i

KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANG

DENGAN PENAMBAHAN PELAT BAJA

Skripsi

diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil

Oleh

Ilham Bayu Aji

NIM.5113414055

HALAMAN JUDUL

TEKNIK SIPIL

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2018

ii

iii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

iv

PENGESAHAN

v

PERNYATAAN KEASLIAN

vi

MOTTO

1. Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya

bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari

sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya

kepada Tuhanmulah engkau berharap. (QS.Al-Insyirah : 6-8)

2. Sesungguhnya jika kamu bersyukur, Aku pasti menambah nikmat

kepadamu dan jika kamu mengingkari nikmat-Ku, maka sesungguhnya

azab-Ku sangat pedih (QS. Ibrahim :7)

3. Keberhasilan adalah kemampuan untuk melewati dan mengatasi dari satu

kegagalan ke kegagalan berikutnya tanpa kehilangan semangat (Winston

Churcill)

vii

ABSTRAK

Aji, Ilham Bayu. 2018. “Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Dengan

Penambahan Pelat Baja”. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik.

Universitas Negeri Semarang. Pembimbing : Endah Kanti Pangestuti

S.T.,M.T

Kata kunci : Pelat, Kuat Lentur, De-bonding failure

Bangunan pada umumnya memiliki struktur balok dengan kekuatan

menahan beban berdasarkan pada mutu beton dan besarnya tulangan. Penambahan

kekuatan pada struktur balok terdapat banyak cara, salah satunya adalah

penambahan pelat pada bagian daerah tarik beton. Pelat dengan ukuran lebar 40

mm dan tebal 3 mm diharapkan dapat meningkatkan kuat lentur balok beton

bertulang tersebut. Pemasangan pelat menggunakan baut dan perekat sika

anchorfix, pada bagian pelat diberi sejumlah baut dengan cara pengelasan untuk

melekatkan baut dengan pelat. Perekat guna untuk merekatkan antara balok dengan

pelat, untuk mengurangi terjadinya de-bonding failure pada pelat dan balok.

Pengujian dilakukan dengan satu paket alat uji tekan, seperti loading frame,

dial gauge yang berjumlah 3 buah. Pembebanan dilakukan dengan bantuan

hydraulic jack dan load cell. Data dianalisis dengan bantuan software Microsoft

office excel untuk mengetahui kuat lentur pada balok.

Hasil penelitian penambahan pelat secara eksternal pada balok beton

bertulang dibandingkan dengan balok kontrol dapat meningkatkan kuat lentur

sebesar sebesar 2,4 %. Balok dengan penambahan pelat memiliki momen lentur

sebesar 1,155 ton-m, sedangkan balok kontrol memiliki momen lentur sebesar

1,128 ton-m. Pelat yang digunakan pada balok tidak bekerja optimal, dimana pada

balok dengan penambahan pelat kuat tarik yang bekerja hanya sebesar 67,15 %,

karena terjadi de-bonding failure yaitu lepasnya ikatan antara beton dengan strip

pelat, sehingga dapat dikatakan bahwa material komposit tersebut belum bisa

bekerja secara optimal.

viii

PRAKATA

Puji Syukur Kehadirat Allah SWT Yang Telah Melimpahkan Karunia,

Rahmat, Hidayah Dan Inayah-Nya, Sehingga Dapat Menyelesaikan Skripsi Yang

Berjudul “Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Penambahan Pelat

Baja” dengan baik dan lancar. Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan

meraih gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S-1 Teknik Sipil Universitas

Negeri Semarang. Shalawat dan salam disampaikan kepada junjungan Nabi

Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua mendapatkan safaat Nya di yaumil

akhir, Amin.

Keberhasilan dalam menyelesaikan skripsi ini tidak lepas dari bimbingan

dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini ucapan terima

kasih di sampaikan kepada :

1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang atas

kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di

Universitas Negeri Semarang.

2. Dekan Fakultas Teknik Dr. H. Nur Qudus, M.T.

3. Ketua Jurusan Teknik Sipil Aris Widodo, S.Pd., M.T.

4. Koordinator Program Studi S-1 Teknik Sipil Dr. Rini Kusumawardani S.T.,

M.T., M.Sc., yang telah memberikan ijin dalam penulisan skripsi ini.

5. Endah Kanti Pangestuti, S.T.,M.T, selaku pembimbing yang dengan tulus dan

penuh kesabaran memberikan bantuan, bimbingan, arahan serta kritik dan

saran dalam penyusunan skripsi ini.

6. Dr. Mahmud Kori Effendi S.T.,M.T. selaku penguji 1 dan Arie Taveriyanto

S.T.,M.T. selaku penguji 2 yang telah memberikan pengarahan dalam

penyusunan skripsi ini.

