TUGAS AKHIR

TINJAUAN TEGANGAN LEKAT BAJA TULANGAN ULIR (DEFORMED) DENGAN BERBAGAI VARIASI DIAMETER DAN PANJANG PENYALURAN PADA

BETON NORMAL

Diajukan Kepada Universitas Islam Indonesia Jogjakarta Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Derajat Sarjana Strata Satu (S1) Teknik Sipil

Muh. Arfian Nurdhiansyah 03 511 079

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA YOGYAKARTA

2008

TUGAS AKHIR

TINJAUAN TEGANGAN LEKAT BAJA TULANGAN ULIR (DEFORMED) DENGAN BERBAGAI VARIASI DIAMETER DAN PANJANG PENYALURAN PADA

BETON NORMAL

Diajukan Kepada Universitas Islam Indonesia Jogjakarta Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Derajat Sarjana Strata Satu (S1) Teknik Sipil

Disusun Oleh : Muh. Arfian Nurdhiansyah

03.511.079

Disetujui : Pembimbing :

A Kadir Aboe, Ir. MS. H Tanggal:

KATA PENGANTAR

Assalamu’alikum Wr.Wb

Puji sukur kami panjatkan kehadirat allah SWT, yang telah melimpahkan

rahmat dan hidayah-nyalah, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir

ini dengan judul “ Tinjauan tegangan lekat baja tulangan ulir (deformed) dengan

berbagai variasi diameter dan panjang penyaluran pada beton normal ”.

Penyusunan tugas akhir ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

jenjang kesarjanaan Strata 1 pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan, Universitas Islam Indonesia.

Selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir dan penyusunan laporan Tugas

Akhir, kami telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.

Untuk itu dalam kesempatan ini kami menyampaikan ucapan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak dan Ibu yang selalu mendoakan saya (amin).

2. Bapak Dr. Ir. H Ruzardi, MS, selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan Universitas Islam Indonesia.

3. Bapak Ir. Faisol AM, MS, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan

Universitas Islam Indonesia.

4. Bapak Ir. H. A. Kadir Aboe, MS, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

5. Tim penguji Sidang dan Pendadaran pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas

Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia.

iii

6. Bapak/Ibu Dosen pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan Universitas Islam Indonesia.

7. Seluruh karyawan Laboratorium Bahan Konstruksi Teknik, Jurusan Teknik

Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia.

8. Seluruh karyawan Bagian Pengajaran, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik

Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia.

9. Mbak Astri, Mas Rosid, Dik Kiki, Dik Rasya, Anna yang telah memberikan

semangat dan motivasi sehingga terselesainya tugas akhir ini.

10. Teman-teman satu perjuangan teknik sipil angkatan 2003 yang selalu ada

disetiap suka maupun duka.

11. Teman-teman kos yang selalu memberi semangat dan Motivasinya.

Dan masih banyak pihak-pihak lain yang turut membantu saya dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini, baik secara moril maupun material yang tidak bisa

disebutkan satu persatu.

Kami menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih banyak

kekurangannya. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang bersifat

membangun demi perbaikan Laporan Tugas Akhir ini.

Dan akhirnya kami berharap semoga Laporan Tugas akhir ini dapat

bermanfaat bagi kita semua. Amin

Wassalamu’alaikum Wr,Wb

Yogyakarta, Januari 2008

Penyusun Muh. Arfian Nd

iv

MOTTO ”Sesungguhnya sholatku, ibadahku, hidup dan matiku hanyalah untuk Allah, penguasa semesta alam tiada sekutu bagi-Nya, dan demekian itulah yang diperintahakan kepadaku dan aku adalah orang yang pertama-tama menyerahkan diri kepada Allah”. (QS. Al An’Am: 162-163)

“ Gagal adalah tahapan keberhasilan. Kerja keras dan doa adalah kunci keberhasilan”

“ tiada kata terlambat selagi masih ada waktu,

niat dan usaha”

v

Halaman Persembahan

WxÇztÇ ÑxÜtáttÇ ut{tz|t wtÇ áâ}âw áçâ~âÜ UxÜ~tà Ä|ÅÑt{tÇ Üt{Åtà wtÇ ~tÜâÇ|t@açt

~âÑxÜáxÅut{t~tÇ _tÑÉÜtÇ gâztá T~{|Ü |Ç| ~xÑtwtM

~ Ayahku tercinta ~ Ibuku tercinta

~Kakak dan adiku tercinta

vi

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman Judul .................................................................................................. i

Lembar Pengesahan ............................................................................................ ii

Kata Pengantar .................................................................................................... iii

Lembar Motto ..................................................................................................... v

Lembar Persembahan .......................................................................................... vi

Daftar Isi ........................................................................................................... vii

Daftar Notasi ....................................................................................................... x

Daftar Tabel ........................................................................................................ xii

Daftar Gambar..................................................................................................... xiv

Daftar Lampiran .................................................................................................. xvi

Abstraksi ........................................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................... 3

1.4.1 Manfaat Teoritis .............................................................. 3

1.4.2 Manfaat Praktis ............................................................... 3

1.5 Batasan Masalah ...................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 5

BAB III LANDASAN TEORI....................................................................... 8

3.1 Pengertian Beton ...................................................................... 8

3.2 Material Penyusun Beton ........................................................ 8

3.2.1 Semen Portland ............................................................... 8

3.2.2 Agregat............................................................................ 10

3.2.3 Air .................................................................................. 12

vii

3.3 Baja Tulangan .......................................................................... 13

3.4 Sifat-sifat Beton ....................................................................... 15

3.4.1 Sifat-sifat Beton Segar .................................................... 15

3.4.2 Sifat-sifat Beton Setelah Mengeras................................. 16

3.5 Perawatan (Curring) ................................................................ 17

3.6 Kuat Tekan Beton .................................................................... 18

3.7 Tegangan Lekat........................................................................ 19

3.8 Pengujian Pencanbutan Keluar Pelekatan ............................... 26

BAB IV METODE PENELITIAN ............................................................... 27

4.1 Umum....................................................................................... 27

4.2 Bahan dan Benda Uji .............................................................. 27

4.2.1 Bahan ........................................................................... 27

4.2.2 Benda Uji .................................................................... 28

4.3 Peralatan Penelitian ................................................................. 29

4.4 Tahap Penelitian ...................................................................... 31

4.4.1 Tahapan persiapan ....................................................... 32

4.4.2 Tahap Pengujian Agregat Halus .................................. 32

1. Pengujian Kadar Lumpur ......................................... 32

2. Pengujian Berat Jenis (specific gravity) .................. 33

3. Pengujian Gradasi ................................................... 34

4.4.3 Tahap Pengujian Agregat Kasar .................................. 34

1. Pengujian Berat Jenis (specific gravity) .................. 34

2. Pengujian Gradasi ................................................... 35

3. Pengujian Kadar lumpur .......................................... 36

4.4.4 Tahap pengujian Baja Tulangan .................................. 37

4.5 Perancangan Adukan Beton .................................................... 37

4.6 Pembuatan Benda Uji .............................................................. 47

4.7 Perawatan Benda Uji (curring) ............................................... 48

4.8 Pengujian Kuat tekan ............................................................... 49

4.9 Pengujian Kuat Lekat .............................................................. 49

viii

4.10 Analisis Hasil ........................................................................... 50

4.10.1 Silinder Beton ............................................................... 50

4.10.2 Baja Tulangan ............................................................... 50

4.10.3 Bond Pull Out Test ........................................................ 52

BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................. 55

5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton ................................................... 55

5.2 Pengujian Kuat Tarik Baja ....................................................... 56

5.3 Hasil Pengujian Kuat Lekat Baja Tulangan Ulir

dengan Beton ......................................................................... 57

5.3.1 Kuat Lekat Baja Tulangan Ulir diameter 10 mm

dengan Beton................................................................... 57

5.3.2 Kuat Lekat Baja Tulangan Polos diameter 12 mm

dengan Beton ................................................................. 61

5.4 Hubungan Panjang Penyaluran Terhadap Tegangan Lekat .... 64

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 68

6.1 Kesimpulan .............................................................................. 68

6.2 Saran-saran............................................................................... 69

Daftar Pustaka

Lampiran

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Unsur-unsur penyusun utama semen ................................................ 9

Tabel 3.2 Persyaratan gradasi agregat halus ASTM C 33-74a ......................... 11

Tabel 3.3 Persyaratan gradasi agregat kasar ASTM C 33-74a ......................... 12

Tabel 4.1 Tingkat pengendalian Pekerjaan ....................................................... 38

Tabel 4.2 Faktor pengendali deviasi standar..................................................... 39

Tabel 4.3 Nilai kuat tekan beton ....................................................................... 40

Tabel 4.4 Penetapan nilai slump ....................................................................... 42

Tabel 4.5 Kebutuhan air per meter kubik beton................................................ 43

Tabel 4.6 Kebutuhan semen minimum ............................................................. 44

Tabel 4.7 Pengelompokan benda uji ................................................................. 48

Tabel 4.8 Perhitungan sesar beton..................................................................... 52

Tabel 5.1 Hasil Pengujian Kuat tekan beton..................................................... 55

Tabel 5.2 Hasil Pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 10 mm......... 56

Tabel 5.3 Hasil Pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 13 mm......... 56

Tabel 5.4 Hasil Pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 16 mm......... 56

Tabel 5.5 Hasil Pengujian kuat tarik baja tulangan polos diameter 12 mm...... 56

Tabel 5.6 Sesar beton dengan baja tulangan ulir diameter 10 mm,

Ld = 100 mm..................................................................................... 58

Tabel 5.7 Kuat lekat rata-rata baja tulangan ulir ............................................... 61

Tabel 5.8 Sesar beton dengan baja tulangan polos diameter 12 mm,

Ld = 200 mm..................................................................................... 62

Tabel 5.9 Kuat lekat kritis dan maksimum baja tulangan polos diameter 12 mm,

Ld = 200 mm.................................................................................... 61

Tabel 5.10 Tegangan lekat per satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir

Diameter 10 mm ............................................................................. 65

Tabel 5.11 Tegangan lekat per satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir

Diameter 13 mm ............................................................................. 65

Tabel 5.12 Tegangan lekat per satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir

Diameter 16 mm ............................................................................. 66

xii

Tabel 5.13 Perbandingan panjang penyaluran eksperimen dengan

SKSNI T-15-1991-03........................................................................ 66

xiii

DAFTAR NOTASI

Ab : Luas tampang tulangan baja

A : Luas tampang beton silinder

a : Jarak antar puncak ulir dengn tulangan

b : Lebar puncak ulir

c : Jarak antar ulir

d : Diameter tulangan

db : Diameter nominal

d’b : Diameter dalam

d”b : Diameter luar

ƒb : Tegangan lekat/ kuat lekat permukaan

E : Modulus elastisitas baja tulangan

ε : Regangan

fas : Faktor air semen

f’c : Kuat tekan beton

f’cr : Kuat tekan beton rata-rata

fy : Tegangan leleh baja tulangan

Lo : Panjang penjepitan

Ld : Panjang penyaluran

P : Beban pada benda uji

Pleleh : Gaya tarik leleh baja

Pmaks : Gaya tarik leleh baja maksimum

SK SNI : Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia

∆ : Perpanjangan total baja dan beton

∆s : Perpanjangan baja

∆c : Sesar

υa : Tegangan lekat/kuat lekat disepanjang permukaan baja

υc : Tegangan lekat/kuat lekat baja tulangan ulir dan beton

∆T : Beban cabut uji pull-out

x

σleleh : Tegangan leleh baja

σmaks : Tegangan maksimum baja

% : Persen

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Diagram tegangan regangan hasil uji tarik (Paulay, 1975) ............ 14

Gambar 3.2 Panjang penjangkaran baja tulang pada suatu struktur .................. 20

Gambar 3.3 Panjang penyaluran baja tulangan.................................................. 20

Gambar 3.4 Tegangan pada baja tulangan ulir .................................................. 22

Gambar 3.5 Mekanisme kerusakan antara baja tulangan ulir dan beton ........... 23

Gambar 3.6 Sesar antara baja tulangan dan beton ............................................. 24

Gambar 3.7 Pengujian pencabutan keluar pelekatan, dengan distribusi-

Distribusi tegangan pelekatan ........................................................ 26

Gambar 4.1 Universal testing machine shimatzu UMH 30 ............................... 31

Gambar 4.2 Grafik faktor air semen .................................................................. 40

Gambar 4.3 Grafik mencari faktor air semen .................................................... 41

Gambar 4.4 Grafik persentase agregat halus terhadap agregat keseluruhan

untuk ukuran butir maksimal 20 mm .......................................... 45

Gambar 4.5 Grafik hubungan kandungan air, berat jenis agregat campuran

dan berat beton ............................................................................ 46

Gambar 4.6 Sketsa pengujian pull out ............................................................... 50

Gambar 4.7 Sesar antara baja tulangan dan beton ............................................. 51

Gambar 4.8 Kurva antara pembebanan dan sesar beton ..................................... 52

Gambar 4.9 Diagram alir tahap penelitian .......................................................... 54

Gambar 5.1 Kurva beban sesar beton maksimum (baja ulir diameter 10 mm,

Ld = 100 mm) ............................................................................ 59

xiv

Gambar 5.2 Kurva beban sesar beton kritis (baja ulir diameter 10 mm, Ld =

100 mm) ..................................................................................... 59

Gambar 5.3 Kurva beban sesar beton maksimum (baja polos diameter 12

mm, Ld = 200) mm .................................................................... 62

Gambar 5.4 Kurva beban sesar beton kritis (baja polos diameter 12 mm, Ld =

200 mm) ..................................................................................... 63

xv

ABSTRAKSI Hilangnya lekatan antara beton dan baja tulangan pada struktur

mengakibatkan keruntuhan total pada balok. Untuk menghindari hal tersebut perlu ditinjau nilai tegangan lekat beton dan baja tulangan agar diperoleh keseimbangan gaya antara baja tulangan dan beton. Salah satu persyaratan dalam struktur beton bertulang adalah adanya lekatan antara tulangan dan beton, sehingga apabila pada struktur beton tersebut diberikan beban tidak akan terjadi selip antara baja tulangan dan beton, asalkan tersedia panjang penyaluran dan diameter tulangan yang cukup.

Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimental laboratorium. Pada penelitian ini digunakan baja tulangan ulir yang ditanam pada benda uji silinder, variasi baja tulangan ulir yang digunakan berdiameter ulir 10 mm, 13 mm , 16 mm dan variasi panjang penyaluran 100 mm, 150 mm, 200 mm, terhadap beton normal. Masing-masing benda uji di uji dengan metode ”bond pull-out test”.

Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh tegangan lekat masing-masing diameter baja tulangan. Dari tegangan lekat tersebut dibutuhkan suatu panjang penyaluran untuk diameter baja tulangan D 10, D13 , D16 berturut-turut adalah 108,8012 mm, 113,4586 mm, 138,8582 mm.

Kata kunci: Tegangan lekat, baja tulangan ulir

xvii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beton sangat banyak digunakan secara luas sebagai bahan bangunan. Banyaknya

penggunaan beton dalam suatu konstruksi menuntut upaya penciptaan mutu yang

baik. Usaha yang serius terhadap upaya pengembangan teknologi perlu didukung

dengan penelitian guna menyempurnakan kekurangan-kekurangan yang dimiliki oleh

suatu bahan bangunan.

Ditinjau dari segi kekuatan, beton mempunyai keunggulan-keunggulan antara

lain relatif kuat menahan gaya tekan, mudah pengerjaan dan perawatannya, mudah

dibentuk sesuai dengan kebutuhan, tahan terhadap perubahan cuaca, lebih tahan

terhadap api dan korosi serta memiliki kuat desak yang tinggi. Namun demikian,

beton juga mempunyai kelemahan secara struktural yaitu kuat tarik yang rendah, sifat

yang getas, sehingga terbatas dalam penggunaannya. Untuk menahan gaya tarik,

beton diberi baja tulangan sehingga struktur beton merupakan kombinasi dari beton

dan baja atau disebut beton bertulang. Salah satu persyaratan dalam struktur beton

bertulang adalah adanya lekatan antara tulangan dan beton, sehingga apabila pada

struktur beton tersebut diberikan beban tidak akan terjadi selip antara baja tulangan

dan beton, asalkan tersedia panjang penyaluran dan diameter tulangan yang cukup.

Hilangnya lekatan antara beton dan baja tulangan pada struktur

mengakibatkan keruntuhan total pada balok. Untuk menghindari hal tersebut perlu

ditinjau nilai tegangan lekat beton dan baja tulangan agar diperoleh keseimbangan

gaya antara baja tulangan dan beton, yaitu gaya-gaya yang dapat ditahan antara baja

tulangan dan beton sama dengan gaya yang dapat ditahan baja tulangan pada batas

leleh. Tegangan lekat pada beton bertulang adalah satu sifat yang dimiliki pada

struktur beton bertulang, yang besarnya dapat dihitung berdasarkan gaya persatuan

1

luas nominal besi tulangan yang diselimuti oleh beton. Hal-hal yang dapat

mempengaruhi kekuatan lekat antara lain: diameter baja tulangan, panjang

penjangkaran, mutu beton, permukaan besi, kadar rongga yang membatasi antara besi

dan beton, dan sebagainya.

Di lapangan ada dua macam baja tulangan yaitu baja tulangan polos dan baja

tulangan ulir (deformed) yang digunakan untuk konstruksi bangunan. Baja tulangan

ulir (deformed) sering digunakan untuk struktur beton bertulang. Persyaratan dalam

struktur beton bertulang adalah adanya lekatan antara baja tulangan dan beton. Oleh

karena itu, diperlukan penelitian untuk mencari nilai tegangan lekat baja tulangan ulir

(deformed) pada beton bertulang.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, dapat dirumuskan

permasalahan sebagai berikut:

Berapa nilai kuat lekat beton dan tulangan baja ulir (deformed) dengan variasi

diameter tulangan dan panjang penyaluran.

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh panjang penyaluran baja tulangan ulir (deformed)

terhadap kuat lekat pada beton normal.

2. Mengetahui pengaruh diameter baja tulangan ulir (deformed) terhadap

kuat lekat pada beton normal.

3. Mengetahui perilaku kelekatan baja tulangan ulir (deformed) dan beton

normal yang berhubungan dengan beban hingga baja mencapai luluh.

2

1.4 Manfaat Penelitian

1.4.1 Manfaat Teoritis

1. Memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi

khususnya teknologi beton bertulang.

2. Menambah pengetahuan tentang beton bertulang dalam struktur.

3. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam

perencanaan struktur beton bertulang agar lebih aman, ekonomis dan efisien.

1.4.2 Manfaat Praktis

Mengetahui perbedaan kuat lekat antara beton dan baja tulangan ulir

(deformed) dengan berbagai variasi panjang penyaluran dan diameter tulangan.

1.5 Batasan Masalah

Agar penelitian ini tidak terlalu luas dan lebih terarah, maka diadakan

batasan-batasan permasalahan sebagai berikut:

1. Beton yang digunakan adalah beton normal dengan kuat tekan beton (f’c) =

25 MPa.

2. Besarnya nilai slump yang direncanakan ± 10 cm.

3. Portland Cement yang dipergunakan adalah semen serbaguna (jenis I) dengan

merk Holcim kemasan 50 Kg.

4. Agregat halus (pasir) yang berasal dari Kali Boyong Merapi, Kaliurang.

Untuk agregat yang lolos saringan 5 mm sebagai agregat halus (pasir),

sedangkan agregat yang tertahan saringan 5 mm dianggap sebagai agregat

kasar (kerikil). Agregat yang digunakan dalam penelitian ini dalam keadaan

jenuh kering permukaan (saturated surface dry)

5. Air yang dipergunakan berasal dari laboratorium Bahan Konstruksi Teknik

Universitas Islam Indonesia.

3

6. Menggunakan baja tulangan ulir (deformed) dengan diameter 10 mm, 13 mm,

16 mm.

7. Menggunakan baja tulangan polos dengan diameter 12 mm sebagai

perbandingan.

8. Panjang penyaluran tulangan sebesar 100 mm, 150 mm, 200 mm.

9. Pengujian tegangan lekat menggunakan Universal Testing Machine ( UTM )

10. Jumlah benda uji sebanyak 33 buah untuk pengujian kuat lekat, masing-

masing sampel dibuat 3 buah benda uji, untuk pengujian kuat desak beton

sebanyak 3 buah benda uji.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Beton (concrete) terbuat dari semen (portland cement), air, agregat (berupa

batuan kasar dan halus) dalam proporsi perbandingan tertentu dengan ataupun tanpa

bahan tambah yang membentuk masa padat. (SK SNI T-15-1991-03)

Beton normal adalah beton yang mempunyai berat satuan 2200 Kg/m3 sampai

2500 Kg/m3 dan dibuat menggunakan agregat alam yang dipecah maupun tidak

dipecah. (SK SNI-03-2847-2002)

Beton didapat dari pencampuran bahan-bahan agregat halus dan kasar yaitu

pasir, batu, batu pecah atau bahan semacam lainnya, dengan menambahkan

secukupnya bahan perekat semen, dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan

reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Agregat

halus dan kasar, disebut sebagai bahan susun kasar campuran, merupakan komponen

utama beton. (Istimawan Dipohusodo, 1999:1)

Salah satu anggapan yang digunakan dalam perencanaan dan analisis struktur

beton bertulang ialah bahwa lekatan batang tulangan baja dengan beton yang

mengelilinginya berlangsung sempurna tanpa terjadi penggelinciran atau pergeseran.

Berdasarkan atas anggapan tersebut dan juga sebagai akibat lebih lanjut, pada waktu

komponen struktur beton bertulang bekerja menahan beban akan timbul tegangan

lekat yang berupa shear interlock pada permukaan singgung antara batang tulangan

dengan beton. Penambatan atau penjangkaran ujung batang tulangan baja akan

berlangsung dengan baik apabila batang tulangan tersebut tertanam kokoh di dalam

5

beton pada jarak kedalaman tertentu yang disebut sebagai panjang penyaluran batang

tulangan baja. (Istimawan, 1999:181)

Bahan kombinasi beton bertulang dimungkinkan karena adanya beberapa sifat

yang baik di dalam kerjasama antara beton dan baja tulangan. Sifat yang terpenting

adalah beton dan baja mempunyai tegangan lekat dan tegangan lentur yang cukup

besar. Tegangan lekat timbul antara baja dan beton jika baja ingin berubah tempat

terhadap beton. Gaya tarik dan tekan pada baja menimbulkan tegangan lekat di

tempat kontak baja dan beton. Jika tegangan lekat melalui suatu harga batas, baja

akan berubah tempat, akan bergeser. Perubahan tempat ini menimbulkan tegangan

luncur yang ingin menahan penggeseran. (Roosseno, 1954:30)

Suatu persyaratan dasar dalam konstruksi beton bertulang adalah adanya

lekatan (bond) diantara penulangan dan beton sekelilingnya, ini berarti dibawah

beban kerja tidak terjadi selip dari baja tulangan relatif terhadap beton sekeliling

boleh jadi tidak atau dapat mengakibatkan keruntuhan total dari balok. Sekalipun

terjadi pemisahan yang menyeluruh dari tulangan dan beton pada hampir keseluruhan

panjang, suatu balok dapat saja terus memikul beban selama tulangan tidak lepas

pada ujung-ujungnya. Pengangkeran mekanis dari ujung tulangan dapat digunakan

untuk mendapatkan integritas dari sistem, atau dimana mungkin, tulangan harus

diangkerkan dengan jalan menanamkannya melewati titik dimana beban

menimbulkan tarik maksimum, dengan jarak yang cukup untuk mengembangkan

kapasitas tarik penuh dari batang tulangan. (Wang, 1993:197)

Agar beton bertulang dapat berfungsi dengan baik sebagai bahan komposit

dimana batang baja tulangan saling bekerja sama sepenuhnya dengan beton, maka

perlu diusahakan supaya terjadi penyaluran gaya yang baik dari suatu bahan ke bahan

yang lain. Untuk menjamin hal ini diperlukan adanya lekatan yang baik antara beton

dengan penulangan, dan penutup beton yang cukup tebal. Agar baja tulangn dapat

6

menyalurkan gaya sepenuhnya melalui ikatan, baja harus tertanam di dalam beton

hingga suatu kedalaman tertentu yang dinyatakan dengan panjang penyaluran.

(Vis dan Gideon, 1993:66)

Percobaan pull-out dapat memberikan perbedaan yang baik antara efisien

lekatan berbagai jenis permukaan tulangan dan panjang penanamannya (embedment

length). Akan tetapi, hasilnya belum memberikan tegangan lekat sesungguhnya pada

struktur rangka. Pada percobaan ini beton mengalami tekan dan baja mengalami tarik,

dimana beton dan baja disekelilingnya mengalami tegangan yang sama.

(Nawy P.E, 1990:398)

7

8

BAB III

LANDASAN TEORI

3.1 Pengertian Beton

Beton adalah pencampurn antara semen portland, air dan agregat dengan atau

tanpa bahan tambahan (admixture) tertentu. Material pembentuk beton tersebut

dicampur merata dengan komposisi tertentu menghasilkan suatu campuran yang

homogen sehingga dapat dituang dalam cetakan untuk dibentuk sesuai keinginan.

Campuran tersebut bila dibiarkan akan mengalami pengerasan sebagai akibat reaksi

kimia antara semen dan air yang berlangsung selama jangka waktu panjang atau

dengan kata lain campuran beton akan bertambah keras sejalan dengan umurnya.

3.2 Material Penyusun Beton

3.2.1 Semen Portland

Semen Portland adalah bahan berupa bubuk halus yang mengandung kapur

(CaO), Silika (SiO2), Alumina (Al2O3) dan oksida besi (Fe2O3). Komponen terbesar

penyusun semen adalah kapur (60%-65%). Semen portland dibuat dengan cara

membakar bahan dasar semen menjadi klinker yang kemudian digiling halus menjadi

semen dan ditambahkan gypsum.

Semen merupakan unsur terpenting dalam pembuatan beton, karena semen

berfungsi sebagai bahan pengikat untuk mempersatukan bahan agregat kasar dan

agregat halus menjadi satu massa yang kompak dan padat. Semen akan berfungsi

sebagai pengikat apabila diberi air, sehingga semen tergolong bahan pengikat

hidrolis.

Hampir dua pertiga bagian semen terbentuk dari zat kapur yang proporsinya

berperan penting terhadap sifat semen. Zat kapur yang berlebihan kurang baik untuk

semen, serta menyebabkan disintegrasi (perpecahan) semen setelah timbul ikatan.

9

Kadar kapur yang tinggi tapi tidak berlebihan cenderung memperlahan perkerasan

tetapi menghasilkan kekuatan awal yang tinggi. Kekurangan kapur menghasilkan

semen yang lemah dan bilamana kurang sempurna pembakarannya, menyebabkan

ikatan yang cepat.

Reaksi kimia antara semen Portland dengan air menghasilkan senyawa yang

disertai dengan pelepasan panas. Kondisi ini mengandung resiko besar terhadap

penyusutan beton yang berakibat pada keretakan beton. Reaksi semen dengan air

dibedakan menjadi dua, yaitu periode pengikatan dan periode pengerasan. Pengikatan

merupakan peralihan dari keadaan plastis menuju keadaan keras. Sedangkan

pengerasan adalah penambahan kekuatan setelah pengikatan selesai. (Kardiyono

Tjoekrodimuljo, 1995)

Ketika semen dicampur dengan air, timbul reaksi kimia antar unsur-unsur

penyusun semen dengan air. Reaksi ini menghasilkan bermacam-macam senyawa

kimia yang menyebabkan ikatan dan pengerasan. Unsur utama semen tersebut adalah

seperti tercantum dalam tabel 3.1 berikut ini:

Tabel 3.1 Unsur-unsur penyusun utama semen

Nama unsur Simbol Komposisi Kimia

Trikalsium Silikat

Dikalsium Silikat

Trikalsium Aluminat

Tetrakalsium Aluminoferrite

C3S

C2S

C3A

C4AF

3 CaO SiO2

2 CaO SiO2

3 CaO Al2O3

4 CaO Al2O3 Fe3O3

Sumber : Teknologi Beton Kardiyono Tjokrodimuljo, 1995

Menurut tipenya, semen portland dapat dibedakan menjadi lima macam, yaitu

sebagai berikut:

1. Tipe I :Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan

persyaratan khusus.

