TUGAS AKHIR STUDI PERKUATAN LENTUR BALOK BETON …digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/... · tugas akhir “studi perkuatan lentur balok beton bertulang variasi overlapping

TUGAS AKHIR

“STUDI PERKUATAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG VARIASI

OVERLAPPING TULANGAN DI SEPERDUA BENTANGAN DENGAN METODE

RETROFIT MENGGUNAKAN WIREMESH DAN SCC”

DISUSUN OLEH :

EKA PUTRI PERTIWI

D111 13 034

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

GOWA

2018

III

STUDI PERKUATAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG VARIASI OVERLAPPING

TULANGAN DI SEPERDUA BENTANGAN DENGAN METODE RETROFIT

MENGGUNAKAN WIREMESH DAN SCC

EKA PUTRI PERTIWI

D111 13 034

Mahasiswa S1 Jurusan Sipil

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin

Jl. Poros Malino Km. 7

Kampus Gowa, Gowa 92171, Sul-Sel

Email: [email protected]

Prof. Dr-Ing. Herman Parung, M.Eng. Dr. Eng A. Arwin Amiruddin, ST. MT.

Pembimbing I Pembimbing II Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin

Jl. Poros Malino Km. 7 Jl. Poros Malino Km. 7

Kampus Gowa Kampus Gowa

Gowa, 92171, Sul-Sel Gowa, 92171, Sul-Sel

ABSTRAK

Beton bertulang merupakan sebuah material yang sering digunakan dalam sebuah konstruksi yang

memiliki panjang bentangan yang bervariasi sedangkan panjang tulangan yang diproduksi adalah

sekitar 12 meter. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perilaku lentur dari sebuah balok beton

bertulang yang diberi overlapping di seperdua bentangan dengan retrofit menggunakan wiremesh dan

self-compacting concrete (SCC), perbedaan dari setiap variasi overlapping, pola retak yang

dihasilkan, dan mode kegagalan yng terjadi. Metode penelitian yang digunakan adalah uji

eksperimental dengan menggunakan 4 sampel, yaitu balok beton bertulang normal tanpa overlapping

dan tanpa retrofit dan balok beton bertulang dengan overlapping 50D, 60D, 70D yang diberi retrofit.

Beban maksimum untuk balok beton normal mencapai 26.52 kN, sedangkan untuk balok dengan

sambungan di seperdua dan diberikan retrofit mencapai 26.52 kN (50D), 25.55 kN (60D), dan 26.38

kN (70D). Untuk nilai daktalitas balok beton normal memperoleh nilai 4.21, balok dengan sambungan

50D memperoleh nilai 3.98, balok dengan sambungan 60D memperoleh nilai 3.63, dan balok dengan

sambungan 70D memperoleh nilai 2.44. Dari hasil analisis yang didapatkan, meskipun dengan adanya

retrofit, kuat tekan balok normal dan balok dengan variasi overlapping hasilnya hampir sama, tetapi

nilai daktilitasnya menurun. Hal ini menunjukkan bahwa pemasangan overlapping di tengah bentang

tidak disarankan karena dapat menurunkan kekuatan lentur balok. Pola retak pada balok pengujian

menunjukkan retak lentur, maka mode kegagalan pada balok pengujian merupakan kegagalan lentur,

dengan adanya debonding pada 2 sampel dengan retrofit yang disebabkan oleh rekatan yang lemah.

Kata Kunci : Beton bertulang, overlapping di seperdua bentang, wiremesh, SCC.

IV

STUDY OF BLEACH STRENGTH OF REINFORCED CONCRETE BEAMS VARIATION OF

OVERLAPPING REINFORCED IN HALF EXPANSE WITH RETROFIT METHOD USING

WIREMECH AND SCC

EKA PUTRI PERTIWI

D111 13 034

Mahasiswa S1 Jurusan Sipil

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin

Jl. Poros Malino Km. 7

Kampus Gowa, Gowa 92171, Sul-Sel

Email: [email protected]

Prof. Dr-Ing. Herman Parung, M.Eng. Dr. Eng A. Arwin Amiruddin, ST. MT.

Pembimbing I Pembimbing II Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin

Jl. Poros Malino Km. 7 Jl. Poros Malino Km. 7

Kampus Gowa Kampus Gowa

Gowa 92171, Sul-Sel Gowa 92171, Sul-Sel

ABSTRACT

Reinforced concrete is a material often used in a construction that has a long stretch that varies while

the length of reinforcement is about 12 meters. The objective of this study was to analyze the flexural

behavior of a reinforced concrete beam overlapping in an extent with retrofit using wiremesh and

self-compacting concrete (SCC), the differences of each overlapping variation, the resulting crack

pattern, and the failure mode occurring. The research method used is experimental test using 4

samples, is normal reinforced concrete beam without overlapping and without retrofit and reinforced

concrete beam with overlapping 50D, 60D, 70D retrofit. The maximum load for normal concrete

beam is 26.52 kN, while for beam with connection in half and retrofit is 26.52 kN (50D), 25.55 kN

(60D), and 26.38 kN (70D). For the value of normal concrete beam ductility obtains a value of 4.21,

a beam with 50D connection obtains a value of 3.98, a beam with a 60D connection obtains a value

of 3.63, and a beam with a 70D connection obtains a value of 2.44. From the results of the analysis

obtained, although with the retrofit, the normal beam press strength and beam with overlapping

variation result is almost the same, but the ductility value decreases. This indicates that the

overlapping installation in the middle of the span is not recommended because it can decrease the

bending strength of the beam. The crack pattern on the test beam indicates flexible cracking, then the

failure mode on the test beam is a flexible failure, with debonding on 2 samples with retrofit caused

by weak strains.

Keywords: Reinforced concrete, overlapping in half-span, wiremesh, SCC.

V

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warakmatullahi Wabarakatuh,

Alhamdulillah, puji dan syukur kami panjatkan pada kehadirat Allah SWT,

karena atas segala berkah dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir

yang berjudul “ Studi Perkuatan Lentur Balok Beton Bertulang Variasi

Overlapping Tulangan di Seperdua Bentangan dengan Metode Retrofit

Menggunakan Wiremesh dan SCC” sebagai salah satu syarat yang diajukan untuk

menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas

Hasanuddin. Tugas akhir ini disusun berdasarkan hasil penelitian dan pengujian yang

dilakukan di Laboratorium Struktur dan Bahan Fakultas Teknik Departemen Teknik

Sipil Universitas Hasanuddin.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa selesainya tugas akhir ini berkat bantuan

dari berbagai pihak, utamanya dosen pembimbing :

Pembimbing I : Prof. Dr-Ing. Herman Parung, M.Eng.

Pembimbing II : Dr. Eng. A. Arwin Amiruddin, ST. MT.

Penulis juga ingin menyampaikan terima kasih serta penghargaan yang

setinggi-tingginya kepada :

1. Ayah dan Ibu atas segalanya, pengorbanan, pemberian, nasihat serta doanya

yang selalu diberikan setiap saat tanpa henti. Sayang sekali.

2. Bapak DR. Ing Ir. Wahyu H. Piarah, MS, ME., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin

3. Bapak Dr. Ir. Muhammad Arsyad Thaha, MT selaku ketua Jurusan Sipil

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

4. Bapak Prof. Dr-Ing. Herman Parung, M.Eng. selaku dosen pembimbing I, yang

telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan

kepada kami.

5. Bapak Dr. Eng. A. Arwin Amiruddin, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II,

yang telah banyak meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan

pengarahan kepada kami mulai dari awal penelitian hingga selesainya

penulisan ini.

VI

6. Bapak Prof. Dr. Eng. Rudy Djamaluddin, S.T., M. Eng., selaku Kepala

Laboratorium Struktur dan Bahan.

7. Bapak Prof. Dr. Muh. Wihardi Tjaronge, ST. M.Eng., selaku dosen struktur

yang telah memberikan masukan kepada kami pada saat penelitian.

8. Seluruh dosen, Bu Rita dan Kak Udin, staf dan karyawan Fakultas Teknik

Jurusan Sipil Universitas Hasanuddin yang telah membantu dalam kelancaran

penelitian, penyelesaian administrasi dan lainnya.

