BAB I PEBDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Beton Merupakan campuran dari beberapa bahan batu-batuan yang direkatkan oleh bahan ikatan. Beton dibentuk dari agregat kasar san halus, semen, air dengan perbandingan tertentu. Bahan air dan semen disatukan akan membentuk pasta semen yang berfungsi sebagai bahan pengikat, sedangkan agregat halus dan agregat kasar sebagai bahan pengisi. (Pedoman Pengerjaan Beton, 1993 ). Beton Dapat pula ditambah dengan campuran tertentu apabila dianggap perlu, biasanya berupa zat kimia, yang digunakan untuk kecocokan beton pada saat pengerjaan konstruksi tertentu untuk meningkatkan workability, durability dan waktu pengerasan. Secara sederhana,beton dibentuk oleh pengerasan campuran antara semen, air, agregat halus (pasir), dan agregat kasar (batu pecah atau kerikil). Kadang-kadang ditambahkan pula campuran bahan lain (admixture) untuk memperbaiki kualitas beton. Campuran dari bahan susun (semen, pasir, kerikil, dan air) yang masih plastis ini dicor ke dalam acuan dan dirawat untuk mempercepat reaksi hidrasi campuran semen air, yang menyebabkan pengerasan beton. Bahan yang terbentuk ini mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, tetapi ketahanan terhadap tarik rendah. Beton yang sangat diminati karena bahan ini merupakan bahan konstruksi yang mempunyai banyak kelebihan, antara lain: 1. Harga yang relatif murah karena dapat menggunakan bahan-bahan dasar dari bahan lokal. 2. Beton termasuk bahan yang memiliki kekuatan tekan tinggi, selain itu mempunyai sifat kedap air secara sempurna. 1
3. Beton yang segar dapat dengan mudah diangkut ataupun dicetak dalam bentuk apa pun dan ukuran seberapapun tergantung keinginan. 4. kuat tekannya yang tinggi mengakibatkan jika dikombinasikan dengan baja tulangan (yang kuat tariknya tinggi) dapat dikatakan mampu dibuat untuk struktur berat. 5. Beton termasuk tahan aus dan tahan kebakaran, sehingga biaya perawatan termasuk rendah. Selain itu beton juga memiliki kekurangan, kekurangan beton antara lain: 1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah sehingga mudah retak. 2. Beton segar mengerut saat pengeringan dan beton keras mengembang jika basah, sehingga dilatasi (contraction joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu. 3. Beton keras mengembang dan menyusut bila terjadi perubahan suhu, sehingga perlu dibuat dilatasi (expansion joint) untuk mencegah terjadinya retak-retak akibat perubahan suhu. 4. Beton sulit untuk kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusakkan beton. 5. Beton bersifat getas (mudah pecah). Beton mempunyai kekuatan tarik yang lemah sehingga dapat mengakibatkan keretakan pada balok beton apabila diberikan beban, maka digunakanlah tulangan baja pada bagian yang memerlukan kekuatan tarik pada balok beton, sehingga dapat dikatakan "beton bertulang". Sifat beton yang dapat memikul kuat tekan dapat berfungsi menahan tekan, sedangkan tulangan baja berfungsi menahan kuat tarik pada struktur beton bertulang. 2
Kuat tekan beton merupakan sifat yang paling penting dalam beton keras. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasi mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. (Paul Nugraha dan Antoni 2007) Kuat tekan beton diawali oleh tegangan tekan maksimum f'c dengan satuan N/m atau MPa. Nilai kuat beton beragam sesuai dengan umurnya, dan biasanya nilai kuat tekan ditentukan pada waktu umur beton mencapai 28 hari setelah pengecoran. Nilai kuat tekan beton diperoleh dari tata cara pengujian standar dengan menggunakan mesin dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder beton sampai hancur. Tata cara pengujian umunya dipakai adalah ASTM (American Society for Testing Materials) C39-86. Lentur murni adalah kondisi dimana balok beton bertulang memiliki gaya lintang nol(0) dan momen konstan apabila diberi beban sebesar P/2 (lihat pada gambar dibawah ini) Gambar 1.1 Momen dan Gaya Lintang Dalam Kondisi Lentur Murni 3
Gambar 1.2Diagram Tegangan Tekan Penampang Balok Penampang S, yang berada tepat ditengah bentang, mengalami gaya lentur murni. Ketika diberikan beban hingga mencapai batas runtuhnya, maka secara aktual tegangan tekan yang terjadi bervariasi sepanjang c dari garis netral hingga ke serat atas balok, akan tetapi tegangan tarik akan ditahan oleh tulangan baja. Namun, secara teoritis, untuk mempermudah perhitungan tegangan tekan dianggap berbentuk persegi, dimana tegangan tekan yang terjadi sebesar 0,85 f'c sepanjang a yang terjadi tepat diatas garis netral hingga serat atas balok, sedangkan tegangan tarik juga akan ditahan oleh tulangan baja. Beton bertulang merupakan gabungan dua jenis bahan, yaitu beton yang mempunyai kuat tekan yang tinggi tetapi kuat tarik yang rendah dan baja tulangan yang mempunyai kuat tarik yang tinggi. Kedua jenis bahan ini dapat bekerja sama dengan baik sebagai bahan komposit, yang banyak dipakai dalam berbagaikonstruksi Struktur beton bertulang yang mengalami kerusakan, dapat diperbaiki dengan berbagai cara, diantaranya mengelupas selimut betonnya kemudian dilakukan pengecoran kembali, memperluas penampang balok beton bertulang, atau melapisi bagian luarnya dengan baja maupun bahan komposit lain 4