10

2. Tipe II :Semen Portland yang penggunaannya memerlukan ketahanan sulfat

dan panas hidrasi sedang.

3. Tipe III :Semen Portland yang penggunaanya menuntut persyaratan kekuatan

awal yang tinggi.

4. Tipe IV : Semen Portland dengan panas hidrasi rendah.

5. Tipe V : Semen Portland dengan ketahanan sulfat tinggi.

Jika semen Portland dicampur dengan air, maka komponen kapur dilepaskan

dari senyawa, yang banyaknya mencapai sekitar 20% dari berat semen. Kondisi

tersebut yang bisa terjadi adalah lepasnya kapur dari semen yang dapat menyebabkan

terjadinya pemisahan struktur. Situasi ini harus dicegah dengan menambahkan pada

semen suatu mineral silika. Mineral yang ditambahkan ini akan bereaksi dengan

kapur bila ada uap air membentuk bahan yang kuat yaitu kalsium silikat.

3.2.2 Agregat

Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi

dalam campuran mortar atau beton. Agregat ini menempati sebanyak 60%-80% dari

volume mortar atau beton. Meskipun hanya sebagai bahan pengisi, tetapi agregat

sangat berpengaruh terhadap sifat mortar atau beton. Bentuk, tekstur, dan gradasi

agregat mempengaruhi sifat pengikatan dan pengerasan beton segar. Sedangkan sifat

fisik, kimia, dan mineral mempengaruhi kekuatan, kekerasan dan ketahanan dari

beton, sehingga pemilihan agregat merupakan suatu bagian yang penting dalam

pembuatan mortar atau beton.

Maksud penggunaan agregat di dalam campuran beton ialah:

1. Menghemat penggunaan semen portland

2. Menghasilkan beton dengan kekuatan besar

3. Mengurangi penyusutan pada pengerasan beton

4. Dengan gradasi agregat yang baik dapat tercapai beton padat

11

5. Sifat mudah dikerjakan (wokabilitas) dapat diperiksa pada adukan beton

dengan gradasi yang baik.

Sifat yang paling penting dari suatu agregat adalah kekuatan hancur dan

ketahanan terhadap benturan, yang dapat mempengaruhi ikatan dengan pasta semen,

porositas, dan karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap

proses pembekuan pada musim dingin, dan ketahanan terhadap penyusutan.

Berdasarkan ukuran butiran, agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu

agregat halus dan agregat kasar.

a. Agregat Halus

Agregat halus untuk beton dapat berupa pasir alam hasil disintegrasi alami dari batu-

batuan (natural sand) atau berupa pasir buatan yang dihasilkan dari alat-alat pemecah

batuan (artificial sand) dengan ukuran kecil (0,15-5 mm). Agregat halus harus

memenuhi persyaratan gradasi agregat halus yang telah ditentukan.

Persyaratan gradasi agregat halus dapat dilihat dalam tabel 3.2 berikut ini:

Tabel 3.2 Prasyaratan gradasi agregat halus ASTM C 33-74a

Ukuran saringan (mm) Persentase lolos (%)

9,50

4,75

2,36

1,18

0,60

0,30

0,15

100

95-100

80-100

55-85

25-60

10-30

2-10

Sumber : Bahan dan Praktek Beton Murdock & Brook, 1979

12

b. Agregat Kasar

Agregat kasar didefinisikan sebagai butiran yang tertahan saringan 4,75 mm (No.4

standart ASMT). Agregat kasar sebagai bahan campuran untuk membentuk beton

dapat berupa kerikil atau batu pecah. Kerikil ialah bahan yang terjadi sebagai hasil

disintegrasi alami dari batu-batuan, sedangkan batu pecah ialah bahan yang diperoleh

dari hasil pemecahan batu yang paling besar. Agregat kasar juga harus memenuhi

persyaratan gradasi agregat kasar yang telah ditentukan.

Persyaratan gradasi untuk agregat kasar dapat dilihat pada tabel 3.3 berikut ini:

Tabel 3.3 Persyaratan gradasi agregat kasar ASTM C 33-74a

Ukuran saringan (mm) Persentase lolos (%)

25

19

12,5

9,5

4,75

2,36

95-100

-

25-60

-

0-10

0-5

Sumber : Bahan dan Praktek Beton Murdock & Brook, 1979

3.2.3 Air

Air merupakan bahan yang penting dalam pembuatan beton, karena air

diperlukan untuk bereaksi dengan semen. Air juga diperlukan untuk menjadi pelumas

antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan. Menurut Kole dan Kusuma (1993),

semen dapat mengikat air sekitar 40% dari beratnya. Dengan kata lain, air sebanyak

0,4 dari berat semen sudah cukup untuk membuat seluruh semen berhidrasi.

Campuran air yang berlebihan dapat menurunkan kualitas beton. Pada beton, semen

dan air yang berupa pasta akan mengikat agregat . Ruang yang tidak ditempati butiran

semen maupun agregat akan berupa rongga yang berisi air dan udara. Rongga-rongga

13

yang terbentuk akan tetap tinggal ketika beton telah mengeras, yang berakibat pada

penurunan kualitas beton.

Air diperlukan pada pembuatan beton agar terjadi reaksi kimia dengan semen

untuk membasahi agregat dan untuk melumas campuran agar mudah pengerjaannya,

umumnya air minum dapat dipakai untuk campuran beton (Nawy,1998).

Selain air dibutuhkan untuk reaksi pengikat, dipakai pula sebagai perawatan

sesudah beton dituang, dan keasaman tidak boleh pHnya > 6, juga tidak boleh terlalu

sedikir mengandung kapur (Gideon, Kole&Sagel, 1993)

Air yang digunakan harus memenuhi persyaratan kualitas air sebagai berikut

(Kardiyono, 1992):

1. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.

2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat

organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.

3. Tidak mengandung kolorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.

4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.

3.3 Baja Tulangan

Beton tidak dapat menahan gaya tarik melebihi nilai tertentu tanpa mengalami

retak-retak. Untuk itu, agar beton dapat bekerja dengan baik dalam suatu sistem

struktur, perlu dibantu dengan memberinya perkuatan penulangan yang terutama akan

mengemban tugas menahan gaya tarik yang bakal timbul didalam sistem. Untuk

keperluan penulangan tersebut digunakan bahan baja yang memiliki sifat teknis

menguntungkan, dan baja tulangan yang digunakan dapat berupa batang baja lonjoran

ataupun kawat rangkaian las (wire mesh) yang berupa batang kawat baja yang

dirangkai dengan teknik pengelasan.

Di dalam setiap struktur beton bertulang, harus diusahakan supaya tulangan

baja dan beton dapat mengalami deformasi secara bersamaan, dengan maksud agar

terdapat ikatan yang kuat di antara keduanya. Agar dapat berlangsung lekatan erat

antara baja tulangan dengan beton, selain baja polos berpenampang bulat (BJTP) juga

14

digunakan batang deformasian (BJTD), yaitu batang tulangan baja yang

permukaannya dikasarkan secara khusus, diberi sirip teratur dengan pola tertentu atau

batang tulangan yang dipilin pada proses produksinya.

Gambar 3.1 Diagram tegangan regangan hasil uji tarik (Paulay, 1975)

Garis O-A menunjukkan fase elastis, dimana pada fase ini hubungan tegangan

regangan adalah linier. Titik A disebut batas proporsional, tegangan dititik A disedut

tegangan proporsional yang nilainya sangat dekat dengan tegangan leleh (fy) dengan

regangan sebesar 0,002. Kemiringan (sloop) garis O-A menunjukkan modulus

elastisitas (E) yang dikenal juga sebagai young modulus. Diatas batas elastis,

tegangan yang terjadi relatif konstan, sedangkan regangan terus bertambah hingga

mencapai titik B. Garis A-B menunjukkan keadaan plastis. Setelah melampaui titik B

tegangan dan regangan meningkat kembali dan mencapai tegangan maksimum dititik

C, dimana di C disebut tegangan ultimit (kuat tarik baja) dengan nilai regangan

berbeda tergantung mutu bajanya. Fase B-C disebut pergeseran regangan (strain

hardening). Setelah melampaui titik C, penampang baja mengalami penyempitan

(necking) yang mengakibatkan tegangan menurun dan akhirnya baja putus di D

dengan nilai regangan yang berbeda tergantung mutu bajanya. Fase C-D disebut

pelunakan regangan (strain softening).

15

3.4 Sifat-sifat Beton

3.4.1 Sifat-sifat Beton Segar

a. Mudah dikerjakan (wokability)

Kemudahan pengerjaan (wokability) merupakan tingkat kemudahan adukan

beton untuk diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan tanpa mengurangi

homogenitas beton, dan beton tidak terurai (bleeding) yang berlebihan untuk

mencapai kekuatan yang direncanakan. Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat

kemudahan dikerjakan antara lain:

1. Jumlah air yang dipakai dalam campuran beton. Makin banyak air yang

dipakai makin mudah beton segar dikerjakan.

2. Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan

adukan beton, karena diikuti dengan bertambahnya air campuran untuk

memperoleh nilai fas yang tetap.

3. Gradasi campuran pasir dan kerikil. Apabila mengikuti gradasi campuran

yang telah disarankan oleh peraturan, maka adukan beton akan mudah

dikerjakan.

4. Pemakaian butir-butir batuan yang bulat mempermudah cara pengerjaan

beton.

5. Pemakaian butir maksimum kerikil yang dipakai juga berpengaruh terhadap

tingkat kemudahan pengerjaan.

6. Cara pemadatan adukan beton. Bila dilakukan dengan alat getar, maka

diperlukan tingkat kelecakan (keenceran) yang berbeda.

Faktor utama yang mempengaruhi wokability adalah kandungan air di dalam

campuran, sedangkan faktor lainnya adalah gradasi agregat, bentuk, dan tekstur

permukaan agregat, proporsi campuran serta kombinasi gradasi. Tingkat kemudahan

pengerjaan berkaitan erat dengan tingkat kelecakan (keenceran) adukan beton. Untuk

mengetahui tingkat kelecakan adukan beton biasanya dilakukan dengan percobaan

slump. Makin besar nilai slump berarti adukan beton semakin encer dan ini berarti

semakin mudah dikerjakan. Pada umumnya nilai slump berkisar antara 5 - 12,5 cm.

16

b. Pemisahan Kerikil (segregation)

Kecenderungan butir-butir kerikil memisahkan diri dari campuran adukan

beton disebut segregation. Campuran beton yang kelebihan air dapat menyebabkan

segregasi, dimana terjadi pengendapan partikel yang berat ke dasar beton segar dan

partikel-partikel yang lebih ringan akan menuju ke permukaan beton segar. Hal-hal

tersebut akan mengakibatkan beberapa keadaan pada beton yaitu terdapat lubang-

lubang udara, beton menjadi tidak homogen dan permeabilitas serta keawetan

berkurang.

c. Pemisahan Air (bleeding)

Kecerendungan campuran untuk naik ke atas (memisahkan diri) pada beton

segar yang baru saja dipadatkan disebut bleeding. Hal ini disebabkan

ketidakmampuan bahan solid dalam campuran untuk menahan seluruh air campuran

ketika bahan itu bergerak ke bawah.

Air naik ke atas sambil membawa semen dan butir-butir halus pasir, yang

pada akhirnya setelah beton mengeras akan tampak sebagai selaput. Lapisan ini

dikenal sebagai laitance. Bleeding biasanya terjadi pada campuran beton basah

(kelebihan air) atau campuran adukan beton dengan nilai slump tinggi.

3.4.2 Sifat-sifat Beton Setelah Mengeras

a. Kekuatan (strength)

Kekuatan beton meliputi kekuatan tekan, kekuatan tarik dan kekuatan geser.

Faktor air semen (fas) sangat mempengaruhi kuat tekan beton, semakin kecil fas

semakin tinggi kuat tekan beton. Kekuatan beton semakain meningkat dengan

bertambahnya umur beton akan terus berjalan walaupun lambat.

b. Ketahanan

Beton dikatakan mempunyai ketahanan yang baik apabila bertahan lama

dalam kondisi tertentu tanpa mengalami kerusakan selama bertahun-tahun. Kondisi

yang dapat mengurangi daya tahan beton dapat disebabkan faktor dari luar dan dari

17

dalam beton itu sendiri. Faktor luar antara lain cuaca, suhu yang ekstrem, erosi,

kembang dan susut akibat basah atau kering yang silih berganti dan pengaruh bahan

kimia. Faktor dari dalam yaitu reaksi agregat dengan senyawa alkali.

c. Rangkak dan Susut

Pembebanan dalam jangka waktu panjang dengan tegangan yang konstan

akan mengakibatkan deformasi yang terjadi secara lambat, yang disebut rangkak

(creep). Rangkak dipengaruhi oleh umur beton, regangan, faktor air semen, dan

kekuatan beton.

Proses susut (shringkage) didefinisikan sebagai perubahan bentuk volume

yang tidak berhubungan dengan beban. Apabila beton mengeras, berarti beton

tersebut megalami susut. Hal-hal yang mempengruhi susut antara lain mutu agregat

dan faktor air semen. Pada umumnya proses rangkak selalu dihubungkan dengan

susut karena keduanya terjadi bersamaan dan seringkali memberi pengaruh yang

sama, yaitu deformasi yang bertambah sesuai dengan bertambahnya waktu.

3.5 Perawatan (curring)

Pengadaan air mempengaruhi reaksi kimia yang terjadi selama proses

pengikatan dan pengerasan beton. Meskipun dalam keadaan normal, air yang tersedia

dalam jumlah memadai untuk hidrasi penuh selama pencampuran, namun perlu

adanya jaminan bahwa masih ada air yang tertahan atau jenuh untuk memungkinkan

kelanjutan reaksi kimia. Penguapan dapat menyebabkan suatu kehilangan air yang

cukup berarti sehingga mengakibatkan terjadinya proses hidrasi, dengan konsekuensi

berkurangnya kekuatan. Disamping itu penguapan juga dapat menyebabkan

penyusutan kering yang terlalu awal dan cepat sehingga berakibat timbul tegangan

tarik yang menyebabkan retak, kecuali bila beton telah mencapai kekuatan yang

cukup untuk menahan tegangan yang terjadi.