9. Tim Tenggarong, Yanny Febry F.S., Beatriks Thomana, Kak Nurjumah,

D.Satyawirawan, dan yang lainnya selalu ada saat dibutuhkan selama

penelitian dan penulisan tugas akhir.

10. Murniati Mapnur yang selalu ada saat dibutuhkan di penelitian maupun

pengerjaan TA serta siap diajak kemana pun.

11. Happy Holy Kids, Femi, Fito, Kiki, dan Ziah yang selalu mengingatkan untuk

mengerjakan TA, memberi siraman rohani, pengendali mood, dan selalu ada

saat dibutuhkan. Love you gaess.

12. Permai Reborn, yang selalu ada di kosan, teman jalan, teman pertama masuk

kuliah, pembangkit semangat kerja TA. Kalian Luar Biasa.

13. #kamitidaktakut, baper generation, dan teman-teman se-YPS yang jadi

motivasi biar cepat mengerjakan TA.

14. Teman-teman struktur 2013, adek-adek struktur 2014 dan 2016 yang

membantu dan memberi masukan.

15. Penulis juga menghaturkan terima kasih kepada senior, teman-teman angkatan

2013 dan adik-adik junior, yang senantiasa memberikan semangat dan

dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

16. Hamba-hamba Allah yang selalu menanyakan ”kapan selesai?” terutama

keluarga. Terima kasih karna sudah bertanya.

17. Internet dan segala kontennya yang menjadi pembangkit mood dan juga

sebagai penghambat dalam kerja TA.

18. Orang-orang yang mungkin tidak saya ingat saat menulis ini, terima kasih

karna telah ada untuk menyemagati kerja TA.

VII

Penulis menyadari bahwa tulisan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan.

Oleh karena itu penulis mengharapkan kepada para pembaca, kiranya dapat

memberikan sumbangan pemikiran demi kesempurnaan dan pembaharuan tugas

akhir ini.

Akhir kata, semoga ALLAH SWT melimpahkan Rahmat dan Taufiq-Nya

kepada kita, dan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang

berkepentingan.

Wassalam.

Gowa, Januari 2018

Penulis

VIII

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .................................................................................... I

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................ II

ABSTRAK ................................................................................................... III

KATA PENGANTAR .................................................................................. V

DAFTAR ISI ................................................................................................. VIII

DAFTAR TABEL......................................................................................... X

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... XI

BAB I. PENDAHULUAN

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

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

1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian................................................... 2

1.4 Batasan Masalah ........................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan ................................................................ 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hasil Penelitian Sebelumnya ..................................................... 5

2.2 Beton Bertulang ......................................................................... 5

2.3 Kegagalan Struktur Beton .......................................................... 6

2.4 Retak pada Balok ....................................................................... 9

2.5 Metode Retrofit .......................................................................... 10

2.5.1 Wiremesh.......................................................................... 11

2.5.2 Sel Compacting Concrete (SCC) ...................................... 12

2.6 Kuat Lentur Beton ..................................................................... 14

2.7 Komponen Lentur ...................................................................... 15

2.8 Desain Lentur dengan Beban Terfaktor ..................................... 16

2.9 Balok dengan Tulangan Rangkap .............................................. 18

2.10 Daktilitas .................................................................................. 22

BAB III. METODOLOGI

3.1 Jenis dan Desain Penelitian ........................................................ 23

IX

3.1.1 Jenis Penelitian.................................................................. 23

3.1.2 Desain Penelitian .............................................................. 26

3.2 Kerangka Prosedur Penelitian .................................................... 28

3.3 Lokasi dan Waktu Penelitian ..................................................... 29

3.4 Alat dan Bahan Penelitian .......................................................... 29

3.5 Set-Up Pengujian ....................................................................... 30

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakteristik Agregat ................................................................. 32

4.2 Mix Design ................................................................................. 33

4.3 Karakteristik Beton dan Baja ..................................................... 34

4.3.1 Kuat Tekan ........................................................................ 34

4.3.2 Modulus Elastisitas ........................................................... 37

4.3.3 Kuat Tarik Belah ............................................................... 38

4.3.4 Kuat Lentur Balok............................................................. 39

4.3.5 Kuat Tarik Tulangan ......................................................... 40

4.3.6 Kuat Tarik Wiremesh ........................................................ 40

4.4 Hubungan Beban dan Lendutan ................................................. 41

4.5 Lendutan .................................................................................... 42

4.6 Daktalitas ................................................................................... 43

4.7 Crack Pattern (Pola Retak) dan Mode Kegagalan .................... 44

BAB V. PENUTUP

5.1. Kesimpulan .............................................................................. 47

5.2. Saran ........................................................................................ 48

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

X

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Pemeriksaan Agregat Beton Normal ................................. 32

Tabel 4.2 Hasil Pemeriksaan Agregat Self Compacting Concrete (SCC) ... 33

Tabel 4.3 Komposisi Mix Design Beton Normal ........................................ 33

Tabel 4.4 Komposisi Mix Design Beton SCC ............................................. 34

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Benda Uji ............................ 35

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton Normal ................... 37

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton SCC ........................ 37

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Normal ....................... 38

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton SCC............................ 38

Tabel 4.10 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Normal ..................... 39

Tabel 4.11 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton SCC ......................... 39

Tabel 4.12 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan ......................................... 40

Tabel 4.13 Hasil Pengujian Kuat Tarik Wiremesh ϕ3 spasi 5 cm x 5 cm ..... 41

Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Daktalitas ....................................................... 43

XI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Retak akibat reaksi alkali-agregat .......................................... 6

Gambar 2.2 Voids – Honey Combing ......................................................... 7

Gambar 2.3 Scalling ................................................................................... 8

Gambar 2.4 Wiremesh ................................................................................ 11

Gambar 2.5 Bahan Campuran Beton SCC ................................................. 13

Gambar 2.6 Balok lentur dengan beban q .................................................. 15

Gambar 2.7 Tegangan-regangan teoritis lentur penampang persegi empat 16

Gambar 2.8 Perubahan diagram tegangan parabolic ke balok tegangan

ekivalen ................................................................................... 18

Gambar 2.9 Diagram regangan, tegangan, dan gaya dalam penampang

tulangan rangkap .................................................................... 19

Gambar 2.10 Diagram regangan, tegangan, gaya dalam penampang tulangan

rangkap kondisi seimbang (balance) ...................................... 19

Gambar 2.11 Diagram regangan, tegangan, dan gaya dalam penampang

tulangan rangkap .................................................................... 21

Gambar 3.1 Sketsa tulangan pada balok .................................................... 25

Gambar 3.2 Desain beban pada balok ........................................................ 27

Gambar 3.3 Diagram alir pengujian ........................................................... 28

Gambar 3.4 Foto model pengujian ............................................................. 30

Gambar 3.5 Sketsa model pengujian (tampak depan) ................................ 30

Gambar 3.6 Sketsa model pengujian (tampak samping) ............................ 31

Gambar 4.1 Uji kuat tekan silinder ............................................................ 36

Gambar 4.2 Uji modulus elastisitas silinder ............................................... 38

Gambar 4.3 Uji kuat tarik belah silinder .................................................... 39

Gambar 4.4 Uji lentur balok ....................................................................... 40

Gambar 4.5 Uji tarik wiremesh .................................................................. 41

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Beban dan Lendutan .................................. 41

Gambar 4.7 Grafik Lendutan Sepanjang Bentangan .................................. 42

Gambar 4.8 Pola retak pada balok beton bertulang .................................... 44

Gambar 4.9 Mode kegagalan ...................................................................... 46

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beton bertulang merupakan kombinasi 2 material yaitu beton yang akan

lemah terhadap tegangan tarik dan baja yang lemah dengan tegangan tekan. Dua

bahan menjadi satu material yang akan memiliki tahanan terhadap tegangan tekan

dan tarik.

Material beton bertulang adalah material yang penggunaannya bukan lagi hal

yang tidak biasa digunakan dalam konstruksi di Indonesia. Terlihat pada banyaknya

bangunan yang menggunakan beton bertulang sebagai material utama. Pada setiap

bangunan atau konstrusi panjang bentangan beton bertulang akan bervariasi,

sedangkan tulangan itu sendiri diproduksi dengan ukuran 12 m setiap ukurannya.

