of 15/15
i Studi Perilaku Keruntuhan Geser Lentur Balok Beton Bertulang Memadat Sendiri Tanpa Sengkang dengan Kadar Fly Ash 50% Terhadap Beton Normal The Study in the Behavior of Shear Flexural Failure Study on Self Compacting Concrete (SCC) Reinforced Concrete Beam Without Stirrup With 50% Fly Ash Content Compared with Normal Concrete SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (ST) pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : FEBRI ARIFIA NIM. I 0116043 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2020

Studi Perilaku Keruntuhan Geser Lentur Balok Beton

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Studi Perilaku Keruntuhan Geser Lentur Balok Beton

Bertulang Memadat Sendiri Tanpa Sengkang dengan
Kadar Fly Ash 50% Terhadap Beton Normal The Study in the Behavior of Shear Flexural Failure Study on Self Compacting
Concrete (SCC) Reinforced Concrete Beam Without Stirrup With 50% Fly Ash
Content Compared with Normal Concrete
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (ST)
pada Program Studi Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
FEBRI ARIFIA
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
Sendiri Tanpa Sengkang dengan Kadar Fly Ash 50% Terhadap Beton
Normal The Study in the Behavior of Shear Flexural Failure Study on Self Compacting Concrete (SCC)
Reinforced Concrete Beam Without Stirrup With 50% Fly Ash Content Compared with Normal
Concrete
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dosen Pembimbing I,
10 Nopember 2020
Dosen Pembimbing II,
10 Nopember 2020
Agus Setiya Budi, S.T., M.T. Prof. S.A. Kristiawan, S.T., M.Sc., PhD.
NIP. 19700909 199802 1 001 NIP. 19690501 199512 1 001
LEMBAR PENGESAHAN
Sendiri Tanpa Sengkang dengan Kadar Fly Ash 50% Terhadap Beton
Normal The Study in the Behavior of Shear Flexural Failure Study on Self Compacting Concrete (SCC)
Reinforced Concrete Beam Without Stirrup With 50% Fly Ash Content Compared with Normal
Concrete
SKRIPSI
Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada hari Selasa tanggal 13 Oktober 2020
1
……………………………..
NIP. 19690501 199512 1 001
……………………………..
……………………………..
……………………………..
Fakultas Teknik UNS
NIP. 19690903 199702 2 001
iv
ABSTRAK
Febri Arifia, 2020, Uji Balok Beton Bertulang Memadat Sendiri High Volume Fly Ash
50% Tanpa dan Dengan Sengkang. Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Perkembangan zaman yang sangat pesat seiring dengan era modernisasi yang melangkah
semakin maju, menuntut pembangunan infrastruktur untuk menciptakan teknologi dan
trobosan baru yang tentunya lebih efisien dalam waktu maupun biaya. Pembangunan
infrastruktur menggunakan struktur beton lebih sering digunakan daripada pembangunan
dengan struktur baja. Beton merupakan material konstruksi yang paling banyak digunakan
dalam berbagai pembangunan. Produksi satu ton semen menghasilkan CO2 setara dengan
0,55 ton dan memerlukan bahan bakar carbon yang akan pula menghasilkan emisi CO2
sebanyak 0,45 ton yang mengakibatkan Global Warming (Davidovits, 1994). Penggunaan
Fly ash sebagai subtituen semen sedang banyak diteliti dan mulai banyak diberlakukan. Fly
ash sendiri adalah limbah industri yang dihasilkan dari pembakaran batubara. Fly Ash
mempunyai partikel yang sangat halus dengan diameter antara 1 – 150 µm dan berbentuk
butiran bulat (Siddique, 2004 ). Mengandung silica (SiO2) yang tinggi, fly ash dapat
dimanfaatkan sebagai bahan pozzolan sebagian pengganti semen yang merupakan bahan
pengikat dalam pembuatan beton. Penggunaan fly ash dengan kadar lebih dari 50% serta
penambahan superplastictizer mampu menghasilkan struktur beton yang daktail dimana
dapat mengalir dan memadat sendiri yang dikenal dengan High Volume Fly Ash - Self
Compacting Concrete.
