PERBANDINGAN KEKUATAN BALOK BETON MENGGUNAKAN BEGEL MODEL RANGKA DENGAN BALOK BETON MENGGUNAKAN BEGEL BIASA Tugas Akhir untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil disusun oleh : BAMBANG YULIAWAN NIM : D 100 070 036 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015
22 September 2015 30 September 2015 ii
iii
Motto Keberhasilan yang engkau raih Ditentukan oleh dirimu dan takdir Allat SWT Terkadang rencana yang Allah buat sulit untuk dimengerti Namun pada akhirnya kita selalu mendapatkan hikmah dibaliknya Hai orang-orang yang beriman, Jadikanlah sabar dan shalatmu Sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar (Al-Baqarah: 153) Allah mencintai orang yang bekerja apabila bekerja maka ia selalu memperbaiki prestasi kerja ( H.R. Tabrani ) "Tidaklah ada pemberian dari orang tua kepada anaknya yang lebih utama daripada budi pekerti yang baik (HR. Tirmidzi) Barang siapa merasa letih di malam hari karena berkerja, maka di malam itu ia diampuni. (H.R. Ahmad )
PERSEMBAHAN Karya ini kupersembahkan untuk : Allah S.W.T. Bapak Tukino dan Ibu Jumilah Saudaraku Tusep W.S. dan Martanto J.P. Bapak Ibu dosen pembimbing TA dan bapak ibu dosen pengajar Teknik sipil UMS Teman-teman Sipil terutama angkatan 2007 Special thanks to : Allah S.W.T atas semua limpahan karunianya dapat terselesaikan Tugas Akhir ini Bapak dan ibu ku terima kasih atas doa, dukungan dan semua kasih sayang yang telah kalian berikan padaku Saudaraku Tusep W.S. dan Martanto J.P.terima kasih atas dukungan yang kalian berikan slama ini my special someone Ismi Rachmawati Mardhani dan sekeluarganya terimakasih atas doa, semangat dan motifasinya Bapak dan ibu dosen pembimbing yang telah memberikan masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini Teman-teman seperjuanganku yang telah membantu dalam penyelesaian laporan ini, o Gentur, Dapit, Priyanto, Iput, Ashar, Abdul Kholiq, Sapto, Aroyan makasih buat bantuannya slama praktikum o Mas joko, dan kawan-kawan yang memberi bimbingan selama di laboraturium o Semua teman-teman sipil angkatan 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 dukungan kalian sangat berarti untukku
PRAKATA هتاگربواللهاةمحرومکيلعملاسلا Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat dan hidayah-nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir dengan judul : Perbandingan Kekuatan Balok Beton Menggunakan Begel Model Rangka Dengan Balok Beton Menggunakan Begel Biasa. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh oleh mahasiswa jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai syarat untuk mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil. Penyusunan Tugas Akhir ini didasarkan dari pelaksanaan penelitian di Laboratorium Universitas Muhammadiyah Surakarta dengan bimbingan dari teknisi laboratorium serta bimbingan dosen pembimbing, oleh karenanya dalam kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Pembimbing Akademik dan Dosen Pembimbing II 2. Bapak Basuki, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I. 3. Bapak Ir. Aliem Sudjatmiko, M.T., selaku Dosen Penguji 4. Bapak Mochamad Solikhin, S.T., M.T., Ph.D., selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 5. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 6. Ibu Yenny Nur Chasanah, S.T., M.T. selaku Sekretaris Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. 7. Pimpinan dan staf Laboratorium Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. 8. Ayah, ibu dan kakakku yang selalu melimpahkan kasih sayang, doa restu dan dorongan, baik moril maupun materil dalam menyusun laporan ini.
