BAB I PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara. 1 Kardiyono Tjokrodimuljo, 1994, Teknologi Beton.

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Beton merupakan bahan yang tidak asing lagi di telinga dan telah lama dikenal. Pengetahuan tertua tentang beton di temukan di Timur Tengah pada 5600 SM. bangsa Mesir (pada abad 26 SM) telah menggunakan campuran dengan jerami untuk mengikat batu kering, gypsum, dan semen kapur dalam pertukangan batu (berdasarkan fakta-fakta dalam konstruksi Pyramid ). Seiring berjalannya waktu pengetahuan tentang beton semakin berkembang dan tepatnya pada tahun 1824 menjadi moment yang terpenting dalam sejarah beton, karena pada tahun 1824, J. Aspdin yang telah mengembangkan material yang disebut Semen Portland (Portland Cement) - istilah setelah batu kualitas tinggi yang digali di Portland, Inggris - dengan melakukan pembakaran bersama campuran kapur dan tanah liat hingga karbondioksida terangkat. Semen Aspdin merupakan suatu kesuksesan dalam sejarah konstruksi. Pengetahuan tentang beton pun berkembang dengan menggunakan kombinasi-kombinasi bahan lainnya seperti tulangan besi atau yang pada saat ini dikenal dengan istilah beton bertulang (The Reinforced Concrete). Bukti perkembangannya dapat dilihat melalui jembatan beton bertulang pertama dibangun pada tahun 1889 di Cincinnati, Amerika Serikat. Seorang kontraktor berkebangsaan Prancis memulai dalam membangun rumah-rumah beton bertulang pada tahun Menurut SNI , Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa padat. Beton sangat diminati karena bahan ini merupakan bahan konstruksi yang mempunyai banyak kebaikan, antara lain 1 : 1. Harganya relatif murah karena dapat menggunakan bahan-bahan dasar dari bahan lokal, kecuali semen Portland. Hanya untuk daerah tertentu yang sulit mendapatkan pasir atau kerikil, memiliki harga beton relatif mahal. 1 Kardiyono Tjokrodimuljo, 1994, Teknologi Beton.

2 2. Beton termasuk bahan yang berkekuatan tekan tinggi, serta mempunyai sifat tahan terhadap pengkaratan/pembusukan oleh kondisi lingkungan. Bila dibuat dengan cara yang baik, kuat tekannya dapat sama dengan batuan alami. 3. Beton segar dapat dengan mudah diangkut maupun dicetak dalam bentuk apa pun dan ukuran seberapapun tergantung keinginan. Cetakan dapat pula dipakai ulang beberapa kali sehingga secara ekonomi menjadi murah. 4. Kuat tekannya yang tinggi mengakibatkan jika dikombinasikan dengan baja tulangan (yang kuat tariknya tinggi) dapat dikatakan mampu dibuat untuk struktur berat. Beton dan baja boleh dikatakan mempunyai koefisien muai yang hampir sama. Saat ini beton banyak dipakai untuk pondasi, dinding, jalan raya, landasan udara, gedung, penampung air, pelabuhan, bendungan, jembatan dan sebagainya. 5. Beton segar dapat disemprotkan dipermukaan beton lama yang retak maupun diisikan ke dalam retakan beton dalam proses perbaikan. 6. Beton segar dapat dipompakan sehingga memungkinkan untuk dituang pada tempat-tempat yang posisinya sulit. 7. Beton termasuk tahan aus dan tahan kebakaran, sehingga biaya perawatan termasuk rendah. Disamping memiliki kebaikan, beton juga memiliki kelemahan. Kelemahan beton antara lain 2 : 1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak. Oleh karena itu perlu diberi baja tulangan. 2. Beton segar mengerut saat pengeringan dan beton keras mengembang jika basah, sehingga dilatasi (contraction joint) perlu diadakan pada beton yang panjang/lebar untuk memberi tempat bagi susut pengerasan dan pengembangan beton. 3. Beton keras mengembang dan menyusut bila terjadi perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi (expansion joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu. 4. Beton sulit untuk kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusakkan beton. 2 Kardiyono Tjokrodimuljo, 1994, Teknologi Beton.