Penelitian ini akan mengkaji seberapa besar kapasitas geser balok beton bertulang High
Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) dengan kadar fly ash 50 % dan
kemudian akan dibandingkan dengan balok beton normal. Benda uji yang digunakan balok
beton bertulang dengan luas penampang 10 cm x 18,5 cm dengan panjang 130 cm. Pengujian
kapasitas geser menggunakan alat loading frame dengan melakukan 2 titik pembebanan.
Pengujian ini akan didapatkan grafik hubungan beban-lendutan serta perhitungan kapasitas
geser balok beton HVFA-SCC 50% dan balok beton normal pengujian yang akan
dibandingkan dengan kapasitas geser balok secara analitis menurut ACI Code 318-14 dan
persamaan oleh Niwa dkk (1986).
Berdasarkan hasil penelitian ini kapasitas geser pengujian balok beton HVFA-SCC 50%
memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan kapasitas geser hasil pengujian balok
beton normal yang diuji pada umur 28 hari yakni sebesar 31,29 kN untuk HVFA-SCC 50%
dan 30,5 kN untuk beton normal.
Kata kunci : fly ash, hvfa-scc, kapasitas geser.
v
ABSTRACT
Febri Arifia, 2020. Test of High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete (HVFA-SCC)
Reinforced Concrete Beam 50% Fly Ash Content With and Without Stirrup. Final Project
of Civil Engineering Study Program Faculty of Engineering Sebelas Maret University,
Surakarta.
The rapid development along with the modern era which is progressing more and more,
requires the development of infrastructure to create new technologies and breakthroughs
that are needed to be more efficient in the cost of time. The construction of infrastructure
using concrete structures is more often used in the construction of steel structures. Concrete
is the most widely used construction material in various developments. But the production
of one ton of cement produces CO2 equivalent to 0.55 tons and requires carbon fuel which
will produce CO2 emissions of 0.45 tons needed by Global Warming (Davidovits, 1994).
The use of Fly ash as a cement subtituent is being widely approved and is starting to be
widely applied. Fly ash itself is industrial waste produced from coal combustion. Fly Ash
has very fine particles with diameters between 1 - 150 μm and round granules (Siddique,
2004). Containing high silica (SiO2), fly ash can be used as a substitute for cement which is
a binder in making concrete. The use of fly ash with levels of more than 50% and the use of
superplastictizers can produce ductile concrete structures which can flow and compact
themselves, known as High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete.
This research will examine the shear capacity of High Volume Fly Ash - Self Compacting
Concrete (HVFA - SCC) reinforced concrete beams with 50% fly ash content and then will
be compared with normal concrete beams. The specimen used in this research is a reinforced
concrete beam with cross-sectional area of 10 cm x 18,5 cm with length of 130 cm. Shear
capacity test using a loading frame by performing two loading point. From this test, we will
get the load-deflection relationship chart, the calculation of shear capacity of concrete
beams HVFA-SCC 50%, and normal concrete beam test to be compared with the analytical
shear capacity according to ACI Code 318-14 and equation by Niwa et al (1986).
Based on shear capacity test of concrete beams, the value of HVFA-SCC with 50% fly ash
content is greater than normal concrete beams tested at 28 days, which has value 31,29 kN
for HVFA-SCC 50% and 30,5 kN for normal concrete.
Keywords: fly ash, hvfa-scc, shear capacity.
vi
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa telah melimpahkan rahmat serta
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan
judul “Studi Perilaku Lentur Geser Balok Beton Bertulang Memadat Sendiri
dengan Kadar Fly Ash 50% Terhadap Beton Normal”
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak banyak
kendala yang sulit untuk penyusun hadapi sehingga terselesaikanya penyusunan
skripsi ini. Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1. Orang tua tercinta Bapak Arif Budiarto dan Ibu Sri Suhartini, serta keluarga dan
saudara, terimakasih atas segala doa, semangat dan dukungannya.
2. Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Agus Setiya Budi, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I skripsi. Terimakasih
atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan
skripsi ini sampai selesai.
4. Prof. S.A. Kristiawan, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing II skripsi.
Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama
penyusunan skripsi ini sampai selesai.
5. Dr. Fajar Sri Handayani S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama
penyusunan skripsi ini sampai selesai.