7. Endah Kanti Pangestuti, S.T.,M.T, selaku kepala Laboratorium Bahan

Bangunan yang telah memberikan ijin untuk melakukan penelitian.

8. Amir Fauzan, S.Pd, dan Fahrudin A,Md, selaku Pranata Laboratorium

Pendidikan Pertama dan Teknisi Laboratorium yang telah membantu proses

penelitian.

ix

9. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang yang

telah memberi bekal pengetahuan yang berguna.

10. Kedua Orang Tua, Bapak Agus Sunaryo dan Ibu D. Evvi Saftari serta Bapak

Kasim dan Ibu Solichah, terima kasih atas do’a, dukungan, motivasi dan

semangatnya.

11. Teman-teman seperjuangan, mahasiswa Program Studi S-1 Teknik Sipil

Universitas Negeri Semarang angkatan 2014, yang telah memberikan cerita,

berbagi suka dan duka serta bantuan dan kerjasamanya selama empat tahun

dalam bangku perkuliahan hingga terselesaikannya penelitian dan penyusunan

skripsi ini.

12. Semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu persatu atas bantuan dan

perhatiannya dalam penyelesaian skripsi ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan

dan teknologi, khususnya dalam bidang teknik sipil.

Semarang, November 2018

Ilham Bayu Aji

NIM.5113414055

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................................................... iii

PENGESAHAN ..................................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................. v

MOTTO ................................................................................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

PRAKATA ........................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xv

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

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

1.2 Identifikasi Masalah .................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2

1.4 Rumusan Masalah ..................................................................................... 3

1.5 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4

1.6 Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ................................. 5

2.1 Kajian Pustaka .......................................................................................... 5

2.2 Landasan Teori.......................................................................................... 6

2.2.1 Beton dan Beton Bertulang ................................................................ 6

xi

2.2.2 Bahan Penyusun Beton ...................................................................... 7

2.2.2.1 Semen Portland ........................................................................... 7

2.2.2.2 Agregat ....................................................................................... 8

2.2.2.3 Air ............................................................................................... 9

2.2.2.4 Baja Tulangan ............................................................................. 9

2.2.3 Karakteristik Pelat Baja dan Epoxy ................................................. 12

2.2.4 Kuat Tekan Beton ............................................................................ 12

2.2.5 Kuat Tarik Tulangan Baja ................................................................ 13

2.2.6 Kuat Lentur Balok Bertulang ........................................................... 14

2.2.7 Pola Keruntuhan Balok Bertulang ................................................... 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 17

3.1 Tempat Pelaksanaan................................................................................ 17

3.2 Teknik Pengumpulan Data ...................................................................... 17

3.3 Alat dan Bahan ........................................................................................ 17

3.4 Benda Uji ................................................................................................ 19

3.5 Standar Penelitian dan Spesifikasi Material Penyusun Beton ................ 20

3.6 Tahapan dan Prosedur Penelitian ............................................................ 23

3.7 Pengujian bahan penyusun beton ............................................................ 26

3.7.1 Pengujian agregat ............................................................................. 27

3.7.2 Pengujian Semen .............................................................................. 29

3.7.3 Pengujian Tarik Baja Tulangan ....................................................... 30

3.8 Rancang Campur (Mix Design) .............................................................. 30

3.9 Pengujian Slump...................................................................................... 30

3.10 Pembuatan Benda Uji ............................................................................. 31

3.10.1 Pemasangan Pelat Pada Beton ......................................................... 32

xii

3.11 Set up Pengujian Balok ........................................................................... 33

3.12 Teknik Analisis Data............................................................................... 34

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................... 34

4.1 Hasil Pengujian Bahan Penyusun Beton ................................................. 34

4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus ........................................................ 34

4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar ........................................................ 36

4.1.3 Hasil Pengujian Vicat Semen ........................................................... 38

4.1.4 Hasil Pengujian Tarik Baja Tulangan .............................................. 38

4.2 Perhitungan Mix Design Beton ............................................................... 39

4.3 Pengujian slump ...................................................................................... 40

4.4 Pengujian Kuat Tekan Beton .................................................................. 40

4.5 Perilaku Benda Uji .................................................................................. 42

4.5.1. Respon Balok Kontrol Terhadap Pembebanan ................................ 42

4.5.2. Respon Balok Dengan Penambahan Pelat ....................................... 47

4.6 Beban Ultimit Dan Pola Keruntuhan ...................................................... 52

4.7 Kuat Lentur ............................................................................................. 54

4.8 Perbandingan Balok Kontrol Dan Balok Dengan Penambahan Pelat .... 55

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 59

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 59

5.2 Saran ....................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 61

LAMPIRAN .......................................................................................................... 62

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Dimensi Nominal Tulangan Ulir ........................................................ 11