3 5. Beton bersifat getas 3 (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan didetail secara seksama agar setelah dikompositkan dengan baja tulangan menjadi bersifat daktail, terutama pada struktur tahan gempa. Melihat beton yang memiliki banyak kelebihan, maka beton sangat populer dipakai baik untuk struktur struktur besar maupun kecil. Untuk itu bahan konstruksi ini dianggap sangat penting untuk terus dikembangkan. Nilai kuat tekan beton relatif tinggi dibandingkan dengan kuat tariknya. Kuat tekan beton diawali oleh tegangan tekan maksimum f c dengan satuan N/m atau MPa (Mega Pascal). Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara nilai ± MPa. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan kuat tekan berkisar Mpa. Nilai kuat tekan beton didapatkan melalui tata cara pengujian standard, menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder beton (diameter 150 mm, tinggi 300 mm) sampai hancur. Tata cara pengujian yang umumnya dipakai adalah standard ASTM (American Society for Testing Materials) C Nilai kuat tariknya hanya berkisar 9% - 15% saja dari kuat tekannya. Kuat tarik bahan beton yang tepat sulit untuk diukur. Nilai pendekatan yang diperoleh dari hasil pengujian berulang kali mencapai kekuatan 0,5 0,6 kali f c, sehingga untuk beton normal digunakan nilai 0,57 f c. Pengujian menggunakan benda uji yang sama seperti uji kuat tekan. Benda uji diletakan pada arah memanjang di atas alat penguji kemudian beban tekan diberikan merata arah tegak. Apabila kuat tarik terlampaui, benda uji terbelah dua. Tegangan tarik yang timbul sewaktu benda uji terbelah disebut sebagai kuat tarik belah (split cilinder strength), diperhitungkan sebagai berikut 4 : ft = 2P πld Dimana: ft = kuat tarik belah (N/mm²) P = beban pada waktu belah (N) L = panjang benda uji silinder (mm) D = diameter benda uji silinder (mm) 3 getas dapat didefenisikan dengan: rapuh; mudah pecah; mudah robek. 4 Istimawan Dipohusodo, 1996, Struktur Beton Bertulang:10.

4 Pada penggunaan sebagai komponen struktural bangunan, umumnya beton diperkuat dengan batang tulangan baja sebagai bahan yang dapat bekerja sama dan mampu membantu kelemahannya, terutama pada bagian yang menahan gaya tarik. (Istiamawan Dipohusodo,1996:1) Dalam analisis perancangan struktur beton, tegangan tarik yang terjadi ditahan oleh tulangan, sedangkan beton tidak diperhitungkan menahan tegangan-tegangan tarik yang terjadi karena beton akan segera retak jika mendapat tegangan tarik yang melampaui kuat tarik beton. Tulangan besi bisa dikatakan adalah material termahal dalam bangunan. Hampir setiap minggunya bahkan setiap harinya harga besi mengalami kenaikan, dan kenaikan harga besi terkadang melampaui kenaikan harga emas. Jika sembako atau BBM tidak dapat ditimbun, maka berbeda dengan besi. Besi dapat ditimbun digudang, sehingga para suplier dapat berspekulasi harga, dapat naik atau stabil (sangat jarang harga besi mengalami penurunan). Karena harga yang sangat tinggi ini maka harga besi yang semakin mahal membuat hargaharga bangunan semakin meningkat. Berdasarkan Media Indonesia (23 Oktober 2011) menuliskan Harga bahan bangunan untuk daerah Makasar, khususnya besi baja, mencapai Rp ,- per batang atau mengalami kenaikan rata-rata Rp 2.000,- sampai dengan Rp 3.000,- per minggu. Oleh karena semakin mahalnya harga tulangan, dibutuhkan bahan pengganti lain yang lebih murah tetapi juga mampu menopang gaya tarik yang terjadi. Dibanyak negara termasuk Indonesia, telah banyak percobaan serta pengujian untuk melakukan pendekatan dan penelitian yang berhubungan dengan ekonomi penulangan beton. Diantaranya adalah percobaan penulangan dengan ferro cement dimana digunakan bahan kayu, bambu atau bahan lainnya. Di negara-negara maju seperti Amerika dan Inggris, para peneliti telah berusaha memperbaiki sifat-sifat kurang baik dari beton dengan cara menambahkan serat atau fiber pada adukan beton. Berbagai eksperimen telah menunjukan bahwa penambahan serat seperti ini pada jumlah yang memadai (normalnya sampai sekitar 1-2 % volume) ke dalam beton konvensional dapat meningkatkan karakteristik beton secara signifikan. Kekuatan beton bertulang-serat tidak berbeda jauh dari beton bertulang tidak memakai serat. Meskipun demikian, beton

