KEKUATAN SAMBUNGAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN SIKADUR -31 CF NORMAL TUGAS AKHIR Oleh : Christian Gede Sapta Saputra NIM : 1119151037 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya beban yang mampu diterima balok dengan panjang penyaluran menggunakan dan tanpa menggunakan Sikadur -31 CF Normal, mengetahui mekanisme keruntuhan balok dengan panjang penyaluran menggunakan dan tanpa menggunakan Sikadur -31 CF Normal, mengetahui apakah metode panjang penyaluran berdasarkan SNI-2847-2013 menggunakan Sikadur -31 CF Normal dapat dipakai sebagai alternatife untuk penyambungan balok. Benda uji balok dibuat dengan ukuran (255 x 200 x 1600) mm. Tulangan utama balok 2 D13, sedangkan tulangan geser balok (Ø10 94 mm). Mutu beton rata rata 18,96 MPa. Ketebalan Sikadur -31 CF Normal yang digunakan 2 mm. Panjang penyaluran yang dipakai berdasarkan perhitungan SNI-2847-2013 menggunakan dan tanpa menggunakan Sikadur -31 CF Normal adalah 470 mm, berdasarkan standar dari SNI-2847-2013 menggunakan Sikadur -31 CF Normal adalah 300 mm, sedangkan berdasarkan minimal dari standar SNI-2847-2013 menggunakan Sikadur -31 CF Normal adalah 170 mm. Masing masing benda uji dibuat 3 buah sampel. Hasil penelitian menunjukkan benda uji balok menggunakan Sikadur -31 CF Normal dengan panjang penyaluran 170 mm mampu menerima beban 49,00 kn, balok dengan panjang penyaluran 300 mm mampu menerima beban 54,83 kn, balok dengan panjang penyaluran 470 mm mampu menerima beban 77,75 kn, sedangkan balok dengan panjang penyaluran 470 mm tanpa menggunakan Sikadur -31 CF Normal mampu menerima beban 99,83 kn. Pada mekanisme keruntuhan balok menggunakan Sikadur -31 CF Normal dengan panjang penyaluran 170 mm dan 300 mm benda uji belum mampu mencapai kondisi tulangan leleh, dengan panjang penyaluran 470 mm benda uji hanya mampu mencapai kondisi tulangan leleh, sedangkan dengan panjang penyaluran 470 mm tanpa menggunakan Sikadur -31 CF Normal benda uji mampu mencapai beban ultimate. Balok dengan tulangan 2 D13 dengan panjang penyaluran berdasarkan SNI-2847-2013 menggunakan Sikadur -31 CF Normal dapat dipakai sebagai alternatife untuk penyambungan balok beton bertulang tetapi dalam kapasitas balok hanya mampu mencapai kondisi tulangan leleh. Kata kunci : balok beton bertulangan, Sikadur -31 CF Normal, panjang penyaluran i
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan kuasa-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Kekuatan Sambungan Balok Beton Bertulang Dengan Sikadur -31 CF Normal. Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar S-1 pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana. Selama pembuatan tulisan ini, penulis banyak mendapat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut, melalui kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT, Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 2. Bapak I Ketut Sudarsana, ST., PhD. Selaku Kutua Jurusan Teknik Sipil, Universitas Udayana. 3. Bapak A. A. Gede Sutapa, ST., MT. dan Bapak Dr. Ir. Ngakan Made Anom Wiryasa, MT. Selaku Dosen pembimbing Tugas Akhir. 4. Bapak Ida Bagus Rai Widiarsa, ST., MASc, PhD. Selaku Kutua Lab. Bahan & Struktur, Universitas Udayana. 