Tabel 2. 2. Dimensi Efektif Tulangan Polos ........................................................ 11

Tabel 2. 3. Jenis Tulangan dan Berat ................................................................... 14

Tabel 3. 1. SNI Uji Material ................................................................................. 20

Tabel 4. 1. Hasil pengujian kadar lumpur ............................................................ 34

Tabel 4. 2. Hasil pengujian gradasi agregat halus ................................................ 35

Tabel 4. 3. Hasil pengujian agregat kasar ............................................................ 36

Tabel 4. 4. Hasil pengujian gradasi agregat kasar ................................................ 36

Tabel 4. 5. Hasil uji vicat semen .......................................................................... 38

Tabel 4. 6. Hasil pengujian tegangan tarik baja ................................................... 39

Tabel 4. 7. Hasil pengujian tegangan tarik strip pelat .......................................... 39

Tabel 4. 8. Beban ultimit dan pola keruntuhan benda uji balok ........................... 53

Tabel 4. 9. Momen ultimit benda uji .................................................................... 55

Tabel 4. 10. Beban ultimit balok kontrol dan balok dengan penambahan pelat .. 56

Tabel 4. 11. Kuat lentur teoritis dan eksperimen.................................................. 58

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Jenis-jenis Baja Tulangan .............................................................. 12

Gambar 2. 2. Distribusi tegangan - regangan beton a) Balok; b) Regangan; c)

Tegangan aktual; d) Tegangan persegi ................................................................. 15

Gambar 3. 1. Gambaran penampang benda uji balok ......................................... 20

Gambar 3. 2. Flowchart Tahapan Penelitian ....................................................... 26

Gambar 3. 3. Pemasangan Pelat Baja .................................................................. 32

Gambar 3. 4. Set Up pembebanan ....................................................................... 33

Gambar 4. 1. Grafik gradasi agregat halus .......................................................... 35

Gambar 4. 2. Grafik gradasi agregat kasar .......................................................... 37

Gambar 4. 3. Hasil uji kuat tekan ........................................................................ 41

Gambar 4. 4. Grafik hubungan beban-lendutan balok kontrol-dial kiri .............. 42

Gambar 4. 5. Grrafik hubungan beban-lendutan balok kontrol - dial tengah ...... 42

Gambar 4. 6. Grafik hubungan beban-lendutan balok kontrol - dial kanan ....... 43

Gambar 4. 7. Pola retak pada balok kontrol ........................................................ 45

Gambar 4. 8. Grafik hubungan beban-lendutan balok dengan penambahan pelat-

dial kiri .................................................................................................................. 47

Gambar 4. 9. Grafik hubungan beban-lendutan balok dengan penambahan pelat-

dial tengah ............................................................................................................. 48

Gambar 4. 10. Grafik hubungan beban-lendutan balok dengan penambahan pelat-

dial kanan .............................................................................................................. 48

Gambar 4. 11. Pola retak pada balok dengan penambahan pelat ........................ 50

Gambar 4. 12. Debonding ................................................................................... 51

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 ............................................................................................................ 62

Lampiran 2 ............................................................................................................ 67

Lampiran 3 ............................................................................................................ 82

Lampiran 4 ............................................................................................................ 84

Lampiran 5 ............................................................................................................ 85

Lampiran 6 ............................................................................................................ 89

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beton adalah pilihan utama dalam hal pembangunan saat ini. Beton banyak

digunakan sebagai bahan untuk membuat rumah, gedung, jembatan dan jalan.

Beton dibuat dengan cara mencampur agregat halus, agregat kasar, semen, air, dan

terkadang bahan tambahan sampai menjadi keras. Komposisi dan cara membuat

beton mempengaruhi kekuatan dari beton yang di buat.

Beton memiliki kelebihan dan juga kekurangan. Beton mampu menahan

gaya tekan. Beton juga mudah dibuat dan cukup mudah dalam pelaksanaannya.

Untuk membentuk beton juga bisa seperti apa yang diinginkan dengan bantuan

bekisting. Namun selain kelebihan tersebut, beton juga memiliki beberapa

kelemahan. Di antara kelemahan tersebut, salah satunya adalah beton tidak dapat

menahan gaya tarik. Untuk mengatasi kelemahan beton terhadap gaya tarik, maka

beton diberi tulangan.