5 yang dihasilkan dengan penambahan serat ini mengalami peningkatan kekerasan yang substansial dan mempunyai daya tahan yang lebih tinggi terhadap retak dan tumbukan. (Jack C. McCormac, 2004:23) Jack C. McCormac (2004) juga mengatakan perlu dicatat bahwa suatu tulangan hanya menyediakan penguatan pada arah tulangan saja, sementara serat yang disebarkan secara acak menyediakan kekuatan tambahan pada semua arah. Beberapa jenis bahan fiber yang dapat dipakai untuk memperbaiki sifat beton adalah baja (steel), plastik (polypropylene), polymers, asbes dan carbon. Di Indonesia, konsep pemakaian serat baja (steel fiber) pada adukan beton untuk struktur bangunan teknik sipil belum banyak dikenal dan belum dipakai dalam praktek. Salah satu sebabnya adalah tidak tersedianya serat baja (steel fiber) di Indonesia dan harganya yang mahal. Suhendro (1991), telah menemukan bahan lokal yang mudah didapat di Indonesia juga harganya lebih murah dibandingkan dengan fiber baja berupa potongan kawat bendrat diameter 1 mm, panjang 60 mm (aspek rasio l/d = 60). Hasilnya menunjukan peningkatan kualitas beton yaitu beton menjadi sangat liat atau daktail (ductile), kuat desak, kuat tarik dan ketahanan terhadap kejut juga meningkat. 5 Melihat kawat bendrat merupakan material terpilih karena disamping mempunyai faktor faktor prinsip penguat beton, kawat bendrat juga merupakan bahan yang mudah diperoleh. Dari pertimbangan-pertimbangan itulah penulis bermakhsud melakukan penelitian tentang: ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN SERAT BENDRAT (SERAT LOKAL) PADA DAERAH TARIK TERHADAP KUAT TARIK (Tensile Strength) BALOK BETON BERTULANG. 5 Ananta Ariatama, Pasca Sarjana FT Universitas Diponegoro, 2007, Pengaruh Pemakaian Serat Kawat Berkait Pada Kekuatan Beton Mutu Tinggi Berdasarkan Optimasi Diameter Serat.

6 1.2 Perumusan Masalah Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana peningkatan kapasitas kuat lentur beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat bendrat pada daerah tarik? 2. Bagaimana perbandingan lendutan balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat bendrat pada daerah tarik? 3. Bagaimana perbandingan kapasitas regangan beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat bendrat pada daerah tarik? 4. Bagaimana perbandingan kuat tekan dan kuat tarik belah beton dengan dan tanpa penambahan serat bendrat? 5. Berapa besar peningkatan kapasitas kuat tekan dan kuat tarik belah beton dengan dan tanpa penambahan serat bendrat? 1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui dan membandingkan kapasitas kuat lentur balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat bendrat pada daerah tarik. 2. Untuk mengetahui besar peningkatan kapasitas regangan balok beton bertulang dengan penambahan serat bendrat pada daerah tarik. 3. Untuk mengetahui dan membandingkan lendutan balok beton bertulang dengan dan tanpa penambahan serat bendrat pada daerah tarik. 4. Untuk mengetahui dan membandingkan kapasitas kuat tekan dan kuat tarik beton dengan dan tanpa penambahan serat bendrat pada daerah tarik. 5. Untuk mengetahui besar peningkatan kapasitas kuat tekan dan kuat tarik beton dengan dan tanpa penambahan serat bendrat pada daerah tarik. 1.4 Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimental di laboratorium. Pengujian akan dilaksanakan pada Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu (S-1) Departemen Teknik Sipil,, untuk membuat benda uji sebanyak 2 buah balok beton bertulang (1 buah balok beton bertulang dan 1 buah balok beton bertulang dengan penambahan serat bendrat pada daerah tarik) dan 12 buah beton silinder. Selain membuat

7 sampel, uji material seperti uji kuat tekan dan kuat tarik belah pada beton silinder juga dilakukan pada Laboratorium Bahan Rekayasa. Penelitian juga dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil,, untuk melakukan uji tarik pada benda uji balok beton bertulang. Pengujian kuat tarik dilakukan dengan cara meletakan balok diatas dua tumpuan (sendi-rol), kemudian diberi beban static dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari sampai terjadi belah. 1.5 Batasan Masalah Dalam penelitian ini ada beberapa lingkup masalah yang dibatasi, yaitu karakteristik bahan sebagai benda uji sebagai berikut: 1. Benda uji yang digunakan berupa beton berbentuk balok dengan ukuran penampang 15 cm x 25 cm dan panjang 320 cm. 2. Beton yang digunakan adalah beton K Dilakukan dua kali kegiatan cor pada balok beton bertulang dengan penambahan serat bendrat pada daerah tarik. 4. Tulangan yang digunakan adalah tulangan polos. 5. Tulangan yang digunakan: Tulangan tekan : 2D12 Tulangan tarik : 2D12 Tulangan sengkang : D Serat bendrat yang digunakan bergeometri lurus diameter ± 1,0 mm yang dipotongpotong sepanjang 60 mm. 7. Konsentrasi serat bendrat 2% dari volume daerah tarik balok beton. Serat bendrat ditaburkan secara acak dan merata dibagian tarik balok. 8. Perletakan balok beton adalah perletakan sederhana (sendi-rol). 9. Dimensi cetakan silinder yang digunakan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.

