PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG DITAMBAL DENGAN UPR-MORTAR : Studi Pengaruh Panjang Penambalan

Transkripsi

1 PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG DITAMBAL DENGAN UPR-MORTAR : Studi Pengaruh Panjang Penambalan Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams Patched with UPR-Mortar : Study Effect of Length Patching SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : DUWI SANTOSA I JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

2 PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG DITAMBAL DENGAN UPR-MORTAR : Studi Pengaruh Panjang Penambalan Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams Patched with UPR-Mortar : Study Effect of Length Patching SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : DUWI SANTOSA I JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015 i

3 HALAMAN PERSETUJUAN PERILAI(U LENTT]R BALOK BETON BERTULAI\IG Y,INC DITAMBAL DENGANT T]PR MORTAR : *Studi Pengaruh Panjang Penambalan" Flexural Behovior af Rei{areed Concrete Bearns Putchedwith UPR- fufortsr : Study Effect af Length Patching SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Symat Mernpetoleh Getrar Smjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakuttas Teknik Universitas Sebelas Maret Suakarta ffi Disusun OIeh : DIIWI SAI\ITOSA r Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Pengr{i Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan: Dosen Pembimbing I WDosen Penrbimbing II Prof. S. A. Kristiawan ST. MSc. PhD NrP. r9690s h. Agus Supriyadi. MT NrP" r 001

4 HALAMAF{ PENGESAIIAN PERILAI(U LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG DITAMBAL DENGAI{ UPRMORTAR: "Studi Pengaruh Panjang Penambalan' Flexural Behwior af Reinfurced Concrete Besms Patckedwith UPR- Mortar : Study Effect af Length Patching SKRIPSI Disusun Oleh : DTIWI SAI{TOSA r Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima guna memenuhi persyaratan untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. PadaHari : Kamrs Tanggal : 9,April2015 Tim Penguji Pendadaran : 1. Prof. S. A. Kristiawan. ST. MSc. PhD NIP I 00I ) J. h. Agus Supriyadi. MT NrP I 001 Ir. Sunarrnasto" MT NIP" A3 I 003 4^e /a \JLcMni,,b /h"'^ 4. Achmad Basuki. ST" MT NIP Mengesahkar4 Ketua Frograrn Studi Non-Reguler Jurusan Teknik Sipil gp.."l "c'irv'x- NrP l 001 Edy Purwanto. ST, MT l\rip A2 I 001 ilr

5 MOTTO Jawaban dari sebuah keberhasilan adalah semangat dan kerja keras yang dilandasi keyakinan dan doa -anonymous- Jangan membenarkan hal-hal yang biasa kita lihat! tapi biasakanlah melihat hal-hal yang benar! -Hotma Prawoto S- Satu-satunya cara melakukan sebuah pekerjaan yang luar biasa adalah dengan mencintai apa yang saat ini tengah Anda kerjakan -Steve Jobs- PERSEMBAHAN Sebuah karya kecil ini kupersembahkan untuk kedua orang tuaku, Ayah (Samsi) dan Ibuk (Parjilah), Terima kasih atas semua kasih sayang, doa, semangat dan dukungan selama ini. iv

6 ABSTRAK Duwi Santosa, Perilaku Lentur Balok Beton Bertulang yang Ditambal dengan Upr-Mortar : Studi Pengaruh Panjang Penambalan. Skripsi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Balok beton bertulang merupakan salah satu elemen struktur yang sangat penting pada suatu bangunan gedung. Struktur beton bertulang direncanakan dengan umur rencana tertentu, akan tetapi ada kemungkinan stuktur beton bertulang dapat mengalami kerusakan yang disebabkan oleh beberapa faktor. Salah satu kerusakan yang sering terjadi adalah spalling (terlepasnya bagian beton atau rontok) yang disebabkan oleh korosi tulangan. Metode yang paling tepat digunakan untuk perbaikan beton akibat laju korosi yang merusak selimut beton adalah metode penambalan (patching repair method). Pada penelitian ini akan dikaji tentang pengaruh panjang penambalan terhadap perilaku lentur balok beton bertulang yang ditambal dengan material UPR-Mortar. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimental laboratorium dengan benda uji balok beton bertulang berukuran panjang 2000 mm, lebar 150 mm dan tinggi 250 mm, dengan tulangan lentur diameter 16 mm. Pengujian dilakukan pada umur beton 90 hari. Total benda uji sebanyak 5 buah dengan spesifikasi 1 buah berupa balok beton bertulang normal (BN16) dan 4 buah berupa balok beton bertulang dengan variasi panjang penambalan 400 mm (BR40), 600 mm (BR60), 800 mm (BR60) dan 1000 mm (BR100) pada bagian tarik balok. Berdasarkan hasil pengujian menunjukkan bahwa pengaruh variasi panjang penambalan meningkatkan kemampuan benda uji balok dalam menahan beban maksimum dengan persentase kenaikan sebesar 1,73% untuk balok BR40, 5,69% untuk balok BR60, 6,34% untuk balok BR80 dan 11,24% untuk balok BR100 dibandingkan dengan balok beton bertulang normal. Pengaruh variasi panjang penambalan meningkatkan daktilitas balok dengan persentase kenaikan sebesar 0,50% untuk balok BR40, 12,45% untuk balok BR60, 5,62% untuk balok BR80 dan 0,13% untuk balok BR100 jika dibandingkan dengan balok beton bertulang normal. Variasi panjang penambalan juga ikut berperan mengubah pola retak dan pola deformasi lokal yang terjadi. Semakin panjang penambalan, retak yang terjadi pada balok semakin sedikit. Kata kunci : balok beton bertulang, perilaku lentur balok, spalling, metode penambalan, UPR-Mortar.,. v