Kuat lentur suatu struktur sangat penting, karena mempengaruhi kekuatan

suatu struktur. Kuat lentur suatu struktur akan bertambah jika struktur tersebut

mengalami perkuatan atau perbaikan. Hal ini dikarenakan adanya penambahan

kekuatan (biasanya kekuatan tarik) pada struktur tersebut, sehingga beban yang

dipikul struktur tersebut lebih besar dan lendutannya semakin kecil. Beton

merupakan material yang relatif kuat terhadap beban tekan, tetapi lemah

terhadap beban tarik (Asroni, 2010:23)

2

Adanya kemajuan teknologi bahan konstruksi, kini telah ditemukan

metode dalam melakukan perkuatan dengan memberikan tulangan pada balok

beton bertulang dari bagian luar yaitu dengan menggunakan pelat. Belum

diketahui secara jelas persentase peningkatan kuat lentur balok beton bertulang

dengan penambahan pelat yang digunakan. Berdasarkan hal tersebut, perlu

dilakukan penelitian yang lebih mendalam untuk mengetahui berapa pengaruh

penambahan pelat baja terhadap kuat lentur balok beton bertulang.

1.2 Identifikasi Masalah

Permasalahan penelitian yang penulis ajukan ini dapat diidentifikasi

permasalahannya sebagai berikut:

1) Besarnya kapasitas momen lentur balok beton bertulang setelah diberi beban.

2) Terjadi lendutan pada balok beton bertulang karena kurangnya kekuatan

untuk menahan beban.

3) Pola retak yang terjadi pada belok beton bertulang karena diberi beban.

1.3 Batasan Masalah

Batasan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Benda uji balok beton bertulang menggunakan cetakan dengan dimensi

b (lebar) 120 mm; h (tinggi) 200 mm; l (panjang) 1750 mm. Mutu

yang digunakan adalah beton dengan mutu 40' cf MPa.

2. Agregat yang digunakan adalah agregat halus (pasir muntilan) dan agregat

kasar (kerikil) dengan bahan ikat semen tiga roda.

3

3. Baja tulangan yang digunakan adalah baja ulir dan sengkang menggunakan

baja polos, dengan spesifikasi berikut ini:

a. Tulangan pokok bawah : ∅10 mm

b. Tulangan sengkang : ∅ 6 mm

4. Pelat baja yang digunakan dalam penitian ini adalah baja strip pelat dengan

ketebalan 3 mm, lebar 40 mm dan luas penampang 120 mm2.

5. Perekat struktur beton dan pelat baja menggunakan Sika AnchorFix -2.

6. Pengujian kuat tekan beton dengan benda uji silinder ukuran diameter 15 cm,

tinggi 30 cm sebanyak 2 buah dan diuji 2 buah pada umur 7 hari.

7. Pengujian balok beton bertulang hanya berupa uji kuat lentur, lendutan dan

pola retak.

1.4 Rumusan Masalah

Permasalahan yang menjadi topik utama dalam penelitian ini dapat

dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana kuat lentur balok beton bertulang setelah ditambahkan pelat baja?

2. Bagaimana lendutan balok beton bertulang setelah diberi pelat baja?

3. Bagaimana pola retak yang terjadi pada balok beton bertulang dengan

penambahan pelat baja?

4

1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh penambahan pelat baja pada balok beton bertulang

dalam menahan lentur balok.

2. Mengetahui perilaku balok beton bertulang yang diperkuat dengan pelat baja.

3. Mengetahui jenis kerusakan dari balok beton bertulang yang dipasang pelat

baja tersebut.

1.6 Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini antara lain bertambahnya

wawasan, pengetahuan dan memahami permasalahan teknologi beton, khususnya

mengenai pengaruh penambahan pelat baja pada struktur beton bertulang.

5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka

Menurut Wibisono et al., (2015) Bahwa setelah perkuatan Pelat Baja

“stripplat” dipasang pada balok, perilaku balok dalam menerima beban dapat

diamati dan ditarik kesimpulan yaitu :

(1) Pola keruntuhan yang terjadi pada balok uji adalah terjadinya debonding

failure yaitu lepasnya ikatan antara beton dengan Pelat Baja “stripplat”,

sehingga dapat dikatakan bahwa material komposit tersebut belum bisa

bekerja secara optimal. Hal itu bisa diakibatkan karena epoxy-nya yang

kurang kuat, (2) Penggunaan Pelat Baja “stripplat” sebagai bahan perkuatan

lentur dibagian lapangan balok, pelat baja juga dapat menghambat munculnya

retakan pada bagian tumpuan. Akan tetapi karena pelat baja hanya

meningkatkan kuat lentur balok pada bagian lapangan, bagian tumpuan balok

menjadi lemah. Pada balok yang diberi perkuatan lentur menggunakan pelat

baja banyak bermunculan retak pada bagian tumpuan, retakan semakin

panjang seiring dengan penambahan beban pikul. Hal tersebut berakibat

terjadinya debonding failure yaitu lepasnya ikatan antara beton dengan Pelat

Baja “stripplat”. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa material komposit

tersebut belum bisa bekerja secara optimal dalam memikul beban dan

mempertahankan balok tersebut.