Untuk mengatasi penggunaan tulangan untuk bentangan yang cukup panjang, maka

dilakukan penyambungan. Namun penyambungan tidak dapat dilakukan sesuai

panjang dari tulangannya. Penyambungan sebaiknya diletakkan pada bagian yang

mengalami tegangan tarik paling rendah agar gaya tarik dapat terdistribusi dengan

baik.

Jika panjang penyambungan lebih kecil atau letak penyambungan yang tidak

tepat dan menyebabkan perilaku lentur dari sebuah balok beton menjadi penyebab

cepatnya kerusakan dari beton itu sendiri. Untuk kerusakan yang dapat terjadi pada

beton, terdapat beberapa solusi yang dilakukan untuk mengatasinya, diantaranya

ialah dengan penggunaan wiremesh dan SCC.

Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan Hery Dualembang (2014),

didapatkan bahwa metode retrofit dengan menggunakan wiremesh dan SCC mampu

meningkatkan kapasitas beban pada beton normal.

Maka dari uraian di atas, mahasiswa akan melakukan penelitian yang diberi

judul : “STUDI PERKUATAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG

VARIASI OVERLAPPING TULANGAN DI SEPERDUA BENTANGAN

DENGAN METODE RETROFIT MENGGUNAKAN WIREMESH DAN

SCC”

2

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang dipaparkan di atas, maka dapat dirumuskan

beberapa masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana perilaku lentur dari setiap balok yang diberikan variasi

overlapping di seperdua bentangan dengan perkuatan wiremesh dan SCC?

2. Bagaimana perbandingan dari perilaku lentur pada setiap variasi overlapping

tulangan?

3. Bagaimana pola retakan yang terjadi pada balok bertulang yang diberikan

overlapping di seperdua bentangan dengan perkuatan wiremesh dan SCC?

4. Bagaimana mode kegagalan / keruntuhan pada balok beton bertulang yang

diberikan overlapping di seperdua bentangan dengan perkuatan wiremesh dan

SCC?

1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian

Penelitian yang dilakukan secara keseluruhan bermaksud untuk mengetahui

perkuatan lentur dari balok beton bertulang yang diberi overlapping di seperdua

bentangan dengan metode retrofit menggunakan wiremesh dan SCC. Adapun

tujuan dari dilakukannya penelitian ialah sebagai berikut :

1. Penelitian dilakukan untuk menganalisis perilaku lentur dari setiap beton

yang diberikan overlapping di seperdua bentangan dengan perkuatan

wiremesh dan SCC.

2. Penelitian dilakukan untuk menganalisis perbandingan dari perilaku lentur

pada setiap variasi overlapping tulangan.

3. Penelitian dilakukan untuk menganalisis pola retakan yang terjadi pada balok

beton bertulang yang diberikan overlapping di seperdua bentangan dengan

perkuatan wiremesh dan SCC.

4. Penelitian dilakukan untuk menganalisis mode kegagalan / keruntuhan pada

balok beton bertulang yang diberikan overlapping di seperdua bentangan

dengan perkuatan wiremesh dan SCC.

3

1.4 Batasan Masalah

Pada penelitian dan penulisan tugas akhir yang dikerjakan terdapat beberapa

batasan-batasan seperti berikut:

1. Beton yang digunakan adalah beton 20 cm x 15 cm x 270 cm yang telah

diperkuat dengan wiremesh dan beton SCC.

2. Variasi yang digunakan adalah variasi overlapping tulangan di seperdua

bentangan, yaitu 50D, 60D, dan 70D.

3. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian balok beton yang menggunakan

Static Loading Frame dengan dua titik pembebanan.

4. Hal yang ditinjau dalam tugas akhir mengenai hubungan beban dan lendutan,

lendutan, dan daktilitas di setiap variasi overlapping.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari dilakukannya penelitian ialah sebagi berikut :

1. Sebagai bahan referensi untuk panjang overlapping tulangan yang bisa

digunakan dalam dunia konstruksi.

2. Sebagai bahan referensi untuk penelitian selanjutnya dalam hal overlapping

tulangan.

3. Sebagai bahan referensi tambahan dalam penelitian balok beton bertulang

yang meggunakan pekuatan.

1.6 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan skripsi yang dilakukan, penulis membagi penulisan menjadi

berapa bagian, yaitu bagian pembuka, isi, dan bagian akhir. Bagian isi sendiri

terbagi lagi menjadi beberapa bagian seperti berikut :

BAB I – PENDAHULUAN

Bab ini berisikan tentang latar belakang dilakukannya penelitian, rumusan

masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, serta sistematika penulisan skripsi.

BAB II – TINJAUAN PUSTAKA

Pada bagian ini akan dipaparkan atau dijelaskan beberapa teori, standar, serta

rumus yang akan digunakan selama penelitian serta penjelasan dari hasil penelitian.

BAB III – METODOLOGI PENELITIAN

4

Bab ini akan berisi tentang metode penelitian yang dilakukan penulis dalam

melakukan penelitian dari mulai awal persiapan hingga mencapai hasil.

BAB IV – HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dijelaskan hasil yang diperoleh dari penelitian serta

pembahasan dari hasil yang didapatkan.

BAB V - PENUTUP

Pada bab ini akan dipaparkan beberapa simpulan yang didapat dari hasil dan

pembahasan juga akan diberikan beberapa saran penulis kepada pembaca.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hasil Penelitian Sebelumnya

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Hery Dualembang (2014),

yaitu “Studi Perkuatan Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Metode

Retrofit Menggunakan Wiremesh dan SCC” dibuat kesimpulan sebagai berikut :

1. Lapisan wiremesh dan SCC mampu meningkatkan kapasitas beban pada

balok WK sebesar 6.44% dan untuk balok WB sebesar 40.06% terhadap

balok normal.

2. Pola retak pada balok kontrol seluruhnya mengaami retak lentur akan tetapi

pola retak yang terjadi pada balok yang telah diberi perkuatan mengalami

retak lentur dan geser. Hal ini terjadi akibat lapisan wiremesh dan SCC

menyebabkan meningkatnya kekutan pada balok dalam menahan gaya lentur

yang diberikan, namun peningkatan kekuatan ini menyebabkan tulangan

geser tidak mampu menahan gaya geser yang terjadi.

3. Mode kegagalan yang terjadi pada balok seluruhnya mengalami leleh pada

tulangan lentur akan tetapi pada balok WK terjadi putus pada wiremesh

karena tidak mampu menahan beban yang diberikan pada balok. Hal ini

menunjukkan bahwa lapisan SCC memberikan lekatan yang cukup pada

wiremesh maupu pada baok eksisting. Sedangkan pada balok WB, wiremesh

mampu menahan beban yang diberikan pada balok hingga inti beton rusak

karena tekanan yang diberikan.

2.2 Beton Bertulang

Beton bertulang merupakan kombinasi dua unsur bahan; tulangan baja dan

beton yang digunakan secara bersama, sehingga desain struktur elemn beton

bertulang dilakukan berdasarkan prinsip yang berbeda dengan perencanaan desain

satu bahan. Sistem konstruksi yang dibangun dengan beton bertulang, seperti

bangunan gedung, jembatan, dinding penahan tanah, terowongan, tanki, saluran air,

dan lainnya, dirancang dari prinsip dasar da penelitian elemen beton bertulang yang

menerima gaya aksial, momen lentur, gaya geser, momen puntir, atau kombinasi

6

dari jenis-jenis gaya dalam tersebut. Prinsip dasar desain ini berlaku umum bagi

setiap tipe sistem struktur selama diketahui variasi gaya aksial, momen lentur, gaya

geser, dan unsur gaya dala lainnya, disamping konfigurasi bentang dan dimensi

setiap elemen (Amrinsyah, 2009).

Pada beton bertulang, unsur beton mempunyai kekuatan tekan yang besar,

tetapi tidak mampu menerian tegangan tarik. Ini berarti tulangan baja yang ditanam

dalam beton menjadi unsur kekuatan yang memikul tegangan tarik (Amrinsyah,

2009).

