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

Transkripsi

1 PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG DITAMBAL DENGAN UPR MORTAR : Studi Pengaruh Tebal Penambalan Flexural Behavior Of Reinforced Concrete Beams Patched With UPR Mortar: Study The Effect Of Patching Thickness SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : MATSNA KHAMDAN MUKTAMIRIN I JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015 i

2 HALAMAN PERSETUJUAN SEMENTARA PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG DITAMBAL DENGAN UPR MORTAR : Studi Pengaruh Tebal Penambalan Flexural Behavior Of Reinforced Concrete Beams Patched With UPR Mortar: Study The Effect Of Patching Thickness SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : MATSNA KHAMDAN MUKTAMIRIN NIM I Persetujuan : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Prof. S A Kristiawan, ST, MSc, Ph.D Ir. AgusSupriyadi, MT NIP NIP iii

3 MOTTO Lakukan Semua Yang Kamu Bisa PERSEMBAHAN Allah SWT Dengan bahasa sederhana, ijinkan aku berucap Allahuakbar Allah Maha Besa ratas segala rahmat dan karunia-nya Kedua Orang Tua.. Untuk bapak Ibu yang selalu mendoakan dan member isarana untuk menyelesaikan Skripsi ini Kakak tersayang... Kakak adalah orang tua kedua saya. Kakak yang memberi support dan tambahan sarana untuk menyelasaikan tugas Skrisi ini.. Rekan-rekan skripsi dan tim penguji benda uji.. Buat Diena dan Duwi, kita luar biasa.. temen-temen semua yang membantu pengujian makasih sudah meluangkan waktu liburan kalian.. Teman-teman Sipil non-reg 2012 yang tidak bisa saya sebutkan satu per satu, rasa syukur yang besar saya panjatkan karena bisa berkenalan dengan kalian. Segala pihak yang telah mendoakan, mendukung, dan membantu dalam proses pengerjaan skripsi ini. iv

4 ABSTRAK Matsna Khamdan Muktamirin Perilaku Lentur Balok Beton Bertulang Yang Ditambal Dengan UPR-Mortar : Studi Pengaruh Tebal Penambalan. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Balok beton bertulang merupakan salah satu bagian struktur yang sangat penting pada suatu bangunan gedung. Balok berfungsi menahan gaya lentur akibat beban yang bekerja di atas lantai dan mendistribusikan beban tersebut kekolom-kolom penopangnya. Setelah gedung dibangun dan digunakan, balok beton dapat mengalami kerusakan. Apabila dibiarkan dan tidak segera ditangani dapat menyebabkan keruntuhan gedung secara keseluruhan. Patch repair merupakan salah satu metode perbaikan yang umum dilakukan dengan cara penambalan menggunakan material perbaikan tertentu. Pada penelitian ini digunakan Unsaturaded Polyester Resin (UPR) sebagai bahan mortar untuk patch repair diharapkan dapat meningkatkan durabilitas dan kinerja material karena memiliki daya lekat yang cukup baik. Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah eksperimental dengan benda uji berupa balok beton berulang berukuran 150 mm x 250 mm dengan panjang 2000 mm diuji pada umur 90 hari. Total benda uji sebanyak 4 buah dimana 1 buah berupa balok beton normal dan 3 buah berupa balok beton yang mengalami modifikasi kerusakan dengan variasi tebal penambalan 7cm (BR7), 9cm (BR9), 11cm (BR11). Berdasarkan hasil pengujian menunjukkan bahwa penggunaan UPR sebagai bahan penambalan meningkatkan kemampuan menahan beban maksimum sebesar 2,29% untuk balok dengan tebal penambalan 7 cm (BR7), 2,61% untuk balok dengan tebal penambalan 9 cm (BR9) dan 13,81% untuk balok dengan tebal penambalan 11 cm (BR11) dibanding balok normal. Nilai daktilitas balok juga meningkat sebesar 0,5% untuk BR7, 0,64% untuk BR9 dan 0,89% untuk BR11 dibandingkan balok beton normal. Nilai indeks kekakuan sebelum retak pertama mengalami penurunan 0,86% untuk BR7, 1,76% untuk BR9 dan 1,67% untuk BR11, dan sebelum mengalami leleh mengalami penurunan 2,44% untuk BR7, 0,75% untuk BR9 dan 1,75% untuk BR11 dibandingkan balok beton normal. Penggunaan UPR juga mengubah pola retak yang terjadi di daerah lentur dan pada penambalan UPR pola retak lebih sedikit dibandingkan balok normal. Kata kunci : Balok beton dengan perbaikan, UPR mortar, umur beton 90 hari, v

