KAJIAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANGAN BAMBU WULUNG DENGAN TAKIKAN SEJAJAR Study of Flexural Capacity of Concrete Beams with Reinforcement Wulung Bamboo with Parallel Notches SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Oleh : TONNY HARDANA SURYONO NIM. I1107077 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 1
2
3
4 MOTTO Semua anugerah dari ALLAH SWT pasti akan berakhir dengan indah, jadi jika anda belum indah berarti anda belum berakhir (PENULIS) Setiap orang ada masanya dan setiap masa ada orangnya (PENULIS) Ada seorang wanita hebat,tangguh dan setia dibalik kesuksesan seorang laki laki (PENULIS) Semua di dunia ini itu sejatinya cuma gantian saja, jadi sebelum sesuatu itu berpindah ke orang lain, ciptakanlah kenangan yang indah pada sesuatu tersebut (PENULIS) Lebih baik tidak mengetahui tetapi ikhlas dari pada berpura pura tahu tetapi salah (PENULIS) Tidak ada masalah yang tidak bisa diselesaikan selama ada komitmen bersama untuk menyelesaikannya.
5 PERSEMBAHAN Alhamdulillah, segala puji saya panjatkan hanya kepada ALLAH SWT atas rahmat dan hidayah-nya. Nikmat Islam, Iman, kesehatan serta kesempatan yang ALLAH SWT berikan kepada saya. Skripsi ini saya persembahkan sebagai ucapan terima kasih juga kepada: Ibu (Indah Retnoningrum,Amd.) dan Ayah (Bambang Sulistiyono,S.E.) tercinta yang selalu mendukung, mendo akan, serta membimbing selama ini walau sedikit banyak galak,keras,disiplin.tonny tidak tahu bagaimana berterimakasih kepada ibu dan ayah. Tonny cuma bisa mendoakan semoga Alloh senantiasa menyayangi ibu dan ayah, serta mengaruniakan kesehatan dan panjang umur. Semoga ibu dan ayah bisa bangga dengan saya.. My younger sister: Enny Listyanita Suryaningsih,S.H. Semoga menjadi muslimah yang baik dan bisa lebih baik dari semuanya dan Semoga cepet lulus S2 nya.. Pak Agus Setiya Budi, Pak Kusno Adi Sambowo dan pak Djumari yang sudah sabar membimbing kami selama ini.. Termasuk my advisor Mr. Edy Purwanto, thanks for your help. Dan tidak lupa pak Bambang Santosa yang sudah menjadi seperti ayah dan juga eyang di kampus.. Tim Bambu Juara.. Mas Hananto Nugroho teman yang cerdas sekaligus ketua tim yang disiplin dan tegas, Mas Muhammad Bagus Karuniarta Putra teman sekaligus dosen privat di wisma Herris Mas Fajar,Eka,Suryanto,Zainudin terima kasih atas bantuan terhebat kalian yang sudah banyak membantu selama ngelab sampai selesai. Teman-teman Teknik Sipil 2007 yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang sudah banyak membantu selama kuliah di UNS. Sukses Selalu..
6 ABSTRAK Tonny Hardana Suryono, 2013. KAPASITAS LENTUR BALOK BERTULANGAN BAMBU WULUNG DENGAN TAKIKAN SEJAJAR. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Baja Tulangan adalah produk hasil tambang yang keberadaannya suatu saat akan habis. Untuk mengatasi masalah tersebut, sebagai alternatif dicoba pemakaian tulangan bambu yang murah dan berkekuatan tinggi. Bambu adalah tanaman yang termasuk Bamboidae, salah satu anggota sub familia rumput, pertumbuhannya sangat cepat. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji 6 buah. Metode yang digunakan pada saat pengujian balok beton menggunakan four point loading. Benda uji yang digunakan adalah balok beton berukuran P = 1700 mm, L = 100 mm, T = 150 mm dengan diameter tulangan baja Ø = 10 mm dan tiga buah lagi menggunakan tulangan bambu wulung dengan takikan sejajar P = 1500 mm dengan dimensi takikan P = 6 mm, L = 3 mm. Mutu beton yang direncanakan adalah f c = 15 MPa. Uji lentur dilakukan pada umur 28 hari. Ditinjau dari kapasitas lenturnya, diperoleh momen nominal hasil pengujian balok beton dengan tulangan baja di Laboratorium sebesar 0,54213 tonm, sedangkan ditinjau dari hasil analisisnya diperoleh momen sebesar 0,48342 tonm atau setara dengan 89,19% dari momen hasil pengujian. Pada pengujian balok beton bertulangan bambu wulung dengan takikan sejajar di Laboratorium diperoleh momen sebesar 0,14891 tonm, sedangkan ditinjau dari hasil anlisisnya diperoleh momen sebesar 0,21596 atau setara dengan 68,95% terhadap hasil analisisnya. Kata kunci: Baja tulangan, kapasitas lentur, tulangan bambu wulung dengan takikan sejajar.