2.3 Kegagalan Struktur Beton

Kerusakan yang terjadi umumnya dapat dikelompokkan dalam tiga katagori

yaitu (Mohd Isneini,2009) :

1. Retak

Retak (cracks) adalah pecah pada beton dalam garis-garis yang relatif panjang

dan sempit, retak ini dapat ditimbulkan oleh berbagai sebab diantaranya: evaporasi

air dalam campuran beton terjadi dengan cepat akibat cuaca yang panas, kering atau

berangin. Retak akibat keadaan ini disebut plastic cracking, bleeding yang

berlebihan pada beton, biasanya akibat proses curing yang tidak sempurna. Retakan

bersifat dangkal dan saling berhubungan pada seluruh permukaan pada plat, retak

jenis ini disebut crazing. Pergerakan struktur, sambungan yang tidak baik pada

pertemuan kolom dengan balok atau plat, atau tanah yang tidak stabil. Retakan

bersifat dalam atau lebar, retak jenis ini disebut random cracks Reaksi antara alkali

dan agregat, retakan yang terbentuk sekitar 10 tahun atau lebih setelah pengecoran

dan selanjutnya menjadi lebih dalam dan lebar, retakan saling berhubungan satu

sama lain.

Gambar 2.1 Retak akibat reaksi alkali-agregat

7

2. Voids

Voids adalah lubang-lubang yang relatif dalam dan lebar pada beton. Void

pada beton dapat ditimbulkan oleh berbagai sebab, diantaranya pemadatan yang

dilakukan dengan vibrator kurang baik, karena jarak antar bekisting dengan

tulangan atau jarak antar tulangan terlalu sempit sehingga bagian mortar tidak dapat

mengisi rongga antara agregat kasar dengan baik. Void yang terjadi berupa lubang-

lubang tidak teratur yang disebut honey combing. Bocor pada bekisting yang

menyebabkan air atau pasta semen keluar, akan lebih parah jika campuran banyak

mengandung air, atau banyak pasta semen atau gradasi agregat yang kurang baik.

Keadaan ini disebut sand streaking.

Gambar 2.2 Voids – Honey Combing

3. Scalling

Scalling/spalling/erosion adalah kelupasan dangkal pada permukaan, yang

dapat ditimbulkan oleh beberapa sebab, diantaranya Eksposisi yang berulang-ulang

terhadap pembekuan dan pencairan sehingga permukaan terkelupas, keadaan ini

disebut scalling. Melekatnya material pada permukaan bekisting sehingga

permukaan beton terlepas dalam kepingan atau bongkah kecil, keadaan ini disebut

spalling. Terlepasnya partikel-partikel sehalus debu yang dapat terdiri dari semen

yang sangat halus atau agregat yang sangat halus, terlepas akibat abrasi misalnya

saat lantai disapu, hal semacam ini disebut dusting. Terdapatnya material organic

dalam campuran, kontaminasi yang reaktf atau korosi pada tulangan dapat

menimbulkan rongga pada beton yang disebut sebagai popouts, juga dapat

disebabkan ekspansi agregat yang pourous segera setelah pengecoran sampai

setahun lebih tergantung permeabilitas beton dan ketidakstabilan volume agregat

yang digunakan. Disintegrasi beton pada titik-titik dimana terdapat aliran air

8

turbulen akibat pecahnya gelembung-gelembung pada air, erosi seperti ini sering

disebut water cavitation. Erosi oleh air dimana abrasi oleh benda-benda padat yang

tersuspensi dalam air terhadap permukaan beton mengakibatkan disintegrasi beton

sepanjang alur aliran air.

Gambar 2.3 Scalling

Jenis kerusakan lain yang biasanya terjadi pada komponen struktur penunjang

bangunan sipil adalah lekatan baja beton; kekuatan lekatan dipengaruhi kekasaran

permukan baja, kualitas beton disekitar tulangan. Kegagalan lekatan berakibat

menurunnya daya dukung komponen struktur terhadap beban yang bekerja,

meningkatnya deformasi, bahkan runtuhnya struktur. Kegagalan lekatan bisa

diakibatkan korosi pada tulangan, kebakaran, tipisnya selimut beton, jarak tulangan

yang rapat serta diameter tulangan yang besar dan gaya siklis akibat gempa. Korosi

pada baja tulangan biasanya dikenali dengan bercak karat pada permukaan beton,

korosi mudah terjadi pada lingkungan asam namun bila terdapat ion klorida, proses

karat dapat terjadi pada lingkungan basa (Mohd Isneini,2009).

Kebakaran, pengaruhnya tergantung lama terjadinya serta tingginya

temperatur. Pengaruh kebakaran terhadap kekuatan komponen beton yaitu

menurunnya kuat tekan, modulus elastisitas, kuat lekat baja serta ekspansi

longitudinal dan radial. Sedangkan akibat gempa, saat terjadi gempa bukan saja

diuji secara siklis namun beban yang bekerja pada komponen struktur telah

mendekati batas kemampuan komponen dalam memikul beban yang bekerja (Mohd

Isneini,2009).

Kerusakan lain diakibatkan serangan kimia: penggunaan fly ash pada

campuran beton berpotensi serangan kimia terutama lingkungan bersulfat, selain

itu tegangan internal yang disebabkan oleh mengembangnya unsur akibat

bereaksinya unsur tertentu pada beton, Ca (OH)2, dengan unsur kimia penyerang.

9

Air laut mengandung sulfat yang secara kimiawi dapat menyerang beton, selain itu

dapat juga berasal dari unsur asam SO2 dan CO2 yang bersifat melarutkan unsur

semen pada beton (Mohd Isneini,2009).

Kerusakan lain diakibatkan penurunan pondasi, sering dijumpai daya dukung

tanah baik namun disertai konsolidasi besar. Dilain pihak ada daya dukung tanah

tidak seragam di sebagian lokasi bangunan, menjadikan perbedaan penurunan

pondasi, komponen yang sering rusak akibat penurunan pondasi adalah dinding

pengisi (Mohd Isneini,2009).

2.4 Retak pada Balok

Retak terjadi pada umumnya menunjukkan bahwa lebar celah retak sebanding

dengan besar tegangan yang terjadi pada batang tulangan baja tarik dan beton pada

ketebalan tertentu yang menyelimuti batangbaja tersebut. Meskipun retak tidak

dapat dicegah namun ukurannya dapat dibatasi dengan cara menyebar atau

mendistribusi tulangan.

Apabila struktur dibebani dengan suatu beban yang menimbulkan momen

lentur masih lebih kecil dari momen retak maka tegangan yang timbul masih lebih

kecil dari momen retak maka tegangan yang timbul masih lebih kecil dari modulus

of rupture fr = 0.7 √f’c. Apabila beban ditambahkan sehingga tegangan tarik

mencapai fr, maka retak kecil akan terjadi. Apabila tegangan tarik sudah lebih besar

dari fr, maka penampang akan retak.

Ada tiga kasus yang dipertimbangkan dalam masalah retak yaitu :

a. Ketika tegangan tarik ft

10

a. Retak lentur (flexural crack), terjadi di daerah yang mempunyai harga momen

lentur lebih besar dari gaya geser kecil. Arah retak terjadi hampir tegak lurus

pada sumbu balok.

b. Retak geser (shear crack), yaitu keretakan miring yang terjadi pada daerah

garis netral penampang dimana gaya geser maksimum dan tegangan aksial

sangat kecil.

c. Retak geser-lentur (flexural shear crack), terjadi pada bagian balok yang

sebelumnya telah terjadi keretakan lentur. Retak geser-lentur merupakan

perambatan retak miring dari retak lentur yang sudah terjadi sebelumnya.

2.5 Metode Retrofit

Retrofitting struktur secara umum dapat diartikan sebegai penambahan

komponen-komponen struktur baru kepada sistem yang lama sehingga terjadi

peningkatan kinerja struktur. Konteks retrofitting dapat pula didefinisikan sebagai

perbaikan struktur terkait dengan kemampuan aktual di dalam operasional struktur

(Widya Apriani, 2012).

