PENGUJIAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN MENGGUNAKAN MODIFIKASI ALAT UJI TEKAN

Transkripsi

1 PENGUJIAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN MENGGUNAKAN MODIFIKASI ALAT UJI TEKAN Oleh : Riza Aryanti ) & Zulfira Mirani ) ) Jurusan Teknik Sipil Universitas Andalas ) Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Padang ABSTRACT Flexural test equipment is commonly found in laboratory. Hence, compressive stress machine or Universal Testing Machine (UTM) is being modified. So we can conduct the test on flexural test equipment. Reinforced concrete beam which will be tested is designed beam base on under reinforced condition. Beam sample is assumed as simple beam and the weight is on the beam axis. To be able to use compressive stress machine or UTM referring to the needs of model so that modification and setting up are implemented. After we do the test in under reinforced condition is show that concrete beam has failure after the steel bar yield. Keywords: reinforced concrete, flexural test equipment under reinforced, compressive stress machine / universal testing machine (UTM). PENDAHULUAN Beton merupakan material yang masih mendominasi pemakaian bahan konstruksi. Hal inii disebabkan bahan pembuat beton mudah dicari dan didapat, lebih murah dan lebih praktis dalam pengerjaan serta mampu memikul beban yang cukup besar. Disamping itu, beton juga dapat dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat memperindah bentuk suatu bangunan. Balok sebagai elemen struktur yang sekarang dijumpai, dalam aplikasi di lapangan merupakan elemen yang cukup besar peranannya dalam memikul beban, terutama untuk memikul beban lentur. Pada perencanaan lentur balok beton bertulang, penampang balok dapat direncanakan bertulangan kurang, lebih dan seimbang yang akan mengakibatkan keruntuhan tarik, keruntuhan tekan dan keruntuhan seimbang. Secara teoritis sangat mudah melihat perbedaan dari ketiga jenis perencanaan tersebut, yaitu hanya dengan membatasi nilai rasio tulangan tarik terhadap nilai rasio tulangan seimbang. Tetapi sangat sulit membayangkan bentuk keruntuhan yang terjadi dari ketiga jenis perencanaan tersebut. Untuk itu diperlukan suatu proses yang nyata untuk melihat secara langsung keruntuhan tarik, keruntuhan tekan dan keruntuhan seimbang ini. Dalam tulisan ini akan dibahas bagaimana melakukan modifikasi terhadap alat uji tekan untuk digunakan pada pengujian lentur balok beton bertulang, sehingga alat uji tekan yang ada juga dapat dimanfaatkan untuk pengujian lentur balok beton bertulang.. MATERI DAN METODA.. Perencanaan Dimensi Balok Berdasarkan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI (tabel 8, hal 63) dengan bentang balok yang diambil m maka direncanakan dimensi balok sebagai berikut : ) tebal balok (h) : h L 6 74

2 000 mm h 6 h 6.5 mm Ambil h = 50 mm. ) lebar balok (b) h b.50 mm h 3 b 75 mm b 00 mm Ambil b = 00 mm. 00 mm.50 mm 3 Gambar. Penampang balok.. Perencanaan Tulangan 50 mm Pada Gambar berturut-turut disajikan sebuah penampang melintang beton dengan tulangan lentur tunggal, diagram regangan dan diagram tegangan. Diagram regangan tersebut berdasarkan = 0,3% dan ' cu Diagram ini menyatakan bahwa regangan tekan beton dan batas leleh baja yang disyaratkan tercapai bersamaan..3. Persyaratan Kekuatan Lentur Menurut Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI , persyaratan kekuatan lentur adalah : φ M.() n M u dimana φ untuk lentur murni adalah 0,8. Persyaratan di atas dapat juga dituliskan M u M u φm n.() Dengan persyaratan perencanaan φm n, dapat diselesaikan permasalahan analisa dan perencanaan balok lentur beton bertulangan tunggal. Batasan Nilai Rasio Tulangan Minimum Pertambahan tegangan baja tiba-tiba dapat mengakibatkan baja mendadak putus. Untuk mencegahnya, penampang beton bertulang yang dibebani lentur harus diberi sejumlah tulangan minimum tertentu. Ini dapat dinyatakan dengan nilai rasio tulangan minimum ρ min. fy tegangan tarik baja y =. E b s ' cu 0,85f' c c a = β c C c d h d - a A s y = fy/es f y C s (a) (b) (c) (d) Gambar. Penampang, diagram regangan dan tegangan dalam keadaan seimbang 75

