MANNA GABRONA DINKDOH HALOHO

Transkripsi

1 PERBANDINGAN KEKUATAN BALOK BETON TANPA PERKUATAN DENGAN BALOK BETON MENGGUNAKAN PELAT BAJA YANG DIANGKUR ( TEORI DAN EKSPERIMEN ) TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : MANNA GABRONA DINKDOH HALOHO BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 ABSTRAK Struktur beton bertulang saat ini sudah sangat umum digunakan. Hal ini karena struktur beton bertulang lebih murah dibandingkan dengan struktur baja dan pengaplikasiannya pun lebih luas dibanding struktur baja. Seiring dengan pertumbuhan ekonomi dan keterbatasan lahan, banyak bangunan yang kemudian beralih fungsi. Untuk mengatasi hal ini, bangunan bisa saja dirubuhkan dan kemudian dilakukan pembangunan ulang. Namun untuk skala yang besar, hal ini dipandang sangat tidak ekonomis dan merusak lingkungan akibat limbah konstruksi yang dihasilkan. Dari permasalahan ini, banyak peneliti yang akhirnya memikirkan cara untuk meningkatkan kekuatan bangunan tanpa merubuhkannya. Diantaranya adalah perkuatan dengan jacketing, pelapisan dengan Fiber Reinforced Polymer dan juga perkuatan dengan pelat baja. Setiap jenis perkuatan ini memiliki kelebihan dan kekurangannya msing-masing. Yang paling populer digunakan adalah perkuatan dengan FRP dan pelat baja. Pada penelitian ini, peneliti membahas perkuatan balok beton bertulang menggunakan pelat baja yang diangkur. Metode yang digunakan adalah dengan melakukan studi analitis yang kemudian dibuktikan dengan eksperimen. Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan dua buah balok, dimana satu buah balok sebagai balok kontrol dan satu buah balok yang diperkuat dengan pelat baja. Balok yang digunakan bersimensi 15x25 cm dengan panjang 320 cm. Pada kedua balok digunakan tulangan tekan 2 6 dan tulangan tarik 4 12 serta sengkang dengan ukuran 6. Kedua balok diuji setelah berumur 28 hari. Balok pertama dibebani sampai terjadi retak dan balok kedua dengan perkuatan juga dibebani sampai terjadi retak. Berdasarkan hasil analitis didapat beban untuk balok tanpa perkuatan sebesar 4,062 Ton dan beban untuk balok dengan perkuatan sebesar 15,41 Ton. Dari hasil analitis terjadi peningkatan kekuatan balok yaitu 3,79 kali kekuatan awal. Sedangkan untuk hasil pengujian, beban yang dapat dipikul oleh balok tanpa perkuatan sebesar 8 Ton dan beban untuk balok dengan perkuatan sebesar 19,5 Ton. Dari hasil pengujian ini terjadi peningkatan kekuatan balok sebesar 2,44 kali kekuatan awal. Berdasarkan hasil pengujian ini, dapat ditarik kesimpulan bahwa penggunaan pelat baja pada daerah tarik dapat meningkatkan kekuatan dan memperkecil lendutan dan penggunaan angkur untuk merekatkan pelat baja dengan beton dapat mengatasi masalah lepasnya pelat dari balok beton. Kata kunci: balok beton bertulang, perkuatan, pelat baja, angkur i

3 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur peneliti panjatkan kehadirat Allah, Tuhan Yang Maha Pengasih, atas rahmat dan berkat-nya peneliti dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Perbandingan Kekuatan Balok Beton Tanpa Perkuatan dengan Balok Beton Menggunakan Pelat Baja yang Diangkur Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan bantuan, bimbingan, arahan dan dukungan yang berharga dari berbagai pihak. Untuk semua itu, peneliti menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya dan ucapan terimakasih yang tulus kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Dosen Pembimbing yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada peneliti untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 4. Bapak Ir. Armein Arifin Siregar, dosen pertama yang mengenalkan peneliti pada dunia Teknik Sipil, Ibu Nursyamsi, S.T., M.T. yang telah banyak membantu peneliti dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini dan semua Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan ilmunya kepada peneliti selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Kepada pegawai administrasi dan pegawai-pegawai Departemen Teknik Sipil USU lainnya. 6. Orangtua terkasih, Bapak Dr. Bongguk Haloho, S.E., M.Pd. dan Ibu dr. Lasmaria Siahaan yang telah banyak memberi kasih sayang, doa, semangat, perhatian, waktu dan materi yang tiada hentinya sehingga peneliti termotivasi untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Saudara peneliti, Sion Elisabeth Elfainatur Haloho, May Christin Haloho, Juwita Dumand Sodvent Haloho dan Sadrakh Andreas Maynard Haloho yang ii