Pemilihan material yang sesuai merupakan persyaratan yang absolut untuk

menghasilakan perbaikan yang tahan lama, karena sifatnya dekat dengan beton

yang akan diperbaiki, seringkali beton yang dibuat dengan semen Portland atau

komposisi yang bersifat cementitious lainnya merupakan pilihan yang terbaik untuk

material perbaikan. Namun kebutuhan lainnya seperti kondisi kerja tertentu,

pencapaian kekuatan secara cepat, perbaikan yang memerlukan ketahanan terhadap

serangan bahan kimiawi atau kebutuhan untuk memperoleh permukaan yang estetik

seringkali mengakibatkan pilihan jatuh pada material lainnya (Mohd Isneini,2009).

Namun terkadang dalam perbaikan terdapat pilihan lebih dari satu material

yang dapat digunakan dengan hasil yang sama, jika ini terjadi, pilihan terakhir

terhadap material atau kombinasi material mesti dilakukan dengan

mempertimbangkan kemudahan, penerapan biaya, ketersediaan keterampilan buruh

dan peralatan. Pada umumnya tiga hal berikut harus diperhitungkan dalam

mempertimbangkan pemilihan material yang akan digunakan: kondisi perbaikan,

sifat-sifat material perbaikan, dan keterampilan serta peralatan yang dibutuhkan

untuk melakukan pekerjaan perbaikan (Mohd Isneini,2009).

11

2.5.1 Wiremesh

Wiremesh merupakan material jaring kawat baja pengganti tulangan pada

pelat yang fungsinya sama sebagai tulangan. Pada wiremesh selain memiliki

kekuatan yang sama namun dari segi pemasangan lebih praktis dan murah

dibandingkan dengan tulangan konensional (Naufal Aiman, 2014).

Gambar 2.4 Wiremesh

Jaringan kawat baja las (wiremesh) adalah penulangan dari baja yang

berbentuk pracetak untuk menggantikan tulangan beton biasa pada plat beton.

Jaringan terbuat dari kawat baja bulat rata yang ditarik dan dilas bersama dengan

mesin las otomatis. Proses penarikan kawat tersebut menghasilkan penampang

yang sangat seragam dengan diameter yang akurat. Keseragaman ini tidk mungkin

didapat dengan batang tempaan panas (hot rooled) dari besi beton (Paul, 2007).

Mutu jaringan memenuhi syarat U-50, dan dengan menggunakan tegangan

rencana sebesar 2900 kg/cm2 didapat penghematan yang bisa mencapai separuh

dari jumlah penulangan. Selain itu waktu pemasangan menjadi lebih singkat

(Paul,2007).

Kedua hal di atas harus menjadi pertimbangan penggunaan jaringan ini.

Ekivalen luasan penampang jaringan didapat dari rumus sebagai berikut (Paul,

2007) :

Luas ϕ jaringan/m’ = (σbatas besi

σbatas jaringan) x Luas ϕ besi cm2/m' (2.2)

Jaringan tersedia dalam berbagai ukuran sebagai lembaran atau gulungan.

Lembaran standar berukuran 5.40 x 2.10 m2. Untuk diameter kurang dari 6 mm

12

tersedia juga dalam gulungan dengan panjang 54.00 meter dan lebar yang sama

(Paul, 2007).

2.5.2 Self Compacting Concrete (SCC)

1. Definisi

Self Compacting Concrete (SCC) merupakan campuran beton yang dapat

memedat sendiri tanpa menggunakan bantuan alat vibrator untuk memperoleh

konsolidasi yang baik. Metode Self Compacting Concrete (SCC) ini merupakan

suatu hasil riset di Jeang pada awal tahun 1980an dengan menghasilkan suatu

prototype yang cukup sukses pada tahun 1988 (Okamura dan Ouchi, 2003).

2. Sifat – Sifat

Beton dapat dikategorikan Self Compacting Concrete (SCC) apabila beton

tersebut memiliki slump yang menunjukkan campuran atau pasta beton yang

memiiki kuat geser dan lentur yang rendah sehingga dapat masuk dan mengalir

dalam celah ruang dalam formwork dan tidak diicinkan memiliki segregasi

akibat nilai slump yang tinggi. Karakteristik Self Compacting Concrete (SCC)

adalah memiliki nilai slump berkisar antara 500-700 mm (Nagataki dan Fujiwara

1995).

Kriteria workability dari campuran beton yang baik pada Self Comlacting

Concrete (SCC) adalah mampu memenuhi kriteria berikut (EFNARC 2002) :

Fillingability, kemampuan campuran beton untuk mengisi ruangan.

Passingability, kemampuan campuran beton untuk melewati struktur ruangan

yang rapat.

Segregation resistance, ketahanan campuran beton segar terhadap efek

segregasi.

3. Dasar Mix Design

Pada dasarnya Self Compacting Concrete (SCC) terdiri dari komponen-

komponen yang sama dengan beton normal, meskipun terdapat perbedaan yang

muncul dalam komposi yang muncul dalam komposisi beton (Maulida dan Dwi,

2010).

Komposisi agregat kasar pada beton konvensional menempati 70-75% dari

total volume beton. Sedangkan dalam SCC agregat kasar dibatasi jumlahnya

13

sekitar kurang lebih 50% dari total volume beton sesuai pada Gambar 2.4.

Pembatasan agregat ini betujuan agar beton bisa mengalir dan memadat sendiri

tanpa alat pemadat (Okamura dan Ouchi 2003).

Gambar 2.5 Bahan Campuran Beton SCC (Sumber: Okamura dan Ouchi 2003)

4. Keunggulan Self Compacting Concrete

Adapun keunggulan SCC ditinjau dari beberapa segi antara lain (Maulida dan

Dwi, 2010) :

1. Segi durabilitas (keawetan)

Meningkatkan homogenitas beton

Dapat membungkus tulangan dengan baik

Porositas dari matriks beton yang rendah

2. Segi produktivitas

Pengecoran yang cepat

Pemompaan yang lebih mudah

Pekerjaan finishing lantai lebih ringan

Menghemat waktu pemakaian alat-alat berat seperti crane, concrete pump

Sangat cocok unutk pekerjaan perbaikan beton baik dalam skala besar

maupun kecil.

3. Segi tenaga kerja

Human error akibat pemadatan yang kurang sempurna dapat dihilangkan

Angka kecelakaan tenaga kerja dapat diperkecil

Tidak terjadi polusi suara akibat vibrator

14

4. Segi ready mix concrete

Waktu tuang beton dari truck mixer lebih singkat

Betion mudah dipompa

2.6 Kuat Lentur Beton

Yang dimaksud dengan kuat lentur beton adalah kemampuan balok beton

yang diletakkan pada dua perletakan unutk menahan gaya dengan arah tegak lurus

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

dengan Mega Pascal (MPa) gaya tiap satuan luas. Metode pengujian kuat lentur di

laboratorium dengan menggunakan balok uji yaitu balok beton yang berpenampang

bujur sangkar dengan panjang total empat kali lebar penampangnya (SNI 03-4431-

1997).

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kuat lentur benda uji, yaitu (Luis,

2015) :

1. Dimensi benda uji

Dimensi yang baku adalah 100 x 100 x 400 mm dengan rasio bentang

terhadap ketinggiannya sebesar tiga kali. Uuntuk lebar dan bentang yang sama,

nilai kekuatan lentur benda uji mengecil dengan bertambahnya ketinggian benda

uji.

2. Ukuran benda uji

Keseragaman hasil pengujian meningkat dengan membesarnya ukuran benda

uji. Secara umum dapat dikatakan kekuatan lentur beton berkurang dengan

membesarnya ukuran benda uji.

3. Laju pembebanan

Sama halnya dengat kuat tarik beton, kekuatan lentur beton umumnya

meningkat dengan meningkatnya laju pembebanan yang diterapkan.

4. Kelembaban dan Suhu

Hasil pengujian lentur sangat dipengaruhi oleh kelembaban benda uji pada

saat pengujjian. Jika benda uji dites pada kondisi kering, nilai kuat lentur yang

diperoleh biasanya lebih rendah 10-30% dari kuat lentur yang diperoleh dari

benda uji jenuh. Penurunan kekuatan lentur juga terjadi pada benda uji yang dites

pada temperatur yang lebih tinggi.