5. Bapak I Putu Wiryanta, ST. dan Bapak I Wayan Sudita Yasa, ST. Selaku Teknisi Lab. Bahan & Struktur, Universitas Udayana. 6. Semua pihak yang telah membantu pembuatan tulisan ini dari awal sampai akhir. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak demi sempurnannya tulisan ini. Akhir kata, penulis harapkan semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Denpasar, Januari 2016 Penulis, ii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ABSTRAK UCAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR NOTASI Halaman i ii iii v vii viii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penelitian 2 1.4 Manfaat Penelitian 3 1.5 Batasan Masalah 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4 2.1 Beton 4 2.2 Beton Bertulang 5 2.2.1 Desain Lentur Dengan Beban Terfaktor 8 2.2.2 Balok Dengan Tulangan Tunggal 12 2.2.3 Analisis Penampang Kondisi Seimbang (Balance) 14 2.3 Perilaku Keruntuhan Balok Beton Bertulang 15 2.4 Penyaluran dan Penyambungan Tulangan 16 2.4.1 Tegangan Lekatan 17 2.4.2 Penyaluran Batang Ulir Tertekan 19 2.5 Perekat Epoxy 20 BAB III METODELOGI PENELITIAN 21 3.1 Uraian Umum 21 3.2 Tempat dan Waktu Penelitian 21 3.3 Tahap dan Prosedur Penelitian 21 3.4 Alat Alat yang Digunakan Dalam Penelitian 25 3.5 Perancangan Rencana Campuran Beton 26 3.6 Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar 27 3.6.1 Standar Pengujian Terhadap Agregat Halus 27 3.6.2 Standar Pengujian Terhadap Agregat Kasar 28 3.7 Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan 28 3.8 Pembuatan Benda Uji 30 3.8.1 Analisis Penampang Benda Uji Balok 30 3.8.2 Perhitungan Panjang Penyaluran Benda Uji Balok 34 3.8.3 Penanaman Tulangan Pada Benda Uji Balok 35 3.9 Benda Uji Penelitian 36 3.10 Pengujian Nilai Slump 36 iii
3.11 Perawatan (Curing) 37 3.12 Pengujian Kuat Tekan Beton 37 3.13 Pengujian Kuat Lentur Balok 38 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 39 4.1 Hasil Pemeriksaan Material Pembentuk Beton 39 4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus 39 4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar 42 4.1.3 Pemeriksaan Semen 44 4.2 Pengujian Kuat Tarik Baja 44 4.3 Hasil Perhitungan Campuran Beton 45 4.4 Pengujian Nilai Slump 46 4.5 Pengujian Kuat Tekan Beton 47 4.6 Analisis Beban Teoritis Hasil Eksperimen 48 4.6.1 Beban Teoritis Yang Mampu Dipikul Balok 48 4.6.2 Beban Teoritis Berdasarkan Luas Tulangan Geser 50 4.7 Hasil Pengujian Balok Beton Bertulang Terhadap Lentur 50 4.7.1 Momen Lentur dan Lendutan Balok Dengan Panjang Penyaluran 170 mm Menggunakan Sikadur -31 CF Normal 51 4.7.2 Kuat Lentur dan Lendutan Balok Dengan Panjang Penyaluran 300 mm Menggunakan Sikadur -31 CF Normal 52 4.7.3 Kuat Lentur dan Lendutan Balok Dengan Panjang Penyaluran 470 mm Menggunakan Sikadur -31 CF Normal 53 4.7.4 Momen Lentur dan Lendutan Balok Panjang Dengan Penyaluran 470 mm Tanpa Menggunakan Sikadur -31 CF Normal 54 4.7.5 Mekanisme Keruntuhan 55 4.8 Pembahasan 62 4.8.1 Perbandingan Perilaku Lentur 62 4.8.2 Perbandingan Balok Beton Bertulang Dengan Panjang Penyaluran menggunakan dan Tanpa Menggunakan Sikadur - 31 CF Normal 62 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 64 5.1 Kesimpulan 64 5.2 Saran 65 DAFTAR PUSTAKA 66 LAMPIRAN A Detail Benda UJi 67 LAMPIRAN B Data dan Hasil Pengujian Baja 71 LAMPIRAN C Hasil