KAJIAN KUAT LEKAT DAN KUAT LENTUR BALOK BERTULANGAN BAMBU ORI PADA BETON NORMAL SKRIPSI

Transkripsi

1 KAJIAN KUAT LEKAT DAN KUAT LENTUR BALOK BERTULANGAN BAMBU ORI PADA BETON NORMAL Study of Bond Strength and Flexural Strength of Ori Bamboo Reinforcement Beams in Normal Concrete SKRIPSI Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh: NUGROHO YULISTANTO I JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014

2 KATA PENGANTAR Alhamdulilllah, segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Kajian Kuat Lekat dan Kuat Lentur Balok Bertulangan Bambu ori pada Beton Normal, sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Selama mengerjakan penelitian ini baik pada proses persiapan, pelaksanaan hingga penyusunan dan penyelesaian laporan, penulis banyak mendapat bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf. 2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf. 3. Yang terhormat Bapak Agus Setiya Budi, ST, MT selaku dosen pembimbing I. 4. Yang terhormat Bapak Ir. Supardi, MT selaku dosen pembimbing II. 5. Yang terhormat Bapak Ir. Djumari, MT selaku Dosen Pembimbing Akademis. 6. Yang terhormat Bapak Edy Purwanto, ST, MT selaku kepala program S1 Non Reguler. 7. Tim Dosen Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 8. Semua staf Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil dan Laboratorium Bahan Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. 9. Rekan-rekan satu kelompok yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penelitian ini masih terdapat berbagai kekurangan. Oleh karena itu penulis menerima secara terbuka terhadap berbagai masukan dan saran konstruktif demi perbaikan di masa mendatang. Akhir kata penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat sebagai sumbangan bagi kekayaan ilmu pengetahuan dan berbagai pengkajian bambu dunia. Surakarta, Nopember 2014 Penulis ix

3 ABSTRAK Nugroho Yulistanto, Kajian Kuat Lekat dan Kuat Lentut Balok Bertulangan Bambu Ori Pada Beton Normal. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Beton bertulang baja merupakan komponen yang sering digunakan pada struktur bangunan. Kendala yang ditimbulkan dari penggunaan baja sebagai tulangan diantaranya harga yang semakin mahal dan baja merupakan produk hasil tambang yang tidak dapat diperbaharui dan suatu saat akan habis. Maka dicari alternatif sebagai pengganti tulangan baja, Untuk mengatasi kendala tersebut, sebagai alternatif pengganti tulangan baja, maka dimamfaatkanlah bambu, dimana bambu merupakan produk alam yang renewable, diperoleh dengan mudah, murah, dan memiliki kuat tarik yang tinggi. Penelitian ini dilakukan guna mengetahui kuat lekat dan kuat tarik leleh bambu Ori yang digunakan untuk perhitungan secara analisis serta kapasitas lentur balok bertulangan bambu Ori. Benda uji yang digunakan dalam pengujian kuat lentur adalah balok sebanyak 9 buah dengan dimensi 11 cm x 15 cm x 170 cm, sedangkan untuk pengujian kuat lekat Benda uji silinder dengan Ø 15 cm dan tinggi 30 cm sebanyak 9 buah. Mutu beton direncanakan f c = 17,5 MPa. Pengujian eksperimen ini dilakukan di Laboratorium Struktur, FT UNS, pada umur beton mencapai 28 hari. Pengujian kuat lentur dengan memberikan dua titik beban terpusat pada jarak 1/3 bentang balok dari tumpuan dengan menggunakan alat yang loading frame, dan untuk benda uji lekat dilakukan dengan menarik tulangan pada benda uji silinder dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM). Berdasarkan analisis dan hasil pengujian dapat diambil kesimpulan, untuk perencanaan balok tulangan bambu, kuat tarik leleh bambu Ori direduksi sebesar 52%, sehingga didapat nilai kuat leleh sebesar 132,749 N/mm 2. Untuk kapasitas lentur hasil pengujian, Momen nominal hasil uji experimen Pada benda uji balok bertulangan bambu Ori didapat rerata sebesar 0,316 tonm. Untuk kapasitas lentur hasil pengujian balok bertulangan baja Ø 8 mm momen hasil pengujian didapat rerata sebesar 0,516 tonm. Dari hasil pengujian kuat lekat tulangan pada sesar 0,25 mm, didapat kuat lekat beton dengan tulangan baja Ø 8 mm sebesar 0,3029 MPa. Nilai kuat lekat beton dengan tulangan Bambu Ori sebesar 0,1473 MPa. Kata kunci: Beton,Tulangan, Bambu Ori, Kapasitas Lentur, Kuat lekat viii