15

2.7 Komponen Lentur

Jika balok dibebani secara bertahap dari besaran beban 0 sampai qu yang

merupakan beban batas, penampang balok mengalami lentur. Hal ini menimbulkan

kondisi diagram tegangan dan regangan yang berbeda pada tahapan pembebanan

(Gambar 2.6). Pola yang berbeda ini dinyatakan dalam sifat elastis dan plastis.

Gambar 2.6 Balok lentur dengan beban q

Pada kondisi batas qu, pola tegangan yang terjadi tidak lagi linear. Apabila

terlebih dahulu tulangan mencapai titik leleh sebelum kehancuran beton, maka

kondisi ini memberikan daktilitas yang berguna bagi tanda kehancuran. Sifat inilah

yang dikehendaki dalam desain dan disebut perencanaan tulangan lemah.

Sebaliknya perencanaan penampang tulangan kuat didefinisikan bila terlebih

dahulu beton mencapai tegangan batas sebelum terjadinya kelelehan baja tulangan.

Desain tulangan kuat sedapat mungkin dihindari dalam perncanaan, karena

keruntuhan akan terjadi secara mendadak yang sifatnya destruktif dan berakibat

mencelakakan pengguna.

Metode analisis penampang lentur dengan beban kerja disebut metode Beban

Kerja (cara – n). pada cara ini, variasi regangan berbanding lurus terhadap garis

netral, sehingga tegangan proprosional secara linear terhadap regangan. SNI 03-

2847-2002 menetapkan cara ini dengan tegangan yang terjadi dibatasi oleh

tegangan izin. Kecuali untuk beton prategang, metode ini ditetapkan dalam

peraturan sebagai cara alternatif untuk analisis dan desain elemen struktur beton

bertulang, disamping pemeriksaan dalam kondisi layan menghitung lendutan dan

lebar retak.

16

2.8 Desain Lentur dengan Beban Terfaktor

Gambar 2.7 Tegangan-regangan teoritis lentur penampang persegi empat

Ketentuan hubungan regangan-tegangan dengan beban batas/terfaktor pada

penampang persegi empat dengan tulangan tunggal adalah seperti gambar 2.2.

Kekuatan maksimum pada serat beton dicapai bila regangan pada serat beton sama

dengan regangan hancur 𝜀𝑐 beton sebesar 0.003. Pada kondisi terjadinya regangan

hancur, regangan dalam baja tulangan As dapat lebih kecil atau lebih besar dari

regangan batas baja tulangan., bergantug pada luas tulangan baja. Untuk tulangan

tarik yang dipasang berakibat tulangan akan leleh lebih dahulu sebelum keruntuhan

beton (keruntuhan daktail atau tulangan lemah), maka SNI 03-2487-2002

membatasi jumlah tulangan tarik untuk menjamin terjadi keruntuhan daktail.

Diagram non-linear tegangan pada penampang seperti Gambar 4.2

mempunyai tegangan maksimum lebih kecil fc’, yaitu kfc

’ . Jika tegangan rata-rata

penampang beton untuk lebar balok yang konstan kkl fc dan jarak titik rangkap

resultante gaya dalam beton Cc adalah klc, maka besarnya gaya tanggap beton

tertekan :

Cc = kkl fc’ c b (2.3)

Untuk kondisi daktail, gaya tarik Ta adalah :

Ta = As fy (2.4)

Persyaratan kesetimbangan gaya menghendaki Cc = Ta , yaitu :

kkl fc’ c b = As fy , sehingga c =

𝐀𝐬 𝐟𝐲

𝐤𝐤𝐥 𝐟𝐜’ 𝐛 (2.5)

Dari kesetimbangan momen, kekuatan lentur nominal dapat dinyatakan

sebagai :

17

Mnd = Taz = Ta (d – k2c) = As fy (d – k2c) (2.6)

Memasukkan persamaan (2.3) ke (2.4) diperoleh :

Mnd = As fy (𝐝 [𝐤𝟐

𝐤𝐤𝐥

𝐀𝐬 𝐟𝐲

𝐟𝐜’ 𝐛]) (2.7)

Kekuatan momen lentur nominal Mnd penampang dapat diketahui jika nilai

k2

kkl berkisar antara 0.55 – 0.63, dan pada kondisi runtuh regangan tekan batas beton

𝜀𝑐 = 0.003 seperti ditetapkan dalam SNI 03-2487-2002. Pada PBI’7, nilai 𝜀𝑐

ditetapkan 0.0035 bagi perencanaan.

Metode Perancangan Kuat Beban Terfaktor atau Kekuatan Batas pada elemen

lentur mempunyai anggapan-anggapan seperti tercantum pada SNI 03-24870-2002:

1. Regangan pada baja dan beton berbanding lurus dengan jaraknya dari sumbu

netral. Anggapan ini sesuai hipotesis Bernoulli dan asas Navier: “penampang

yang rata akan tetap rata setelah mengalami lentur.”

2. Regangan pada serat beton terluar 𝜀𝑐 adalah 0.003.

3. Tegangan yang terjadi pada baja fs sama dengan regangan yang terjadi 𝜀𝑠

dikali modulus elastisitas Es, jika tegangan itu lebih kecil deri tegangan leleh

baja fy. sebaliknya jika tegagan fs ≥ fy, maka tegangan rencana ditetapkan

maksimum sama dengan tegangan lelehnya (SNI 03-2487-2002).

4. Kuat tarik beton diabaikan. Seluruh gaya tarik dipikul oleh tulangan baja yang

tertarik. Distribusi tegangan tekan beton dapat dinyatakan sebagai blok

ekivalen segi empat dan memenuhi ketentuan:

a. Tegangan beton sebesar 0.85 fc’ terdistribusi merata pada daerah tekan

ekivalen yang dibatasi oleh tepi penampang dan garis lurus yang sejajar

dengan sumbu netral dan berjarak a dari serat yang mengalami regangan

0.003, dengan a = βlc (SNI 03-2487-2002).

b. Besaran c adalah jarak dari serat yang mengalami regangan tekan

maksimum 0.003 ke sumbu netral dalam arah tegak lurus terhadap sumbu

itu (SNI 03-2487-2002).

c. Faktor βl nilainya sebesar 0.85 untuk mutu beton fc’ hingga 30 MPa. Jika

lebih maka nilai βl yang semula sebesar 0.85 direduksi 0.008 bagi setiap

kelebihan tegangan 1 MPa; namun tidak boleh kurang dari 0.65 (SNI 03-

2487-2002).

18

Anggapan 4a menunjukkan bahwa distribusi tegangan tekan pada beton tidak

lagi berbentuk parabola, melainkan sudah diekivalenkan menjadi prisma segi

empat. Bentuk distribusi ini tidak mempengaruhi besarnya gaya tekan, mengingat

arah, letak, dan besarnya gaya tekan tidak berubah. Perubahan yang dilakukan

adalah cara menghitung besarnya gaya tekan menggunakan balok persegi empat

ekivalen (Gambar 2.8).

Gambar 2.8 Perubahan diagram tegangan parabolik ke balok tegangan ekivalen

Dari Gambar 2.8 besarnya momen nominal penampang menggunakan balok

tegangan ekivalen adalah : a = βlc

Cc = 0.85 fc’ a b (2.8)

Ta = As fy (2.9)

Dengan syarat kesetimbangan Cc = Ta, diperoleh :

a = 𝐀𝐬 𝐟𝐲

𝟎.𝟖𝟓 𝐟𝐜’ 𝐛 (2.10)

Mengetahui dimensi, kualitas bahan, dan jumlah tulangan yang terpasang,

kekuatan nominal kapasitas penampang Mnk dapat dicari dari kesetimbangan

momen :

Mnk = As fy (𝐝 − 𝟎. 𝟓𝟗 [𝐀𝐬 𝐟𝐲

𝐟𝐜’ 𝐛]) (2.11)

2.9 Balok dengan Tulangan Rangkap

Tujuan dari pemasangan tulangan tekan pada penampang balok adalah

mengurangi lendutan balok akibat penyusutan dan rangkak bahan, di samping

meningkatkan kapasitas penampang.