Perlu dilakukan perawatan untuk mempertahankan kelembaban beton, sejak

adukan dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras. Dalam hal ini agar beton

18

berada dalam suhu yang dikehendaki pada waktu yang ditentukan dan diperhatikan

agar terhindar dari perbedaan suhu yang besar baik dalam betonnya sendiri maupun

dalam hubungannya dengan keadaan sekelilingnya. Perawatan yang baik akan

memperbaiki kualitas beton. Disamping lebih kuat dan lebih awet terhadap agresi

kimia, beton yang dirawat dengan baik akan lebih tahan terhadap aus dan lebih kedap

air.

3.6 Kuat Tekan Beton

Kuat tekan beton adalah besarnya beban persatuan luas. Kuat tekan beton

ditentukan oleh perbandingan semen, agregat halus, agregat kasar, air dan berbagai

campuran lainnya. Perbandingan air terhadap semen merupakan faktor utama dalam

menentukan kuat tekan beton.

Besarnya kuat tekan beton dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

1. Jenis semen dan kualitasnya, mempengaruhi kuat tekan rata-rata dan kuat

batas beton.

2. Jenis dan lekak-lekuk bidang permukaan agregat, penggunaan agregat batu

pecah akan meningkatkan kuat teka dibanding penggunaan kerikil halus dari

sungai.

3. Perawatan beton harus diperhatikan, sebab kehilangan kekuatan akibat

pengeringan sebelum waktunya adalah sekitar 40%.

4. Suhu mempengaruhi kecepatan pengerasan, semakin tinggi suhu semakin

cepat pengerasan pada beton.

5. Umur, pada keadaan normal kekuatan beton bertambah dengan umurnya.

Kecepatan bertambahnya kekuatan, bergantung pada jenis semen yang

digunakan, misal semen dengan almina yang tinggi akan menghasilkan beton

dengan kuat hancur pada umur 24 jam sama dengan semen portland biasa

umur 28 hari. Pengerasan berlangsung terus secara lambat sampai beberapa

tahun.

19

3.7 Tegangan Lekat

Sebuah batang dengan penanaman yang cukup di dalam beton, tidak dapat

dicabut keluar. Apabila setelah gesekan diujung yang dibebani berlangsung cukup

jauh untuk menyalurkan pelekatan pada suatu panjang yang besar, batang ini

mencapai kekuatan lelehnya dan gagal akan ditarik, kemudian batang ini dinyatakan

sebagai diangker penuh dalam beton (Ferguson, 1984)

Kuat lekat merupakan kombinasi kemampuan antara baja tulangan dan beton

yang menyelimutinya dalam menahan gaya-gaya yang dapat menyebabkan lepasnya

lekatan antara baja tulangan dan beton (Winter, 1993)

Pada penggunaan sebagai salah satu komponen bangunan, beton selalu

diperkuat dengan batang baja tulangan yang diharapkan baja dapat bekerja sama

dengan baik, sehingga hal ini akan menutup kelemahan yang ada pada beton yaitu

kurang kuat dalam menahan gaya tarik, sedangkan beton hanya diperhitungkan untuk

menahan gaya tekan.

Menurut Nawy (1986), kuat lekat antara baja tulangan dan beton yang

membungkusnya dipengaruhi oleh faktor:

1. Adhesi antara elemen beton dan bahan penguatnya yaitu tulangan baja.

2. Efek gripping (memegang) sebagai akibat dari susut pengeringan beton

disekeliling tulangan, dan saling geser antara tulangan dengan beton di

sekelilingnya.

3. Efek kualitas beton dan kekuatan tarik dan tekannya.

4. Efek mekanis penjangkaran ujung tulangan.

5. Diameter tulangan.

Kuat lekat antara beton dan baja tulangan akan berkurang apabila mendapat

tegangan yang tinggi karena pada beton terjadi retak-retak. Hal ini apabila terus

berlanjut akan dapat mengakibatkan retakan yang terjadi pada beton menjadi lebih

lebar dan biasanya bersamaan dengan itu akan terjadi defleksi pada balok. Dalam hal

ini fungsi dari beton bertulang menjadi hilang karena baja tulangan telah terlepas dari

beton. Meskipun demikian, penggelinciran yang terjadi antara baja tulangan dan

20

beton disekelilingnya kadang tidak mengakibatkan keruntuhan balok secara

menyeluruh. Hal ini disebabkan karena ujung-ujung baja tulangan masih berjangkar

dengan kuat, sekalipun telah terjadi pemisahan diseluruh batang baja tulangan.

Baja tulangan

P = beban

Ld = Panjang penjangkaran

Gambar 3.2 Panjang penjangkaran baja tulangan pada suatu struktur

Dasar utama teori panjang penyaluran adalah dengan memperhitungkan suatu

baja tulangan yang ditanam di dalam masa beton. Sebuah gaya F diberikan pada baja

tulangan tersebut. Gaya ini selanjutnya akan ditahan antara baja tulangan dengan

beton di sekelilingnya. Tegangan lekat bekerja sepanjang baja tulangan yang tertanam

di dalam massa beton, sehingga total gaya yang harus dilawan sebelum batang baja

tercabut keluar dari masa beton adalah sebanding dengan luas selimut baja tulangan

yang tertanam dikalikan dengan kuat lekat antara beton dengan baja tulangan. Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.3.

Masa Beton

Baja Tulangan Ld

Gambar 3.3 Panjang penyaluran baja tulangan

P

d

21

Mengacu pada gambar 3.3, dapat dirumuskan gaya tarik yang dapat ditahan

oleh lekatan baja tulangan dengan beton. Untuk menjamin lekatan antara baja

tulangan dan beton tidak mengalami kegagalan, diperlukan adanya syarat panjang

penyaluran. Agar terjadi keseimbangan antara gaya horisontal, maka beban (N) yang

dapat ditahan sama dengan luas penampang baja dikalikan dengan kuat lekatnya.

P = Ld . π . d . fb (1)

Dengan mendistribusikan nilai P = fs . Ab maka didapat persamaan :

Ab . fs = Ld . π . d . fb (2)

Agar terjadi keseimbangan maka pada perencanaan selalu bertujuan dicapainya

tegangan leleh (fy) pada baja. Oleh karena itu fs dalam persamaan (2) diubah menjadi

fy.

Ab . fy = Ld . π . d . fb (3)

Kemudian dengan mengganti nilai Ab dengan 2

4dπ (untuk satu batang bulat) didapat

panjang penyaluran (Ld) :

Ld = fbdf by

4.

(4)

dengan : P = beban (N)

Ab = luas baja tulangan (mm2)

fy = tegangan baja leleh (Mpa)

d = diameter baja tulanang (mm)

Ld = panjang penyaluran (mm)

fb = kuat lekat/tegangan lekat (Mpa)

Rumus yang digunakan untuk menghitung tegangan lekat baja tulangan ulir

berbeda dengan baja tulangan polos karena bentuk permukaannya. Baja ulir dapat

meningkatkan kapasitas lekatan karena penguncian dua ulir dan beton di

22

sekelilingnya. Tegangan lekat yang terjadi diantara dua ulir adalah gabungan dari

beberapa tegangan dibawah ini:

1. Tegangan lekat yang dihasilkan dari adhesi di sepanjang permukaan baja

tulangan.

2. Tegangan lekat permukaan.

3. Tegangan lekat yang bekerja di permukaan beton silinder yang berbatasan

dengan baja tulangan ulir.

Hubungan antara tegangan dan gaya dapat dilihat dari rumus:

∆T = π.d’b (b+c).νa + π cbbbb cdf

ddνπ ...

4"

2'2"

≈−

(6)

Nominal Diameter

(Sumber : R. Park and T. Paulay 1974)

Gambar 3.4 Tegangan pada baja tulangan ulir

Tegangan lekat yang dihasilkan dari adhesi di sepanjang permukaan baja

tulangan sangat kecil dibandingkan dengan tegangan lekat permukaan yang

mengelilingi ulir. Oleh karena itu, υa dapat diabaikan untuk tujuan praktis. Hubungan

antara dua komponen penting tegangan lekat, ƒb dan υc dapat disederhanakan sebagai

berikut :

1. Karena b ≈ 0,1 c

2. Karena a ≈ 0,05 , luas permukaan dari salah satu ulir adalah : 'bd

addd

bbb ..

4

2'2"

ππ ≈−

(7)

23

(Sumber : R. Park and T. Paulay 1974)

Gambar 3.5 Mekanisme kerusakan antara baja tulangan ulir dan beton

Keterangan gambar:

1. Untuk gambar 3.5 (a) → a/c > 0,15

2. Untuk gambar 3.5 (b) → a/c < 0,10

Dari Gambar 3.5 didapat rumus:

∆T = π.db.a.ƒb ≈ π.db.c.υc (8)

Maka :

bc fca

≈υ (9)

Dengan : ∆T = beban (N)

a = jarak antara puncak ulir dengan tulangan (mm)

b = lebar puncak ulir (mm)

c = jarak antar ulir (mm)

db = diameter nominal (mm)

= diameter dalam (mm) 'bd

= diameter luar (mm) "bd

ƒb = tegangan lekat/kuat lekat permukaan (MPa)

υa = tegangan lekat/kuat lekat disepanjang permukaan baja (Mpa)

υc = tegangan lekat/kuat lekat baja tulangan ulir dan beton (Mpa)

24

Menurut Park dan pauly (1975), yang disebut dengan tegangan lekat kritis

adalah tegangan terkecil yang menyebabkan terjadinya selip pada ujung yang

dibebani sebesar 0,25 mm (0,01 inchi) dan sebesar 0,05 mm (0,002 inchi) pada balok.

∆c

∆

Gambar 3.6 Sesar antara baja tulangan dan beton

Dari Gambar 3.6 dapat dirumuskan bahwa sesar (∆c) yang terjadi setelah pembeban

adalah:

∆c = ∆ - ∆s (10)

Dengan : ∆c = sesar

∆ = pertambahan panjang total

∆s = pertambahan panjang baja

Pertambahan panjang baja dicari dengan rumus :

EALopL..

=∆ (11)

Dengan : ∆L = pertambahan panjang baja

P = beban

Lo = panjang mula-mula baja

E = modulus young

A = luas penampang baja

Menurut SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.5.2 menentukan bahwa panjang

penyaluran Ld untuk batang tulanga baja tarik deformasian dan tulangan rangkai las

adalah sebagai berikut :

Ld = Ldb x faktor modifikasi (12)

25

Dengan : Ld = panjang penyaluran

Ldb = panjang penyaluran dasar

a. Panjang penyaluran dasar :

1. Batang D-35 atau lebih kecil : 0,02 Ab fy / cf '

2. Batang D-45 : 25 fy / cf '

3. Batang D-55 : 40 fy / cf '

4. Kawat berulir : 3/8 db.fy/ cf '

b. Faktor modifikasi diambil :

1. Tulangan atas : 1,4

2. Tulangan dengan fy > 400 Mpa : 2-(400/fy)

3. Beton ringan bila kuat tarik belah fct < 1 : cf ' /(1,8fct)

4. Beton ringan tanpa menentukan kekuatan tarik

Beton ringan berpasir : 1,18

Beton ringan tanpa pasir : 1,33

5. Penulangan mendatar spasi pkp 150 mm, : 0,80

Jarak bersih antara tulangan < 70 mm

6. Tulangan dalam lilitan spiral diameter > 5mm

Dan jarak lilitan < 100 mm : 0,75

3.8 Pengujian Pencabutan Keluar Pelekatan

Suatu batang ditanamkan dalam sebuah silinder dari beton dan gaya yang

dibutuhkan untuk mencabut batang itu keluar atau membuatnya bergeser secara

berlebihan diukur. Dalam gambar diperlihatkan rambatan sesar dan tegangan lekat

pada pengujian pencabutan keluar pelekatan (Bond Pull-out Test). Dari gambar

26

tersebut tampak bahwa sesar antara baja tulangan dan beton merambat dari ujung

yang dibebani ke bagian ujung yang tak dibebani (Ferguson, 1986).

Gambar 3.7 Pengujian pencabutan keluar pelekatan, dengan distribusi-

distribusi tegangan pelekatan.

27

BAB IV

METODE PENELITIAN

4.1 Umum

Hasil akhir dari suatu penelitian ditentukan oleh metode yang digunakan pada

penelitian tersebut. Penelitian dapat berjalan dengan sistemetis dan lancar serta

mencapai tujuan yang diinginkan tidak terlepas dari metode penelitian yang

disesuaikan dengan prosedur, alat dan jenis penelitian. Berikut ini akan diuraikan

pelaksanaan metode penelitian yang meliputi :

1. Persiapan bahan penelitian

2. Alat-alat yang digunakan

3. Pelaksanaan penelitian

4. Hasil penelitian

Pada penelitian ini digunakan benda uji silinder dengan variasi penanaman

baja ulir diameter 10 mm, 13 mm, 16 mm sedalam 100 mm, 150 mm dan 200 mm.

Dengan menggunakan beton kuat desak rencana 25 MPa. Sampel terdiri dari dua

kelompok yaitu untuk pengujian dengan kuat desak dan pengujian untuk kuat lekat

yaitu dengan bond pull-out test.

4.2 Bahan dan Benda Uji

4.2.1 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Semen Portland tipe I

Semen sebagai bahan pengikat adukan beton dipilih semen tipe I merek

Holcim. Pengamatan dilakukan secara visual terhadap kemasan kantong 50

kg, tertutup rapat, bahan butirannya halus serta tidak terjadi penggumpalan.

28

2. Agregat Halus (pasir)

Pada penelitian ini agregat halus diambil dari kali Boyong Merapi, Kaliurang.

Sebelum dipakai sebagai benda uji, pasir diuji untuk mengetahui kelayakan

dan data teknis meliputi kandungan lumpur, gradasi pasir dan berat jenis.