4 ABSTRACT Nugroho Yulistanto, Study of Bond Strength and Flexural Strength of Ori Bamboo Reinforcement Beams on Normal Concrete. Skripsi, Civil Engineering, faculty of engineering, Sebelas Maret University Surakarta. Steel reinforced concrete is a component that is often used in the building structure. Constraints arising from the use of steel as reinforcement among the more expensive price and steel is a product of the mining of non-renewable and will someday run out. Then look for an alternative as a substitute for steel reinforcement, To overcome these obstacles, as an alternative to steel reinforcement, the use of bamboo, bamboo is a natural product which is renewable, easily obtained, inexpensive, and has a high tensile strength. This study was conducted to determine the bond strenght and tensile strength of Ori bamboo melting used for calculation and analysis of the bending capacity of the beam reinforcement Ori bamboo. The test specimen used in the test beam flexural strength is about 9 pieces with dimensions of 11 cm x 15 cm x 170 cm, while for Bond strenght test specimen testing cylinders with Ø 15 cm and 30 cm high by 9 pieces. The quality of the planned concrete f'c = 17.5 MPa. Testing experiments performed in structure Laboratory, FT UNS, at the age of concrete at 28 days. Testing of flexural strength by giving two points of concentrated loads on beams span a distance of 1/3 of the pedestal by using a tool that is loading the frame, and attached to the test object is done by pulling the reinforcement in the cylinder test specimen by using Universal Testing Machine (UTM). Based on the analysis and test results can be concluded, for the planning of the beam reinforcement bamboo, Ori bamboo melting tensile strength is reduced by 52%, so that the yield strength values obtained at N/mm2. For the flexural capacity of the test results, of the experimental Moment In bamboo Ori reinforcement beam specimen obtained an average of 0,316 tonm. For flexural capacity of steel reinforcement beam test results Ø 8 mm moment mean test results obtained by tonm. From the test results in bond strenght reinforcement cesarean 0.25 mm, obtained bond strenght of concrete with steel reinforcement Ø 8 mm at MPa. Strong value attached concrete with reinforcement Ori Bamboo at MPa. Keywords: Concrete, Reinforcement, Ori Bamboo, Flexural Strength, Bond Stenght viii

5 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN MOTO... iv HALAMAN PERSEMBAHAN... v ABSTRAK... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... x DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... xiii DAFTAR TABEL... xv DAFTAR GAMBAR... xvii DAFTAR LAMPIRAN... xxi BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Beton Bambu Landasan Teori Material Penyusun Beton Sifat Fisika dan Mekanika Bambu Balok Kuat Lekat x

6 BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Tinjauan Umum Bahan Benda Uji Benda Uji Kuat Lentur Benda Uji Kuat Lekat Peralatan Penelitian Pelaksanaan Penelitian BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Karakteristik Material Bambu Ori Tulangan Baja Material Penyusun Beton Rencana Campuran Adukan Beton Hasil Pengujian Slump Hasil Pengujian Kuat Desak Beton Hasil Pengujian dan Analisis Data Kuat Lentur dan Kuat lekat Hasil Pengujian Kuat Lentur Analisis Data Hasil Pengujian Kuat Lekat Hasil Pengujian Tulangan Baja Polos Hasil Pengujian Tulangan Bambu Ori Tanpa Nodia Hasil Pengujian Tulangan Bambu Ori Nodia Hasil Pengujian Tulangan Bambu Ori Nodia Rekapitulasi Hasil Hasil Rekapitulasi Momen Nominal Hasil Rekapitulasi Nilai Kuat Lekat Pembahasan Karakteristik Material Bambu xi