3 Nilai rasio tulangan minimum ini harus dipilih sedemikian rupa sehingga, terdapat perbedaan yang kecil antara momen lentur yang dapat ditahan oleh penampang yang tak retak dan momen lentur yang dapat ditahan oleh penampang yang retak. Nilai menurut Tata Cara ρ min Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI adalah :,4 ρ min = (3) f y.3.. Jenis Keruntuhan Lentur berdasarkan Rasio Tulangan Menurut Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI , pada perencanaan lentur balok beton bertulang, ada tiga jenis keruntuhan yang dapat terjadi, yaitu keruntuhan tarik, keruntuhan seimbang dan keruntuhan tekan. (mencapai M u ). Atau dengan kata lain baja leleh bersamaan dengan beton hancur. Keruntuhan tarik ini disebut juga keruntuhan balanced. Pada perencanaan tulangan lentur balok beton bertulang, keruntuhan seimbang ini terjadi bila : ρ = ρ b (5) Keruntuhan Tekan Keruntuhan tekan adalah keruntuhan yang terjadi akibat beton hancur terlebih dahulu (mencapai M u ) sebelum tegangan baja mencapai f y. Atau dengan kata lain beton hancur sebelum baja leleh. Keruntuhan tekan ini disebut juga keruntuhan over reinforced. Pada perencanaan tulangan lentur balok beton bertulang, keruntuhan tekan ini terjadi bila : ρ > ρ b..(6) Keruntuhan Tarik Keruntuhan tarik adalah keruntuhan yang terjadi akibat tegangan baja telah mencapai f y terlebih dahulu sebelum beton hancur (mencapai M u ). Atau dengan kata lain baja leleh terlebih dahulu sebelum beton hancur. Keruntuhan tarik ini disebut juga keruntuhan under reinforced. Pada perencanaan tulangan lentur balok beton bertulang, keruntuhan tarik ini terjadi bila : ρ < ρ b (4) Pada perencanaan lentur beton bertulang, jenis keruntuhan tarik ini dipilih supaya tidak terjadi keruntuhan yang tiba-tiba. Keruntuhan Seimbang Keruntuhan seimbang adalah keruntuhan terjadi akibat tegangan baja telah mencapai f y bersamaan dengan beton hancur.. PEMODELAN BENDA UJI Benda uji dimodelkan sebagai balok sederhana dua tumpuan dengan beban terpusat di tengah bentang seperti Gambar 3. Benda uji direncanakan terhadap balok yang mengalami keruntuhan tarik. P L/ L/ Gambar 3. Model Benda Uji Tulangan Lentur Balok Tulangan Lentur Balok untuk Keruntuhan Tarik Persyaratan kekuatan lentur adalah : φ M n M u..(7) 76

4 dimana φ untuk lentur murni adalah 0,8. Batasan nilai rasio tulangan minimum adalah : ρ = min ρ min =,4 f y,4 40 ρ min = 0, Luas tulangan minimum (As min) yang diambil : A min A A min min = ρ minbd = 0, = 78,7455mm Dari persamaan kesetimbangan menurut Gambar.d, diperoleh persamaan untuk menghitung besarnya momen nominal penampang seperti persamaan berikut : dengan : β.fy. d c.... (8) Mn = As A s.fy c =.. (9) (0,85.f'.b.β ) c = Sehingga, c 78, (0, ,85) c = 7,438 0,85 M n = 78, ,438. M n =,34375kNm,878.4 P u = P u = 7,5kN Karena keterbatasan alat di Laboratorium maka modifikasi alat hanya akan dilakukan terhadap keruntuhan tarik..3. PELAKSANAAN EKSPERIMENTAL.3.. Persiapan Pengujian Perencanaan Campuran Beton Campuran beton direncanakan sedemikian rupa berdasarkan standar yang telah ditetapkan untuk mendapatkan komposisi komponen (unsur) beton basah dengan ketentuan kekuatan tekan karakteristik dan slump rencana. Pada eksperimen ini digunakan mutu beton f c = 5 MPa..3.. Pembuatan Benda Uji : Pembuatan Bekisting Bekisting dibuat sesuai dengan pemodelan benda uji, yaitu dimensi balok 00 mm x 50 mm dengan panjang bentang balok m. Pelaksanaan Campuran Beton Pembuatan Benda Uji Balok Setelah campuran beton disiapkan maka campuran beton tadi dituangkan ke cetakan balok yang telah disiapkan. Dari persyaratan kekuatan lentur, M u φm n M u 0,8.,3475 M u,878 Besarnya Momen ultimit yang menentukan untuk balok sederhana dengan beban terpusat sebesar Pu adalah : M Sehingga, P u = u = PuL 4....(0) M u L 4 Gambar 4. Pembuatan Benda Uji Balok 77