7 ABSTRACT Duwi Santosa, Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams Patched with UPR-Mortar : Study Effect of Length Patching Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta. Reinforced concrete beams are ones of the most important structural element in a building. Reinforced concrete structure is planned with a particular life design, but there are possibilities that reinforced concrete structures suffer damage caused by several factors. One of the most common damage is spalling that caused by corrosion of reinforcement. The most appropriate method for concrete repair damage due to corrosion rate of concrete cover is patching repair method. This study will be assessed on the effects of length patching on flexural behavior of reinforced concrete beams were patched with UPR-Mortar material. The method used in this study is an experimental laboratory with test specimens reinforced concrete beam length 2000 mm, width 150 mm and height 250 mm high, with flexural reinforcement diameter of 16 mm. Tests carried out when the concrete reach 90 days. Total specimen of 5 pieces with 1 piece specification of normal reinforced concrete beam (BN16) and 4 pieces of reinforced concrete beams with length variation patching 400 mm (BR40), 600 mm (BR60), 800 mm (BR80) and 1000 mm (BR100) on the tensile section of beam. Based on the test results, shown that the effect of length-patch variation increases ability to hold the maximum load, with percentage increase of 1.73% for beam BR40, 5.69% for beam BR60, 6.34% for beam BR80 and 11.24% for beam BR100 compared with normal reinforced concrete beam. The effect of length-pacth variation improve the ductility of the beam with a percentage increase of 0.50% for beam BR40, 12.45% for beam BR60, 5.62% for beam BR80 and 0.13% for beam BR100 compared with normal reinforced concrete beam. Patching length variation also had a role to change the pattern of cracks and local deformation patterns that occur. The longer patching, crack that occurs in beams getting fewer. Keywords : reinforced concrete beams, flexural behavior of beams, spalling,.patching repair method, UPR-Mortar. vi

8 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi dengan judul Perilaku Lentur Balok Beton bertulang yang Ditambal dengan UPR-Mortar : Studi Pengaruh Panjang Penambalan guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusun menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak, maka banyak kendala hingga terselesaikannya penyusunan laporan skripsi ini. Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Prof. S.A. Kristiawan, ST, MSc, PhD selaku Dosen Pembimbing I. 4. Ir. Agus Supriyadi, MT selaku Dosen Pembimbing II. 5. Widi Hartono, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik. 6. Tim Dosen Penguji Pendadaran. 7. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 8. Tim penelitian Balok Beton Bertulang yang Ditambal dengan UPR-Mortar. 9. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Transfer 2012 dan semua pihak yang telah membantu penyusun yang tidak dapat penyusun sebutkan satu persatu. Penyusun menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu penyusun mengharap saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan laporan skripsi ini. Akhir kata semoga laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan penyusun pada khususnya. Surakarta, April 2015 Penyusun vii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN... ABSTRAK... PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... i ii iii iv v vii viii xi xiii xiv xv BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Landasan Teori Metode Patch Repair Material Perbaikan Unsaturated Polyester Resin (UPR) Mortar Berat Jenis Beton Kuat Tekan Beton Modulus Elastisitas Beton commit... to user 11 viii

10 Kuat Tarik Baja Analisa Lentur Balok Beton Bertulang Momen Retak Momen Leleh Pertama Momen Ultimit Lendutan Daktlitas Jenis Pola Retak BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Tinjauan Umum Benda Uji Tahap dan Prosedur Penelitian Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan Bahan Penyususn Benda Uji Langkah Pembuatan Benda Uji Langkah Pengujian Benda Uji Pengujian Kuat Desak dan Modulus Elastisitas Beton Pengujian Kuat Tarik Baja Pengujian Kuat Desak UPR-Mortar Pengujian Modulus Elastisitas UPR-Mortar Pengujian Kapasitas Lentur Balok BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian Material Hasil Pengujian Agregat Hasil Pengujian Benda Uji Silinder Beton Hasil Pengujian UPR-Mortar Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Hasil Pengujian Lentur Balok Beton Bertulang Data Hubungan Beban dan commit Lendutan to user ix