8 1.6 Mekanisme Pengujian Alat dan Bahan Pengujian 1. Bahan-bahan yang dipergunakan adalah: a. Semen, semen tipe I b. Agregat kasar, diameter minimum 4,76 mm. c. Agregat halus, diameter maksimum 4,76 mm. d. Air bersih, diambil dari jaringan air Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Sipil,. e. Fiber lokal (serat bendrat), menggunakan kawat bendrat bergeometri lurus diameter ±1,0 mm yang dipotong-potong sepanjang 60 mm. f. Tulangan besi sebanyak 2 buah dengan diameter 10 mm sebagai tulangan tarik. g. Superplastisizer seperlunya. h. vaseline 2. Peralatan Mix Design dan Pembuatan Benda Uji Balok a. Molen, untuk mencampur adukan beton dengan kapasitas 200 liter. b. Ember, untuk mengangkat air c. Sekop, untuk mengambil agregat d. Mistar, untuk mengukur nilai slump e. Kerucut abhrams, untuk mengukur nilai slump f. Batang perojok, untuk mengukur nilai slump g. Kain yang dibasahi, untuk perawatan benda uji h. Bekisting, terdiri dari papan dan kayu sebagai pencetak balok beton yang berukuran 15 cm x 25 cm dengan panjang benda uji 320 cm 3. Peralatan Uji Tarik Balok Beton a. Seperangkat alat uji balok (Hydraulic Jack) dengan perletakan sederhana (sendirol) pada Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil,. b. Seperangkat alat ukur regangan balok 4. Peralatan Uji Material Beton a. Seperangkat Compressive Machine

9 1.6.2 Pelaksanaa Penelitian Pelaksanaan penelitian dan pengujian ini dilakukan berdasarkan SNI Uji Material beton, yaitu: Analisa Ayakan Pasir dan Kerikil Berat Jenis Pasir dan Kerikil Berat Isi Pasir dan Kerikil Kadar Lumpur Pasir dan Kerikil 2. Pendesainan (Mix Design) beton silinder sebanyak 12 buah ( 6 buah beton silinder tanpa serat bendrat/kawat dan 6 buah beton silinder dengan penambahan serat bendrat/kawat). 3. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah beton dengan benda uji 12 buah silinder beton yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu (S-1) Departemen Teknik Sipil,. 4. Pendesainan (Mix Design) benda uji sebanyak 2 buah balok beton bertulang (1 buah balok beton bertulang normal dan 1 buah balok beton bertulang dengan penambahan serat bendrat/kawat pada daerah tarik) yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata Satu (S-1) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. 5. Pengujian kuat lentur benda uji 2 buah balok beton bertulang yang dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Pengujian kuat lentur dilakukan dengan cara meletakan balok diatas dua tumpuan (sendi-rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari sampai terjadi belah.

10 1.6.3 Rencana Benda Uji Tabel 1. 1 Rencana Benda Uji Balok Beton Bertulang Volume Panjang Kode Lebar Tinggi Tulangan Tulangan Serat pada Bentang Benda Uji (cm) (cm) Tarik Tekan daerah (cm) tarik Jumlah BLKBB Ø12 mm 2Ø12 mm - 1 BLKSB Ø12 mm 2Ø12 mm 2% 1 Tabel 1. 2 Rencana Benda Uji Beton Silinder Kode Benda Uji Diameter (cm) Tinggi (cm) Volume Serat Jumlah CYLB CYLSB % 6 Garis netral Gambar 1. 1 Penampang Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang Serat Gambar 1. 2 Potongan I-I

11 Gambar 1. 3 Beton Silinder Tanpa dan Dengan Serat Bendrat/Kawat 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan ini bertujuan memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang dibahas pada tugas akhir ini. Sistematika penulisan adalah sebagai berikut: BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah penelitian, tujuan penelitian, metodologi penelitian, pembatasan masalah, mekanisme pengujian dan sistematika penulisan. BAB II. STUDI PUSTAKA Bab ini berisikan uraian umum dan khusus mengenai beton dan serat bendrat yang akan diteliti berdasarkan referensi-referensi yang didapat oleh penulis. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi uraian tentang persiapan penelitian mencakup penyediaan bahan yang digunakan dalam penelitian, pekerjaan pertukangan hingga pelaksanaan pengujian. BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian benda uji dalam penelitian di laboratorium, yaitu hasil pengujian beton silinder dan kuat lentur, rgangan dan lendutan balok dengan tulangan tarik dan balok dengan serat bendrat sebagai pengganti tulangan tarik serta pembahasannya. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian yang dilakukan dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada perilaku struktur terkhusus kuat tarik pada balok beton dan beberapa saran untuk penelitian selanjutnya.