7 ABSTRACT Tonny Hardana Suryono,2013. FLEXURAL CAPACITY OF CONCRETE BEAMS WITH REINFORCEMENT WULUNG BAMBOO WITH PARALLEL NOTCHES. Thesis,Civil Engineering Department. Engineering Faculty of Sebelas Maret University Surakarta. Reinforcement steel is mine result product which it s existence will run out in time. To save that problem,as an alternative it had been tried the usage of cheap bamboo reinforcement which has great endurance. Bamboo is a plant which is in the kind of bamboidae,one of grass sub familia it grows quikly. This research used experimental method with 6 samples. The method which was used for testing the concrete beams was four point loading. The samples which was used was concrete beams with Length = 1700 mm, Widht = 100 mm, Height = 150 m ism and the diameter of the reinforcement steel is Ø = 10 mm. The other three used reinforcement wulung bamboo with parallel notches 1500 mm in lenght, dimension notches 6 mm in lenght, 3 mm in widht. The planned quality of the concrete is f c = 15 Mpa. The flexural test was done in the 28th day. Observed from the flexural capacity it obtained nominal moment as the result from concrete beams test with reinforcement steel in the laboratory 0,54213 tonm, observed from the result of the analysis it obtained moment 0,48342 tonm or equal as 89,19% from the analysis result moment. In the test of concrete beams with reinforcement wulung bamboo with paralles notches in the laboratory, it obtained a moment 0,14891 tonm, observed from the result of the analysis, it obtained moment 0,21596 or equal as 68,95% to the analysis result. Keywords : reinforcement steel, Flexural capacity, Wulung bamboo reinforcement with paralles notches
8 KATA PENGANTAR Alhamdulilllah, segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya, sehingga kami dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulangan Bambu Wulung dengan Takikan Sejajar, sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pada kesempatan ini kami ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan penelitian skripsi dan penyusunan laporannya. Kami mengucapkan terima kasih kepada: 1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Yang terhormat Bapak Agus Setiya Budi, S.T, M.T selaku Dosen Pembimbing I. 4. Yang terhormat Bapak Kusno Adi Sambowo, S.T, Ph.D selaku Dosen Pembimbing II. 5. Yang terhormat Bapak Ir.Djumari, M.T selaku Dosen Pembimbing Akademis. 6. Tim Penguji Pendadaran pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 7. Semua staff Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. Rekan-rekan satu kelompok yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini. Kami menyadari bahwa dalam laporan ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun selalu kami harapkan. Akhir kata, semoga laporan ini bermanfaat bagi kami khususnya dan semua pihak pada umumnya. Surakarta, Maret 2013 Penyusun
9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN MOTTO... iv HALAMAN PESEMBAHAN... v ABSTRAK... vi KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR NOTASI... xii DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR LAMPIRAN...xviii BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 3 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan Penelitian... 4 1.5. Manfaat Penelitian... 4 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 5 2.2. Landasan Teori... 8 2.2.1. Pengertian Beton... 8