5 ABSTRACT Matsna Khamdan Muktamirin "Flexural Behavior Of Reinforced Concrete Beams Patched With UPR-Mortar: Study The Effect of Patching Thickness ". Thesis Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering University SebelasMaret Surakarta. Reinforced concrete beams is a very important part of the structure in a building. It s functioning to hold the flexural force due to the load that work on the floor and distribute the load to suported columns. Once the building is built and used, concrete beams can be damaged. If that is allowed and not treated well, it can lead to the collapse of the building later. Patch repair is one of common repairing methods is done by filling using specific repair material. In this study used Unsaturaded Polyester Resin (UPR) as a material for patch repair mortar is expected to improve the durability and performance of the material as it has a fairly good adhesion. The method used in this study is experimental with reinforced concrete beams specimen repeatedly measuring 150 mm x 250 mm with a length of 2000 mm were tested at the age of 90 days. Total specimen of 4 pieces where 1 pieces of normal concrete beam and 3 pieces in the form of concrete beams that are modified by variations patching thickness 7 cm (BR7), 9cm (BR9), 11cm (BR11). Based on the test results indicate that the use of the UPR as a patching material increases the ability to withstand a maximum load of 2.29% for beams with patching thickness 7 cm (BR7), 2.61% for beams with patching thickness 9 cm (BR9) and 13.81% for beams with patching thickness 11 cm (BR11) compared with the normal beam. Beam ductility value also increased by 0.5% for BR7, 0.64% BR9and 0.89% for BR11 compared to normal concrete beams. Stiffness index values before the first crack has decreased by 0.86% for BR7, 1.76% for BR9 and 1.67% for BR11, and before experience melting decreased 2.44% for BR7, 0.75% for BR9 and 1,75% for BR11 compared to normal concrete beams. Using the UPR also change the pattern of cracks that occur in the bending area and the UPR Patching crack patterns less than normal beam. Keywords: Concrete beams with repairs, UPR mortar, concrete age of 90 days, vi

6 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul Perilaku Lentur Balok Beton Bertulang Yang Ditambal Dengan Upr-Mortar, Studi: Pengaruh Tebal Penambalan guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka banyak kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, 2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta, 3. Pimpinan Program Transfer Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta, 4. Prof. Stefanus Adi Kristiawan, ST, MSc, PhD, selaku dosen pembimbing I, 5. Ir. Agus Supriyadi,MT, selaku dosen pembimbing II, 6. Ir.Agus Sumarsono,MT.selaku pembimbing akademik, 7. Tim dosen penguji pendadaran, 8. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, 9. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Non-reg 2012 dan semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sendiri. Surakarta, April 2015 Penulis vii

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN. MOTTO DAN PERSEMBAHAN.. ABSTRAK... KATA PENGANTAR. DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL.. DAFTAR LAMPIRAN.. i ii iii iv v vii viii xii xiv xv xvii BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka Landasan Teori Material Penyusun Beton Baja Tulangan Metode Patch Repair Syarat-Syarat Material Perbaikan Beton Material Perbaikan Beton Polimer Unsaturated Polyester Resin (UPR) Kuat Tekan Beton viii

8 Modulus Elastisitas Kuat Tarik Baja Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Lendutan Daktilitas Jenis Pola Retak BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum Tahap dan Prosedur Penelitian Benda Uji Spesifikasi Benda Uji Silinder Beton Spesifikasi Benda Uji UPR Spesifikasi Benda Uji Balok Bahan Penyusun Benda Uji Peralatan Penelitian Perencanaan Rancang Campur Beton (Mix Design) Pembuatan Benda Uji Modifikasi Perbaikan Beton 3.8. Perawatan Benda Uji Pengujian Benda Uji BAB 4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Analisis Pengujian Bahan Hasil Pengujian Benda Uji Silinder Hasil Pengujian Berat Volume Hasil Pengujian Kuat Desak Beton Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton Hasil Pengujian UPR Hasil PngujianKuatTarik Baja Tulangan Hasil Pengujian Balok Beton Bertulang Defleksi ix

9 4.4.2 Daktilitas Indeks Kekakuan Pola Retak Deformasi Lokal BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA.. LAMPIRAN 86 x