6. Semua Staff Pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
7. Staff pengelola / laboran Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Program
Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8. Seluruh anggota tim Beton Cap Orang Tua dan rekan – rekan Teknik Sipil 2016,
semoga dengan semua yang telah terlewati ini kita menjadi pribadi yang lebih
baik. Semoga kita semua sukses kedepannya dan selamat berjuang. Semoga ilmu
yang kita dapatan di perkuliahan dapat membawa berkah.
vii
9. Sahabat terbaik Anggun Novi Barlian, Yulia Yolanda, Octvia Fajrin M, Yustika
Prasanti, Puji Nuri Hidayati, Sheilla Shellina, Annisa Tri Utami, Tyas Annisaa,
Arinta Purnaningtyas, yang telah menemani dalam proses penyelesaian skripsi
ini. Semoga kebahagiaan selalu bersama kalian
10. Semua orang yang telah terlibat baik langsung atau secara tidak langsung dalam
penyusunan skripsi ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Saran dan kritik
yang membangun sangat penulis harapkan, semoga skripsi ini dapat berguna bagi
pihak-pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sendiri.
Surakarta, September 2020
2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 8
2.2 Landasan Teori ...................................................................................... 10
2.2.1 Pengertian Beton ............................................................................. 10
2.3.1 Definisi High Volume Fly Ash Concrete (HFVAC)....................... 10
2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan HVFAC .............................................. 11
2.3.3 Spesifikasi HVFAC ......................................................................... 12
2.4.1 Pengertian Self Compacting Concrete (SCC) ................................. 13
2.4.2 Sifat-sifat Self Compacting Concrete (SCC) .................................. 15
2.4.3 Metode Pengujian Self Compacting Concrete (SCC) ..................... 16
2.4.4 Kelemahan dan Kelebihan Self Compacting Concrete (SCC) ........ 18
2.5 High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ..... 19
ix
(HVFA-SCC) ................................................................................................. 19
2.5.2 Bahan Penyusun High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete
(HVFA-SCC) ................................................................................................. 20
2.6.1 Mix Design Beton HVFA SCC ....................................................... 29
2.7 Pengujian Balok Beton High Volume Fly Ash – Self Compacting
Concrete (HVFA-SCC) ..................................................................................... 29
2.7.3 Tegangan Geser Balok .................................................................... 37
2.7.4 Kapasitas Geser Balok .................................................................... 38
2.7.5 Parameter Ketahanan Geser Pada Balok Beton Bertulang ............. 40
2.8 Hubungan Beban – Lendutan ................................................................ 42
2.9 Indeks Kekakuan ................................................................................... 43
2.10 Pola Retak ............................................................................................. 43
3.4.7 Hydraulic Jack ................................................................................. 52
3.4.8 Loading Frame ................................................................................ 53
3.4.9 Dial Gauge ...................................................................................... 53
3.4.10 Hydraulic Pump .............................................................................. 54
3.4.14 Strain Gauge ................................................................................... 56
3.4.15 Alat Pendukung ............................................................................... 57
3.6 Tahap Penelitian .................................................................................... 59
3.6.1 Tahap I (Tahap Studi Literatur dan Pengadaan Bahan) .................. 59
3.6.2 Tahap II (Tahap Pengujian Pendahuluan) ....................................... 59
3.6.3 Tahap III (Mix Design & Pembuatan) ............................................. 60
3.6.4 Tahap IV (Mencetak Balok High Volume Fly Ash Self Compacting
Concrete (HVFA-SCC) ................................................................................. 62
3.6.5 Tahap V (Curing (Perawatan) High Volume Fly Ash Concrete – Self
Compacting Concrete (HVFA-SCC)) ........................................................... 63
3.6.7 Tahap VII (Tahap Analisis Data) .................................................... 66
3.6.8 Tahap VIII (Tahap Kesimpulan dan Saran) .................................... 66
BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................................... 67
4.1 Hasil Pengujian Material Agregat (Bahan) ........................................... 67
4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus ....................................................... 67
4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar ....................................................... 68
4.1.3 Hasil Pengujian Fly Ash .................................................................. 68