Pemeriksaan Bahan 73 LAMPIRAN D Campuran Beton 98 LAMPIRAN E Data dan Hasil Pengujian Tekan Beton 109 LAMPIRAN F Data dan Hasil Pengujian Lentur Balok 110 LAMPIRAN G Foto Pelaksanaan 115 LAMPIRAN H Brosur Sikadur -31 CF Normal 122 iv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Berbagai kurva relasi tegangan-regangan untuk beberapa jenis beton 5 Gambar 2.2 Beberapa kurva tegangan-regangan dari tulangan baja untuk berbagai mutu 6 Gambar 2.3 Kurva tegangan-regangan beton dan baja pada suatu elemen beton bertulang yang dibebani 7 Gambar 2.4 Tegangan-regangan teoritis lentur penampang persegi empat 8 Gambar 2.5 Perubahan diagram tegangan parabolik ke blok tegangan ekivalen 11 Gambar 2.6 Parameter penampang 12 Gambar 2.7 Diagram regangan, tegangan, gaya-gaya dalam penampang balok 13 Gambar 2.8 Diagram regangan, tegangan dan gaya kondisi seimbang 14 Gambar 2.9 Perilaku beban lendutan struktur beton 16 Gambar 2.10 Penyaluran l d batang tulangan 17 Gambar 3.1 Bagan alir tahap-tahap pelaksanaan penelitian 24 Gambar 3.2 Bentuk benda uji yang mempunyai diameter 15 mm 28 Gambar 3.3 Metode pengujian kuat lentur balok 30 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara diameter saringan dengan % lolos saringan pada gradasi agregat halus 40 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara diameter saringan dengan % lolos saringan pada gradasi agregat halus 41 Gambar 4.3 Grafik hubungan antara diameter saringan dengan % lolos saringan pada gradasi agregat kasar 43 Gambar 4.4 Grafik hubungan antara diameter saringan dengan % lolos saringan pada gradasi agregat kasar 44 Gambar 4.5 Hubungan antara beban dengan lendutan pada balok dengan panjang penyaluran 170 mm menggunakan Sikadur -31 CF Normal 51 Gambar 4.6 Hubungan antara beban dengan lendutan pada balok dengan panjang penyaluran 300 mm menggunakan Sikadur -31 CF Normal 52 Gambar 4.7 Hubungan antara beban dengan lendutan pada balok dengan panjang penyaluran 470 mm menggunakan Sikadur -31 CF Normal 54 Gambar 4.8 Hubungan antara beban dengan lendutan pada balok dengan panjang penyaluran 470 mm tanpa menggunakan Sikadur -31 CF Normal 55 Gambar 4.9 Mekanisme keruntuhan balok B 17 a 56 Gambar 4.10 Mekanisme keruntuhan balok B 17 b 56 v
Gambar 4.11 Mekanisme keruntuhan balok B 17 c 56 Gambar 4.12 Mekanisme keruntuhan balok B 30 a 57 Gambar 4.13 Mekanisme keruntuhan balok B 30 b 57 Gambar 4.14 Mekanisme keruntuhan balok B 30 c 57 Gambar 4.15 Mekanisme keruntuhan balok B 47 a 58 Gambar 4.16 Mekanisme keruntuhan balok B 47 b 58 Gambar 4.17 Mekanisme keruntuhan balok B 47 c 58 Gambar 4.18 Mekanisme keruntuhan balok B 47 T a 59 Gambar 4.19 Mekanisme keruntuhan balok B 17 T b 59 Gambar 4.20 Mekanisme keruntuhan balok B 17 T c 59 Gambar 4.21 Hubungan antara beban dengan lendutan balok dengan panjang penyaluran menggunakan dan tanpa menggunakan Sikadur -31 CF Normal 63 Peng ujian Kuat eton vi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Pengecoran sambungan balok sesuai dengan panjang penyaluran 35 Tabel 3.2 Tabulasi jenis benda uji, bentuk, variasi, dan jumlah 36 Tabel 4.1 Nilai kuat tarik baja tulangan 45 Tabel 4.2 Nilai slump campuran beton tahap I 46 Tabel 4.3 Nilai slump campuran beton tahap II 47 Tabel 4.4 Hasil pengujian kuat tekan