PERILAKU KERUNTUHAN BALOK BETON BERTULANG TULANGAN GANDA ABSTRAK

Transkripsi

1 PERILAKU KERUNTUHAN BALOK BETON BERTULANG TULANGAN GANDA David Marteen Tumbur Sinaga NRP: Pembimbing: Yosafat aji Pranata, ST., MT. ABSTRAK Salah satu bagian struktural suatu konstruksi yang memiliki peran untuk memikul beban adalah balok. Ada beberapa hal yang perlu diperhatiankan pada balok adalah geseran dan lendutan yang dapat menyebabkan regangan dan retakan pada balok. Tujuan penelitian Tugas Akhir adalah mempelajari perilaku keruntuhan elemen struktur balok beton bertulang tulangan ganda, diagram momen-kurvatur, dan diagram hubungan beban-peralihan; mempelajari dan membuat diagram hubungan momen-kurvatur dan beban-peralihan balok beton bertulang dengan metode numerik dan analitis; dan melakukan uji eksperimental balok beton bertulang tulangan ganda. Hasil penelitian bahwa pada kondisi beban ultimit, beban tegangan-regangan beton Hognestad dan tegangan-regangan baja lengkap memberikan prediksi yang mendekati terhadap hasil uji eksperimental. Perangkat lunak ADINA System 8.6 memberikan prediksi beban, lendutan, dan pola penjalaran retak yang tidak berbeda jauh dengan hasil uji eksperimental. Metode numerik memberikan prediksi hubungan beban-lendutan yang lebih baik dibandingkan model analitis. Beban pada saat kondisi ultimit yang dicapai oleh balok dengan tulangan ganda %-relatifnya berkisar antara 4,777% sampai 12,667%. Kata kunci: Balok beton bertulang, Momen-Kurvatur, Metode Numerik, Uji Eksperimental, Strain Gauge. i

2 DAFTAR ISI Halaman Judul Surat Keterangan Tugas Akhir Surat Keterangan Selesai Tugas Akhir Lembar Pengesahan Pernyataan Orisinalitas Laporan Tugas Akhir Abstrak Prakata Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel Daftar Notasi Daftar Lampiran i ii iii iv v vi vii ix xi xiii xiv xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Sistematika Pembahasan 3 BAB II TINJAUAN LITERATUR Beton Material Penyusun Beton Sifat Beton Hubungan Tegangan-Regangan Beton Modulus Elastisitas Beton Kuat Tekan Beton Baja Material Penyusun Baja Jenis Baja Sifat Baja Hubungan Tegangan-Regangan Baja Elemen Struktur Balok Beton Bertulang Hubungan Momen-Kurvatur Beton Pertama Retak (First Crack) Tulangan Baja Leleh Pertama (First Yield) Kondisi Setelah Leleh (Post Yield) Metode Numerik Statika dan Mekanika Bahan Struktur Statis Tertentu Gaya-gaya Dalam (Gaya Internal) Hubungan Beban Peralihan Metode Numerik Metode Analitis 30 ii

3 2.7 Mix Design Metode Numerik Bi-Section Strain Gauge Metode Penelitian 39 BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN Studi Kasus Perhitungan Momen-Kurvatur Perhitungan Beban Peralihan Numerik Perhitungan Beban Peralihan Analitis Perhitungan Model B dengan Menggunakan Perangkat Lunak Adina Uji Eksperimental Pembahasan 59 BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 63 Daftar Pustaka 64 Lampiran 65 iii

4 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Tegangan-Regangan Beton... 8 Gambar 2.2 Hubungan Tegangan-Regangan Uniaksial Beton... 9 Gambar 2.3 Hubungan Tegangan-Regangan Beton Hognestad Gambar 2.4 Modulus Tangen dan Sekan Beton Gambar 2.5 Hubungan Tegangan-Regangan Baja Gambar 2.6 Hubungan Tegangan-Regangan Baja Lengkap Gambar 2.7 Beton Pertama Retak Gambar 2.8 Baja Leleh Pertama Model Hognestad Gambar 2.9 Luas Semisegmen Parabola Gambar 2.10 Baja Setelah Leleh Model Hognestad Gambar 2.11 Diagram Tegangan Hognestad setelah Leleh Gambar 2.12 Balok Statis Tertentu Gambar 2.13 Perilaku Beban-Ledutan Beton Gambar 2.14 Ilustrasi Metode Momen Area Gambar 2.15 Balok Dibagi Menjadi 18 Segmen Gambar 2.16 Balok dengan Berat Sendiri Gambar 2.17 Metode Bi-section Gambar 2.18 Strain Gauges Baja yang Digunakan Gambar 2.19 Strain Gauges Beton yang Dipasang pada Serat Terluar Balok Beton Gambar 2.20 Slot Kabel Sensor Strain Gauges pada DC104R Controller.. 38 Gambar 2.25 Bagan Alir Penelitian Gambar 3.1 Penampang Balok Gambar 3.2 Kurva Momen Kurvatur Model Tegangan-Regangan A Gambar 3.3 Kurva Kurvatur-Bentang Model AN Gambar 3.4 Kurva Beban-Lendutan Model AN Gambar 3.5 Kurva Beban-Lendutan Model AA Gambar 3.6 Mendefinisikan Material Gambar 3.7 Mendefinisikan Material Beton Gambar 3.8 Mendefinisikan Material Baja Gambar 3.9 Mendefinisikan Elemen Balok Gambar 3.10 Mendefinisikan Pembebanan Gambar 3.11 Mendefinisikan Tumpuan Sendi Gambar 3.12 Mendefinisikan Tumpuan Rol Gambar 3.13 Struktur Balok Gambar 3.14 Lendutan Vertikal Gambar 3.15 Kurva Beban-Lendutan ADINA Gambar 3.16 Kurva Beban-Lendutan Hasil Uji Eksperimental Gambar 3.17 Kurva Beban-Waktu Hasil Uji Eksperimental Gambar 3.18 Kurva Beban-Regangan Tulangan Baja Hasil Uji Eksperimental Gambar 3.19 Kurva Beban-Lendutan Gabungan Gambar 3.20 Pola Retak Hasil Uji Eksperimental Gambar 3.21 Pola Retak Hasil Uji ADINA iv