10 2.2.2 Material Penyusun Beton... 10 2.2.2.1. Semen PPC... 10 2.2.2.2. Agregat... 11 2.2.2.3. Air... 13 2.2.3. Bambu... 13 2.2.3.1 Tegangan Ijin Bambu Untuk Perancangan... 19 2.2.3.2. Kuat Acuan Berdasarkan Pemilahan Secara Mekanis... 20 2.2.4. Baja Tulangan... 22 2.2.5. Balok... 23 2.2.5.1. Anggapan-anggapan... 23 2.2.5.2. Pembatasan Tulangan Tarik...24 2.2.5.3. Analisis Balok... 25 2.2.6. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar... 26 2.2.6.1 Standar Pengujian Terhadap Agregat Halus... 26 2.2.6.2. Standar Pengujian Terhadap Agregat Kasar... 26 2.2.7.Perancangan Campuran Beton (Mix Design)... 27 BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Tinjauan Umum... 32 3.2. Benda Uji... 33 3.3. Peralatan Penelitian... 34 3.4. Tahap dan Prosedur Penelitian... 42 3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton... 42 3.5.1. Pengujian Gradasi Agregat Halus... 43 3.5.2. Pengujian Kadar Lumpur Agregat Halus... 43 3.5.3. Pengujian Kadar Zat Organik Dalam Agregat Halus... 45 3.5.4. Pengujian Spesific Grafity Agregat Halus... 46 3.5.5. Pengujian Gradasi Agregat Kasar... 48 3.5.6. Pengujian Spesific Grafity... 48
11 3.5.7. Pengujian Abrasi... 49 3.5.8. Pengujian Gradasi... 50 3.6. Pengujian Bambu Wulung... 52 3.6.1. Alat-alat yang digunakan... 52 3.6.2. Pengujian Pendahuluan... 53 3.6.3. Pengujian Karakteristik Bambu... 54 3.7. Pengujian Kuat Tekan Beton... 57 3.8. Pembuatan Benda Uji... 58 3.9. Perawatan (Curing)... 62 3.10. Pengujian Kuat Lentur... 62 BAB 4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian Material... 68 4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus... 68 4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar... 71 4.2. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Dan Bambu Wulung Polos... 74 4.3. Rencana Campuran Adukan Beton... 76 4.4. Hasil Pengujian Slump... 77 4.5. Hasil Pengujian Kuat Desak Beton... 77 4.6. Hasil Pengujian Kuat Lentur Dan Analisis Data... 79 4.6.1. Perhitungan Kapasitas Lentur Hasil Pengujian... 82 4.6.2. Analisis Tampang Kuat Lentur Balok Beton Bertulang... 85 4.7. Pembahasan... 89 4.7.1. Kuat Tarik Tulangan... 89 4.7.2 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang... 90 4.8. Pola Retak Balok Beton Beton Bertulang... 91
12 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 95 5.2. Saran... 95 DAFTAR PUSTAKA... 97 LAMPIRAN... 99
13 % = Persentase π = Phi (3,14285) DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ASTM A cm fc fy gr kn kg lt mm MPa P PBI f cr M Sd q k = American Society for Testing and Material = Luas permukaan benda uji tertekan = Centimeter = Kuat tekan beton = Tegangan leleh baja = Gram = Kilo Newton = Kilogram = Liter = Milimeter = Mega Pascal = Beban tekan = Perencanaan Beton Bertulang Indonesia = kuat tekan rata-rata, Mpa = Nilai tambah, Mpa = Standar Desviasi, Mpa = berat sendiri balok,tonm = koefisien = kekuatan/tegangan lentur