4.1.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja..................................................... 69
4.2 Rancang Campur (Mix Design) Beton .................................................. 70
4.3 Hasil Pengujian Beton Segar ................................................................. 70
4.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ....................................................... 71
xi
4.5.1 Analisis Kegagalan Geser Pada Balok Beton Bertulang................. 72
4.5.2 Pola Retak Geser Balok .................................................................. 74
4.5.3 Hasil Pembacaan Lebar Retak Geser dari Pembacaan LVDT
Diagonal ........................................................................................................ 85
4.5.5 Hasil Pembacaan Lendutan dari LVDT ........................................... 91
4.5.6 Kapasitas Geser Balok .................................................................... 95
4.5.7 Indeks Kekakuan Balok .................................................................. 97
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 99
5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 99
5.2 Saran .................................................................................................... 100
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 101
DAFTAR NOTASI ............................................................................................. 103
Gambar 2. 1 Komposisi Fly Ash ........................................................................... 13
Gambar 2. 2 Konsep Dasar Proses Produksi SCC (Dhen dkk, 2000) ................... 15
Gambar 2. 3 Pengujian Slump Flow Beton SCC (EFNARC, 2002) ................ 17
Gambar 2. 4 L-Box Test........................................................................................ 18
Gambar 2. 6 Jenis Keruntuhan Lentur .................................................................. 31
Gambar 2. 7 Perletakan dan Pembebanan ............................................................. 32
Gambar 2. 8 Gambar Benda Uji ............................................................................ 32
Gambar 2. 9 SFD dan BMD .................................................................................. 33
Gambar 2. 10 Distribusi Tegangan Geser Balok .................................................. 34
Gambar 2. 11 Mekanisme Geser Pada Balok Beton Bertulang ............................ 38
Gambar 2. 12 Pengaruh Kuat Tekan Beton Terhadap Tahanan Geser ................. 40
Gambar 2. 13 Variasi Tahanan Geser Balok Terhadap Rasio Tulangan .............. 41
Gambar 2. 14 Variasi Tahanan Geser Balok Terhadap Rasio a/d ......................... 42
Gambar 2. 15 Hubungan Beban – Lendutan Balok (Nawy, 1985) ....................... 43
Gambar 2. 16 Pola Retak pada Balok Beton Bertulang ........................................ 44
Gambar 2. 17 Ragam Keruntuhan Sebagai Fungsi dari Kelangsingan Balok (Nawy,
1990:154) .............................................................................................................. 45
BAB 3
Gambar 3. 2 Semen ............................................................................................... 47
Gambar 3. 3 Fly Ash ............................................................................................. 48
Gambar 3. 4 Agregat Kasar ................................................................................... 48
Gambar 3. 5 Pasir .................................................................................................. 49
Gambar 3. 6 Superplasticizer ................................................................................ 49
Gambar 3. 7 Ayakan ............................................................................................. 50
Gambar 3. 8 Timbangan Digital ........................................................................... 50
Gambar 3. 9 Kerucut Abrams ............................................................................... 51
Gambar 3. 10 Oven ............................................................................................... 51
xiii
Gambar 3. 12 Mesin Los Angles........................................................................... 52
Gambar 3. 15 Dial Gauge...................................................................................... 54
Gambar 3. 17 Transducer ...................................................................................... 55
Gambar 3. 18 Load Cell ........................................................................................ 55
Gambar 3. 19 Linear Variable Differential Transformer (LVDT) ........................ 56
Gambar 3. 20 Strain Gauge dan P3 Strain Indicator ............................................. 57
Gambar 3. 21 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 58
Gambar 3. 22 Pengujian Baja Tulangan ............................................................... 60
Gambar 3. 23 Pembebanan Benda Uji .................................................................. 64
Gambar 3. 24 Setting Up Alat Pengujian Balok ................................................... 65
BAB 4
Gambar 4. 1 Klasifikasi Fly Ash Berdasarkan Hubungan Presentase CaO dan
Al2O3 + SiO2 +Fe2O3 ......................................................................................... 69