6

Sitepu dan Nursyamsi (2014) menyatakan bahwa balok beton bertulang

dengan penambahan pelat perkuatan dapat meningkatkan kapasitas balok dalam

memikul lentur, dan mengurangi lendutan yang terjadi pada balok. Di mana

kapasitas balok dalam memikul lentur meningkat sebesar 70,59%. Berdasarkan

hasil pengujian balok beton bertulang dengan perkuatan pelat baja dapat

meningkatkan kapasitas balok dalam memikul lentur sebesar 84,62%. Berdasarkan

hasil pengujian untuk balok beton yang sudah dibebani kemudian diberi perkuatan

pelat baja, dapat meningkatkan kapasitas balok dalam memikul lentur sebesar

69,23% Dari hasil perhitungan pada pengujian balok beton bertulang tanpa pelat

baja diperoleh 002,0'Ec dan 003,0Es . Untuk balok beton bertulang dengan

pelat baja diperoleh 003.0'Ec dan 004,0Es Efisiensi balok beton bertulang

yang diberi pelat baja kemudian dibebani adalah 45,83% dan efisiensi balok beton

bertulang yang dibebani terlebih dahulu kemudian diperkuat dengan pelat baja

adalah 40,90%.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Beton dan Beton Bertulang

Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah,

atau agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang

terbuat dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Beton bertulang

adalah suatu kombinasi antara beton dan baja di mana tulangan baja berfungi

menyediakan kuat tarik yang tidak dimiliki oleh beton (McCormac, 2000).

7

2.2.2 Bahan Penyusun Beton

2.2.2.1 Semen Portland

Fungsi semen adalah untuk merekatkan butiran-butiran agregat agar

menjadi suatu massa yang kompak, padat dan kuat. Selain itu semen juga

berfungsi untuk mengisi rongga-rongga diantara butiran agregat. Semen yang

dimaksud dalam konstruksi beton adalah bahan yang mengeras jika bereaksi

dengan air dan lazim. dikenal dengan semen hidraulik (hydraulic cement). Salah

satu jenis semen yang biasa dipakai dalam pembuatan beton ialah semen portland

(portland cement).

Semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan

menghaluskan klinker terutama terdiri dari atas silikat calsium yang bersifat

hidrolis, dengan gips sebagai bahan tambahnya. Semen portland diperoleh

dengan membakar secara bersamaan suatu campuran dari calcareous(yang

mengandung kalsium karbonat atau batu gamping) dan argillaceous (yang

mengandung alumina) dengan perbandingan tertentu. Secara mudahnya

kandungan semen portland adalah kapur, silika, dan alumina. Ketiga bahan tadi

dicampur dan dibakar dengan suhu 1550oC dan menjadi klinker. Setelah itu

kemudian dikeluarkan, didinginkan, dan dihaluskan sampai halus seperti bubuk.

Biasanya lalu klinker digiling halus secara mekanis sambil ditambahkan gips atau

kalsium sulfat (CaSO4) kira-kira 2-4% sebagai bahan pengontrol waktu

pengikatan. Bahan tambah lain kadang ditambahkan untuk membentuk semen

khusus (Tjokrodimuljo, 1996).

8

2.2.2.2 Agregat

Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi

dalam campuran beton. Agregat menempati 70-75% dari total volume beton,

maka kualitas agregat akan sangat mempengaruhi kualitas beton, tetapi sifat-

sifat ini lebih bergantung pada faktor-faktor seperti bentuk, dan ukuran butiran

pada jenis batuannya. Berdasarkan butiran, agregat dapat dibedakan menjadi 2

jenis, yaitu agregat halus dan agregat kasar.

a. Agregat halus

Agregat halus merupakan agregat yang lolos ayakan 4,75 mm. Agregat halus

pada beton dapat berupa pasir alam atau pasir buatan. Pasir alam didapatkan dari

hasil disintegrasi alami dari batu-batuan (pasir gunung atau pasir sungai). Pasir

buatan adalah pasir yang dihasilkan oleh alat-alat pemecah batu atau diperoleh dari

hasil sampingan dari stone crusher. Pasir (fine aggregate) berfungsi sebagai

pengisi pori-pori yang ditimbulkan oleh agregat yang lebih besar (agregat

kasar/coarse aggregate). Kualitas pasir sangat mempengaruhi kualitas beton yang

dihasilkan.

b. Agregat kasar

Agregat kasar adalah agregat yang mempunyai ukuran lebih dari 4,75

mm dan ukuran maksimumnya 40 mm. Agregat ini harus memenuhi syarat

kekuatan, bentuk, tekstur maupun ukuran. Agregat kasar yang baik bentuknya

bersudut dan pipih (tidak bulat/blondos).