10 Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 2.4 Gambar 2.5. Gambar 2.6. Gambar 2.7. Gambar 2.8. Gambar 2.9. Gambar Gambar Gambar Gambar 3.1. Gambar 3.2. Gambar 3.3. Gambar 3.4. Gambar 3.5. Gambar 3.6. Gambar 3.7. Gambar 3.8. Gambar 3.9. Gambar 4.1. Gambar 4.2. Gambar 4.3. Gambar 4.4. Gambar 4.5. DAFTAR GAMBAR Grafik Uji Tarik Tulangan Momen yang Terjadi Akibat Beban P.. Analisis Tampang Balok Beton Bertulang Analisis Tampang Balok Beton Bertulang dengan bahan tambalan.. Analisis Tampang Balok Komposit Saat Leleh Pertama. Analisis Tampang Balok Beton Bertulang... Lendutan Balok... Hubungan Bebandan Lendutan.. Hubungan Bebandan Lendutan... Pola Retak Lentur Pola Retak Geser Pola Retak Geser Lentur Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian. Detail Penulangan Benda Uji Balok Normal... Potongan Melintang Benda Uji Balok Normal... Detail Penulangan Benda Uji Balok Dengan Tebal Penambalan 70 mm Potongan Melintang Benda Uji... Detail Penulangan Benda Uji Balok Dengan Tebal Penambalan 90 mm... Potongan Melintang Benda Uji..... Detail Penulangan Benda Uji Balok Dengan Tebal Penambalan 110 mm. Potongan Melintang Benda Uji..... Grafik Tegangan dan Regangan Beton Normal... Grafik Tegangan dan Regangan UPR-Mortar... Grafik KuatTarik Baja Tulangan 8 mm. Grafik KuatTarik Baja Tulangan16 mm Grafik Beban dan Lendutan xi

11 Gambar 4.6. Gambar 4.7. Gambar 4.8. Gambar 4.9. Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar4.16. Gambar4.17. Gambar4.18. Gambar4.19. Diagram Lentur Hasil Uji pada Balok Perbaikan. Grafik Perbandingan Lendutan Hasil Pengujian dan Analisis. Pola Retak Beban Awal dan Runtuh Balok BN16 Sisi A dan B. Pola Retak Beban Awal dan Runtuh Balok BR7 Sisi A dan B. Pola Retak Beban Awal dan Runtuh Balok BR9 Sisi A dan B. Pola Retak Beban Awal dan Runtuh Balok BR11 Sisi A dan B. Letak Demec Point pada Balok Beton Bertulang Normal... Grafik Demec Point pada Balok BN16.. Letak Demec Point pada Balok Repair 7 Grafik Demec Point pada Balok BR7.. Letak Demec Point pada Balok Repair 9 Grafik Demec Point pada Balok BR9.. Letak Demec Point pada Balok Repair 11 Grafik Demec Point pada Balok BR xii

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel 3.1. Tabel 3.2. Tabel 3.3. Tabel 3.4. Tabel Tabel 4.1. Tabel 4.2. Tabel 4.3. Tabel 4.4. Tabel 4.5. Tabel 4.6. Tabel 4.7. Tabel 4.8. Tabel 4.9. Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Sifat mekanik unsaturated polyester resin Yukalac 157 Benda Uji Silinder KuatTekan dan Modulus Elastis Benda Uji KuatTekan UPR. Benda Uji Modulus Elastis UPR Spesifikasi Balok Normal Spesifikasi Balok dengan Perbaikan... Hasil Pengujian Berat Volume... Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton... Hasil Pengujian MOE Beton Hasil Pengujian Kuat Tekan UPR Mortar 1 Hari.. Hasil Pengujian MOE UPR Mortar 1 Hari Hasil Uji KuatTarik Baja Tulangan. Hubungan Antara Beban Pada Retak Pertama dan Momen pada Balok Normal. Beban Maksimum Benda UjiBalok Faktor Daktilitas Benda Uji Balok Beton Bertulang. Indeks Kekakuan. Pola Retak Balok Beton Bertulang Ф 16 mm normal. Pola Retak Balok Beton Bertulang Ф 16 mm repaired 7 cm Pola Retak Balok Beton Bertulang Ф 16 mm repaired 9 cm Pola Retak Balok Beton Bertulang Ф 16 mm repaired 11 cm xiii

