ANALISA DAN PENGUJIAN KEKUATAN BALOK BETON BERTULANG BERLUBANG PENAMPANG PERSEGI (EKSPERIMENTAL) TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : FADHLY SASBUHKY DAULAY 06 0404 036 Dosen Pembimbing Ir. DANIEL RUMBI TERUNA, MT 19590707 198710 1 001 SUBJURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
ABSTRAK Pada bangunan bertingkat banyak dijumpai instalasi untuk pemasangan pipa dan service ducting yang dibutuhkan untuk supply air, pembuangan air kotor, instalasi AC sentral, listrik, telepon jaringan komputer, instalasi pipa dan ducting mechanical atau electrical, peralatan-peralatan untuk instalasi tersebut biasanya ditempatkan di bawah balok sehingga dapat mengurangi tinggi efektif ruangan. Menambah ketinggian akan mengurangi jumlah tingkat dari bangunan dimana ketinggian bangunan harus memenuhi persyaratan yang telah ditentukan oleh peraturan. Untuk itu maka akan dibuat lubang pada badannya sehingga pengurangan ketinggian ruangan dapat dihindari. Akan tetapi masalah yang timbul akibat adanya lubang pada beton bertulang tersebut adalah bagaimana distribusi tegangan dan deformasi pada balok berlubang akan berpengaruh terhadap kekuatannya. Penentuan berapa diameter maksimum lubang menjadi permasalahan dalam pelaksanaan dilapangan. Pada tugas akhir ini digunakan bentuk lubang bulat pada tengah bentang. Pengujian akan dilakukan pada balok yang ditumpu pada perletakan sendi-rol dibebani oleh beban terpusat dengan lubang pada tengah bentang. Dari hasil pengujian yang dilakukan, diperoleh bahwa pengaruh lubang tidak terlalu berpengaruh sacara signifikan terhadap kekuatan balok selama tidak mengurang bagian tarik dan tekan beton bertulang. Tetapi pada ukuran lubang yang besar sangat berpengaruh terhadap kekuatan balok.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul ANALISA DAN PENGUJIAN BALOK BETON BERTULANG BERLUBANG PENAMPANG PERSEGI. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya 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 Fakultas Teknik. 4. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik.
5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. 6. Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Kamaluddin Daulay dan Ibunda Jetti Harahap yang telah memberikan motivasi, semangat dan nasehat kepada saya, Kakak saya Fahma, Adik saya Fanny, Fandy, Fithri dan Abang saya Guntoro, serta sahabat-sahabat saya Adami, Alm. Bowo, Riny, Yati, Devi, Wina yang telah banyak membantu saya. 7. Rekan rekan di PB Baja, pak haji, se dili, pak rustam, dll. Rekan rekan di PB BBC, bg usuf, pak BB, bg kopri, pak min, dll. Rekan rekan UKM Badminton USU, bg budi, iwan, fika, dll yang telah memberi saya motivasi. 8. Buat saudara/i seperjuangan Sipil USU, Hadi, Aidil, Fadly, Muhadri, Wahbujas, Ulil, Diky, Pozi, Haikal, Royhan, Zainal, Nasrul, Usuf, Tami, Fahim, Hanif, Heri, Simen, Husni, Sai, Ikram, Ari manalu, Harli rait, Hafiz, Reza dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 9. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Juli 2011 Penulis ( Fadhly Sasbuhky Daulay )
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... KATA PENGANTAR. DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR GRAFIK. DAFTAR TABEL.... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR NOTASI... BAB I. PENDAHULUAN... 1.1 Latar Belakang... 1.2 Perumusan masalah... 1.3 Tujuan Penelitian... 1.4 Pembatasan Masalah. 1.5 Metodologi Penelitian.... BAB II. TINJAUAN PUSTAKA.... 2.1 Umum.. 2.2 Bahan Penyusun Beton... 2.2.1 Semen. 2.2.1.1 Umum... 2.2.1.2 Semen Portland...