9

2.2.2.3 Air

Air merupakan bahan dasar pembuatan beton yang penting namun

harganya murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta untuk menjadi

bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan

dipadatkan. Sifat dan kualitas air yang digunakan dalam campuran beton akan

sangat mempengaruhi proses, sifat serta mutu beton yang dihasilkan.

Menurut Tjokrodimuljo (1996) untuk bereaksi dengan semen, air yang

diperlukan hanya sekitar 25% dari berat semen, namun dalam kenyataanya nilai

f.a.s yang dipakai sulit kurang dari 0,35 karena beton yang mempunyai proporsi air

yang sangat kecil menjadi kering dan sukar dipadatkan. Oleh kerena itu

dibutuhkan tambahan air untuk menjadi pelumas campuran agar mudah

dikerjakan. Akan tetapi penembahan air harus memperhatikan proporsi karena air

akan menguap ketika beton mengering dan meninggalkan rongga pada beton.

2.2.2.4 Baja Tulangan

Baja yang digunakan untuk penulangan konstruksi beton atau yang lebih

dikenal sebagai beton bertulang. Beton bertulang yang mengandung batang

tulangan dan direncanakan berdasarkan anggapan bahwa bahan tersebut bekerja

sama dalam memikul gaya-gaya. Tulangan menyediakan gaya tarik yang tidak

dimiliki beton dan mampu menahan gaya tekan. Ada 2 jenis baja tulangan, yaitu

tulangan polos (plain bar) dan tulangan ulir (deformed bar), yaitu :

10

a. Tulangan ulir

Berdasarkan SNI ( dalam Wahyudi, 1999 :33), digunakan simbol D

untuk menyatakan diameter tulangan ulir. Sebagai contoh, D-10 dan D-19

menunjukkan tulangan ulir berdiameter 10 mm dan 19 mm. Tulangan ini

tersedia mulai dari diameter 10 hingga 32 mm, meskipun ada juga yang lebih

besar, tetapi umumnya diperoleh melalui pesanan khusus.

Bedasarkan ketentuan SNI T-15-1991-03 pasal 3.5 (dalam Wahyudi,

1999 : 33) baja tulangan ulir labih diutamakan pemakaiannya untuk batang

tulangan. Salah satu tujuan dari ketentuan ini adalah agar struktur beton

bertulang tersebut memiliki keandalan terhadap efek gempa, Karena antara

lain terdapat lekatan yang lebih baik antara beton dengan tulangannya.

Persyaratan yang harus dipenuhi oleh baja tulangan ulir menurut

Wahyudi, Rahim, & A, (1999) antara lain :

- Mutu dan cara uji harus sesuai dengan SII-0136-86 atau ekivalen JLS. G.

3112

- Baja tulangan ulir mempunyai kuat leleh lebih besar dari 400

KN/cm2 boleh dipakai asalkan yf adalah tegangan yang memberikan

regangan 0,30 %.

- Baja tulangan beton yang dianyam harus memilih ASTM AIG4

“Spesification For Fabricated Deform Steel Bar Mats For Concrete

Reinforcement”.

11

Tabel 2. 1. Dimensi Nominal Tulangan Ulir

Diameter

(mm)

Berat

(kg/m)

Keliling

(cm)

Luas Penampang

(cm2)

10 0,67 3,14 0,785

13 1,04 4,08 1,33

16 1,58 5,02 2,01

19 2,23 5,96 2,84

22 2,98 6,91 3,80

25 3,85 7,85 4,91

32 6,31 10,05 8,04

36 7,99 11,30 10,20

40 9,87 12,56 12,60

b. Tulangan polos (Plain)

Baja tulangan ini tersedia dalam beberapa macam diameter tetapi

karena ketentuan SNI hanya memperkenankan pemakaiannya untuk

sengkang dan tulang spiral, pemakiannya terbatas. Saat ini tulangan polos

yang mudah dijumpai adalah hingga diameter 16 mm, dengan panjang standar

12 meter.

Tabel 2. 2. Dimensi Efektif Tulangan Polos

Diameter

(mm)

Berat

(kg/m)

Keliling

(cm)

Luas penmpang

(cm2)

6 0,222 1,88 0,283

8 0,395 2,51 0,503

10 0,617 3,14 0,785

12 0,888 3,77 1,13

16 1,58 5,02 2,01

Untuk melindungi tulangan terhadap bahaya kebakaran dan korosi

disebelah luar tulangan harus diberi tebal minimum beton. Tebal selimut

beton bervariasi tergantung pada tipe konstruksi dan kondisi lingkungan.

Berdasarkan pasal 3.16.7 SNI, tebal selimut beton bertulang yang tidak

langsung berhubungan dengan cuaca atau tanah adalah tidak boleh lebih kecil

12

dari 20 mm untuk pelat, dinding, dan pelat berusuk yang menggunkan

diameter tulangan lebih kecil dari D-36, serta 40 mm untuk balik dan kolom.