7 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Bambu Ori dan Baja Ø 8 mm Kuat Lentur Balok Berdasarkan 2 Titik Pembebanan Pola Keruntuhan Balok Benda Uji Kuat Tarik Tuangan Baja dan Bambu Kuat Lekat Beton pada Beban saat Sesar 0,25 mm BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

8 DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL A = Luas penampang (mm 2 ) As = Luas penampang tulangan tarik (mm 2 ) Asb = Luas penampang tulangan balans (mm 2 ) a = Tinggi blok tegangan beton tekan persegi ekivalen (mm) a = Jarak rerata antara tampang lintang patah dan tumpuan luar yang terdekat, diukur pada 4 tempat pada sisi titik dari bentang (m) BJ = Berat jenis b = Lebar penampang balok (mm) Cc = Gaya tekan beton (N) Cb = Jarak serat tekan garis terluar ke garis netral d = Tinggi efektif penampang balok (mm) Ɛc = Regangan tekan beton Ɛs = Regangan tarik baja tulangan f c = Kuat tekan beton (MPa) fy = Teganga leleh baja (MPa) fyb = Tegangan leleh Bambu (MPa) Gb = Berat air yang volumenya sama dengan volume benda uji kering oven (gram) h = Tinggi penampang balok (mm) Ka = Kadar air bambu (%) L = Panjang (mm) Mn = Momen nominal aktual (Nmm) MOR = Modulus lentur bambu (MPa) MOE = Modulus elastisitas bambu (MPa) mw = Massa bambu pada kadar air w (gram) p = Selimut beton (mm) Pmaks = Beban maksimal (N) Ts = Gaya tarik baja tulangan (N) xiii

9 t = Tebal (mm) Vw = Volume bambu pada kadar air w (cm 3 ) Wb = Berat benda uji sebelum di oven (gram) Wa = Berat benda uji kering oven (gram) s tr // = Kuat tarik sejajar serat (MPa) s tk // = Kuat tekan sejajar serat (MPa) t // = Kuat geser sejajar serat (MPa) d = Lendutan proporsional dari benda uji (mm) β1 = Faktor pembentuk tegangan beton tekan persegi ekivalen, yang bergantung pada mutu beton fc r w = Kerapatan bambu pada kadar air w (gram/cm 3 ) xiv

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Kuat tarik bambu tanpa buku/nodia kering oven Tabel 2.2. Kuat tarik rerata bambu kering oven Tabel 2.3. Berat Jenis Dari 6 Jenis Bambu (gr/cm 2 ) Tabel 2.4. Kuat batas dan tegangan ijin bambu Tabel 2.5. Hasil pengujian 3 spesies bambu, Gigantochloa apus Kurz, Gigantochloa Verticillata Munro, dan Dendrocalamus asper Backer Tabel 2.6. Jenis dan Penggunaan Semen Portland Tabel 2.7. Persyaratan Gradasi Agregat Halus Tabel 2.8. Persyaratan Gradasi Agregat Kasar Tabel 2.9. Perkiraan Kekuatan Tekan (MPa) Beton dengan Faktor Air- Semen, dan Agregat Kasar yang Biasa dipakai di Indonesia Tabel Persyaratan Jumlah Semen Minimum Dan Faktor Air Semen Maksimum Untuk Berbagai Macam Pembetonan Dalam Lingkungan Khusus Tabel Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m3) Yang Dibutuhkan Untuk Beberapa Tingkat Kemudahan Pekerjaan Adukan Beton Tabel Daerah Gradasi Agregat Halus Tabel 3.1. Jumlah Benda Uji Untuk Uji Kuat Lentur Tabel 3.2. Jumlah Benda Uji Untuk Uji Kuat Lekat Tabel 3.3. Tabel Perubahan Warna Tabel 4.1. Hasil Pengujian Pendahuluan Karakteristik Sifat Fisika Bambu Ori Tabel 4.2. Hasil Pengujian Pendahuluan Kuat Geser Dan Kuat Tekan Sejajar Serat Bambu Ori Tabel 4.3. Hasil Pengujian Pendahuluan Kuat Tarik Sejajar Serat dan Modulus Elastisitas Bambu Ori Tabel 4.4. Hasil Pengujian MOR dan MOE Bambu Ori xv