14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Susunan Unsur Semen Portland... 10 Tabel 2.2. Jenis-jenis Unsur Semen Portland..... 11 Tabel 2.3. Persyaratan Gradasi Agregat Halus..... 13 Tabel 2.4. Persyaratan Gradasi Agregat Kasar..... 13 Tabel 2.5. Berat jenis dari 6 jenis bambu (gr/cm 2 )... 14 Tabel 2.6. Kuat tarik bambu kering oven..... 16 Tabel 2.7. Nilai Kuat Batas Dan Tegangan Ijin Bambu ( Morisco, 1999 )... 20 Tabel 2.8. Nilai Kuat Acuan (MPa) Berdasarkan Atas Pemilahan Secara Mekanis Pada Kadar Air 15% (Berdasarkan PKKI NI 5 2002)... 21 Tabel 2.9. Perkiraan Kuat Tekan Beton (Mpa) dengan Faktor Air Semen 0,50...... 28 Tabel 2.10. Persyaratan Faktor Air-Semen Maksimum Untuk Berbagai Pembetonan dan Lingkungan Khusus. 28 Tabel 2.11. Perkiraan Kebutuhan Air Per Meter Kubik Beton (liter)... 29 Tabel 2.12. Kebutuhan semen Minimum Berbagai Pembetonan dan Lingkungan Khusus... 30 Tabel 2.13. Daerah Gradasi Agregat Halus... 30 Tabel 3.1. Jumlah Benda Uji Untuk Uji Kuat Lentur... 33 Tabel 3.2. Pengaruh Zat Organik Terhadap Persentase Penurunan Kekuatan Beton... 45 Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kandungan Lumpur Pasir Seberat 100 Gram... 70 Tabel 4.2. Tabel Perubahan Warna...... 71 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Spesific Gravity Agregat Halus... 71 Tabel 4.4. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus Serta Persyaratan
15 Batas dari ASTM C 33... 72 Tabel 4.5. Hasil Pengujian Spesific Grafity agregat Kasar..... 74 Tabel 4.6. Hasil Pengujian abrasi Agregat Kasar... 74 Tabel 4.7. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar... 75 Tabel 4.8. Hasil pengujian Kuat Tarik Baja ( Pmaks )... 77 Tabel 4.9. Hasil pengujian Kuat Tarik Baja ( Pleleh )... 77 Tabel 4.10. Hasil pengujian Kuat Tarik Bambu Wulung... 78 Tabel 4.11. Kebutuhan Bahan Untuk Benda Uji Kuat Lentur Beton Bertulang... 78 Tabel 4.12. Hasil Pengujian Kuat desak Beton Normal Umur 28 Hari... 80 Tabel 4.13. Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulangan Baja... 80 Tabel 4.14. Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulangan Bambu Wulung dengan Takikan Sejajar.... 80 Tabel 4.15. Beban Dan Lendutan Pada Saat Retak Pertama..... 81 Tabel 4.16. Beban Dan Lendutan Pada Pembebanan Maksimum... 81 Tabel 4.17. Hasil Perhitungan Kapasitas Lentur Balok Bertulangan Baja... 85 Tabel 4.18. Hasil Perhitungan Kapasitas Lentur Dengan Tulangan Bambu Wulung.... 86 Tabel 4.19. Hasil Perhitungan Kekakuan Benda Uji... 87 Tabel 4.20. Perbandingan Momen Pada Balok Hasil Analisis Dan Perhitungan... 91
16 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Bambu Wulung (Gigantochloa Antroviolacea)... 6 Gambar 2.2. Diagram Tegangan-Regangan Bambu dan baja (Morisco, 1999)... 8 Gambar 2.3. Batang Bambu Menerima Gaya Tarik... 15 Gambar 2.4. Batang Bambu Menerima Gaya Tekan Tegak Lurus Serat... 17 Gambar 2.5. Batang Bambu Menerima Gaya Geser... 17 Gambar 2.6. Batang Bambu Menerima Beban Lentur..... 18 Gambar 2.7. Diagram Tegangan-Regangan Kuat Tekan Beton (Dipohusodo, 1999)... 22 Gambar 2.8. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton... 24 Gambar 2.9. Distribusi Tegangan dan Regangan Pada Penampang Beton... 