Jika beton tersebut berhubungan langsung dengan tanah, tebal selimut

minimum adalah 40-50 mm, tergantung dari diameter tulangannya, tetapi jika

beton tersebut dicor langsung ditanah tanpa adanya lapisan dasar atau lantai

kerja, tebal selimut beton minimum 70 mm.

Gambar 2. 1. Jenis-jenis Baja Tulangan

2.2.3 Karakteristik Pelat Baja dan Epoxy

Karakteristik pelat baja dengan ukuran lebar 40 mm,dan tebal 3 mm. Perekat

yang digunakan adalah Sika Anchor Fix -2 dengan daya rekat sangat kuat dan

kekuatan mekanis sangat tinggi untuk melekatkan beton dengan pelat baja.

2.2.4 Kuat Tekan Beton

Kuat tekan beton adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan

benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan

oleh mesin tekan. Kuat tekan beton merupakan sifat terpenting dalam kualitas beton

dibanding dengan sifat-sifat lain. Kekuatan tekan beton ditentukan oleh pengaturan

dari perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis campuran.

13

Perbandingan dari air semen merupakan faktor utama dalam menentukan kekuatan

beton. (Dady, et al., 2015).

2.2.5 Kuat Tarik Tulangan Baja

Menurut SNI 03-2847-2002 tulangan adalah batang baja berbentuk polos

atau berbentuk ulir atau berbentuk pipa yang berfungsi untuk menahan gaya tarik

pada komponen struktur beton, tidak termasuk tendon prategang, kecuali bila secara

khusus diikut sertakan. Tulangan yang dapat digunakan pada elemen beton

bertulang di batasi hanya pada Baja Tulangan dan Kawat Baja saja. Belum ada

peraturan yang mengatur penggunaan tulangan lain, selain dari baja tulangan atau

kawat baja tersebut. Baja Tulangan yang tersedia di pasaran ada 2 jenis, yaitu

a. Baja Tulangan Polos (BJTP)

b. Baja Tulangan Ulir atau Deform (BJTD)

Tulangan Polos biasanya digunakan untuk tulangan geser/begel/sengkang,

dan mempunyai tegangan leleh ( yf ) minimal sebesar 240 MPa (disebut BJTP-24),

dengan ukuran ∅6, ∅8, ∅10, ∅12, ∅14 dan ∅16 (dengan ∅ menyatakan simbol

diameter polos). Tulangan Ulir/deform digunakan untuk untuk tulangan

longitudinal atau tulangan memanjang, dan mempunyai tegangan leleh ( yf )

minimal 300 MPa (disebut BJTD-30). Ukuran diameter nominal tulangan ulir yang

umumnya tersedia di pasaran dapat dilihat di bawah :

14

Tabel 2. 3. Jenis Tulangan dan Berat

Jenis Tulangan Berat per m (kg)

D10 0,617

D13 1,042

D16 1,578

D19 2,226

D22 2,984

D25 3,853

D29 5,185

D32 6,313

D36 7,990

Mesikpun baja tulangan mempunyai sifat tahan terhadap beban tekan, tetapi

karena harganya yang mahal maka baja tulangan ini hanya diutamakan untuk

menahan beban tarik pada struktur beton bertulang, sedangkan beban tekan yang

bekerja cukup ditahan oleh betonnya.

Dari hubungan tegangan-regangan tarik baja tulangan, terlihat sudut

(alpha), yaitu antara garis lurus kurva yang ditarik dari kondisi tegangan nol sampai

tegangan leleh ( yf ) dan garis regangan ( s ). Modulus elastisitas baja tulangan ( Es

) merupakan tangens dari sudut (alpha) tersebut. Menurut Pasal 10.5.2 SNI 03-

2847-2002, modulus elastisitas baja tulangan non pratekan Es dapat diambil

sebesar 20000 MPa

2.2.6 Kuat Lentur Balok Bertulang

Menurut SNI 03-2847-2002 kuat lentur beton adalah kemampuan balok

beton yang diletakan pada dua perletakan untuk menahan gaya dengan arah tegak

lurus sumbu benda uji, yang diberikan padanya, sampai benda uji patah dan

dinyatakan dalam Mega Pascal (MPa) gaya tiap satuan luas.