3. Agregat kasar (kerikil)

Kerikil memiliki diameter antara 5 mm sampai dengan 20 mm. Pemilihan

agregat berdasarkan kekuatan dan keuletan agregat yang tergantung dari

bahan pembentuk batuannya. Agregat kasar yang digunakan berasal dari

Clereng Kulonprogo, Yogyakarta.

4. Air

Air yang digunakan berasal dari jaringan air bersih Laboratorium Bahan

Konstruksi Teknik, FTSP UII. Pemakaian air tidak diuji secara khusus, sebab

secara visual air di Laboratorium BKT telah memenuhi syarat untuk material

penyusun beton.

5. Baja Tulangan

Pada penelitian ini digunakan baja tulangan ulir (deformed) D10, D13, D16

dan baja tulangan polos diameter 12 mm sebagai pembanding yang dibeli

dipasaran.

4.2.2 Benda Uji

Benda uji yang digunakan pada penelitian ini adalah beton silinder dengan

kuat desak rencana 25 MPa. Variasi penanaman baja tulangan ulir diameter 10 mm,

13 mm, 16 mm sedalam 100 mm, 150 mm dan 200 mm. Sedangkan untuk baja

tulangan polos diameter 12 mm dengan penanaman 200 mm. Perawatan sampel

dengan cara direndam dalam air selama 27 hari, dan 1 hari diangin-anginkan. Sampel

terdiri dari dua kelompok yaitu untuk pengujian dengan kuat desak dan pengujian

untuk kuat lekat yaitu dengan bond pull-out test.

a. Benda uji Silinder beton yang berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm dibuat

sebanyak 3 buah dan digunakan untuk menguji kuat tekan beton.

29

b. Silinder beton dengan diameter 150 mm tinggi 300 mm ditanam baja tulangan

ulir (deformed) ditengahnya D10, D13, D16 dengan variasi panjang

penyaluran 100 mm, 150 mm, 200 mm. Benda uji tersebut dibuat sebanyak 3

buah untuk masing-masing diameter dan panjang penyaluran. Selanjutnya

dilakukan pengujian kuat lekat (bond strength). Sebagai perbandingan, maka

digunakan tulangan polos dengan diameter 12 mm dengan penanaman 200

mm.

4.3 Peralatan

Beberapa alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi alat untuk

mempersiapkan material dan benda uji untuk pengujian. Peralatan yang dipakai

tersebut berada di Laboratorium Bahan Konstruksi Teknik FTSP UII.

1. Saringan/ayakan

Dalam penelitian ini menggunakan dua saringan, yaitu saringan yang

digunakan untuk memperoleh kerikil (agregat kasar) dengan diameter ukuran

maksimum 20 mm, dan saringan yang digunakan untuk memperoleh pasir

(agregat halus) dengan diameter maksimum 5 mm.

2. Mesin siever

Mesin yang digunakan untuk menggetarkan susunan ayakan yang dipasang

berurutan sesuai ukuran diameter untuk mendapatkan variasi butiran modulus

halus pasir.

3. Timbangan

Timbangan digunakan untuk mengukur berat bahan penyusun beton (semen,

pasir, kerikil dan air) serta bahan uji berupa silinder.

4. Mesin aduk beton (rotating drum mixer)

Mesin ini digunakan untuk mengaduk bahan susun beton seperti semen,

kerikil, pasir dan air.

30

5. Mesin uji desak beton (Compressing Testing Machine)

Mesin uji desak dengan merk ADR 3000 kapasitas 2000 kN, digunakan untuk

menguji kuat desak beton.

6. Cetakan benda uji

Cetakan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cetakan silinder, ukuran

diameter 150 mm dan tinggi 300mm, cetakan silinder terbuat dari bahan

logam yang sisi-sisinya dapat dilepas satu sama lain dengan cara melepas

baut-bautnya.

7. Kerucut abrams

Pengukuran kelecakan adukan beton dalam percobaan slump digunakan

kerucut abrams. Kerucut yang berlubang pada kedua ujungnya mempunyai

diameter bawah 20 cm, diameter atas 10 cm, serta tinggi 30 cm. Alat ini juga

dilengkapi dengan tongkat baja berdiameter 1,6 cm, panjang 60 cm serta

bagian ujung tongkat dibulatkan sebagai alat penumbuk.

8. Mistar dan kaliper

Mistar dipakai untuk mengukur penurunan beton segar pada pengujian slump,

sedangkan kaliper digunakan untuk mengukur diameter tulangan baja dan

dimensi benda uji.

9. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air yang dibutuhkan untuk

membuat adukan beton.

10. Sekop

Sekop yang digunakan adalah sekop besar dan sekop kecil yang berfungsi

untuk memasukkan adukan beton ke dalam mixer dan juga untuk

memasukkan adukan beton ke dalam cetakan silinder.

11. Dial gauge

Alat yang digunakan untuk mengetahui besarnya gaya dan regangan yang

terjadi pada saat pull-out. Tingkat ketelitian alat ini yang dapat terbaca adalah

0,01 mm.

31

12. Mesin uji tarik

Mesin uji kuat tarik digunakan untuk mengetahui kuat leleh dan kuat tarik

baja tulangan. Selain itu mesin ini juga digunakan dalam pengujian pull-out.

Dalam penelitian ini digunakan Universal Testing Machine (UTM).

13. Alat bantu lainnya seperti ember, alat pemotong baja dan bak air untuk

merendam (merawat) benda uji selama perawatan.

Gambar 4.1 Universal Testing Machine

4.4 Tahap Penelitian

Sebagai penelitian yang ilmiah, penelitian ini harus dilaksanakan dalam

sistimatika dan urutan yang jelas dan teratur sehingga hasilnya dapat

dipertanggungjawabkan. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bahan

Konstruksi Teknik, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Islam

Indonesia, Yogyakarta. Pelaksanaan percobaan dibagi dalam beberapa tahap, yaitu:

32

4.4.1 Tahap Persiapan

Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian

dipersiapkan terlebih dahulu agar penelitian dapat berjalan dengan lancar.

4.4.2 Tahap Pengujian Agregat Halus

Pengujian bahan ini meliputi pemeriksaan kadar Lumpur, berat jenis serta

gradasi agregat halus.

1. Pengujian Kadar Lumpur

Kadar Lumpur agregat halus tidak boleh lebih dari 5% dari berat

keringnya. Pengujian kadar Lumpur dilakukan dengan cara sebagai berikut:

a. Pasir dikeringkan dalam oven.

b. Pasir kering oven ditimbang seberat W1.

c. Memasukkan pasir tersebut ke dalam tabung gelas ukur.

d. Melakukan proses pencucian dengan cara sebagai berikut :

1. Menuangkan air ke dalam tabung berisi pasir setinggi ± 12 cm

diatas permukaan pasir.

2. Menutup tabung rapat-rapat

3. Mengocok tabung sebanyak 20 kali

4. Membuang airnya dengan hati-hati tanpa ada pasir yang ikut

terbuang.

5. Mengulangi percobaan ini beberapa kali sampai airnya jernih.

e. Menuang pasir kedalam wadah, jika masih terdapat air dibuang

dengan menggunakan pipet.

f. Mengeringkan pasir dalam cawan tersebut dalam oven dengan suhu

110 0 C selama 24 jam.

g. Mendiamkannya setelah 24 jam hingga mencapai suhu ruang.

h. Menimbang pasir yang sudah dikeringkan dalam oven. (berat pasir =

W2 gram)

33

Kandungan Lumpur dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

%1001

21 xW

WW −

2. Pengujian Berat Jenis (specific gravity)

Pengujian berat jenis dilakukan dengan cara sebagi berikut:

a. Ambil pasir dalam kondisi jenuh permukaan (SSD) sebanyak 500 gram.

b. Memasukkan pasir tersebut kedalam piknometer kemudian ditambahkan

air hingga 90 % volume piknometer.

c. Memutar mutar piknometer sehinnga gelembung udara pada pasir telah

keluar semua.

d. Menimbang piknometer yang berisi pasir dan air tersebut, (kode Bt)

e. Mengeluarkan pasir dari piknometer dan memasukkan ke cawan dengan

membuang air terlebih dahulu. Jika dalam cawan masih ada air keluarkan

dengan menggunakan pipet.

f. Memasukkan pasir dalam cawan ke dalam oven dengan suhu 110˚ C

selama 24 jam.

g. Mengisi piknometer yang kosong dan bersih dengan air sampai penuh dan

menimbangnya (kode B)

h. Menimbang pasir yang telah dimasukkan ke dalam oven (kode Bk)

i. Berat jenis jenuh kering muka = BtB −+ 500

500 (gr/cm3)

j. Berat jenis curah = BtB

Bk−+ 500

(gr/cm3)

k. Penyerapan air = %100500 xBk

Bk− (%)

3. Pengujian Gradasi

34

Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui susunan diameter

butiran pasir dan prosentase modulus kehalusan butir yaitu menunjukkan

tinggi rendahnya tingkat kehalusan butir dalam suatu agregat.

Pengujian gradasi dilakukan dengan cara sebagai berikut:

a. Menyiapkan pasir kering oven dalam suhu 110 ˚C

b. Mengambil dan menimbang pasir sebanyak 2000 gr

c. Mengmbil dan menyusun saringan dengan susunan diameter dari

bawah ke atas: pan; 0,15 mm; 0,30 mm; 0,60 mm; 1,2 mm; 2,4

mm; 4,8 mm; 10,00 mm; 20,00 mm; 40,00 mm.

d. Meletakkan saringan pada mesin penggetar atau vibrator

e. Memasukkan pasir pada ayakan paling atas kemudian

menghidupkan vibrator selama ± 15 menit.

f. Menuangkan sisa butiran yang tertahan pada masing-masing

ayakan diatas cawan dan menimbangnya satu persatu.

g. Mencatat dan menimbang hasil setiap ayakan.

h. Perhitungan modulus halus butir (MHB) dengan menggunakan

rumus di bawah ini:

MHB = % berat tertinggal komulatif / 100

4.4.3 Tahap Pengujian Agregat Kasar

Pengujian bahan ini meliputi pemeriksaan berat jenis kerikil, analisis saringan

dan modulus halus butir (gradasi), adapun penjelasannya adalah sebagai berikut:

1. Pengujian Berat Jenis (specific gravity)

Pengujian berat jenis (specific gravity) dilakukan dengan cara sebagai

berikut:

a. Mengambil kerikil (sampel) kemudian dicuci untuk menghilangkan

kotoran.

35

b. Membuat kerikil tersebut sehingga dalm kondisi jenuh kering

permukaan.(kode Bj)

c. Mengambil kerikil yang telah jenuh kering muka sebanyak 5000 gr.

d. Memasukkan kerikil ke dalam kontainer dan direndam selama 24 jam

e. Setelah 24 jam, menimbang kontainer dan kerikil dalam keadaan

terendam dalam air. (kode Ba)

f. Menuangkan kerikil kedalam cawan dan memasukkannya ke dalam

oven dengan suhu 110 0C selama 24 jam.

g. Menimbang kerikil yang telah di oven. (kode Bk)

h. Berat jenis jenuh kering muka = BaBj

Bj−

(gr/cm3)

i. Berat jenis curah = BaBj

Bk−

(gr/cm3)

j. Penyerapan = %100xBk

BkBj − (%)

2. Pengujian Gradasi

Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui susunan variasi

diameter agregat kasar dan modulus kekasarannya dan membuat grafik

hubungan antar dimeter ayakan dengan keadaan komulatif butiran yang lolos.

Pengujian gradasi agregat kasar dilakukan dengan cara sebagai berikut:

a. Menyiapkan kerikil yang telah dioven selama 24 jam dengan suhu

110˚C seberat 3000 gr.

b. Menyiapkan satu set ayakan dan menyusun berurutan mulai dari

diameter bawah ke atas : pan; 0,15 mm; 0,30 mm; 0,60 mm; 1,2 mm;

2,4 mm; 4,8 mm; 10,00 mm; 20,00 mm; 40,00 mm.

c. Menuangkan kerikil ke dalam ayakan paling atas dan menutup rapat-

rapat susunan ayakan tersebut dan diletakkan di mesin getar.

d. Menghidupkan mesin getar selama ± 15 menit.

36

e. Menimbang dan mencatat berat agregat kasar yang tertinggal diatas

masing-masing ayakan.

f. Perhitungan modulus halus butir (mhb) dengan menggunakan rumus

di bawah ini:

MHB = % berat tertinggal komulatif / 100

3. Pengujian Kadar Lumpur

Kadar Lumpur agregat kasar tidak boleh lebih dari 1% dari berat

keringnya. Pengujian kadar Lumpur dilakukan dengan cara sebagai berikut:

a. Krikil dikeringkan dalam oven.

b. Krikil kering oven ditimbang seberat W1.

c. Mencuci krikil tersebut didalam saringan 200.

d. Menuang krikil kedalam wadah, jika masih terdapat air dibuang

dengan menggunakan pipet.

e. Mengeringkan krikil dalam cawan tersebut dalam oven dengan suhu

110 0 C selama 24 jam.

f. Mendiamkannya setelah 24 jam hingga mencapai suhu ruang.

g. Menimbang krikil yang sudah dikeringkan dalam oven. (berat krikil =

W2 gram)

h. Kandungan Lumpur dapat dihitung dengan menggunakan rumus

berikut: %1001

21 xW

WW −

4.4.4 Tahap Pengujian Baja Tulangan

Pengujian baja tulangan digunakan untuk mengetahui tegangan leleh,

tegangan maksimum baja tulangan sehingga nilai kuat tarik baja dan mutu kelas

bajanya dapat diketahui.

Pelaksanaan penggujian baja adalah sebagai berikut:

a. Menghitung diameter baja tulangan lalu menghitung luasnya (A)

37

b. Meletakkan pada alat uji tarik lalu memberikan beban (P)

c. Mencatat beban saat baja terjadi leleh, beban maksimum baja dan beban saat

baja mengalami putus.