5 Gambar L2.1 Hubungan Momen-Bentang dengan Berat Sendiri Gambar L2.2 Kurva Kurvatur Bentang dengan Berat Sendiri Model AN Gambar L2.3 Luasan Kurvatur Bentang Segmen Gambar L2.4 Luasan Kurvatur Bentang Segmen Gambar L3.1 Distribusi Tegangan dan Regangan Balok Asumsi Gambar L3.2 Distribusi Tegangan dan Regangan Balok Sebenarnya Gambar L4.1 Kurva Distribusi Ukuran Butir Agregat Halus Gambar L4.2 Hasil uji tekan silinder Gambar L5.1 Bekisting yang Digunakan Gambar L5.2 Permukaan Tulangan Diamplas Untuk Menempatkan Strain Gauge Gambar L5.3 Strain Gauge di lem Menggunakan Power Glue Gambar L5.4 Strain Gauge Telah Dilem Gambar L5.5 Strain Gauge Diberi Selotip Gambar L5.6 Strain Gauge Diberi Aspal Gambar L5.7 Tes Slump Gambar L5.8 Adonan Beton Dicetak Dalam Bekisting Gambar L5.9 Balok Telah Dicetak Gambar L5.10 Balok Dipasang Strain Gauge Beton Gambar L5.11 niversal Testing Machine Gambar L5.12 Balok Diset pada Alat Uji Gambar L5.13 Strain Gauge Baja dan Beton Gambar L5.14 Strain Gauge Baja dan Beton disambung pada instumen Smart Dynamic Strain Recorder (DC104R Controller) Gambar L5.15 Beban Terpusat Dibagi Menjadi Dua Beban Terpusat Gambar L5.16 Komputer yang Membaca DC104R Controller dan UTM v

6 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pemodelan dalam Perhitungan Tulangan Tabel 2.2 Perhitungan Beban-Lendutan dengan Berbagai Pendekatan.. 28 Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Momen-Kurvatur Tegangan- Regangan A Tabel 3.2 Hubungan Momen-Kurvatur-Bentang Model AN Tabel 3.3 Hubungan Beban-Lendutan Model AN Tabel 3.4 Hubungan Beban-Lendutan Model AA Tabel 3.5 Hubungan Beban-Lendutan ADINA Tabel 3.6 % Perbedaan relatif Beban Tabel 3.7 % Perbedaan relatif Lendutan Tabel L2.1 Perhitungan Lendutan dengan Berat Sendiri Model AN Tabel L4.1 Penurunan Semen Bergantung pada % Air Tabel L4.2 Penurunan Semen dengan Prosentase Air 27 % Tabel L4.3 Warna Larutan Tabel L4.4 Penyerapan Agregat Halus Tabel L4.5 Bulking Factor Tabel L4.6 Kadar Air Tabel L4.7 Kadar Lumpur dan Kadar Lempung Tabel L4.8 Spesific Gravity Tabel L4.9 Analisis Ayak Agregat Halus vi

7 DAFTAR NOTASI A s = Luas tulangan tarik, mm 2. A s = Luas tulangan tekan, mm 2. b c = Lebar penampang, mm. = Jarak serat tertekan ke sumbu netral, mm. C c = Gaya tekan pada penampang beton, N. C s = Gaya tekan pada penampang beton akibat tulangan tekan, N. d = Tinggi efektif penampang, jarak serat tekan ke pusat tulangan tarik, mm. d = Jarak dari serat tekan ke pusat tulangan tekan, mm. E c E s = Modulus elastisitas beton, MPa. = Modulus elastisitas baja, MPa. f c = Kuat tekan beton pada umur 28 hari, MPa. f cr f cu f r f s = Kuat tarik langsung, MPa. = Kuat tekan beton pada kondisi ultimit = Modulus keruntuhan, MPa. = Tegangan baja pada kondisi beban kerja, MPa. f t = Kuat tarik beton, MPa. f y h = Kuat leleh baja tulangan, MPa. = Tinggi penampang, mm. I = Momen inersia penampang, mm 4. L = Panjang bentang, m. M retak = Momen pada saat pertama kali retak, Nmm. n = Rasio modulus. vii

8 P s S r = Beban, kgμ. = Deviasi standar. = Deviasi standar rencana. T = Gaya tarik pada penampang beton akibat tulangan tarik, N. w = Kerapatan beton, kg/m 3. W h W k = Perkiraan jumlah air untuk agregat halus. = Perkiraan jumlah air untuk agregat kasar. _ y = Jarak titik berat penampang ke sisi atas penampang, mm. y bottom = Jarak titik berat penampang ke sisi bawah penampang, mm. δ ε c ε s ε cu = Lendutan, mm. = Regangan beton. = Regangan baja. = Regangan beton pada kondisi ultimit. γ beton = Berat jenis beton, kg/m 3 φ retak ρ = Kurvatur, kelengkungan, rad/mm. = rasio tulangan tarik. ρ = rasio tulangan tekan. viii

9 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran L1 Perhitungan Momen-Kurvatur Lampiran L2 Perhitungan Beban-Lendutan Numerik Lampiran L3 Preliminary Design Balok Lampiran L4 Hasil Analisis Semen dan Agregat serta Perhitungan Mix Design Lampiran L5 Hasil Uji Eksperimental ix