4 selalu memberi semangat dan mengingatkan peneliti untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Seluruh Angkatan 2011 Dept. Tek. Sipil USU, khususnya Selvia Winata (my very first friend, it s been a long day y), Shinta Harmadhana, Rizky Ayu, Stephany S., Immaniar S., Irene M., Mien S., yang memberikan banyak tawa bagi peneliti, Windy C. (who calms me down, thanks a lot), Ivandy Y. (who think I m his rival haha), Maestoso C. dan yang lainnya yang tidak dapat peneliti sebutkan satu persatu. 9. Kelas Akselerasi St. Thomas 1 Medan, Abby, Bintri, David, Felix, Pretty, Alen, Maria, Grace, Roy, Aldo, Samuel, Irvin, Tamara dan Idon yang membuat peneliti ingin segera menyelesaikan Tugas Akhir ini dan segera wisuda. 10. Asisten Laboratorium Struktur, Bang Michael Tambunan dan Bang Bambang yang telah banyak membantu peneliti dalam pengadaan alat dan pelaksanaan uji laboratorium. 11. Abang dan kakak senior angkatan 2008, 2009, 2010 serta adik-adik junior yang selalu memberi dukungan, tenaga dan semangat yang luar biasa. 12. Seluruh pihak yang telah mendukung dan membantu peneliti dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Peneliti menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata peneliti mengucapkan terima kasih. Peneliti berharap semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Agustus 2015 Peneliti, Manna Gabrona Dinkdoh Haloho iii

5 DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... i ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR NOTASI... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 I. 1 Latar Belakang... 1 I. 2 Rumusan Masalah... 3 I. 3 Tujuan Penulisan... 3 I. 4 Batasan Masalah... 4 I. 5 Metode Penelitian... 7 I. 6 Sistematikan Penulisan... 7 I. 7 Flowchart... 9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II. 1 Umum II. 2 Beton II Faktor Air Semen II Porositas II Faktor Intrinsik II. 3 Pengujian Beton Keras II Kuat Tekan Beton iv

6 II Kuat Tarik Beton II. 4 Baja Tulangan II. 5. Lentur Murni II Balok Terlentur II Kuat Lentur Balok Persegi II Keruntuhan Lentur Akibat Kondisi Batas (Ultimate) II. 6 Evaluasi Struktur yang Ada II. 7 Perkuatan Balok Beton Bertulang II. 8 Perkuatan dengan Externally Reinforcement II. 9 Perencanaan Awal Momen yang Dapat Dipikul Balok II. 10 Perencanaan Awal Beban yang Dapat Dipikul Balok II. 11 Perencanaan Perkuatan II. 12 Perencanaan Shear Connector BAB III METODE PENELITIAN III. 1 Lingkup Pekerjaan III. 2 Syarat-syarat Pelaksanaan III Concrete Mix Design III Tulangan Baja III. 3 Bahan dan Peralatan III Bahan III Peralatan III. 4 Persiapan Material III. 5 Persiapan Pembuatan Benda Uji III. 6 Pengecoran Benda Uji v

7 III. 7 Perawatan Benda Uji III. 8 Pemasangan Pelat Baja III. 9 Pengujian Benda Uji III Pengujian Kuat Tekan Beton III Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja dan Pelat Baja III Pengujian Balok Beton BAB IV ANALISA DATA IV. 1 Pengujian Kuat Tekan Beton IV. 2 Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja IV. 3 Pengujian Kuat Tarik Pelat Baja IV. 4 Analisa Kapasitas Penampang Teoritis IV Beban Pada Balok Beton Tanpa Pelat Baja IV Beban Pada Balok Beton Dengan Pelat Baja IV Lendutan yang Terjadi Pada Balok Beton Tanpa Pelat Baja IV Lendutan yang Terjadi Pada Balok Beton Dengan Pelat Baja IV. 5 Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan IV Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan Balok Tanpa Pelat Baja IV Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan Balok Dengan Pelat Baja IV. 6 Pengujian Balok Beton Bertulang IV Balok Beton Tanpa Pelat Baja vi