9. Teman-teman di Program Studi Teknik Sipil pada umumnya dan angkatan 2007 pada khususnya yang telah memberikan bantuan dan semangat pada penyusun. 10. Semua pihak yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang telah membantu terselesainya laporan ini. Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, maka dengan segala kerendahan hati, saran dan kritik yang membangun sangat penyusun harapkan guna penyempurnaan laporan di masa yang akan datang. هتاکربواللهاةمحرومكياعملاسلاو Surakarta, 2015 Penyusun
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... ii PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... iii MOTTO... iv PERSEMBAHAN... v PRAKATA... vi DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR NOTASI... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi ABSTRAKSI... xvii BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 1 C. Tujuan Penelitian... 1 D. Manfaat Penelitian... 2 E. Batasan Masalah... 2 F. Keaslian Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.... 4 A. Pengertian Beton... 4 B. Bahan Penyusun Beton... 5 1. Semen (portland) tipe 1.... 4 2. Agregat.... 6 2a). Agregat halus... 7 2b). Agegat kasar... 7 3. Air.... 7 C. Baja Tulangan... 8 D. Penjelasan Mengenai Sengkang atau Begel... 8 E. Perilaku Lentur Balok Beton Bertulang... 10 1. Analisa perilaku lentur pada balok beton bertulang... 10
2. Hubungan beban dan lendutan... 14 3. Retak pada balok... 17 4. Keruntuhan pada balok... 18 BAB III LANDASAN TEORI... 20 A. Umum..... 20 B. Bahan Penyusun Beton... 20 1. Semen portland... 20 2. Air.... 21 3. Agregat... 21 3a). Persyaratan agregat halus... 22 3b). Persyaratan agregat kasar... 22 4. Baja tulangan... 23 C. Rencana Campuran Adukan Beton... 23 D. Pengujian Kuat Tarik Baja... 27 E. Pengujian Kuat Tekan Beton... 28 F. Kuat Lentur Beton... 29 1. Momen kapasitas hasil pengujian balok... 29 2. Momen kapasitas teoritis balok... 30 BAB IV METODE PENELITIAN... 33 A. Umum.... 33 B. Bahan Dan Peralatan Penelitian... 33 1. Bahan penelitian... 33 2. Peralatan penelitian... 35 C. Tahapan Penelitian... 44 D. Pelaksanaan Penelitian... 46 1. Pemeriksaan bahan... 46 1a). Pemeriksaan kualitas agragat halus... 46 1b). Pemeriksaan kualitas agregat kasar... 49 2. Perhitungan rencana campuran beton... 51 3. Pengujian kuat tarik baja tulangan... 52 4. Pembuatan benda uji... 53 ii
5. Pengujian slump... 54 6. Perawatan (perendaman) benda uji... 55 7. Pengujian kuat tekan beton... 55 8. Pengujian kuat lentur beton... 56 9. Variabel penelitian... 56 E. Analisis Data... 61 BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 62 A. Hasil Pengujian Bahan... 62 1. Hasil pemeriksaan agregat halus (pasir)... 62 2. Hasil pemeriksaan agregat kasar... 63 B. Pengujian slump... 63 C. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja... 64 D. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton... 66 E. Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton... 67 F. Analitis Teoritis Momen Kapasitas Balok... 71 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 75 A. Kesimpulan... 75 B. Saran...... 76 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar II.1. Bentuk pembebanan balok dalam keadaan lentur murni... 11 Gambar II.2. Gaya-gaya bidang momen dan lintang pada balok... 11 Gambar II.3. Balok menahan momen ultimit... 12 Gambar II.4. Blok tegangan ekivalen... 13 Gambar II.5. Penampang balok tulangan rangkap... 13 Gambar II.6. Hubungan beban-defleksi pada balok... 14 Gambar II.7. Distribusi regangan penampang balok ultimit... 19 Gambar III.1. Skema pengujian kuat tarik baja... 27 Gambar III.2. Skema pengujian kuat tekan beton... 28 Gambar III.3. Skema besarnya momen maksimal... 29 Gambar III.4. Penulangan benda uji... 30 Gambar III.5. Skema pengujian kuat lentur balok beton.... 30 Gambar III.6. Distribusi regangan dan tegangan pada balok... 31 Gambar IV.1. Semen Portland merk Gresik... 33 Gambar IV.2. Agregat halus... 34 Gambar IV.3. Agregat kasar... 34 Gambar IV.4. Air... 35 Gambar IV.5. Baja tulangan... 35 Gambar IV.6. Oven... 36 Gambar IV.7. Timbangan... 36 Gambar IV.8. Ayakan standart... 37 Gambar IV.9. Penggetar ayakan... 37 Gambar IV.10. Kerucut conus... 38 Gambar IV.11. Mesin uji Los Angeles... 38 Gambar IV.12. Gelas ukur... 39 Gambar IV.13. Cetakan silinder... 39 Gambar IV.14. Bekisting balok... 40 Gambar IV.15. Molen... 40