25 Gambar 3.1. Tulangan Bambu Wulung dengan Takikan Sejajar... 33 Gambar 3.2. Benda Uji Balok Beton... 33 Gambar 3.3. Penulangan dan Pembebanan Balok... 34 Gambar 3.4.. Neraca Murayama Siesakusho Ltd Japan... 34 Gambar 3.5. Timbangan Bascule... 35 Gambar 3.6. Ember, Gelas Ukur Kapasitas 250 ml... 35 Gambar 3.7. Ayakan Untuk Sieve Analysis... 36 Gambar 3.8. Oven... 36 Gambar 3.9. Mesin Los Angeles... 37 Gambar 3.10. Kerucut Abrams... 37 Gambar 3.11. Cetakan silinder... 38 Gambar 3.12. Universal Testing Machine (UTM)... 38 Gambar 3.13. Compression Testing Machine (CTM)... 39
17 Gambar 3.14. Setting Up Alat Pengujian Balok... 40 Gambar 2.15. Dial Gauge... 40 Gambar 3.16. Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian... 41 Gambar 3.17. Benda Uji Pendahuluan Kuat Tarik Bambu Sejajar Serat... 55 Gambar 3.18. Benda Uji Pendahuluan Kuat Tekan Tegak Lurus Serat... 55 Gambar 3.19. Benda Uji Pendahuluan Kuat Lentur Bambu... 56 Gambar 3.20. Benda Uji Pendahuluan Kuat Geser Sejajar Serat Bambu... 56 Gambar 3.21. Benda Uji Pendahuluan Kadar Air Dan Kerapatan Bambu... 57 Gambar 3.22. Pembebanan Benda Uji Pada Pengujian Kuat Tekan... 57 Gambar 3.23. Alat Uji Kuat Tekan ( Compression Testing Machine )... 58 Gambar 3.24. Bambu Wulung Dan Pemotongan Bambu... 59 Gambar 3.25. Pembuatan Tulangan Bambu... 59 Gambar 3.26. Perangkaian Tulangan... 59 Gambar 3.27. Memasukan Tulangan Kedalam Begisting... 60 Gambar 3.28. Pengadukan Beton Dengan Mollen... 60 Gambar 3.29. Pengujian Nilai Slump... 61 Gambar 3.30. Pengecoran Balok... 61 Gambar 3.31. Perawatan Benda Uji Balok Bertulang... 62 Gambar 3.32. Memasang Balok Pada Perletakan... 63 Gambar 3.33. Penggambaran Garis Kotak-kotak Untuk Mengetahui Pola Retak Beton... 63 Gambar 3.34. Pembagi Beban... 64 Gambar 3.35. Pemasangan Load cell... 64 Gambar 3.36. Pemasangan Dial Gauge di Bagian Bawah balok Uji... 64 Gambar 3.37. Pemasangan Kabel Power Supply Tranducer ke Trafo... 65 Gambar 3.38. Tranducer... 65
18 Gambar 3.39. Hidraulic Pump... 65 Gambar 3.40. Pengujian Kuat Lentur... 66 Gambar 3.41. Kondisi Retakan Pertama... 66 Gambar 3.42. Kondisi Balok Beton Sudah Runtuh... 67 Gambar 4.1. Grafik Gradasi Agregat Halus... 73 Gambar 4.2. Grafik Gradasi Agregat Kasar... 76 Gambar 4.3. Grafik Perbandingan Hubungan Beban dan Lendutan Antara Balok Bertulangan Baja dan Bambu Wulung pada Dial Gauge 1... 82 Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Hubungan Beban dan Lendutan Antara Balok Bertulangan Baja dan Bambu Wulung pada Dial Gauge 2... 83 Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Hubungan Beban dan Lendutan Antara Balok Bertulangan Baja dan Bambu Wulung pada Dial Gauge 3... 83 Gambar 4.6. Rencana Pengujian Balok Uji dan Diagram Gayanya Reaksi Tumpuan... 84 Gambar 4.7. Pola Retak Balok Beton Normal... 93 Gambar 4.8. Pola Retak Balok Beton Bertulangan Bambu Wulung Polos... 95
19 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A. Hasil Pengujian Material Lampiran B. Perancangan (Mix Design) Lampiran C. Uji Pendahuluan Bambu,Baja & Beton Lampiran D. Hasil Pengujian Kapasitas Lentur Lampiran E. Administrasi Skripsi