase in mean flexural capacity and flexural capacity with analytical formula of 12.68% Suhendro of 0.57 and 12.02% Tonm Tonm of 0.54, then 0.85% of 0,305 Tonm for flexural capacity with analysis SNI formula. Increased capacity of bending occurs at the optimum fiber content of 0.95% -1.07%. This is due to the effect of adding fiber to the test object. Added fiber can be spread evenly in which the fiber as if to function as a powerful enhancer of micro tensile reinforcement besides reinforcing steel beam itself. All initial crack pattern occurs in 1/3 midspan and collapse occurred in the area, so that the results of the study can be regarded as bending collapse. Keywords: flexible capacity, high quality concrete, dreux, copper. vii

10 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul Kajian Kapasitas Lentur Balok Beton Mutu Tinggi Berserat Tembaga Dengan Metode Dreux. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka banyak kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1. Ir. Bambang Santoso, MT, Selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta Staf. 2. Edy Purwanto, ST, MT, Selaku Ketua Program Studi Non Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf. 3. Ir. Slamet Prayitno, MT, selaku Dosen Pembimbing I Skripsi. 4. Ir. Supardi, MT, Selaku Dosen Pembimbing II Skripsi. 5. Dr Niken Silmi S, ST, MT, Selaku Dosen Pembimbing Akademik. 6. Ir. Endang Rismunarsi, MT, selaku Dosen Penguji I. 7. Ir. Purwanto, MT, Selaku Dosen Penguji II. 8. Semua Staf Pengajar pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 9. Group Serat Tembaga, Terimakasih untuk kerja samanya.tanpa kekompakan semuanya tak akan selancar ini. Kita bisa karena bersama. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang membutuhkan, Khususnya bagi penulis sendiri. Surakarta, Maret 2015 Penulis viii

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... MOTTO... PERSEMBAHAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv v vi vii viii ix xiii xvi xviii xx BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penilitian Manfaat Teoritis Manfaat Praktis.. 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Dasar Teori Material Dasar Pembentuk Beton Semen Portland Agregat Air ix

12 Perawatan Beton (Curing) Beton Metode Dreux Beton Serat Pengertian Serat Beton Mutu Tinggi Metode Dreux Berserat Tembaga Sifat Struktural Beton Serat Konsep Beton Serat Mekanisme Kerja Serat Kuat Lentur Balok Beton Analisis Kuat Batas Tampang Balok Beton Bertulang BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Uraian Umum 3.2. Tahapan Penelitian 3.3. Alat Uji Penelitian 3.4. Bahan Uji Penelitian Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar Standar Pengujian Agregat Halus Standar Pengujian Agregat Kasar Pengujian Agregat Halus Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus Pemeriksaan Kadar Zat Organik dalam Agregat Halus Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Pengujian Gradasi Agregat Halus Pengujian Agregat Kasar Pengujian Specific Gravity Pengujian Gradasi Pengujian Abrasi Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan 3.6. Pembuatan Benda Uji 3.7. Perawatan Benda Uji x

13 3.8. Pengujian Kuat Lentur Langkah-langkah Pelaksanaan Pengujian Kuat Lentur BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar Hasil Pengujian Agregat Halus Hasil Pengujian Kandungan Lumpur Hasil Pengujian Kandungan Zat Organik Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus Hasil Pengujian Agregat Kasar Hasil Pengujian Specific Grafity Agregat Kasar Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar 4.2. Hasil Perhitungan Rancang Campur Metode Dreux Hasil Pengujian Slump Flow Hasil Pengujian dan Pembahasan Berat Jenis Data Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Belah Beton Data Hasil Pengujian Kuat Tekan Data Hasil Pengujian Kuat Tarik belah Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Polos Data Hasil Pengujian Kuat Lentur dan Analisis Data Data Hasil Pengujian Kuat lentur Analisis Data Momen Nominal Hasil Pengujian Momen Nominal Hasil Analisis Menurut Rumus Suhendro (1991) Momen Nominal Hasil Analisis (Menurut SNI) Pembahasan Penelitian Pola Retak Balok Beton Bertulangan Baja dengan Penambahan Serat Tembaga xi

14 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 94 xx xii

15 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. Penampang Balok Beton Gambar 2.6. Diagram Gaya SFD dan BMD Gambar 2.7. Distribusi Regangan dan Tegangan Lentur pada Balok Beton (Menurut SNI) Gambar 2.8. Distribusi Regangan dan Tegangan pada Balok Fiber Penuh (Usulan Suhendro, 1991) Gambar 3.1. Bagan Alir Tahap tahap Metode Penelitian Gambar 3.2. Timbangan Basqule Gambar 3.3. Timbangan Digital 28 Gambar 3.4. Set Ayakan Gambar 3.5. Oven Gambar 3.6. Corong Konik Gambar 3.7. Cetakan Balok / Bekisting Gambar 3.8. Universal Testing Machine (UTM) Gambar 3.9. Compression Testing Machine (CTM) Gambar Proses Curing Gambar Loading Frame Gambar Dial Gauge Kapasitas Penurunan 50 mm Gambar Hydraulic Pump Gambar Hydraulic Jack Gambar Transducer xiii