11 Perbandingan Kapasitas Lentur Defleski Daktilitas Indeks Kekakuan Pola Retak Balok Beton Bertulang Deformasi Lokal BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Sifat mekanik UPR Yukalac 157 BQTN 157-EX... 8 Tabel 3.1. Spesifikasi Benda Uji Balok Beton Bertulang Tabel 4.1. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Tabel 4.3. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton Normal Tabel 4.4. Hasil Pengujian Kuat Tekan UPR-Mortar Tabel 4.5. Berat Pengujian Modulus Elastisitas UPR-Mortar Tabel 4.6. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Tabel 4.7. Besar Pembebanan pada Retak Pertama dan Momen Lentur yang terjadi pada Balok Beton Bertulang Tabel 4.8. Beban dan Lendutan Maksimum Hasil Pengujian Balok Tabel 4.9. Faktor Daktilitas Benda Uji Balok Beton Bertulang Tabel Indeks Kekakuan Benda Uji Balok Beton Bertulang Tabel Data Perubahan Panjang antar Demec Point Balok BN Tabel Data Perubahan Panjang antar Demec Point Balok BR Tabel Data Perubahan Panjang antar Demec Point Balok BR Tabel Data Perubahan Panjang antar Demec Point Balok BR Tabel Data Perubahan Panjang antar Demec Point Balok BR xi

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Grafik Tegangan-Regangan Uji Tarik Baja Gambar 2.2. Gaya Lintang dan Momen yang terjadi akibat beban P Gambar 2.3. Analisis Tampang Balok Komposit Beton Bertulang Gambar 2.4. Analisis Tampang Balok Komposit Beton Bertulang dengan Tambalan Gambar 2.5. Analisis Tampang Balok Komposit Saat Leleh Pertama Gambar 2.6. Anaisis Tampang Balok Beton Bertulang Ultimit Gambar 2.7. Lendutan Balok dengan Dua Titik Pembebanan Gambar 2.8. Hubungan Beban dan Lendutan Gambar 2.9. Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang Gambar Pola Retak Pada Balok Beton Bertulang Gambar 3.1. Detail Penulangan Benda Uji Balok BN Gambar 3.2. Detail Penulangan Benda Uji Balok BR Gambar 3.3. Detail Penulangan Benda Uji Balok BR Gambar 3.4. Detail Penulangan Benda Uji Balok BR Gambar 3.5. Detail Penulangan Benda Uji Balok BR Gambar 3.6. Bagan Alir Tahap-Tahap Penelitian Gambar 3.7. Perletakan Beban dan Tumpuan Pada Pengujian Lentur Balok Gambar 4.1. Grafik Tegangan-Regangan Beton Normal Gambar 4.2. Grafik Tegangan-Regangan UPR-Mortar Gambar 4.3. Grafik Hubungan antara Beban dan Lendutan Benda Uji Balok Gambar 4.4. Diagram Perbandingan Momen Nominal Balok Beton Bertulang Norma dengan Balok Beton Bertulang yang Ditambal dengan UPR-Mortar Gambar 4.5. Grafik Hubungan Beban dan Lendutan Balok Hasil Pengujian dan Analisis Gambar 4.6. Pola Retak Balok BN16 Sisi A dan B Gambar 4.7. Pola Retak Balok commit BR40 Sisi to user A dan B xii

14 Gambar 4.8. Pola Retak Balok BR60 Sisi A dan B Gambar 4.9. Pola Retak Balok BR80 Sisi A dan B Gambar Pola Retak Balok BR100 Sisi A dan B Gambar Posisi Demec Point pada Balok Beton Bertulang Gambar Grafik hubungan beban dan perubahan panjang antar demec point pada Balok BN Gambar Grafik hubungan beban dan perubahan panjang antar demec point pada Balok BR Gambar Grafik hubungan beban dan perubahan panjang antar demec point pada Balok BR Gambar Grafik hubungan beban dan perubahan panjang antar demec point pada Balok BR Gambar Grafik hubungan beban dan perubahan panjang antar demec point pada Balok BR xiii

15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A. Lampiran B. Lampiran C. Lampiran D. Lampiran E. Lampiran F. Data Hasil Pengujian Bahan Data Rencana Campuran Beton dan UPR-Mortar Data Perhitungan Analisis Lentur dan Lendutan Balok Data Hasil Pengujian Lentur Data Hasil Pengujian MOE Beton dan UPR-Mortar Dokumentasi Penelitian xiv