15

Gambar 2. 2. Distribusi tegangan - regangan beton

a) Balok; b) Regangan; c) Tegangan aktual; d) Tegangan persegi

Berdasarkan gambar 3 maka :

bafC cc '85,0 ….....................................(1)

yss fAT ......................................................(2)

FyFsF fAT ................................................(3)

Syarat keseimbangan gaya-gaya dalam penampang balok dengan pelat :

Fsc TTC ......................................................(4)

yFFsysc fAfAbaf ;85,0 .............(5)

yFFsys

c

fAfA

bfa

'85,0....................................(6)

Sehingga akan menghasilkan Momen sebesar:

FyFFsysn JdfAJdfAM …...........(7)

2.2.7 Pola Keruntuhan Balok Bertulang

Ada 3 kemungkinan tipe atau kasus keruntuhan yang terjadi pada

perencanaan dengan menggunakan kekuatan batas ini :

𝐶𝑐

𝑇𝑠

𝑇𝑠𝐹

𝐶𝑐 = 0,85. 𝑓𝑐′. 𝑎. 𝑏

𝑎 = 𝛽1. 𝑐

𝑇𝑠 = 𝐴𝑠. 𝑓𝑦

𝑇𝑠𝐹 = 𝐴𝑠𝐹 . 𝑓𝑦𝐹

𝐽𝑑 = 𝑑 − (𝑎

2)

𝐽𝑑𝐹 = ℎ − (𝑎

2)

16

a. Tulangan kuat (Overreinvorced) keruntuhan tipe ini terjadi akibat tulangan

terlalu banyak, sehingga beton tertekan hancur terlebih dahulu (beton

mencapai kekuatan batasnya terlabih dahulu). Keruntuhan ini terjadi secara

tiba-tiba (brittle failure).

b. Tulangan lemah (Underreinvorced) pada kasus ini tulangan mencapai

tegangan lelehnya ( yf ) terlebih dahulu, setelah itu baru beton mencapai

regangan batasnya, dan selanjutnya struktur runtuh. Pada kasus ini terlihat

ada tanda-tanda berupa defleksi yang besar sebelum terjadi keruntuhan.

c. Balanced Reinvorced. Pada tipe keruntuhan ini, saat terjadi keruntuhan

tulangan juga mencapai batas lelehnya ( yf ). Keruntuhan ini terjadi secara

tiba-tiba.

59

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari hasil penelitian dan pembahasan

adalah sebagai berikut:

1. Penambahan pelat secara eksternal pada balok beton bertulang dibandingkan

dengan balok kontrol dapat meningkatkan kuat lentur sebesar sebesar 2,4 %.

Balok dengan penambahan pelat memiliki momen lentur sebesar 1,155 ton-m,

sedangkan balok kontrol memiliki momen lentur sebesar 1,128 ton-m.

2. Pola keruntuhan yang terjadi pada semua balok uji dengan penambahan pelat

adalah terjadinya debonding failure yaitu lepasnya ikatan antara beton dengan

pelat, sehingga dapat dikatakan bahwa material komposit tersebut belum bisa

bekerja secara optimal. Hal itu bisa diakibatkan karena epoxy nya yang kurang

kuat, bidang kontak yang kurang luas, atau kurangnya jumlah baut untuk

melekatkan balok dengan pelat.

3. Pelat yang digunakan pada balok tidak bekerja optimal, dimana pada balok

dengan penambahan pelat kuat tarik yang bekerja hanya sebesar 67,15 %.

5.2 Saran

1. Mengingat dari hasil penelitian ini dan beberapa penelitian lain yang

menggunakan pelat terdapat kesamaan pada pola keruntuhan yaitu terjadinya

debonding failure yang mengawali keruntuhan pada balok, maka perlu

60

diadakan penelitian lebih lanjut untuk mengatasi keadaan tersebut, misalnya

dengan mengganti material perekatnya dengan yang lebih kuat.

2. Mengingat dari hasil penelitian ini debonding failure yang terjadi dari ujung

balok, maka perlu dilakukan penelitian untuk memperkuat pelat dengan

menambah jumlah baut yang digunakan.

61

DAFTAR PUSTAKA

Asroni, A. (2010). Balok dan Pelat Beton Bertulang. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Dady, Y. T., Sumajouw, M. D. J., & Mondoringin, M. (2015). Pengaruh variasi

dimensi benda uji terhadap kuat lentur balok beton bertulang, 3(9), 613–620.

McCormac, J. C. (2000). Desain Beton Bertulang (Kelima). Jakarta: Erlangga.

Sitepu, N. N., & Nursyamsi. (2014). Perilaku balok beton bertulang dengan

perkuatan pelat baja dalam memikul lentur.

SNI 03-2847-2002. (2002). Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan

Gedung (Beta Version). Bandung: Badan Standardisasi Indonesia, 251.

Tjokrodimuljo, K. (1996). Teknologi Beton. Yogyakarta: Nafiri.

Wahyudi, Rahim, L., & A, S. (1999). Struktur Beton Bertulang Standar Baru SNI

T-15-1991-03. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.

Wibisono, Susastrawan, & Muntafi, Y. (2015). Penambahan Perkuatan Lentur

Balok Beton Bertulang Dengan Penambahan Pelat Baja.