8 IV Balok Beton Dengan Pelat Baja IV. 7 Pembahasan Hasil Pengujian IV Pola Retak BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V. 1 Kesimpulan V. 2 Saran DAFTAR PUSTAKA... xiv vii

9 DAFTAR TABEL BAB I Tidak terdapat tabel BAB II Tidak terdapat tabel BAB III Tidak terdapat tabel BAB IV Tabel IV. 1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Tabel IV. 2. Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan Tabel IV. 3. Hasil Pengujian Kuat Tarik Pelat Baja Tabel IV. 4. Hasil Analisa Teoritis Penurunan Balok Tanpa Pelat Baja Tabel IV. 5. Hasil Analisa Teoritis Penurunan Balok Dengan Pelat Baja Tabel IV. 6. Hasil Pengujian Penurunan Balok Tanpa Pelat Baja Tabel IV. 7. Hasil Pengujian Penurunan Balok Dengan Pelat Baja BAB V Tidak terdapat tabel viii

10 DAFTAR GAMBAR BAB I Gambar I. 1. Sketsa Pembebanan Balok Tanpa Perkuatan... 5 Gambar I. 2. Sketsa Pembebanan Balok Dengan Perkuatan Pelat Baja... 6 Gambar I. 3. Flowchart... 9 BAB II Gambar II. 1. Tegangan Tekan Benda Uji Beton Gambar II. 2. Berbagai Kuat Tekan Benda Uji Beton Gambar II. 3. Diagram Tegangan Regangan Batang Tulangan Baja Gambar II. 4. Balok Dibebani Lentur Murni Gambar II. 5. Diagram Tegangan Regangan Gambar II. 6. Blok Tegangan Persegi Ekivalen Gambar II. 7. Blok Tegangan Ekivalen Gambar II. 8. Jenis-jenis Keruntuhan Lentur BAB III Tidak terdapat gambar BAB IV Gambar IV.1. Balok Tanpa Pelat Baja Gambar IV. 2. Balok Dengan Pelat Baja Gambar IV. 3. Bidang Momen Pada Balok Akibat Beban Terpusat Dan Berat Sendiri ix

11 Gambar IV. 4. Grafik Lendutan Balok Tanpa Pelat Berdasarkan Teoritis Gambar IV. 5. Bidang Momen pada Balok akibat Beban Terpusat dan Berat Sendiri Gambar IV. 6. Grafik Lendutan Balok Dengan Pelat Berdasarkan Teoritis.. 80 Gambar IV. 7. Grafik Lendutan Balok Tanpa Pelat Berdasarkan Eksperimen Gambar IV. 8. Grafik Lendutan Balok Dengan Pelat Berdasarkan Eksperimen Gambar IV. 9. Retak Lentur Gambar IV. 10. Retak Geser Gambar IV. 11. Sketsa Pengujian BAB V Tidak terdapat gambar x

12 DAFTAR NOTASI As As B b luas pelat baja luas tulangan tarik luas tulangan tekan tinggi blok tekan tinggi blok tekan asumsi lebar penampang balok jarak antar perletakan lebar pelat konstanta fungsi dari kuat tekan jarak serat terluar ke garis netral jarak serat terluar ke tulangan tarik jarak serat terluar ke tulangan tekan lendutan akibat beban terpusat lendutan akibat berat sendiri lendutan total diameter tulangan polos Ec Es fc elastisitas beton elastisitas baja tegangan tekan beton modulus pecah beton tegangan yang terjadi pada tulangan tarik tegangan ultimate baja xi

13 fy fy fyp H hef M P q tegangan leleh baja tulangan tarik tegangan leleh baja tulangan tekan tegangan leleh pelat baja berat jenis beton tinggi penampang balok tinggi efektif angkur inersia penampang retak inersia penampang efektif inersia penampang gross rasio tegangan panjang pelat jarak antar angkur momen akibat beban luar momen retak momen ultimate momen ultimate dengan penambahan beban jumlah angkur rasio elastisitas baja-beton gaya normal tarik beban terpusat beban terbagi rata akibat berat sendiri beban terbagi rata akibat berat sendiri rasio tulangan tarik rasio tulangan tekan xii

14 rasio seimbang tulangan tunggal rasio maksimum tulangan rangkap rasio minimum tulangan selisih rasio tulangan tarik dan tekan gaya tarik yang bekerja pada angkur tebal pelat baja regangan baja kekuatan baut titik penampang transformasi titik penampang transformasi dari dasar xiii