19

Pada penampang yang menerima momen nominal rencana positif Mnd(+)

,

tulangan tekan dtempatkan pada sisi atas, sedangkan bagi momen nominal rencana

negatif (tumpuan) Mnd(−)

, penempatan tulangan tekan di sisi bawah. Gambar 2.9

menjelaskan dimensi, parameter, diagram regangan, tegangan dan gaya dalam

penampang dengan tulangan rangkap.

Gambar 2.9 Diagram regangan, tegangan, dan gaya dalam penampang tulangan

rangkap

Jika rasio tulangan tekan ρ'= As'

𝑏𝑑 dan rasio tulangan tarik 𝜌 =

As

𝑏𝑑 , akan dibahas

beberapa kondisi dalam desain dan pemeriksaan penampang tulangan rangkap.

Analisis penampang kondisi seimbang (balance)


rangkap kondisi seimbang (balance)

20

Dari diagram momen dan gaya (Gambar 2.10) :

Csb = A’sb f’s , Csb = (βlbcb – A’sb), Tab = Asbfy

Menentukan posisi garis netral dari diagram regangan :

cb = εc

εc+εyd =

0.003

0.003+ fy

200000

d = 600d

600+ fy ; satuan fy = [N/mm

2]

Csb = ρb′ fs

′bd ,

Dengan ρb = Asb

bd , maka :

Ccb = 0.85 𝐟𝐜′bd (𝛃𝐥

𝐜𝐛

𝐝− 𝛒𝐛

′ ), (2.12)

Dua kemungkinan tegangan yang terjadi pada tulangan tekan berdasarkan

regangan 𝜀𝑠′ =

𝑐𝑏− 𝑑′

𝑐𝑏 (0.003) :

a. fs′ = fy , jika εs

′ ≥ εy

b. fs′ = Esεs

′ , jika εs′ ≤ εy

Dari keseimbangan gaya : Csb + Ccb = Tab :

0.85 fc′bd (βl

cb

d− ρb

′ ) + ρb′ fs

′bd = ρbfybd

𝟎.𝟖𝟓 𝐟𝐜′

𝐟𝐲 (𝛃𝐥

𝐜𝐛

𝐝− 𝛒𝐛

′ ) + 𝛒𝐛′ 𝐟𝐬

′

𝐟𝐲 = 𝛒𝐛 (2.13)

SNI 03-3847-2002 menetapkan rasio tulangan ρrencana dengan pemasangan

tulangan tekan tidak boleh melampaui nilai :

Maksimum ρ = 𝟑

𝟒𝝆𝒃̅̅ ̅ + 𝛒𝐛

′ 𝐟𝐬′

𝐟𝐲 dengan 𝝆𝒃̅̅ ̅ =

𝟎.𝟖𝟓 𝐟𝐜′

𝐟𝐲 (𝛃𝐥

𝐜𝐛

𝐝) (14)

Prosedur desain balok dengan tulangan rangkap

Merencanakan jumlah tulangan rangkap untuk momen nominal rencana Mnd

dilakukan dengan prosedur sebagai berikut.

a. Menetapkan nilai Mnd = Mud

ϕ

b. Menetapkan rasio tulangan tekan terhadap tulangan utama (tarik) :

𝐴𝑠′ = 𝛼𝐴𝑠 ; 0 > 𝛼 ≥ 1.

c. Berdasarkan kesetimbangan gaya (Gambar 2.11) :

𝐶𝑐 + 𝐶𝑠 = 𝑇𝑎

21

0.85 fc′(βl bc − αAs ) + αAsfs

′ = Asfy

𝐴𝑠 = 𝟎.𝟖𝟓 𝐟𝐜

′𝒂𝒃

𝐟𝐲+ (0.85 fc′ − fs

′ ) (2.15)

Dari kesetimbangan momen :

Cczc + Cszs = Mnd

0.85 fc′(ab − αAs )(d − 0.5a) + αAsfs

′(d − d′) = Mnd (2.16)

d. Untuk mendapatkan nilai As, ditetapkan secara uji-coba terlebih dahulu a.

Harga a bekisar antara d′ ≤ a ≤ ab. Nilai a memberikan harga c = α/βl ,

sehingga regangan tulangan tekan 𝜀𝑠′ =

𝑐 − 𝑑′

𝑐 (0.003) diketahui. Apabila εs

′

< εy, tegangan tekan baja fs′ = Es εs

′ , sedangkan jika εs′ ≥ εy , fs

′ = fy.


rangkap

e. Nilai a, fy, fc′, dan fs

′ dimasukkan ke persamaan (16) untuk mendapatkan As.

Harga As, a, fc′, dan fs

′ kemudian disubtitusikan ke dalam persamaan (16).

Apabila nilai persamaan sebelah kiri tanda sama dengan, cocok dengan nilai

Mnd, berarti tulangan As merupakan desain kebutuhan tulangan tarik pada

penampang. Bila tidak sama, proses uji-coba diulangi dengan menetapkan

niai abaru sampai terpenuhinya persamaan (16).

f. Tulangan perlu As diperiksa terhadap batasan tulangan maksimum menurut

persamaan (14).

22

2.10 Daktilitas

Daktilitas adalah suatu kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami

simpangan pasca-elastik yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat

beban gempa di atas beban gempa yang menyebabkan terjadinya pelelehan

pertama, sambal mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga

struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi di

ambang keruntuhan (SNI 03-1726-2002).

Faktor daktilitas adalah rasio antara simpangan maksimum struktur gedung

pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan simpangan struktur gedung

pada saat terjadinya pelelehan pertama di dalam struktur gedung (SNI 03-1726-

2002).

Dari nilai faktor daktilitas yang didapatkan, daktilitas dibagi menjadi elastik

penuh, daktail parsial, dan daktail penuh. Daktail penuh ialah suatu tingkat

daktilitas suatu struktur gedung, di mana strukturnya mampu mengalami simpangan

pasca-elastik pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan yang paling besar,

yaitu dengan mencapai nilai faktor daktilitas sebesar 5.3. Sedangkan daktail parsial

ialah seluruh tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai faktor daktilitas di

antara untuk struktur gedung yang elastik penuh sebesar 1.0 dan untuk struktur

gedung yang daktail penuh sebesar 5.3 (SNI 03-1726-2002).

23

BAB III

METODE PENELITIAN DAN PELAKSANAAN

3.1 Jenis dan Desain Penelitian

3.1.1 Jenis Penelitian

Penelitian yang dilakukan adalah uji eksperimental dan kajian pustaka

tentang perilaku lentur balok beton bertulang material retrofit menggunakan

wiremesh dan SCC dengan variasi overlapping tulangan pada seperdua bentangan.

Penelitian ini dilaksanakan dengan tahapan – tahapan sebagai berikut:

1. Pembuatan benda uji

Agregat yang digunakan diambil dari sungai Bili – Bili baik pasir maupun kerikil.

Semen yang digunakan adalah Semen Portland Komposisi dari Tonasa (40 kg per

zak) yang diuji di Laboratorium Teknik Sipil Unhas selanjutnya perhitungan lebih

lengkap dapat dilihat pada lampiran.

2. Uji fisik material

Dalam penelitian ini, dilakukan pembuatan rancangan campuran beton

normal dengan f’c= 25 MPa. Sebelum dilakukan pengecoran balok, terlebih dahulu

dilakukan pemeriksaan material seperti kadar air, berat jenis dan penyerapan,

analisa saringan, kadar lumpur, berat volume, kadar organik, serta abrasi baik pada

agregat halus maupun kasar.

Uji fisik material beton yang dilakukan terdiri dari; pengujian kuat tekan, kuat

tarik belah, dan modulus elastisitas pada benda uji silinder, serta pengujian kuat

lentur pada benda uji balok 10 cm x 10 cm x 40 cm. Untuk pengujian ini digunakan

“Universal Testing Machine” kapasitas 1000 kN dengan beberapa alat tambahan.

Sedangkan uji fisik material baja yang dilakukan merupakan pengujian kuat

tarik pada tulangan polos yang digunakan sebagai tulangan utama serta pada

wiremesh yang digunakan sebagai bahan retrofit balok.