11 Tabel 4.5. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Ø 8 mm Tabel 4.6. Hasil Pengujian Gradari Agregat Halus Tabel 4.7. Hasil Pengujian Kandungan Lumpur Pada Pasir Tabel 4.8. Tabel Perubahan Warna Tabel 4.9. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Tabel Hasil Pengujian Specific Grafity Agregat Kasar Tabel Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar Tabel Hasil Pengujian Abrasi Agregat Kasar Tabel Kebutuhan Material Penyusun Beton Untuk Pengujian Tabel Hasil Pengujian Kuat Desak Beton Umur 28 Hari Tabel Rangkuman Hasil Pengujian Kuat Lentur Tabel Rangkuman Perhitunga Momen Nominal Hasil Pengujian Tabel Rangkuman Penghitungan Momen Nominal Berdasarkan Analisis Tabel Rasio Kekuatan Kapasitas Lentur Tabel Hasil Penghitungan Kuat Lentur Balok Beton Metode Dua Titik Pembebanan Tabel Kuat Lekat Tulangan Baja Polos Tabel Rangkuman Kuat Lekat Tulangan Baja Polos (Ø 8 mm) Tabel Kuat lekat Tulangan bambu Ori tanpa nodia Tabel Rangkuman kuat lekat tulangan bambu Ori tanpa Nodia Tabel Kuat lekat tulangan bambu Ori Nodia Tabel Rangkuman kuat lekat tulangan bambu Ori Nodia Tabel Nilai Kuat Lekat Beton Normal dengan Berbagai Variasi Tulangan Tabel Hasil Momen Nominal Bambu Ori Takikan tipe V dan Ori polos. 130 Tabel Rekapitulasi nilai Kuat Lekat tulangan bambu Ori dengan berbagai variasi tulangan xvi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram Tegangan Regangan Bambu dan Baja Gambar 2.2. Pengambilan Spesimen Bambu Gambar 2.3. Perletakan dan Pembebanan Balok Uji Gambar 2.4. Daerah Patah Pada Balok Uji Gambar 2.5. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton Gambar 2.6. SFD dan BMD Gambar 2.7. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton Gambar 2.8. Pengujian Pull Out Gambar 2.9. Sesar Antara Tulangan dan Beton Gambar 3.1. Balok Benda Uji Gambar 3.2. Tulangan Bambu Pipih Ori Gambar 3.3. Detaill Benda Uji Balok Bertulangan Bambu Gambar 3.4. Tulangan Bambu Ori Gambar 3.5. Gambar Potongan dan tampak atas benda uji lekat Gambar 3.6. Neraca Digital Gambar 3.7. Timbangan Bascule Gambar 3.8. Ayakan Gambar 3.9. Oven Gambar Mesin Los Angeles Gambar Kerucut Abrams Gambar Cetakan Silinder Gambar Universal Testing Machine (UTM) Gambar Compression Testing Machine (CTM) Gambar Dial Gauge Kapasitas Penurunan 50 mm Gambar Hydraulic Jack Gambar Hydraulic Pump Gambar Transducer Gambar Load Cell Gambar Pengujian kadar zat organik xvii