Untuk mendapatkan nilai tegangan leleh baja, dilakukan pengujian tarik baja dengan

alat UTM (Universal Testing Machine) dan dihitung dengan persamaan:

A

Plelehleleh =σ

A

Pmaksmaks =σ

εσ

=E

Dengan : =lelehσ tegangan leleh baja

=maksσ tegangan maksimum baja

gaya tarik leleh baja =lelehP

gaya tarik leleh baja maksimum =maksP

A = luas penampang

E = Modulus elastis.

ε = Regangan baja.

4.5 Perancangan Adukan Beton

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode “ The British

Mix Design Method ” atau lebih dikenal di Indonesia dengan cara DOE

(Department Of Environment). Langkah-langkahnya sebagai berikut:

1. Menetapkan kuat tekan beton yang disyaratkan pada 28 hari (fc’)

Kuat tekan beton ditetapkan sesuai dengan persyaratan perencanaan

strukturnya dan kondisi setempat di lapangan. Kuat beton yang disyaratkan

adalah kuat tekan beton dengan kemungkinan lebih rendah hanya 5% saja dari

nilai tersebut.

38

2 Menetapkan nilai deviasi standar ( Sd )

Standar deviasi ditetapkan berdasarkan tingkat mutu pengendalian

pelaksanaan pencampuran betonnya, makin baik mutu pelaksanaan makin

kecil nilainya.

a. Jika pelaksana tidak mempunyai data pengalaman atau mempunyai

pengalaman kurang dari 15 buah benda uji, maka nilai deviasi standar

diambil dari tingkat pengendalian mutu pekerjaan seperti tabel 4.1 :

Tabel 4.1 Tingkat pengendalian pekerjaan

Tingkat pengendalian mutu

pekerjaan

Sd (MPa)

Memuaskan 2,8

Sangat baik 3,5

Baik 4,2

Cukup 5,6

Jelek 7,0

Tanpa kendali 8,4

b. Jika pelaksana mempunyai data pengalaman pembuatan beton serupa

minimal 30 buah silinder yang diuji kuat tekan rata-ratanya pada umur 28

hari, maka jumlah data dikoreksi terhadap nilai deviasi standar dengan

suatu faktor pengali pada tabel 4.2 :

Tabel 4.2 Faktor Pengali deviasi standar

Jumlah data 30 25 20 15 <15

Faktor pengali 1,0 1,03 1,08 1,16 Tidak boleh

3 Menghitung nilai tambah margin (M)

39

M = k. Sd

Keterangan : M = nilai tambah

K = 1,64

Sd = standar deviasi

Rumus di atas berlaku jika pelaksana mempunyai data pengalaman pembuatan

beton yang diuji kuat tekannya pada umur 28 hari. Jika tidak mempunyai data

pengalaman pembuatan beton atau mempunyai pengalaman kurang dari 15

benda uji, nilai M langsung diambil 12 MPa.

4 Menetapkan kuat tekan rata-rata yang direncanakan.

Rumusnya :

f’cr = f’c +M

Keterangan : f’cr = kuat tekan rata-rata

f’c = kuat tekan yang disyaratkan

M = nilai tambah

5 Menetapkan jenis semen

6 Menetapkan jenis agregat (pasir dan kerikil)

7 Menetapkan faktor air semen

Cara menetapkan faktor air semen diperoleh dari nilai terendah ketiga cara,

yaitu :

a) Cara Pertama:

40

Gambar 4.2 Grafik faktor air semen

Misal, kuat tekan selinder ( f’cr = 32 MPa ) pada saat umur beton 28 hari.

Jenis semen tipe I atau garis utuh. Caranya tarik garis lurus dan memotong

28 hari didapatkan faktor air semen (Gambar 4.2)

b) Cara Kedua

Diketahui jenis semen I, jenis agregat kasar batu pecah. Kuat tekan rata-

ratanya pada umur 28 hari, maka gunakan tabel 4.3 :

Tabel 4.3 Nilai kuat tekan beton

Umur Beton Jenis

semen

Jenis agregat

kasar (kerikil) 3 7 28 91

Alami 17 23 33 40 I, II, III

Batu pecah 19 27 37 45

Alami 21 28 38 44 IV

Batu pecah 25 33 44 48

41

Dari tabel 4.3 diperoleh nilai kuat tekan = 37 MPa, yaitu jenis semen I,

kerikil batu pecah dan umur beton 28 hari. Kemudian, dengan faktor air

semen 0,5 dan f’cr = 37 MPa, digunakan grafik penentuan faktor air

semen dibawah ini. Caranya, tarik garis ke kanan mendatar 37, tarik garis

ke atas 0,5 dan berpotongan pada titik A. Buat garis putus-putus dimulai

dari titik A ke atas dan ke bawah melengkung seperti garis yang di atas

dan di bawahnya.

Dibaca setelah membaca nilai kuat tekan dari gambar 4.2

Gambar 4.3 Grafik mencari faktor air semen

c) Cara Ketiga :

Dengan melihat persyaratan untuk berbagai pembetonan dan lingkungan

khusus, beton yang berhubungan dengan air tanah mengandung sulfat dan

untuk beton bertulang terendam air. Dengan cara ini diperoleh :

42

1. Untuk pembetonan di dalam ruang bangunan dan keadaan

keliling non korosif = 0,60.

2. Untuk beton yang berhubungan dengan air tanah, dengan jenis

semen tipe I tanpa pozzolan untuk tanah mengandung SO3

antara 0,3 - 1,2 maka fas yang diperoleh = 0,50.

3. Untuk beton bertulang dalam air tawar dan tipe semen I yaitu

faktor air semennya = 0,50.

Dari ketiga cara di atas ambil nilai yang terendah.

8. Menetapkan faktor air semen minimum

Cara ini didapat dari ketiga cara di atas ambil nilai faktor air semen yang

terkecil.

9. Menetapkan nilai slump

Nilai slump didapat sesuai dari pemakaian beton, hal ini dapat diketahui dari

tabel 4.4 :

Tabel 4.4 Penetapan Nilai Slump (cm)

Pemakaian Beton Maks Min

Dinding, pelat pondasi dan pondasi telapak

bertulang 12,5 5,0

Pondasi telapak tidak bertulang koison, struktur

dibawah tanah 9,0 2,5

Pelat, balok, kolom dan dinding 15,0 7,5

Pengerasan jalan 7,5 5,0

Pembetonan masal 7,5 2,5

10. Menetapkan ukuran besar butir agregat maksimum (kerikil).

11. Menetapkan jumlah kebutuhan air

43

Untuk menetapkan kebutuhan air per meter kubik beton digunakan

Tabel 4.5 :

Tabel 4.5 Kebutuhan air per meter kubik beton (liter)

Slump (mm) Besar ukuran

maks kerikil

(mm)

Jenis

Batuan 0-10 10-30 30-60 60-180

Alami 150 180 205 225 10

Batu pecah 180 205 230 250

Alami 135 160 180 195 20

Batu pecah 170 190 210 225

Alami 115 140 160 175 40

Batu pecah 155 175 190 205

Dalam tabel di atas, bila agregat halus dan agregat kasar yang dipakai

memiliki jenis yang berbeda (alami dan pecahan), maka jumlah air yang

diperkirakan diperbaiki dengan rumus : A = 0,67 Ah + 0,33 Ak

Dengan : A = jumlah air yang dibutuhkan, liter/m3

Ah = jumlah air yang dibutuhkan menurut jenis agregat halusnya

Ak = jumlah air yang dibutuhkan menurut jenis agregat kasarnya

12. Menetapkan kebutuhan semen

Berat semen per meter kubik = maksimumsemenairFaktordibutuhkanyangairJumlah

13. Menetapkan kebutuhan semen minimum

Kebutuhan semen minimum ditetapkan berdasar tabel 4.6 :

44

Tabel 4.6 Kebutuhan semen minimum

Kandungan semen min.

Ukuran maks agregat (mm) Berhubungan dengan Tipe semen

40 20

Air tawar Semua tipe I-V 280 300

Tipe + pozzolan (15 -

40%) / S.P pozzolan

340 380

Air payau

Tipe II atau V 290 330

Air laut Tipe II atau V 330 370

14. Menetapkan kebutuhan semen yang sesuai

Untuk menetapkan kebutuhan semen, lihat langkah l (kebutuhan semen dan

kebutuhan semen minimumnya), maka yang dipakai harga terbesar diantara

keduanya.

15. Penyesuaian jumlah air atau faktor air semen

Jika jumlah semen pada langkah l dan m berubah, maka faktor air semen

berubah yang ditetapkan dengan :

a) Jika akan menurunkan faktor air semen, maka faktor air semen dihitung

lagi dengan cara jumlah air dibagi jumlah semen minimum.

b) Jika akan menaikan jumlah air lakukan dengan cara jumlah semen

minimum dikalikan faktor air semen.

16. Menentukan golongan pasir

Golongan pasir ditentukan dengan cara menghitung hasil ayakan hingga dapat

ditemukan golongannya.

17. Menentukan perbandingan pasir dan kerikil.

Untuk menentukan perbandingan antara pasir dan kerikil dapat dicari dengan

bantuan grafik dibawah ini. Dengan melihat nilai slump yang direncanakan,

ukuran butir maksimum, zona pasir, dan faktor air semen :

45

Gambar 4.4 Grafik persentase agregat halus terhadap agregat keseluruhan

untuk ukuran butir maksimal 20 mm

18. Menentukan berat jenis campuran pasir dan kerikil

a) Jika tidak ada data, maka agregat alami (pasir) diambil 2,7 dan untuk

kerikil (pecahan) diambil 2,7.

b) Jika mempunyai data, dihitung dengan rumus :

Bj campuran = ( P/100 ) x Bj pasir + ( K/100 ) x Bj kerikil

Diketahui : Bj campuran = berat jenis campuran

P = persentase pasir terhadap agregat campuran

K = persentase kerikil terhadap agregat campuran

19. Menentukan berat beton

Untuk menentukan berat beton digunakan data berat jenis campuran dan

kebutuhan air tiap meter kubik, setelah ada data, kemudian dimasukan

kedalam gambar 4.5 :

46

Gambar 4.5 Grafik hubungan kandungan air, berat jenis

agregat campuran dan berat beton

Misalnya, jika berat jenis campuran 2,6

Kebutuhan air tiap meter kubik = 219

Caranya, tentukan angka 219 dan tarik garis keatas memotong garis berat

jenis 2,6 dan tarik garis ke kiri, dan temukan berat jenis betonnya 2325 kg/m3.

20. Menentukan kebutuhan pasir dan kerikil

Berat pasir + berat kerikil = berat beton – kebutuhan air – kebutuhan semen.

21. Menentukan kebutuhan pasir

Kebutuhan pasir = kebutuhan pasir dan kerikil x persentase berat pasir.

22. Menentukan kebutuhan kerikil

Kebutuhan kerikil = kebutuhan pasir dan kerikil – kebutuhan pasir.

47

4.6 Pembuatan Benda Uji

Langkah-langkah pembuatan benda uji tersebut adalah sebagai berikut:

a. Membuat adukan beton dengan kuat desak rencana 25 MPa.

b. Campuran dimasukkan ke dalam alat aduk dan diaduk sampai merata

c. Untuk mengetahui kuat tekan beton dibuat benda uji silinder dengan diameter

150 mm, tinggi 300 mm masing-masing sebanyak 3 buah untuk beton normal

d. Untuk keperluan penelitian kuat lekat dibuat benda uji silinder beton dengan

diameter 150 mm, tinggi 300 mm, dibagian tengah ditanam baja tulangan

dengan kedalaman tertentu.

e. Baja tulangan yang ditanam di dalam benda uji silinder beton yaitu baja

tulangan ulir dengan rincian sebagai berikut:

1. Diameter 10 mm ditanam dalam benda uji silinder beton sepanjang

100 mm, 150 mm dan 200 mm masing-masing sebanyak 3 buah.

2. Diameter 13 mm ditanam dalam benda uji silinder beton sepanjang

100 mm, 150 mm dan 200 mm masing-masing sebanyak 3 buah.

3. Diameter 16 mm ditanam dalam benda uji silinder beton sepanjang

100 mm, 150 mm dan 200 mm masing-masing sebanyak 3 buah.

f. Baja tulangan polos dengan diameter 12 mm digunakan sebagai perbandingan

dengan penanaman 200 mm sebanyak 3 buah.

g. Benda-benda uji tersebut disimpan mengikuti standar perawatan beton

(Curring) yang ada yaitu dengan merendam benda uji di dalam bak berisi air

selama 27 hari, setelah itu benda uji diangin-anginkan sampai benda uji

berumur 28 hari.

h. Setelah berumur 28 hari dilakukan pengujian kuat tekan dan pull out dengan

menggunakan Universal Testing Machine.

48

Agar lebih jelas, banyaknya sampel yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat

pada tabel 4.7

Tabel 4.7 Pengelompokan benda uji

variasi sampel beton normaldimeter

D 10 mm

D 13 mm

D 16 mm

P 12 mm 200 mm 3

penyaluranvariasi panjang

150 mm100 mm

200 mm

333

100 mm150 mm200 mm

333

150 mm200 mm

100 mm 333

333

sampel kuat desakJumlah sampel

4.7 Perawatan Benda Uji (Curring)

Perawatan beton adalah suatu pekerjaan menjaga agar permukaan beton segar

selalu lembab sejak adukan beton dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras.

Hal ini dimaksudkan untuk menjamin agar proses reaksi hidrasi berlangsung dengan

sempurna sehingga timbulnya retak-retak dapat dihindarkan dan mutu beton dapat

terjamin.

Pada penelitian ini perawatan beton adalah dengan merendam beton dalam air

sampai menjelang waktu pengujian. Satu hari sebelum dilakukan pengujian, benda uji

diangkat dan diangin-anginkan sehingga didapat benda uji dalam keadan kering.

Kekuatan beton akan bertambah selama terdapat cukup air yang bisa menjamin

berlangsungnya hidrasi semen secara baik.

49

4.8 Pengujian Kuat Tekan

Pengujian dilakukan dengan Compressing Testing Machine terhadap benda uji

yang berumur 28 hari dengan memberikan tekanan terhadap benda uji sampai runtuh.

Beban yang memecahkan (P) dibagi dengan luas sisi terdesak (A) diperoleh kuat

desak beton tersebut.