beton 56 hari 47 Tabel 4.5 Hasil pengujian kuat tekan beton 28 hari 48 Tabel 4.6 Hasil momen dan lendutan balok dengan panjang penyaluran 170 mm menggunakan Sikadur -31 CF Normal 51 Tabel 4.7 Hasil momen dan lendutan balok dengan panjang penyaluran 300 mm menggunakan Sikadur -31 CF Normal 52 Tabel 4.8 Hasil momen dan lendutan balok dengan panjang Tabel 4.9 penyaluran 470 mm menggunakan Sikadur -31 CF Normal 53 Hasil momen dan lendutan balok dengan panjang penyaluran 470 mm tanpa menggunakan Sikadur -31 CF Normal 54 Tabel 4.10 Momen Lentur dan Lendutan 62 Tabel 4.11 Tabel perbandingan kuat lentur eksperimen dengan kuat lentur prediksi 63 vii
DAFTAR NOTASI A = luas permukaan tekan (mm 2 ) a = tinggi blok tegangan persegi ekivalen (mm) A s = luas penampang baja tulangan (mm 2 ) A tr = luas penampang total semua tulangan transversal dalam spasi s yang melintasi bidang potensial pembelahan melalui tulangan yang disalurkan (mm 2 ) A v = luas tulangan geser berspasi s (mm 2 ) b = lebar penampang beton (mm) b w = lebar badan (web), tebal dinding, atau diameter penampang lingkaran (mm) c = jarak dari serat tekan terluar ke garis netral (mm) c b = yang lebih kecil dari : (a) jarak dari pusat batang tulangan atau kawat ke permukaan beton terdekat, dan (b) setengah spasi pusat ke pusat batang tulangan atau kawat yang disalurkan (mm) d = tinggi efektif penampang (mm) d b = diameter nominal batang tulangan, kawat, atau strand (strand) prategang (mm) E s = modulus elastisitas tulangan dan baja struktural (MPa) f c = kuat tekan beton (MPa) f c r = kuat tekan rata rata (MPa) f s = tegangan tarik yang dihitung dalam tulangan saat beban layan (MPa) f y = tegangan leleh baja tulangan (MPa) h = tinggi total penampang beton (mm) K tr = indeks tulangan transversal L = panjang balok (mm) l d = panjang penyaluran tarik batang tulangan ulir, kawat ulir, tulangan kawat las polos dan ulir, atau strand pratarik (mm) Mn = kekuatan lentur nominal pada penampang (N mm) n = jumlah benda, seperti uji kekuatan, batang tulangan, kawat, alat angkur strandtunggal (monostrand), angkur, atau lengan kepala geser (shearhead). ø = faktor reduksi kekuatan. P = beban hancur beton (N) s = spasi pusat ke pusat suatu benda, misalnya tulangan longitudinal, tulangan transversal, tendon, kawat atau angkur prategang (mm) V c = kekuatan geser nominal yang disediakan oleh beton (N) V n = kekuatan geser nominal (N) V s = kekuatan geser nominal yang disediakan oleh tulangan geser, N V u = gaya geser terfaktor pada penampang (N) β 1 = faktor yang menghubungkan tinggi blok tegangan tekan persegi ekivalen dengan tinggi sumbu netral. viii
λ = faktor modifikasi yang merefleksikan properti mekanis tereduksi dari beton ringan, semuanya relatif terhadap beton normal dengan kuat tekan yang sama. ρ = rasio A s terhadap bd. ρ b = rasio A s terhadap bd yang menghasilkan kondisi regangan seimbang. ρ max = rasio tulangan maksimum. ρ min = rasio tulangan minimum. ψ e = faktor yang digunakan untuk memodifikasi panjang penyaluran berdasarkan pada pelapis tulangan. ψ s = faktor yang digunakan untuk memodifikasi panjang penyaluran berdasarkan pada ukuran tulangan. ψ t = faktor yang digunakan untuk memodifikasi panjang penyaluran berdasarkan pada lokasi tulangan. ix