13 Gambar Neraca timbang Gambar Benda Uji Kadar Air Gambar Benda Uji Kadar Air dan Kerapatan Bambu Gambar Pengujian kuat tekan sejajar serat Gambar Benda Uji Kuat geser Sejajar Serat Gambar Uji Modulus Elastisitas Gambar Pengujian kuat tarik tulangan baja Gambar Alat Uji Kuat Tekan Gambar Pembentukan Tulangan Bambu Gambar Perakitan tulangan Bambu Untuk tulangan Lentur Gambar Memasang Penjepit pada Tulangan Bambu Gambar Proses Pembuatan bekisting Gambar Memasukkan tulangan Keddalam Bekisting Gambar Menimbang Agregat Gambar Proses Pengadukan Beton Gambar Pengujian Slump Gambar Pembuatan benda uji kuat lentur Gambar Pembuatan Benda Uji Kuat Lekat Gambar Meratakan Permukaan Beton Pada balok Gambar Beton yang selesai dicor didiamkan selama 24jam Gambar Bongkar Bekisting Dan Curing Dengan Karung Basah Gambar Skema Pengujian Kuat lentur Balok Gambar Setting Upalat Pengujian balok Gambar Proses Pengecatan Pada Balok Benda Uji Gambar Memasang Tumpuan Pada Loading Frame Gambar Memasang Hidraulic Jack Gambar Mempresisikan Balok Benda Uji Gambar Memasang Alat Pembagi Beban Gambar Memasang Load Cell Gambar Memasang dan Menyeting Dial Gauge Gambar Proses Pemompaan Hidraulic Jack xviii

14 Gambar Pembacaan Dial Gauge Gambar Menggambar Pola Retak Gambar Balok Yang Telah Runtuh Atau Patah Gambar Pengujian Kuat Lekat (Pull Out Test) menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) Gambar Diagram alir Penelitian Gambar 4.1. Grafik Gradasi Agregat Halus Gambar 4.2. Grafik Gradasi Agregat Kasar Gambar 4.3. Pengujian Slump Pada Campuran Beton Gambar 4.4. Skema Pengujian Kuat Lentur Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Hubungan Antara Beban Dengan Lendutan Setiap Benda Uji Balok Pada Dial Gauge1 (kiri) Gambar 4.6. Grafik Perbandingan Hubungan Antara Beban Dengan Lendutan Setiap Benda Uji Balok Pada Dial Gauge 2 (tengah) Gambar 4.7. Grafik Perbandingan Hubungan Antara Beban Dengan Lendutan Setiap Benda Uji Balok Pada Dial Gauge 3 (kanan) Gambar 4.8. Diagram Gaya SFD dan BMD Gambar 4.9. Grafik Perbandingan Momen Nominal Hasil Pengujian dan Analisis Gambar Grafik perbandingan Rasio Kekuatan Kapasitas Lentur Gambar Grafik perbandingan Kuat Lentur Metode 2 titik Pembebanan Gambar Grafik Hubungan Beban-Sesar antara Beton dan Tulangan Baja (Diameter 8 mm dan Ld 150 mm) Gambar Grafik Hubungan Beban-Sesar antara Beton dan Tulangan Bambu Ori tanpa Nodia) xix

15 Gambar Grafik Hubungan Beban-Sesar antara Beton dan Tulangan Bambu Ori Nodia) Gambar Grafik nilai Kuat Lekat dengan Variasi tulangan (MPa) Gambar Grafik Rekapitulasi Momen Nominal Balok Bertulangan Bambu Ori Gambar Grafik Rekapitulasi Nilai Kuat lekat dengan variasi Tulangan Bambu Ori Gambar Tulangan bambu Ori setelah diuji kuat lekat xx

16 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A. Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan Hasil Pengujian Pendahuluan Bambu Ori Lampiran B. Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan Hasil Pengujian baja Lampiran C. Rencana Campuran Adukan Beton (mix design) Lampiran D. Pembacaan Beban dan Lendutan Pengujian Kuat Lentur Lampiran E. Pola Retak dan Kondisi Tulangan Pasca Pengujian Kuat Lentur Lampiran F Grafik Hasil Pengujian Kuat lekat xxi