Langkah-langah dalam pengujian ini adalah :

1) Menyiapkan silinder beton yang akan diuji yang telah diukur dimensinya,

meletakkan silinder beton pada alat uji tekan.

2) Mesin uji desak dihidupkan, pembebanan diberikan berangsur-angsur, sehingga

benda uji tersebut hancur pada beban maksimal.

4.9 Pengujian Kuat Lekat

Pengujian kuat lekat (bond all test) dilakukan dengan menggunakan Universal

Testing Machine (UTM) terhadap benda uji yang telah berumur 28 hari dengan cara

menarik baja tulangan yang tertanam dalam silinder beton kemudian mencatat gaya

yang dibutuhkan.

Langkah-langkah pengujian ini adalah sebagai berikut :

1. Silinder diletakkan pada mesin UTM, dengan baja tulangan menjulur ke atas.

2. Baja diklem kemudian pembebanan segera diberikan.

3. Diantara dua penjepit diletakkan dial gauge untuk mengetahui sesaran yang

terjadi.

4. Panjang tulangan diantara dua penjepit diukur.

5. Beban tarik dijalankan.

6. Membaca dan mencatat nilai beban tarik (P) dan panjang pelolosan.

50

Ganbar 4.6 Sketsa pengujian pull out

4.10 Analisis Hasil

4.10.1 Silinder Beton

Pengujian kuat tekan akan diperoleh hasil berupa nilai kuat tekan beton

tersebut (f’c). Kuat tekan beton digunakan untuk menentukan apakah beton dapat

digunakan sebagai bahan struktural atau tidak, di samping itu juga untuk menghitung

nilai panjang penyaluran baja di dalam beton.

b

maks

AP

cf =' (4.2)

Dengan :

Ab = Luas penampang silinder beton (mm2)

ƒ’c = Kuat desak beton (MPa)

Pmaks = Beban maksimum silinder beton (N)

4.10.2 Baja Tulangan

Pengujian baja tulangan untuk mengetahui tegangan leleh, tegangan

maksimum, dan juga untuk menghitung perpanjangan baja yang terjadi.

Perpanjangan baja dihitung dengan menggunakan rumus :

51

EAIoP

s ..

=∆ (4.3)

Dengan :

∆s = perpanjangan baja (mm)

P = beban (N)

lo = jarak penjepitan (mm)

A = luas penampang baja (mm2)

E = modulus elastis (MPa)

Perpanjangan baja tulangan diperlukan untuk menghitung sesar yang terjadi

pada beton, karena perpanjangan yang tercatat pada saat pengujian pull out adalah

pertambahan panjang pada baja di tambah dengan sesar baja tulangan dengan beton,

sehingga sesar yang terjadi pada beton dapat dihitung yaitu perpanjangan total

dikurangi perpanjangan baja.

∆c

∆

Gambar 4.7 Sesar antara baja tulangan dan beton

Rumus untuk menghitung sesar beton adalah :

∆c = ∆ - ∆s (4.4)

Dengan : ∆c = sesar beton (mm0

∆ = perpanjangan total baja dan beton (mm)

∆s = perpanjangan baja (mm)

52

4.10.3 Bond pull out test

Langkah-langkah penghitungan yang dilakukan dalam pengujian kuat lekat adalah :

1. Melakukan pengujian dari pembebanan sampai pembebanan maksimal.

Tabel 4.8 Perhitungan sesar beton

Pembebanan

(P)

Dial

∆

Perpanjangan baja

AxEPxios =∆

Sesar beton

∆c = ∆ - ∆s

P1

P2

P3

Pmaks

∆1

∆2

∆3

∆mak

∆s1

∆s2

∆s3

∆smak

Sesar 1

Sesar 2

Sesar 3

Sesarmaks

2. Hasil dari pembebanan dapat dibuat grafik antara pembebanan dengan sesar

beton.

Gambar 4.4 Kurva regresi pembebanan-sesar beton

• • • • • 0 1 2 3 4 5

Sesar (mm)

P(N

)

Y = ax2 + bx + c

53

3. Dalam grafik didapat regresi, dengan memanfaatkan fasilitas add trendline pada

microsoft excel sehingga beban yang menyebabkan sesar beton sebesar 0,25 mm

dapat diketahui dengan cara memasukkan nilai x = 0,25 pada persamaan regresi.

4. Nilai beban saat sesar beton 0,25 mm digunakan untuk menghitung nilai tegangan

lekat permukaan antara beton dan baja.

adTfb

b ..π∆

=

5. Nilai tegangan lekat permukaan digunakan untuk menghitung kuat lekat antara

baja tulangan ulir dan beton.

bc fca

=ν

54

Skema bagan alir tahap-tahap penelitian :

Uji: -Berat jenis -Gradasi Kadar lumpur

Uji : - Berat Jenis - Gradasi - Kadar lumpur

Pengujian kuat tekan

Gambar 4.4 Diagram Alir Tahap Penelitian

55

55

BAB V

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Hasil pemeriksaan agregat halus, pemeriksaan agregat kasar, perencanaan

adukan beton dapat dilihat dalam lampiran. Pada bab ini hanya akan menganalisis

hasil pengujian kuat desak beton, kuat tarik baja dan pengujian kuat lekat baja

tulangan dengan beton.

5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton

Pengujian kuat tekan beton dilakukan saat beton berumur 28 hari. Dari

pengujian yang dilakukan dengan alat Compressing Testing Machine didapatkan

beban maksimum (P maks). Salah satu perhitungan untuk mencari kuat tekan benda

uji silinder beton adalah sebagai berikut :

P = 441,6 KN

= 441600 N

d = 150 mm

A = ¼ x π x d2

= ¼ x π x 1502 = 17671,46 mm2

f’c = AP =

46,17671441600 = 24,9894 MPa

Hasil pengujian kuat tekan beton selengkapnya disajikan dalam table 5.1

Tabel 5.1 Hasil pengujian kuat tekan beton

BN - 1 441,6 17671,46 24,9894BN - 2 492,0 17671,46 27,8415BN - 3 489,0 17671,46 27,6717

Luas tampang (mm2)

Kuat tekan (Mpa)

Kuat tekan rata-rata (MPa)

26,8342Normal

Jenis beton

Kode benda

Beban maksimum (KN)

56

Dari tabel 5.1 di atas terlihat adanya variasi kuat tekan beton berkisar pada

24,9894 MPa sampai dengan 27,8415 MPa. Setelah seluruh nilai kuat tekan dirata-

rata, maka didapatkan hasil sebesar 26,8342 MPa. Nilai yang dihasilkan dalam

pengujian lebih kuat bila dibandingkan dengan kuat tekan yang direncanakan

sebelumnya, yaitu 25 MPa. Banyak faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton,

perbandingan air terhadap semen merupakan faktor utama dalam menentukan kuat

tekan beton.

Dari perhitungan perancangan adukan beton didapat berat jenis beton adalah

2300 Kg/m3. Dalam SK SNI-03-2847-2002 menyatakan bahwa beton normal adalah

beton yang mempunyai berat jenis 2200 Kg/m3 sampai 2500 Kg/m3.

5.2 Pengujian Kuat Tarik Baja

Pengujian kuat tarik baja ini dilakukan untuk mengetahui nilai tegangan baja

pada saat mengalami kondisi leleh, nilai tegangan baja pada saat kondisi maksimum,

dan untuk mengetahui maodulus elastis dari baja tersebut. Pengujian dilaksanakan

dengan alat UTM (Universal Testing Machine).

Hasil pengujian kuat tarik baja dapat di lihat dalam tabel 5.2., tabel 5.3.,tabel

5.4., tabel 5.5.

Tabel 5.2 Hasil pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 10 mm

1 8,6782 59,1492 19700 28600 333,0561 483,52312 8,6407 58,6391 19600 28500 334,2479 486,0237

19650 28550 333,6520 484,7734

Beban maksimum (N)

Tegangan leleh (MPa)

Tegangan maksimum (MPa)

Rata-rata

Sampel Diameter (mm)

Luas tampang (mm2)

Beban leleh (N)

E = 180478,1 MPa

Tabel 5.3 Hasil pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 13 mm

1 11,9648 112,4338 35000 55750 311,2942 495,84732 11,9648 112,4338 37000 56250 329,0825 500,2943

36000 56000 320,1884 498,0708

Tegangan leleh (MPa)

Tegangan maksimum (MPa)

Luas tampang (mm2)

Rata-rata

Sampel Diameter (mm)

Beban leleh (N)

Beban maksimum (N)

E = 210209,7 MPa

57

Tabel 5.4 Hasil pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 16 mm

1 10,3500 84,1337 41000 62000 487,3193 736,92192 10,4000 84,9486 42700 60000 502,6569 706,3095

41850 61000 494,9881 721,6157

Tegangan leleh (MPa)

Tegangan maksimum (MPa)

Luas tampang (mm2)

Rata-rata

Sampel Diameter (mm)

Beban leleh (N)

Beban maksimum (N)

E = 192829,9 Mpa

Tabel 5.5 Hasil pengujian kuat tarik baja tulangan polos diameter 12 mm

1 11,3000 100,2874 33000 52750 329,0543 525,98832 11,3000 100,2874 34500 52500 344,0113 523,4954

33750 52625 336,5328 524,7419

Tegangan leleh (MPa)

Tegangan maksimum (MPa)

Luas tampang (mm2)

Rata-rata

Sampel Diameter (mm)

Beban leleh (N)

Beban maksimum (N)

E = 179047,7 MPa

5.3 Hasil Pengujian Kuat Lekat Baja Tulangan Ulir dengan Beton

Pengujian ini dilaksanakan sampai dengan beban kritis dan beban maksimum.

Menurut Park dan pauly (1975), yang disebut dengan tegangan lekat kritis adalah

tegangan terkecil yang menyebabkan terjadinya selip pada ujung yang dibebani

sebesar 0,25 mm (0,01 inchi). Beban maksimum terjadi setelah baja mengalami

tegangan leleh dan masih dapat meningkatkan kekuatannya sampai mencapai

tegangan maksimum.

5.3.1 Kuat lekat baja tulangan ulir diameter 10 mm dengan beton

Pengujian Pull out antara baja tulangan ulir diameter 10 mm dengan beton

menggunakan benda uji sebanyak 9 buah dengan kedalaman 100 mm, 150 mm, 200

mm. Salah satu data benda uji adalah sebagai berikut :

a = 1,1 mm

c = 7,9 mm

d’b = 8,3 mm

d”b = 10,5 mm

58

maka:

addd

bbb ..

4

2'2"

ππ ≈−

1.1..4

3,85,10 22

bdππ ≈−

Diameter nominal (db) = 9,4 mm

Luas tampang baja (A) = 69,3977231 mm2

Panjang penanaman (Ld) = 100 mm

Jarak penjepitan (L0) = 350 mm

Modulus elastis (E) = 180478,146 MPa

Dari pengujian pull out diperoleh data seperti terlihat pada table 5.6

Tabel 5.6 Sesar beton dengan baja tulangan ulir D = 10 mm, Ld = 100 mm P (N) ∆ (mm) x 10-2 ∆s (mm) ∆c = ∆ - ∆s (mm)

0 0 0 0 2500 83 0,069862 0,760138451 5000 115 0,139723 1,010276902 7500 137 0,209585 1,160415353 10000 162 0,279446 1,340553804 12500 198 0,349308 1,630692255 15000 217 0,419169 1,750830706 17500 250 0,489031 2,010969157 18500 285 0,516975 2,333024538 18750 520 0,523962 4,676038383 19000 825 0,530948 7,719052228 19000 1027 0,530948 9,739052228 20000 1125 0,558892 10,69110761 21000 1262 0,586837 12,03316299 21250 1532 0,593823 14,72617683 22500 1723 0,628754 16,60124606 23000 2000 0,642726 19,35727375 24000 2285 0,670671 22,17932913 24500 2619 0,684643 25,50535682 25000 2990 0,698615 29,20138451 25250 3115 0,705602 30,44439836 25000 3285 0,698615 32,15138451 25000 3360 0,698615 32,90138451

59

22500 3465 0,628754 34,02124606 20000 3535 0,558892 34,79110761 17500 3730 0,489031 36,81096916

Dari tabel 5.6 di atas didapat kurva hubungan antara beban dan sesar beton

seperti yang terlihat pada gambar 5.1. Regresi dari kurva tersebut memberikan

persamaan:

y = 3356,9 x2 + 2481,8 x -336,92

dengan:

y = beban (N)

x = sesar beton (mm)

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 10 20 30 40

Sesar beton (mm)

Beb

an P

(N)

Gambar 5.1 Kurva beban-sesar beton maksimum (baja diameter 10 mm,Ld =

100 mm)

60

y = 3356,9x2 + 2481,8x - 336,92

R2 = 0,9861

-5000

0

5000

10000

15000

20000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Sesar beton (mm)

Beb

an P

(N)

Gambar 5.2 Kurva beban-sesar beton kritis (baja diameter=10 mm,

Ld = 100 mm)

Dari persamaan regresi :

y = 3356,9 x2 + 2481,8 x – 336,92

dengan x = 0.25 mm diperoleh:

y = 3356,9 (0,252) + 2481,8 (0,25) – 336,92

= 575,7798 N

∆T = π . db . a . ƒb

ƒb = ad

T

b ..π∆

vc = bfca

ƒb kritis = 1,1.4,9.

7798,575π

= 17,725 MPa

vc kritis = 725,179,71,1 = 2,468039 Mpa

P luluh = 21589,5 N

ƒb luluh = 1,1.4,9.5,21589

π = 664,6181 MPa

61

vc luluh = 6181,6649,71,1 = 92,5417 MPa

Pmaks = 28492,88 N

ƒb maks = 1,1.4,9.

88,28492π

= 877,1346 MPa

vc maks = 1346,8779,71,1 = 122,1327 MPa

Tegangan lekat yang didapatkan dari perhitungan merupakan tegangan lekat

yang terjadi diantara dua ulir. Tegangan lekat yang sebenarnya adalah tegangan lekat

yang terjadi disepanjang baja tulangan yang tertanam atau yang terselimuti oleh

beton. Hasil ini didapatkan dengan cara membagi tegangan lekat yang terjadi diantara

dua ulir dengan hasil pembagian antara panjang tulangan yang tertanam dalam beton

dengan jarak antar puncak ulir.