13 DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL A = Luas penampang silinder (mm 2 ) ASTM = American Society for Testing and Materials = Luas penampang baja (mm 2 ) Aek = Luas setelah diekuivalensikan (mm²) Aps = Luas Tulangan (mm²) As = Luas Tulangan (mm 2 ) a = Jarak titik beban ke titik tumpuan (mm) BN16 = Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal BR7 = Benda Uji Balok Beton Bertulang dengan Tebal Penambalan 7cm BR9 = Benda Uji Balok Beton Bertulang dengan Tebal Penambalan 9cm BR11 = Benda Uji Balok Beton Bertulang dengan Tebal Penambalan 11cm b = Lebar penampang (mm) b 2 BTM CTM c Cc d Ec Es = Lebar penampang UPR setelah diekuivalensikan (mm) = Bending Testing Machine = Compression Testing Machine = Jarak dari garis netral ketepi serat atas (mm) = Gaya tekan pada beton = Tinggi efekti fbalok (mm) = Modulus elastisitas Beton (MPa) = Modulus elastisitas tulangan (MPa) f c = Kuat tekan beton (N/mm 2 ) Fr = Modulus retak beton (MPa) h = Tinggi penampang (mm) h 2 hupr = Tinggi penambalan UPR (mm) = Tebal penambalan (mm) Ig = Momen inersia utuh (mm 4 ) Icr = Momen inersia retak (mm 4 ) k = Indeks kekakuan lentur (N/mm) K1 = Benda Uji Kubus UPR untuk penambalan balok BR 7 K4 = Benda Uji Kubus UPR commit untuk to penambalan user balok BR 9 xiv

14 K7 = Benda Uji Kubus UPR untuk penambalan balok BR11 l = Panjang bentang balok (mm) Mcr = Momen retak (ton.m) M leleh =Momen pada saat leleh pertama (N.mm) Mn = Momen nominal n 1 n 2 P P cr S2 S1 = Nilai ekuivalensi beton dengan tulangan = Nilai ekuivalensi beton dengan UPR mortar = Beban (N) = Beban pada balok saat retak pertama (N) = Gaya tarik luluh (N) = Gaya tarik maksimum (N) = Tegangan sebesar 40% f c (MPa) = Tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal sebesar (MPa) S-BN16A = Benda Uji Silinder Beton Balok BN16, Silinder 1 S-BN16B = Benda Uji Silinder Beton Balok BN16, Silinder 2 S-BR7A = Benda Uji Silinder Beton Balok BR7, Silinder 1 S-BR7B = Benda Uji Silinder Beton Balok BR7, Silinder 2 S-BR9A = Benda Uji Silinder BetonBalok BR9, Silinder 1 S-BR9B = Benda Uji Silinder Beton Balok BR9, Silinder 2 S-BR11A = Benda Uji Silinder Beton Balok BR11, Silinder 1 S-BR11B = Benda Uji Silinder Beton Balok BR11, Silinder 2 S-UPR1 = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR7, Silinder 1 S-UPR2 = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR7, Silinder 2 S-UPR4 = Benda Uji SilinderUPR-Mortar Pada Balok BR9, Silinder1 S-UPR5 = Benda Uji SilinderUPR-Mortar Pada Balok BR9, Silinder2 S-UPR7 = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR11, Silinder1 S-UPR8 = Benda Uji Silinder UPR-Mortar Pada Balok BR11, Silinder2, = Tegangan luluh baja (MPa) s = fy cr = Tegangan maksimum baja (MPa) = Kuat leleh baja (MPa) = Lendutan pada balok saat commit retak to pertama user (mm) xv

15 μ = Daktilitas. Δ u Δ y T s UTM = Lendutan maksimum struktur. = Lendutan saat lelehpertama. = Gaya Tarik Pada Baja Tulangan (N) = Universal Testing Machine v = Volume (m 3 ) ȳ t ȳ b = Jarak dari garis netral ketepi serat atas (mm) = Jarak dari garis netral ketepi serat bawah (mm) = Regangan 1 = Regangan Longitudinal akibat Tegangan S 2 luluh maks = Tegangan Luluh Baja (MPa) = Tegangan Maksimum Baja (MPa) = Rasio Tulangan terhadap Penampang Efektif Balok = Faktor Reduksi Kekuatan = Diameter (mm) xvi

16 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A. Data Hasil Pengujian Bahan dan Mix Desain Lampiran B. Perhitungan Kuat Rencana Balok Beton Bertulang Lampiran C. Hasil Pengujian MOE Beton Lampiran D. Data Hasil Pengujian Benda Uji Lampiran E. Dokumentasi Penelitian xvii