Gambar 4. 2 Retak Geser pada Balok Beton Bertulang ........................................ 74
Gambar 4. 3 Lay out Tulangan Balok Beton Bertulang........................................ 75
Gambar 4. 4 Lay out Tulangan, Strain Gauge dan Letak Pemasangan LVDT ..... 76
Gambar 4. 5 Pola Retak Balok HVFA-SCC 50% Balok 1 ................................... 77
Gambar 4. 6 Pola Retak Balok HVFA-SCC 50% Balok 2 ................................... 78
Gambar 4. 7 Pola Retak Balok HVFA-SCC 50% Balok 3 ................................... 79
Gambar 4. 8 Pola Retak Balok Beton Normal Balok 1......................................... 80
Gambar 4. 9 Pola Retak Balok Beton Normal Balok 2......................................... 81
Gambar 4. 10 Pola Retak Balok Beton Normal 3 ................................................. 82
Gambar 4. 17 Grafik Hubungan Beban-Lebar Retak Geser Balok Beton Bertulang
Beton Normal ........................................................................................................ 85
Gambar 4. 18 Grafik Hubungan Beban-Regangan Strain Gauge Balok Beton
Bertulang Beton HVFA SCC 50% Balok 1 .......................................................... 87
Gambar 4. 19 Grafik Hubungan Beban-Regangan Strain Gauge Balok Beton
Bertulang Beton HVFA SCC 50% Balok 2 .......................................................... 87
xiv
Gambar 4. 20 Grafik Hubungan Beban-Regangan Strain Gauge Balok Beton
Bertulang Beton HVFA SCC 50% Balok 3 .......................................................... 88
Gambar 4. 21 Grafik Hubungan Beban-Regangan Strain Gauge Balok Beton
Bertulang Beton Beton Normal Balok 1 ............................................................... 88
Gambar 4. 22 Grafik Hubungan Beban-Regangan Strain Gauge Balok Beton
Bertulang Beton Beton Normal Balok 2 ............................................................... 89
Gambar 4. 23 Grafik Hubungan Beban-Regangan Strain Gauge Balok Beton
Bertulang Beton Beton Normal Balok 3 ............................................................... 89
Gambar 4. 24 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang HVFA-SCC . 92
Gambar 4. 25 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang Beton Normal
............................................................................................................................... 92
Gambar 4. 26 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang HVFA-SCC 50%
terhadap Beton Normal ......................................................................................... 94
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Jenis danPenggunaan Semen Portland ................................................. 20
Tabel 2. 2 Senyawa Kimia Fly Ash ...................................................................... 22
Tabel 2. 3 Penentuan Jenis Agregat ...................................................................... 27
Tabel 2. 4 Persyaratan Jumlah Semen Minimum dan Faktor Air Semen Maksimum
Untuk Berbagai Macam Pembetonan Dalam Lingkungan Khusus....................... 27
Tabel 2. 5 Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m3) Yang Dibutuhkan Untuk Beberapa
Tingkat Kemudahan Pekerjaan Adukan Beton ..................................................... 28
Tabel 2. 6 Daerah Gradasi Agregat Halus ............................................................ 29
Tabel 4. 1 Hasil Pengujian Agregat Halus .......................................................... 67
Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Agregat Kasar ............................................................ 68
Tabel 4. 3 Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja ......................................................... 69
Tabel 4. 4 Rekap Mix Design HVFA-SCC 50% dan Beton Normal .................... 70
Tabel 4. 5 Hasil Pengujian Flow Table Test HVFA-SCC 50% ............................ 70
Tabel 4. 6 Hasil Pengujian L-Box HVFA-SCC 50% ............................................ 71
Tabel 4. 7 Hasil Pengujian V-Funnel HVFA-SCC 50% ....................................... 71
Tabel 4. 8 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton HVFA-SCC 50% dan Beton Normal
............................................................................................................................... 71
Tabel 4. 9 Hasil Pengujian Berat Volume Beton HVFA-SCC 50% dan Normal . 72
Tabel 4. 10 Sudut Kemiringan Retak .................................................................... 74
Tabel 4. 11 Rekapitulasi Nilai Beban Maksimum dan Lendutan Maksimum ...... 86
Tabel 4. 12 Rekapitulasi Regangan Maksimal Strain Gauge ................................ 91
Tabel 4. 13 Rekapitulasi Beban Retak Lentur Pertama dan Retak Geser Pertama 93
Tabel 4. 14 Rekapitulasi Nilai Beban Maksimum dan Lendutan Maksimum ...... 94
Tabel 4. 15 Gaya Geser Ultimit ............................................................................ 96
Tabel 4. 16 Gaya Geser Ultimit ............................................................................ 97
Tabel 4. 17 Kekakuan Balok Beton Bertulang...................................................... 97
6bcdebd034aaa67f6679aa3ca762d867a889415c5c0e52fb743b3c5596d0a9de.pdf
4d290422bd50b06586c16b0fed64c62c3c36ffd6c14e7b90355330889d6dba9c.pdf