Perbaikan struktur pada umumnya bertujuan untuk mengembalikan atau meningkatkan kekuatan elemen struktur agar mampu menahan beban sesuai dengan rencana. Umumnya, struktur perlu perkuatan bilamana terjadi perubahan fungsi bangunan atau bilamana elemenelemen strukturnya dirancang sesuai tata cara yang lama dimana beban gempa nominalnya lebih rendah dari yang ditetapkan oleh tata cara saat ini (Purwono, Tavio, Imran, dan Raka, 2002 dan Badan Standarisasi Nasional, 2002). Kemungkinan lainnya, struktur tersebut sebelumnya hanya didesain terhadap beban gravitasi saja. Padahal, struktur tersebut harus menerima beban yang lebih besar akibat beban gempa sehingga struktur tersebut bisa tidak kuat. Hal ini akan mengakibatkan kerusakan atau bahkan kegagalan/keruntuhan. Dengan adanya perkembagan teknologi,di temukanlah material jenis baru yang dapat memperkuat struktur beton tanpa harus mengganti beton lama yang telah mengalami kerusakan yaitu dengan carbon fiber reinforced polymer ( CFRP). Sika CarboDur Plates termasuk pada jenis Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP), digunakan sebagai bahan untuk memperkuat struktur beton, kayu dan batubata. Jenis ini ditempelkan di bagian permukaan luar dari struktur yang berfungsi sebagai tulangan. Di lain pihak ada Carbon Fiber Reinforced Plate (CFRP) yang menawarkan beberapakeunggulan yang tidak dimiliki oleh baja tulanganyaitu : mempunyai kuat tarik yang jauh lebih tinggidari kuat tarik baja tulangan, yaitu sebesar 2800MPa, mempunyai kekakuan yang cukup tinggidimana modulus elastisitasnya (E) 165.000 MPa,tidak mengalami korosi karena terbuat dari bahannon logam, mempunyai penampang yang kecil danringan dengan berat 1,5 g/cm3, serta mudahpemasangannya. CFRP merupakan bahan perkuatan lentur dan dipasang pada permukaan bawah balok. Bahan yang dipakai adalah type Sika Carbodur S512 dengan data teknis diambil dari brosur dan merupakan data sekunder dari PT. Sika Nusa Pratama selaku produsen. Penggunaan CFRP sebagai tulangan eksternalpada struktur beton memerlukan bahan pengikat agar diperoleh aksi 5
komposit antara beton dan CFRP.Data teknis tentang epoxy adhesives merupakan data sekunder dari PT. Sika Nusa Pratama selaku produsen, Perekat yang dipakai adalah epoxy adhesives jenis Sikadur 30. 1.2. Perumusan Masalah Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas maka dapat dirumuskan suatu permasalahan, yaitu: a. Berapa besar kapasitas lentur balok bertulang normal, dengan perkuatan balok beton bertulang yang ditambahkan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan balok beton bertulang normal? b.bagaimana lendutan yang terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutanbalok beton bertulang normal, dengan perkuatan balok beton bertulang yang ditambahkan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan balok beton bertulang normal? c. Bagaimana regangan yang terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutanbalok beton bertulang normal,, dengan perkuatan balok beton bertulang yang ditambahkan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan balok beton bertulang normal? d. Bagaimana Tegangan tarik terjadi antara perhitungan teoritis dibandingkan dengan lendutan balok beton bertulang normal, dengan perkuatan balok beton bertulang yang ditambahkan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan balok beton bertulang normal? 6
1.3. Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui perbandingan besar kapasitas balok beton bertulang normal denganpenambahan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan. 2. Untuk mengetahui dan membandingkan lendutan yang terjadi pada balok beton bertulang normal dengan penambahan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan. 3. Untuk mengetahui dan membandingkan regangan yang terjadi pada balok beton bertulang normal dengan penambahan mutu Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan. 4. Untuk mengetahui tegangan tarik pada balok beton bertulang normal dengan penambahan Sika CarboDur pada bagian tarik pasca keruntuhan 1.4. Batasan Masalah Dalam penelitian yang akan dilakukan, ada terdapat beberapa lingkup masalah yang dibatasi, yaitu karakteristik bahan yang akan digunakan sebagai benda uji adalah sebagai berikut: a. Benda uji yang akan dipakai berupa beton yang berbentuk balok dengan dimensi penampang 15 cm x 25 cm dan panjang 320 cm. b. Beton yang akan dipakai pada balok normal ialah K-175. c. Beton yang akan digunakan pada balok dengan penambahan Sika Carbodur S1012 ialah K-175 (pada bagian tarik setelah pengetesan balok normal). d. Tulangan besi akan dipakai berupa tulangan besi polos. 7