5 Campuran dituangkan /3 bagian pertama, kemudian ditusuk-tusuk agar tidak terjadi pemisahan agregat (segregasi). Kemudian dituangkan lagi /3 bagian kedua dan di tusuk-tusuk. Lalu dituangkan /3 bagian terakhir dan ditusuk-tusuk. Kemudian permukaan balok tersebut diratakan. Untuk dapat menggunakan alat Uji Tekan Beton UTM sesuai keperluan model (seperti Gambar 3) maka dilakukan modifikasi dan penyesuaian seperlunya, seperti yang terlihat di Gambar Pengujian Uji Kuat Tekan Beton Setelah beton berumur 8 hari, dilakukan uji kuat tekan terhadap benda uji silinder dan benda uji kubus yang telah di buat. Peralatan yang digunakan adalah Alat Uji Tekan Beton UTM (Universal Testing Machine). Pengujian Keruntuhan Tarik pada Balok Lentur Sesuai dengan pemodelan benda uji, pengujian yang bisa dilakukan adalah pengujian keruntuhan tarik. Alat yang digunakan adalah Alat Uji Tekan Beton UTM (Universal Testing Machine). Gambar 5. Modifikasi Alat Tekan Baja I tebal 7 cm Baja I tebal 7 cm Beton bertulang P Gambar 6. Model Modifikasi Alat Tekan Balok disusun sesuai dengan model modifikasi seperti Gambar 5. Tongkat piston bagian bawah alat tekan yang bergerak berfungsi sebagai beban terpusat P. Perletakan sederhana terdiri atas dua potongan pendek baja profil I tebal 7 cm. Dan sebagai landasan adalah baja profil I yang ditempatkan memanjang untuk menahan kedua perletakan terhadap bagian atas alat UTM. Setelah balok beton ditempatkan, kemudian alat UTM dihidupkan, beban tekan bergerak dari 0 kn sampai beton hancur. 78

6 Bacaan beban dapat dilihat pada Dial Gauge. Ketika beton hancur, jarum tidak bergerak naik lagi, maka didapat nilai beban pada saat beton hancur. 3. HASIL PENGUJIAN DAN DISKUSI Hasil Uji Kuat Tekan Beton Hasil uji kuat tekan beton pada benda uji silinder dan kubus dapat dilihat pada Tabel. berikut. Tabel. Hasil Uji Kuat Tekan Beton dengan kata lain, kelelehan baja terjadi pada saat beban lebih kecil dari 5 kn tersebut. Dari hasil yang tertera pada tabel di atas, kuat tekan beton hasil pengujian sesuai dengan kuat tekan beton rencana, yaitu f c = 5 MPa. Luas Bidang Tekan (A) Beban (P) Tegangan (P/A) No Benda Uji (mm) (N) (Mpa) Silinder Silinder Kubus Kubus f'c 5.09 Hasil Pengujian Keruntuhan Tarik pada Balok Lentur Data yang diperoleh pada pengujian tekan balok lentur dapat dilihat pada Tabel. berikut. Tabel. Hasil Uji Tekan Balok Gambar 7. Keadaan balok pada saat beban 7,5 kn No. Keterangan Beban (P) (kn) Retak Pertama 5 Beton Hancur 30 Keruntuhan tarik ditandai oleh lelehnya baja terlebih dahulu baru beton hancur. Pada perhitungan perencanaan, baja leleh pada saat beban 7,5 kn. Pada pengamatan secara visual, tidak terlihat kapan persisnya baja mengalami leleh. Pada pengamatan pengujian pada saat beban 7,5 kn, tidak terlihat adanya retak dan perubahan lainnya. Dari hasil pengujian didapat retak pertama terjadi pada beban 5 kn. Dapat dikatakan bahwa pada pengujian ini baja mengalami leleh terlebih dahulu, baru kemudian beton hancur. Atau Gambar 8. Balok saat beban 5 kn (Retak Pertama) 79

7 beton terjadi pada saat beban 5 kn, ini berarti baja sudah mengalami leleh pada saat beban dibawah 5 kn. Sementara dari hasil perhitungan perencanaan pada kondisi keruntuhan tarik didapat leleh pertama terjadi pada saat beban 7,5 kn. Gambar 9. Tahapan Retak Balok Selanjutnya 4. Saran Penelitian ini dapat dilakukan lebih teliti dengan memasang strain gauge pada baja tulangan yang dihubungkan ke data logger (alat pembacaan regangan) sehingga didapat gambaran kapan terjadi leleh baja yang sebenarnya. DAFTAR PUSTAKA Gambar 0. Balok pada saat beton hancur 4. PENUTUP 4. Kesimpulan Dengan modifikasi alat uji tekan, maka bisa dilakukan uji letur balok beton bertulang dengan model benda uji balok sederhana. Pada uji beton yang dilakukan, dengan kondisi keruntuhan tarik terlihat bahwa retak pertama., Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI , BSN, 00.. Dipohusodo, Istimawan, Struktur Beton Bertulang berdasarkan SK-SNI T , Departemen Pekerjaan Umum RI, PT. Gramedia Jakarta, Ferguson, P. M., Dasar-dasar Beton Bertulang, Erlangga, Jakarta, Kusuma, G., Vis WC, Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang berdasarkan SK SNI T , Erlangga, Jakarta, Kusuma, G., Kole P., Pedoman Pengerjaan Beton berdasarkan SK SNI T , Erlangga, Jakarta, Wang, Chu-Kia & Salmon, C.G., Desain Beton bertulang, Erlangga, Jakarta,