16 Gambar Load cell Gambar UTM Gambar Baja setelah Ditarik 42 Gambar Penimbangan Agregat 44 Gambar Proses Pengadukan Beton.. 44 Gambar Proses Pemadatan Beton 45 Gambar Pelabelan Beton. 45 Gambar Pengecatan Dan Penggambaran Benda Uji Balok 46 Gambar Sketsa Pembebanan Benda Uji. 47 Gambar Pembebanan Benda uji.. 47 Gambar Setting Up alat pengujian Balok 48 Gambar 4.1 Hasil Pengujian Kandungan Zat Organik. 51 Gambar 4.2 Grafik Gradasi Agregat Gambar 4.3 Grafik Gradasi Agregat Kasar.. 55 Gambar 4.4 Skema Pengujian Kuat Lentur Gambar 4.5 Grafik Hubungan Kadar Serat Dengan Lendutan Pada Saat Retak Pertama 66 Gambar 4.6 Grafik Hubungan Kadar Serat Dengan Lendutan Pada Saat Beban Maksimum. 67 Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Hubungan Antara Beban dengan Lendutan Setiap Benda Uji Gambar 4.8 Diagram Gaya SFD dan BMD.. 74 Gambar 4.9 Distribusi Regangan Tegangan menurut Rumus suhendro Gambar 4.10 Distribusi Regangan Tegangan menurut Rumus SNI. 80 Gambar 4.11 Diagram Perbandingan commit Momen to Nominal user Hasil xiv

17 Pengujian Dan Analisis.. 83 Gambar 4.12 Grafik perbandingan Regeresi momen nominal hasil pengujian dan analisis 83 Gambar 4.13 Pola retak balok beton BK 0 (A) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 0 % dibagian sebelah kiri. 87 Gambar 4.14 Pola Retak balok beton Bk 0 (A) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 0 % dibagian sebelah kanan.. 88 Gambar 4.15 Pola Retak balok beton Bk 0,5 (B) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 0,5 % dibagian sebelah kiri 88 Gambar 4.16 Pola Retak balok beton Bk 0,5 (B) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 0,5 % dibagian sebelah kanan 88 Gambar 4.17 Pola retak balok beton BK 1 (A) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 1 % dibagian sebelah kiri.. 89 Gambar 4.18 Pola retak balok beton BK 1 (A) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 1 % dibagian sebelah kanan.. 89 Gambar 4.19 Pola retak balok beton BK 1,5 (A) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 1,5 % dibagian sebelah kiri 89 Gambar 4.20 Pola retak balok beton BK 1,5 (A) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 1,5 % dibagian sebelah kanan 90 Gambar 4.21 Pola retak balok beton BK 2 (B) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 2 % dibagian sebelah kiri Gambar 4.22 Pola retak balok beton BK 2 (B) tulangan baja dengan penambahan serat tembaga 2 % dibagian sebelah kanan.. 90 xv

18 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Susunan Unsur Semen Portland... 8 Tabel 2.2. Jenis-jenis Semen Portland... 8 Tabel 2.3. Batasan Susunan Butiran Agregat Halus Tabel 2.4. Batasan Susunan Butiran Agregat Kasar Tabel 3.1. Jumlah dan Kode Benda Uji Kuat Lentur. 25 Tabel 3.2. Pengaruh Kadar Zat Organik Terhadap Persentase Penurunan Kekuatan Beton Tabel 3.3. Syarat Persentase Berat Lolos Standar ASTM Tabel 4.1. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Tabel 4.2. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus. 52 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Agregat Halus Tabel 4.4. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar 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 Berat Jenis Beton Mutu Tinggi Metode Dreux Berserat Tembaga Tabel 4.9. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Tabel Perubahan Kuat Tekan Tabel Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah beton Tabel Hasil Pengujian Kuat lentur tulangan baja Tabel Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok beton dan posisi runtuh 63 Tabel Hasil Beban dan Lendutan Saat Retak Pertama. 64 Tabel Hasil Beban dan Lendutan Saat Beban Maksimum Tabel Hasil perubahan Lendutan pada saat retak. 66 Tabel Hasil perubahan Lendutan pada saat maksimum 67 xvi

19 Tabel Hasil Perhitungan Momen Nominal Hasil Pengujian 76 Tabel Hasil Perhitungan Momen Nominal Secara Analisis (Menurut Suhendro,1991). 80 Tabel Hasil Perhitungan Momen Nominal Secara Analisis (SNI). 82 Tabel Rangkuman Hasil Perhitungan Momen Nominal Berdasarkan Pengujian dan Analisis xvii

20 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E Lampiran F Lampiran G : Uji Agregat : Mix Design Metode Dreux : Hubungan Grafik Lendutan : Data Hasil Penelitian : Gambar Pola Retak : Dokumentasi Penelitian : Surat-Surat xx