e. Tulangan yang dipakai: * Tulangan pada daerah tumpuan : 4D12 * Tulangan pada daerah lapangan : 4D12 * Tulangan sengkang : D6-100 f. Perletakan balok ialah perletakan sederhana (sendi dan rol) g. Dimensi cetakan silinder yang digunakan dengan diamter 15 cm dan tinggi 30 cm. 1.5. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan penelitian ini terdiri dari lima bab. Masing-masing bab dibagi dalam sub bab mengenai pokok pembahasan, kemudian diuraikan dengan tujuan dapat diketahui yang dipermasalahan yang dibicarakan. Adapun sistematika penulisan penelitian ini ialah sebagai berikut: BAB I. PENDAHULUAN Bab ini terdiri dari latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari tugas akhir ini. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Bab ini terdiri dari uraian tentang balok beton bertulang normal dan balok beton bertulang dengan penambahan fiber wrap pada bagian tarik pasca keruntuhan. 8
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Bab ini terdiri dari uraian tentang persiapan penelitan mencakup perancangan alat test tekut (buckling test) mulai dari perhitungan dimensi alat dan bahan uji, pemasangan alat. Pembuatan benda uji mulai dari persiapan penyediaan bahan, sampai pembuatan benda uji hingga pelaksanaan pengujian. BAB IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN PENELITIAN Bab ini terdiri dari analisa dan hasil pengujian benda uji dalam peneitian, meliputi: hasil pengujian kuat tekan dan tarik balok beton normal dan balok beton bertulang dengan penambahan fiber wrap pada bagian tarik pasca keruntuhan.. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini terdiri dari kesimpulan hasil dan saran yang diperlukan atas pembahasan dan penyelesaian masalah yang telah dilakukan serta untuk penelitan lanjut. 1.6. Metode Penelitian Adapun metodologi penelitian adalah eksperimental di laboratorium. Pembuatan benda uji dilakukan di laboraturium Bahan Rekayasa Program S1 Departemen Teknik sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Benda uji dibuat sebanyak 1 buah balok beton bertulang ( 1 balok beton bertulang normaldan 4 buah Beton silinder). Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah beton dengan benda uji 4 buah Beton silinder dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program S-1 Departemen Teknik sipik Universitas Sumatera Utara. Pengujian kuat lentur balok beton bertulang normal dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Pengujian balok dilakukan diatas dua 9
perletekan sederhana (sendi dan rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulic Jack dengan kondisi dimana beton sudah mencapai umur 28 hari.setelah balok normal runtuh kemudian di beri perkuatan pada bagian tarik.kemudian di lakukan pengujian lagi seperti pada balok normal. 1.7. Pelaksanaan Penelitian Pelaksanaan penelitian dan pengujian dilakukan berdasarkan SNI-03-6827-2002. 1. Uji material beton yang akan digunakan sebagai berikut: * Analisa ayakan pasir dan kerikil * Berat jenis ayakan pasir dan kerikil * Berat isi pasir dan kerikil * Kadar lumpur pasir dan kerikil 2. Perencanaan ( Mix Design ) benda uji sebanyak 1 (satu) buah balok beton bertulang (1 buah balok beton bertulang normal) dan 1 buah beton silinder yang dikerjakan di Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Spil Program Strata (S-1), Universitas Sumatera Utara. 3. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton dengan benda uji 4 buah beton silinder yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Program Strata 1 (S-1) Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Pengujian Kuat Lentur dilakukan di Laboratorium Struktur Program Magister (S-2) Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan benda uji 10
sebanyak 1 buah balok beton bertulang yang diletakkan pada perletakan sederhana (sendi dan rol), kemudian diberi beban statis dengan menggunakan Hydraulick Jack dengan kondisi dimana balok beton bertulang sudah mencapai umur 28 hari. Pemberian Beban statis sampai balok beton bertulang mengalami belah. 5.setelah balok normal runtuh kemudian di beri perkuatan pada bagian tarik.kemudian di lakukan pengujian lagi seperti pada balok normal.berikut ini adalah gambar benda uji yang akan dibuat dan di uji: K-175 K- 200 4Ø12 Gambar 1.3Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton normal 200 K-175 4Ø12 Gambar 1.4Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton normal setelah pemberian Sika CarboDur pasca keruntuhan Sika CarboDur Kode Benda Uji Mutu Benda Uji Diameter (cm) Tinggi (cm) Jumlah Silinder 1 K-175 15 30 4 11