Gambar IV.16. Kerucut Abram s... 41 Gambar IV.17. Bak perendaman benda uji... 41 Gambar IV.18. Mesin uji kuat tekan... 42 Gambar IV.19. Mesin uji kuat lentur... 42 Gambar IV.20. Mesin uji kuat tarik... 43 Gambar IV.21. Peralatan penunjang lain... 43 Gambar IV.22. Bagan alir penelitian... 44 Gambar IV.23. Sket Gambar Balok Beton Rangka... 57 Gambar IV.24. Sket Gambar Balok Beton Rangka... 58 Gambar IV.25. Sket Gambar Balok Beton Biasa... 59 Gambar IV.26. Sket Gambar Balok Beton Biasa... 60 Gambar V.1. Besi tulangan baja tulangan diameter 8 mm dengan baja tulangan 6 mm... 64 Gambar V.2. Perbandingan tagangan maksimal baja tulangan diameter 8 mm dengan baja tulangan 6 mm... 65 Gambar V.3. Perbandingan tagangan leleh baja tulangan diameter 8 mm dengan baja tulangan 6 mm... 65 Gambar V.4. Foto Pengujian Kuat Tekan Benda Uji... 66 Gambar V.5. Grafik perbandingan momen kapasitas lentur hasil uji balok beton menggunakan begel rangka dengan balok beton menggunakan begel biasa... 70 ii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel III.1. Nilai standar deviasi... 24 Tabel III.2. Hubungan factor air semen dan kuat tekan rata-rata silinder beton pada umur 28 hari... 24 Tabel III.3. Faktor air semen maksimum... 25 Tabel III.4. Nilai slump... 25 Tabel III.5. Ukuran maksimum agregat... 26 Tabel III.6. Perkiraan kebutuhan air berdasarkan nilai slump dan ukuran maksimum agregat... 26 Tabel III.7. Perkiraan kebutuhan agregat kasar per m 3 beton, berdasarkan ukuran maksimum agregat dan modulus halus pasir... 26 Tabel V.1. Hasil pemeriksaan agregat halus... 62 Tabel V.2. Hasil pemeriksaan agregat kasar... 63 Tabel V.3. Hasil pengujian nilai slump dengan fas 0,60... 63 Tabel V.4. Hasil pengujian kuat tarik baja diameter 8 mm... 64 Tabel V.5. Hasil pengujian kuat tarik baja diameter 6 mm... 64 Tabel V.6. Hasil pengujian dan perhitungan kuat tekan beton... 65 Tabel V.7. Tabel V.8. Tabel V.9. Hasil pengujian momen lentur balok beton menggunakan begel model rangka dengan diameter tulangan 6 mm... 67 Hasil pengujian momen lentur balok beton menggunakan begel model rangka dengan diameter tulangan 8 mm... 67 Hasil pengujian momen lentur balok beton menggunakan begel biasa dengan diameter tulangan 6 mm... 67 Tabel V.10. Hasil pengujian momen lentur balok beton menggunakan begel biasa dengan diameter tulangan 8 mm... 67 Tabel V.11. Hasil perbandingan momen lentur balok beton menggunakan begel biasa tulangan diameter 6 mm dengan tulangan diameter 8 mm... 68
Tabel V.12. Hasil perbandingan momen lentur balok beton menggunakan begel biasa berdiameter tulangan 8 mm dengan balok beton menggunakan begel model rangka berdiameter tulangan 8 mm... 68 Tabel V.13. Hasil perbandingan momen lentur balok beton menggunakan begel biasa berdiameter tulangan 6 mm dengan balok beton menggunakan begel model rangka berdiameter tulangan 6 mm... 69 Tabel V.14. Hasil perbandingan momen lentur balok beton menggunakan begel model rangka berdiameter tulangan 6 mm dengan balok beton menggunakan begel model rangka berdiameter tulangan 8 mm... 69 ii
DAFTAR NOTASI A = Luas penampang benda uji (mm²) b = lebar balok rata-rata pada penampang runtuh, (mm). h = tinggi balok rata-rata pada penampang runtuh,(mm). D = diameter benda uji (cm) f c = Kuat tekan benda uji (MPa). f cr = Kuat tekan rencana (MPa). f maks f y = Tegangan maksimal baja (MPa). = Tegangan leleh (MPa). K = Kadar lumpur yang terkandung didalam pasir (%) l = panjang bentang diantara kedua balok tumpuan, (mm). L = panjang benda uji (cm) m = Nilai margin (MPa) M uji = Momen kapasitas (kn.m) M R = Modulus of Rupture (kn/mm 2 ) P = Beban maksimum yang mengakibatkan keruntuhan balok uji (kn). P leleh = Beban maksimal leleh baja (N). P maks = Beban tarik putus baja (N). q = Berat sendiri balok, (kn/m) V = Volume beton (m 3 ) W = Berat beton (Kg).