16 DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL A = Luas Penampang Benda Uji (mm 2 ) A s = Luas Penampang Baja Tulangan (mm 2 ) A tr = Luas Penampang Transformasi (mm 2 ) UPR = Unsaturated Polyester Resin b = Lebar Balok (mm) B j = Berat Jenis (kg/m 3 ) BN16 = Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal BR40 = Benda Uji Balok Beton Bertulang dengan Panjang Penambalan 40cm BR60 = Benda Uji Balok Beton Bertulang dengan Panjang Penambalan 60cm BR80 = Benda Uji Balok Beton Bertulang dengan Panjang Penambalan 80cm BR100 = Benda Uji Balok Beton Bertulang dengan Panjang Penambalan100cm BTM = Bending Testing Machine CTM = Compression Testing Machine C c d D E c E s E p f r f y = Gaya Tekan Pada Beton (N) = Tinggi Efektif Balok (mm) = Diameter Silinder Beton (mm) = Modulus Elastisitas Beton Normal (MPa) = Modulus Elastisitas Baja Tulangan (MPa) = Modulus Elastisitas Material Penambalan (MPa) = Modulus Keruntuhan Beton (N/mm) = Tegangan Leleh Baja (MPa) f c = Kuat Tekan (N/mm 2 ) h = Tinggi Balok (mm) I = Momen Inersia (mm 4 ) I cr = Momen Inersia Crack (mm 4 ) I e = Momen Inersia Efektif (mm 4 ) I g = Momen Inersia Utuh Penampang (mm 4 ) k = Indeks Kekakuan Lentur (N/mm) K1-A = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR40, Kubus 1 K1-B = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR40, Kubus 2 xv

17 K1-C = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR40, Kubus 3 K2-A = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR60, Kubus 1 K2-B = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR60, Kubus 2 K2-C = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR60, Kubus 3 K3-A = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR80, Kubus 1 K3-B = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR80, Kubus 2 K3-C = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR80, Kubus 3 K4-A = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR100, Kubus 1 K4-B = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR100, Kubus 2 K4-C = Benda Uji Kubus UPR-Mortar Pada Balok BR100, Kubus 3 L = Panjang Benda Uji Balok Beton Bertulang (mm) m = Berat (kg) M a M cr M n M u M y n P P cr P luluh P maks ASTM S 1 S 2 = Momen yang terjadi pada beban tertentu (Nmm) = Momen Pada Saat Retak Pertama (Nmm) = Momen Nominal (Nmm) = Momen Ultimit (Nmm) = Momen Pada Saat Leleh Pertama (Nmm) = Nilai Faktor Ekivaensi = Beban (N) = Beban Pada Balok Saat Retak Pertama (N) = Gaya Tarik Luluh (N) = Gaya Tarik Maksimum (N) = American Society for Testing and Materials = Tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal sebesar (MPa) = Tegangan sebesar 0.4f c (MPa) S1-A = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR40, Silinder 1 S1-B = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR40, Silinder 2 S2-A = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR60, Silinder 1 S2-B = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR60, Silinder 2 S3-A = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR80, Silinder 1 S3-B = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR80, Silinder 2 xvi

18 S4-A = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR100, Silinder 1 S4-B = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR100, Silinder 2 S-N16A = Benda Uji Silinder Beton Balok BN16, Silinder 1 S-N16B = Benda Uji Silinder Beton Balok BN16, Silinder 2 S-N40A = Benda Uji Silinder Beton Balok BN40, Silinder 1 S-N40B = Benda Uji Silinder Beton Balok BN40, Silinder 2 S-N60A = Benda Uji Silinder Beton Balok BN60, Silinder 1 S-N60B = Benda Uji Silinder Beton Balok BN60, Silinder 2 S-N80A = Benda Uji Silinder Beton Balok BN80, Silinder 1 S-N80B = Benda Uji Silinder Beton Balok BN80, Silinder 2 S-N100A = Benda Uji Silinder Beton Balok BN100, Silinder 1 S-N100B = Benda Uji Silinder Beton Balok BN100, Silinder 2 T = Tinggi Silinder Beton (mm) T s UTM = Gaya Tarik Pada Baja Tulangan (N) = Universal Testing Machine v = Volume (m 3 ) ȳ t ȳ b = Jarak dari garis netral ke tepi serat atas (mm) = Jarak dari garis netral ke tepi serat bawah (mm) = Regangan 1 = Regangan Longitudinal akibat Tegangan S 2 luluh maks cr Δ u Δ y = Tegangan Luluh Baja (MPa) = Tegangan Maksimum Baja (MPa) = Rasio Tulangan terhadap Penampang Efektif Balok = Faktor Reduksi Kekuatan = Lendutaan Pada Balok Saat Retak Pertama (mm) = Lendutan (mm) = Lendutan maksimum struktur (mm) = Lendutan saat leleh pertama (mm) = Faktor Daktiitas Struktur Gedung = Diameter (mm) xvii