Kurva hubungan beban dan sesar pada benda uji lain dengan dimeter 10 mm,

13 mm, 16 mm dan panjang penanaman 100 mm, 150 mm, 200 mm, beserta datanya

dapat dilihat pada lampiran 6.

Tegangan lekat rata-rata selengkapnya antara baja tulangan ulir diameter 10

mm, 13 mm, 16 mm panjang penanaman 100 mm, 150 mm, 200 mm, dengan beton

dapat dilihat pada tabel 5.7.

Tabel 5.7 Kuat lekat rata-rata baja tulangan ulir

Tulangan Ld Kuat lekat rata-rata (MPa) (mm) (mm) Kritis Leleh maksimum

100 0,1906 7,6416 9,9254 D10 150 0,2355 5,0875 6,7831 200 0,2569 3,6554 5,1566 100 0,2321 8,8718 11,6318 D13 150 0,2625 6,1487 9,2054 200 0,3076 4,4772 6,8622 100 0,3177 - 11,0007

62

D16 150 0,3940 8,1373 9,6396 200 0,3418 6,2556 8,4085

Untuk baja tulangan ulir, dengan diameter yang sama (sama-sama diameter 10

mm, 13 mm, 16 mm) dan panjang penyaluran berbeda (100 mm,150 mm, 200 mm),

tegangan lekat saat baja tulangan luluh semakin kecil. Ini disebabkan oleh gaya yang

dibutuhkan untuk mencapai baja tulangan hingga luluh relatif sama untuk setiap baja

tulangan dengan diameter dan mutu baja yang sama, sedangkan luas selimut baja

yang tertanam bervariasi sesuai dengan panjang penyalurannya.

Untuk baja tulangan ulir, dengan diameter yang berbeda ( 10 mm, 13 mm, 16

mm) dan panjang penyaluran yang sama (sama-sama panjang penyaluran 100 mm,

150mm, 200 mm), tegangan lekat baja tulangan ulir saat beban luluh semakin besar,

Ini disebabkan karena luas lekat untuk setiap diameter berbeda-beda.

5.3.2 Kuat lekat baja tulangan polos diameter 12 mm dengan beton

Pengujian Pull out antara baja tulangan polos diameter 12 mm dengan beton

menggunakan benda uji sebanyak 3 buah dengan kedalaman penanaman 200 mm.

Salah satu data benda uji adalah sebagai berikut :

Diameter nominal (db) = 11,3 mm

Luas tampang baja (A) = 100,2874 mm2

Panjang penanaman (Ld) = 200 mm

Jarak penjepitan (L0) = 340 mm

Modulus elastis (E) = 179047,7 MPa

Dari pengujian pull out diperoleh data seperti terlihat pada tabel 5.8

Tabel 5.8 Sesar beton dengan baja tulangan ulir diameter 12 mm, Ld = 200 mm

P (N) ∆ (mm) x 10-2 ∆s (mm) ∆c = ∆ - ∆s (mm) 0 0 0 0

250 17 0,004316 0,16568395 500 49 0,008632 0,481367899

63

750 65 0,012948 0,637051849 1000 88 0,017264 0,862735799 1250 115 0,02158 1,128419748 1500 130 0,025896 1,274103698 1750 147 0,030212 1,439787647 2000 165 0,034528 1,615471597 2250 195 0,038844 1,911155547 2500 210 0,043161 2,056839496 2750 230 0,047477 2,252523446 3000 255 0,051793 2,498207396 2750 285 0,047477 2,802523446 2500 305 0,043161 3,006839496 2000 320 0,034528 3,165471597 2000 360 0,034528 3,565471597 1750 400 0,030212 3,969787647 1500 557 0,025896 5,544103698 1250 650 0,02158 6,478419748 1000 785 0,017264 7,832735799

Gambar 5.3 Kurva beban-sesar beton maksimum ( baja diameter 12mm,

Ld = 200 mm) Dari tabel 5.8 di atas didapat kurva hubungan antara beban dan sesar beton

seperti yang terlihat pada gambar 5.4. Regresi dari kurva tersebut memberikan

persamaan:

y = 52,931 x2 + 1097,5 x + 13,741

Dengan:

64

y = Beban (N)

x = Sesar beton (mm)

Gambar 5.4 Kurva beban-sesar beton kritis (baja diameter 12 mm, Ld = 200

mm)

Dari persamaan regresi :

y = 52,931 x2 + 1097,5 x + 13,741

Dengan x = 0,25 mm diperoleh :

y = 52,931 (0,252) + 1097,5 (0,25) + 13,741

= 308,0241 N

P = Ld . π . d . fb

ƒb = dbLd

P..π

ƒb kritis = 3,11.200.

0241,308π

= 0,04085 MPa

P mak = 33155 N

ƒb mak = 3,11.200.

33155π

= 4,3973 MPa

65

Tabel 5.9 Kuat lekat kritis dan maksimum baja tulangan polos diameter 12 mm, ld = 200 mm

Benda Uji

Beban pada sesar 0.25

mm (N)

db (mm)

Kuat lekat

(MPa)

Kuat lekat

rata-rata (MPa)

1 308,0241 11,3000 0,040852 301,1376 11,3000 0,042413 319,5784 11,3000 0,04501

0,0428

Benda Uji

Beban maksimum

(N)

db (mm)

Kuat lekat

(MPa)

Kuat lekat

rata-rata (MPa)

1 33155,0000 11,3000 4,39732 35118,0000 11,3000 4,94623 34627,2500 11,3000 4,8771

4,7402

Tegangan lekat maksimum untuk panjang penyaluran 200 mm yang

dihasilkan oleh baja tulangan ulir (diameter 10 mm, 13 mm, 16 mm) lebih besar

dibandingkan dengan baja tulangan polos (diameter 12 mm). Sedangkan untuk

tegangan lekat kritisnya, baja tulangan ulir dapat mencapai 8 kali lebih besar dari baja

tulangan polos. Karena baja tulangan ulir mengandalkan baji (tonjolan-tonjolan)

terhadap beton sehingga dapat meningkatkan kapasitas lekataanya, sedangkan baja

tulangan polos hanya mengandalkan luas permukaan yang tertanam pada beton.

5.4 Hubungan Panjang Penyaluran Terhadap Tegangan Lekat

Panjang penyaluran adalah panjang yang diperlukan untuk mengembangkan

tegangan baja hingga mencapai tegangan luluh, merupakan fungsi dari tegangan

leleh, diameter, dan tegangan lekat baja tulangan dengan beton. Panjang penyaluran

menentukan tahanan terhadap tergelincirnya tulangan dari ikatan dengan beton. Agar

batang dapat menyalurkan gaya sepenuhnya melalui ikatan, maka baja harus tertanam

di dalam beton hingga suatu kedalaman tertentu yang dinyatakan dengan panjang

penyaluran.

66

Sehingga dalam perencanaan panjang penyaluran di gunakan tegangan lekat

saat baja tulangan mencapai luluh. Sedangkan tegangan lekat bervariasi saat baja

tulangan menacapai luluh dengan diameter yang sama. Ini disebabkan oleh luas

bidang kontak baja tulangan dengan beton juga bervariasi, sedangkan gaya yang di

butuhkan untuk mencapai baja tulangan hingga luluh relatif sama untuk setiap baja

tulangan dengan diameter yang sama. Maka untuk memudahkan dalam perhitungan

diambil tegangan lekat per satu satuan panjang (10 mm) panjang penyaluran.

Tabel 5.10 Tegangan lekat per satu satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir

diameter 10 mm

Ld (mm)

A lekat (mm2)

fb rata-rata (MPa)

fb, Ld=10 mm (MPa)

fb, Ld=10 mm rata-rata (MPa)

100 2953,0946 7,6416 76,4160 150 4429,6419 5,0875 76,3125 200 5906,1892 3,6554 73,1360

75,2882

Py = As . fy

= A lekat . fb

As . fy = A lekat . fb

= π . db . Ld . fb

¼ . π . db2 . fy = π . db . Ld . fb

Ld = fb

fydb..41

= 2882,75

6520,333.4,9.41

= 108,8012 mm

67

Tabel 5.11 Tegangan lekat per satu satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir diameter 13 mm

Ld (mm)

A lekat (mm2)

Fb rata-rata (MPa)

Fb, Ld=10 mm (MPa)

Fb, Ld=10 mm rata-rata (MPa)

100 3958,4034 8,8718 88,7180 150 5937,6051 6,1487 92,2300 200 7916,8135 4,4772 89,5439

90,1639

Ld = fb

fydb..41

= 1639,90

1884,320.6,12.41

= 113,4586 mm

Tabel 5.12 Tegangan lekat per satu satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir

diameter 16 mm

Ld (mm)

A lekat (mm2)

Fb rata-rata (MPa)

Fb, Ld=10 mm (MPa)

Fb, Ld=10 mm rata-rata (MPa)

150 7327,7648 8,1373 122,0595 200 9770,3531 6,5560 131,1200 126,5897

Ld = fb

fydb..14

= 5897,126

9881,494.6,15.41

= 138,8582 mm

Panjang penyaluran yang didapatkan dari masing-masing diameter tulangan

dibandingkan dengan syarat yang di berikan oleh SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.5.2

untuk baja tulangan ulir dengan diameter kurang dari 36 mm.

68

Tabel 5.13 Perbandingan panjang penyaluran eksperimen dengan SKSNI T-15-1991-03

Panjang penyaluran, Ld (mm) SKSNI T-15-1991-03 Diameter

(mm) Pengujian

(0,02 Ab fy)/ ≤

0,06 db fy Syarat minimum

10 108,8012 196,5948 30013 113,4586 245,7296 30016 138,8582 423,6077 300

cf '

Berdasarkan nilai yang diberikan pada tabel 5.13 dapat dilihat bahwa panjang

penyaluran yang di syaratkan oleh SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.5.2 lebih besar 2 kali

hingga 3 kali jika dibandingkan dengan hasil pengujian. Ini menunjukkan bahwa

SKSNI T-15-1991-03 memberikan nilai 2 kali sebagai nilai Safety factor. Nilai safety

factor tersebut dalam rangka untuk memperhitungkan kelembaban udara dan

kemungkinan terdapatnya udara yang terperangkap di bawah tulangan

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat diambil beberapa

kesimpulan sebagai berikut :

1. Dasar perancangan struktur untuk menentukan panjang penyaluran adalah

tegangan lekat pada saat baja mencapai luluh.

2. Tegangan lekat maksimum untuk panjang penyaluran 200 mm yang

dihasilkan oleh baja tulangan ulir (diameter 10 mm, 13 mm, 16 mm) lebih

besar 16,81 % dibandingkan dengan baja tulangan polos (diameter 12 mm).

Sedangkan untuk tegangan lekat kritisnya, baja tulangan ulir dapat mencapai 8

kali lebih besar dari baja tulangan polos.

3. Untuk baja tulangan ulir, dengan diameter yang sama (sama-sama diameter 10

mm, 13 mm, 16 mm) dan panjang penyaluran berbeda (100 mm,150 mm, 200

mm), tegangan lekat saat baja tulangan luluh semakin kecil, dengan

penurunan sebesar 16,87 %.

4. Untuk baja tulangan ulir, dengan diameter yang berbeda ( 10 mm, 13 mm, 16

mm) dan panjang penyaluran yang sama (sama-sama panjang penyaluran 100

mm, 150mm, 200 mm), tegangan lekat baja tulangan ulir saat beban luluh

semakin besar, sebesar 11,45 %.

5. Sesar beton yang dihasilkan baja tulangan polos lebih besar dari pada baja

tulangan ulir dengan panjang penyaluran yang sama (200 mm).

6. Panjang penyaluran yang di syaratkan oleh SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.5.2

lebih besar 2 kali hingga 3 kali jika dibandingkan dengan hasil pengujian.

68

6.2 Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang ada maka perlu adanya penelitian lanjutan

untuk melengkapi dan mengembangkan tema penelitian ini. Saran-saran yang dapat

diberikan untuk penelitian-penelitian selanjutnya adalah :

1. Perlu dilakukan penelitian kuat lekat beton dan baja tulangan ulir dengan

beton selain beton normal.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi panjang penyaluran

yang lebih banyak pada baja tulangan yang mempunyai diameter yang

sama, guna memperoleh hasil yang lebih valid.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang kuat lekat beton dan baja

tulangan ulir dengan variasi kuat tekan beton.

69

DAFTAR PUSTAKA

Nawy,E.G., 1990,“BETON BERTULANG SUATU PENDEKATAN DASAR“,

Eresco, Bandung. _______________, 1991, ”SK SNI T-15-1990-03, TATA CARA

PERHITUNGAN STRUKTUR BETON UNTUK BANGUNAN GEDUNG”, Departemen Pekerjaan Umum, Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung.

_______________, 2005, ”BUKU PEDOMAN TUGAS AKHIR DAN

PRAKTEK KERJA”, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

Istimawan Dipohusodo, 1994, “STRUKTUR BETON BERTULANG“, Gramedia,

Jakarta. Kardiyono Tjokrodimuljo, 1992, “TEKNOLOGI BETON“, Jurusan Teknik Sipil,

Universitas Gadjah Mada. Park, R. And Paulay, T., 1975, “REINFORCED CONCRETE STRUCTURES“,

Jhon Wiley and Sons, Inc.,New York. Wang, C.K. and Salmon, C.G., (alih bahasa : Binsar Hariandja), 1993, ”DISAIN

BETON BERTULANG“, Erlangga, Jakarta. McCormac, Jack.C., 2000, “DISAIN BETON BERTULANG“, Erlangga, Jakarta. Kurniawati, Rina dan Winarni, 2000, Tugas Akhir S1, “PRILAKU LEKATAN

TULANGAN DEFORM PADA BETON SERAT BENDRAT“, FTSP-UII Yogyakarta.

Zulkifli dan Amir, 2001, Tugas Akhir S1, “KOMPARASI KUAT LEKAT

BETON DENGAN VARIASI KUAT DESAK BETON TERHADAP BAJA TULANGAN“, FTSP-UII Yogyakarta.