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I : Pemeriksaan agregat halus...l-1-5 Lampiran II : Pemeriksaan agegat kasar...l-6-9 Lampiran III : Data hasil pengujian slum...l-10 Lampiran IV : Pengujian kuat tekan beton...l-11 Lampiran V : Data kuat tarik baja...l-12 Lampiran VI : Data hasil pengujian kuat lentur balok beton...l-13-14 Lampiran VII : Analisis teoritis balok beton menggunakan begel rangka...l-15 Lampiran VIII : Analisis teoritis balok beton menggunakan begel biasa...l-16 Lampiran VIV : Lembar konsultasi...l-17
ABSTRAKSI PERBANDINGAN KEKUATAN BALOK BETON MENGGUNAKAN BEGEL MODEL RANGKA DENGAN BALOK BETON MENGGUNAKAN BEGEL BIASA Balok beton bertulang adalah salah satu bagian konstruksi bangunan gedung yang kekuatannya tergantung pada mutu beton serta penulangan baja di dalamnya. Pada umumnya penulangan balok beton terdiri dari tulangan lentur dan tulangan geser. Tulangan lentur dipasang secara horizontal dari sumbu balok dan berfungsi menahan beban momen lentur, sedangkan tulangan geser atau begel dipasang secara melintang terhadap sumbu balok beton dan berfungsi sebagai penahan beban gaya geser. Balok beton menggunakan begel model rangka pada dasarnya sama dengan balok beton menggunakan begel biasa perbedaan diantara keduanya adalah balok beton menggunakan begel rangka ada penambahan tulangan miring antara tulangan vertikal yang berfungsi secara structural. Sebuah pemikiran yang kreatif untuk melakukan penelitian ini sehingga memberikan kontribusi yang positif terhadap kekuatan balok beton bertulang sehingga akan lebih bermanfaat untuk penelitian kedepannya. Penelitian ini memodifikasi bentuk tulangan geser pada umumnya menjadi tulangan rangka yang diikat menggunakan kawat bendrat pada tulangan longitudinal dengan bentuk menyerupai rangka baja dan selanjutnya dilakukan pengujian lentur pada balok bertulang tersebut dan hasilnya dibandingkan dengan kuat lentur balok beton menggunakan begel biasa. Penelitian ini menggunakan beton dengan kuat rencana 20 MPa, benda uji balok beton bertulang berukuran lebar 10 cm x tinggi 15 cm serta panjang 100 cm. Tulangan lentur dan tulangan geser menggunakan diameter 8 mm dan 6 mm. Pengujian dilakukan antara lain ; uji kuat tekan beton, uji kualitas kuat susun beton, serta uji kuat lentur balok beton bertulang. Pengujian kuat lentur balok beton bertulang harus dipastikan keruntuhan yang terjadi adalah keruntuhan lentur dan bukan keruntuhan geser. Hasil pengujian yang didapatkan menunjukkan ada peningkatan kuat lentur pada balok beton menggunakan begel model rangka dibandingkan balok beton menggunakan begel biasa. Peningkatan yang terjadi berkisar ( 53,40 66,15 ) %. Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian ini, menunjukkan bahwa balok beton menggunakan begel model rangka memberikan manfaat positif dan dapat dikembangkan lebih lanjut agar bisa lebih bermanfaat lagi. Kata Kunci : begel rangka, kuat lentur, balok, beton, besi tulangan