2.2.1.3 Jenis Semen Portland... 2.2.1.4 Sifat-sifat Semen Portland... 2.2.2 Agregat... 2.2.2.1 Umum... 2.2.2.2 Jenis Agregat... 2.2.2.2.1 Agregat Halus... 2.2.2.2.1 Agregat Kasar... 2.2.3 Air... 2.3 Sifat Bahan... 2.3.1 Bahan Beton... 2.3.2 Bahan Baja Tulangan... 2.4 Balok Persegi Beton Bertulang..... 2.5 Tegangan dan regangan Beton.... 2.6 Balok dengan Lubang Kecil... 2.6.1 Kondisi Lentur Murni... 2.6.2 Perhitungan Tulangan Geser... 2.6.3 Pemasangan Tulangan Silang (Pelindung)... BAB III. EKSPERIMENTAL... 3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang. 3.1.1 Perhitungan Beban Mati Terpusat. 3.1.2 Perencanaan Penulangan Geser. 3.1.3 Perhitungan Lendutan... 3.2 Pemeriksaaan Karakteristk Tulangan... 3.2.1 Pemeriksaaan Berat Jenis dan Diameter Tulangan...
3.3 Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang.... 3.3.1 Persiapan Pembuatan Benda Uji... 3.3.2 Pengecoran Benda Uji... 3.3.3 Perawatan Benda Uji. 3.4 Pengujian Benda Uji.. 3.4.1 Pengujian Kuat Tekan Beton Benda Uji Silinder. 3.4.2 Pengujian Kekuatan Pada Balok Beton Bertulang 3.4.3 Pengukuran Regangan ( Strain ) dan Lendutan Balok... BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pendahuluan... 4.2 Keterbatasan Fasilitas. 4.3 Akurasi dari Alat Ukur.. 4.4 Pengujian Slump. 4.5 Pengujian Kuat Tekan 4.6 Pengujian Pada Balok 4.6.1 Pengujian Lendutan Pada Balok... 4.6.1.1 Pengujian Lendutan Pada Balok Secara Teoriti..... 4.6.1.2 Beban Pada Lendutan Izin... 4.6.2 Pengujian Regangan Balok... 4.6.2.1 Regangan Secara Teoritis... 4.6.3 Analisa Retak Balok..
4.6.3.1 Perilaku Pola Retak dan Lebar Retak Balok. 4.6.3.2 Panjang Retak Balok. 4.6.3.3 Perhitungan M retak (M crack ) Secara Teoritis... BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN...... 5.1 Kesimpulan... 5.2 Saran... DAFTAR PUSTAKA....... LAMPIRAN..
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram Tegangan-Regangan Batang Tulangan Baja Terhadap Kuat Tekan Beton Gambar 2.2. Diagram Idealisasi Nilai Tegangan-Regangan Tulangan Baja Gambar 2.3.a Penampang Potongan A-A Gambar 2.3.b Diagram Regangan Gambar 2.3.c Diagram Tegangan Gambar 2.3.d Gaya Gaya Gambar 2.4. Variasi Lubang Gambar 2.5. Perbandingan Tegangan Geser Ultimate Pengujian dengan Perhitungan Teori Gambar 2.6. Balok pada saat mengalami lentur murni Gambar 2.7. Gambar 2.8. Gambar 3.1. Gambar 3.2. Gambar 3.3. Gambar 3.4. Gambar 3.5. Balok dengan lubang kondisi lentur murni Tulangan Silang (Pelindung) Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang Pembebanan Pada Benda Uji Perletakan Beban Terpusat Perletakan Beban Merata Bentuk Penampang Memanjang Dari Benda Uji Gambar 3.6. Gambar 3.7. Bentuk Penampang Melintang Dari Benda Uji Pembebanan Balok Dan Pengukuran Lendutan
Gambar 3.8. Gambar 4.1. Penempatan Pen Pembaca Regangan Balok Posisi Pembebanan Dan Penempatan Dial Lendutan Gambar 4.2. Perletakan Beban Terpusat Gambar 4.3. Perletakan Beban Merata Gambar 4.4. Gambar 4.5. Gambar 4.6. Gambar 4.7. Gambar 4.8. Posisi Pembebanan Dan Penempatan Pen Pembaca Regangan Balok Pengujian Regangan Balok Pembagian Segmen Pada Balok Pola Retak Pada Balok I Pola Retak Pada Balok II Gambar 4.9. Pola Retak Pada Balok III
DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1. Hubungan Beban Lendutan Balok I Grafik 4.2. Hubungan Beban Lendutan Balok II Grafik 4.3. Hubungan Beban Lendutan Balok III Grafik 4.4. Hubungan Beban Lendutan Tengah Bentang Pada Masing - Masing Balok Grafik 4.5. Perbandingan Hubungan Beban Lendutan Balok Secara Teoritis Grafik 4.6. Hubungan Beban Regangan Masing Masing Balok Grafik 4.7. Perbandingan Hubungan Beban Regangan Secara Teori Pada Balok I Grafik 4.8. Perbandingan Hubungan Beban Regangan Secara Teori Pada Balok II Grafik 4.9. Perbandingan Hubungan Beban Regangan Secara Teori Pada Balok III Grafik 4.10. Hubungan Beban Panjang Retak
DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok I Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok II Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Lendutan Balok III Tabel 4.5. Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok Tabel 4.6. Data Hasil Pengujian Regangan Balok I Tabel 4.7. Data Hasil Pengujian Regangan Balok II Tabel 4.8. Data Hasil Pengujian Regangan Balok III Tabel 4.9. Data Perbandingan Regangan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok I Tabel 4.10. Data Perbandingan Regangan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok II Tabel 4.11. Data Perbandingan Regangan Secara Teoritis Dengan Percobaan Balok III Tabel 4.12. Lebar Retak Maksimum Tabel 4.13. Data Hasil Panjang Retak Balok I Tabel 4.14. Data Hasil Panjang Retak Balok II Tabel 4.15. Data Hasil Panjang Retak Balok III
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A. Pemeriksaan Bahan Penyusun Beton Lampiran A.1 Analisa Saringan Agregat Halus Lampiran A 2 Pemeriksaan Berat Jenis Dan Absorbsi Agregat Halus Lampiran A.3 Pemeriksaan Berat Isi Agregta Halus Lampiran A.4 Pemeriksaan Material Yang Lolos Saringan No.200 Agregat Halus Lampiran A.5 Pemeriksaan Clay Lumps Agregat Halus Lampiran A.6 Pemeriksaan Kandungan Organic Pada Agregat Halus Lampiran A.7 Analisa Saringan Agregat Kasar Lampiran A.8 Pemeriksaan Berat Jenis Dan Absorbsi Agregat Kasar Lampiran A.9 Pemeriksaan Berat Isi Agregat Kasar Lampiran A.10 Pemeriksaan Material Yang Lolos Saringan No.200 Agregat Kasar Lampiran B. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Lampiran C. Hasil Pemeriksaan Hammer Test Lampiran D. Hasil Pemeriksaan Karakteristik Tulangan Lampiran E. Dokumentasi Pelaksanaan Pengecoran Dan Pengujian Balok
A : luas penampang, mm 2 DAFTAR NOTASI A s : luas tulangan tarik, mm 2 A s : luas tulangan tekan, mm 2 A v a b c d : tulangan geser : kedalaman tegangan saat ultimate, mm : lebar penampang balok, mm : jarak garis netral saat ultimate, mm : jarak pusat tulangan tarik ke tepi ujung balok/tinggi efektif, mm d : jarak pusat tulangan tekan ke tepi ujung balok, mm d 0 : tinggi chord lubang, mm E : modulus elastisitas beton, Mpa E s : modulus elastisitas untuk tulangan non-prategang, Mpa f' c : kuat tekan beton, N/mm 2 f r : modulus retak beton, untuk beton normal, N/mm 2 f y : kuat leleh baja, N/mm 2 h : tinggi penampang balok, mm I : Momen inersia penampang balok, mm 4 I e : momen inersia efektif, mm 4 I cr : momen inersia penampang retak transformasi I g : momen inersia penampang utuh terhadap sumbu berat penampang, seluruh batang tulangan diabaikan l : panjang bentang diantara dua perletakan, m M a : momen maksimum pada komponen struktur saat lendutan dihitung, knm
M cr : momen pada saat timbul retak yang pertama kali, knm M n : momen nominal suatu penampang, knm M R : momen rencana, knm M u : momen ultimate, knm N D : Gaya tekan dalam, N N T : Gaya tarik dalam, N P q s : beban terpusat, N : beban terbagi rata, kn/m : jarak sengkang, mm SF : faktor keamanan V c : kapasitas kemampuan beton untuk menahan gaya geser, kn V u y t : gaya geser rencana total karena beban luar, kn : jarak dari garis netral penampang utuh (mengabaikan tulangan baja) ke serat tepi tertarik, m z Ø : lengan kopel momen : faktor reduksi Δl : pertambahan panjang dalam daerah beban, mm β 1 : koefisien ; 0,85 ρ : rasio tulangan tarik ρ b : rasio tulangan tarik seimbang ρ maks : rasio tulangan tarik maksimum ρ min : rasio tulangan tarik minimum σ : lendutan, mm : tegangan beton, Mpa
c : Regangan batas beton pada serat tekan terluar s : Regangan tulangan tarik s : Regangan tulangan tekan ε y : Regangan luluh tulangan baja