3. Prosedur pembuatan sampel

Penelitian yang dilakukan menggunakan 4 sampel yang dimana 3 sampel

merupakan sampel dengan variasi overlapping tulangan di seperdua bentangan

dengan perkuatan wiremesh dan SCC dan 1 sampel beton normal sebagai kontrol.

Sampel yang digunakan merupakan balok beton dengan ukuran (15 x 20 x 270)

24

cm3. Untuk variasi overlapping tulangan digunakan 50D, 60D, dan 70D. Variasi

tersebut digunakan karena tulangan utama yang digunakan merupakan tulangan

polos yang dimana untuk tulangan polos sendiri, minimal panjang sambungan ialah

60D. Maka dari itu digunakan variasi 60D, satu nilai di bawahnya (50D), dan satu

nilai di atasnya (70D).

(a)

(b)

25

(c)

(d)

Gambar 3.1 Sketsa tulangan pada balok (a) Normal; (b) 50D;

(c) 60D; dan (d) 70D.

Adapun sumber material yang digunakan pada penelitian berasal dari

batching plant PT Citra Beton Sinar Perkasa dengan ukuran maksimum agregat 20

mm.

26

Setelah beton berumur 14 hari, langkah selanjutnya memberikan perkuatan

Wiremesh kemudian diselimuti dengan Self Compacting Concrete (SCC) setebal

2,5 cm. Langkah selanjutnya adalah proses curing dengan cara merendam sampel

beton di dalam air selama 28 hari (dalam penelitian ini balok diselimuti

menggunakan karung goni yang dibasahi dengan air secara berkala)

4. Pengujian lentur balok beton

Pengujian dilakukan dengan menggunakan static loading frame untuk

menguji kekuatan lentur dengan panjang bentang 250 cm dan penampang

berbentuk persegi empat berdimensi 15 cm x 20 cm dengan beban maksimum

direncanakan 30 kN.

Pengujian lentur pada balok beton dilaksanakan pada sampel yang telah

berumur di atas 28 hari. Benda uji ini terdiri dari 1 buah balok beton bertulang

normal dan 3 buah balok beton bertulang dengan sambungan di 1/2 bentang

dan yang diberi retrofit wiremesh dan SCC.

Pengujian balok ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan balok dalam

memikul beban. Pembacaan LVDT untuk pengujian balok dilaksanakan

setiap pembebanan 1 kN. Pemasangan 2 LVDT pada bagian bawah dan 1

LVDT di bagian atas balok berfungsi untuk pembacaan lendutan yang terjadi.

Pengujian ini membahas tentang: hubungan beban dan lendutan, lendutan,

daktilitas, dan pola retak.

Dari hasil penelitian dibagi menjadi 3 daerah, yaitu:

o Daerah I, yaitu pada saat mulai dilakukan pembebanan sampai terjadi

retak;

o Daerah II, yaitu pada saat mulai retak sampai tulangan leleh;

o Daerah III, yaitu pada saat berakhirnya Daerah II sampai beban

maksimum.

3.1.2 Desain Penelitian

Dimensi dan tulangan balok dianalisa dengan metode kekuatan batas

(ultimate strength design) dan pengujian balok dilakukan dengan instrument

standar umum pengujian balok. Desain sebagai berikut:

27

20 cm

60 cm95 cm 95 cm

250 cm

10 cm10 cm

P

Gambar 3.2 Desain beban pada balok

Asumsi pengambilan dimensi sampel balok beton:

Tinggi sampel : 20 cm

a/d > 5 (disain balok lentur menurut ACI 318-2000) untuk tinggi sampel 20 cm,

dimana;

L = 95 cm (jarak antara titik beban ke perletakan)

d = 17,5 cm (tinggi efektif balok)

maka;

95 / 17,5 = 5,43 > 5 ……. OK!

Tinggi sampel : 25 cm

a/d > 5 (desain balok lentur menurut ACI 318-2000) untuk tinggi sampel 25 cm,

dimana;

L = 95 cm (jarak antara titik beban ke perletakan)

d = 22,5 cm (tinggi efektif balok)

maka;

95 / 22,5 = 4,22

Maka, diambil tinggi sampel 20 cm dengan tujuan agar tidak terjadi

keruntuhan geser.

Lebar sampel : 15 cm (b = 1/2 h s/d 2/3 h)

Panjang sampel: 250 cm (disesuaikan dengan panjang pada alat uji)

28

3.3. Kerangka Prosedur Penelitian

Mulai

Kajian Pustaka :

Teori dasar dan jurnal

Persiapan :

Desain, bahan, dan alat pengujian

- Uji karakteristik agregat

- Uji kuat tarik baja

- Pembuatan sampel beton

- Pengecoran beton normal

Uji fisik beton normal 7 hari dan 14 hari

Pemasangan perkuatan pada beton normal

(wiremesh dan beton SCC)

- Uji fisik beton SCC 14 hari

- Uji fisik beton normal 28 hari

- Pengujian balok beton bertulang normal

Uji fisik beton SCC 7 hari

- Uji fisik beton SCC 28 hari

- Pengujian balok beton bertulang dengan

perkuatan (wiremesh dan beton SCC)

Pembahasan hasil pengujian

Kesimpulan dan saran

Selesai

Gambar 3.3 Diagram alir pengujian

29

3.4. Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur, Departemen

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin dalam waktu 6 bulan, yang

dimulai pada bulan Agustus.

3.5. Alat dan Bahan Penelitian

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah:

a. Static Loading Frame dengan beberapa alat tambahan untuk pengujian lentur

pada balok.

b. Universal Testing Machine kapasitas 1000 kN dengan beberapa alat

tambahan untuk uji tekan beton silinder, modulus elastisitas beton, uji tarik

baja dan modulus elastisitas baja;

c. Mesin Pencampuran bahan beton (Mixer Concrete) kapasitas 0,3 m3;

d. Vibrator;

e. Cetakan silinder ukuran 10 cm x 20 cm;

f. Cetakan balok ukuran 10 cm x 10 cm x 40 cm dan ukuran 15 cm x 20 cm x

270 cm;

g. Alat slump test;

h. LVDT (Linear Variable Displacement Tranducer) kapasitas 50 mm;

i. Actuator;

j. Load Cell;

k. TDS 530

l. Kaos tangan, sikat kawat, lap kasar, spidol, mistar, neraca, gergaji, palu,

meteran, karung goni, dan bak perendam;

Sedangkan pemakaian bahan pada penelitian ini, meliputi;

a. Semen Portland Komposit (Portland Composite Cement,(PCC));

b. Agregat halus (pasir) dan kasar (batu pecah), berasal dari Bili – bili (sesuai

standar SNI 03-1969-1990 dan SNI 03-1970-1990);

c. Zat additive (bonding agent dan superplasticizer jenis visconcrete 3115 ID)

d. Welded Wiremesh Galvanized Type 2210 ∅ 3 mm spasi 50 mm x 50 mm;

e. Baja tulangan polos (∅ 6 mm, ∅ 8 mm, dan ∅ 10 mm);

f. Strain gauge

30

3.6. Set Up Pengujian

Gambar 3.4 Foto model pengujian

Gambar 3.5 Sketsa model pengujian (tampak depan)

LVDT

LOAD CELL

ACTUATOR

TDS 530

31

Gambar 3.6 Sketsa model pengujian (tampak samping)

Hasil pengujian didapatkan dari hasil pembacaan dari strain gauge

pada balok beton yang dipasang pada bagian tengah dari permukaan beton,

tulangan, dan wiremesh. Hasil lainnya didapatkan dari hasil pembacaan

LVDT yang dipasang pada 3 titik, yaitu 95 cm, 125 cm, dan 155 cm. Strain

gauge dan LVDT dihubungkan data logger TDS 530 yang akan melakukan

perekaman data.

Pengujian balok dilakukan dengan model pembebanan two point

load, dengan pembebanan yang bersifat monotonik dengan kecepatan ramp

actuator konstan sebesar 0,05 mm/dt sampai balok runtuh.

32

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Karakteristik Agregat

Beton yang digunakan pada saat pengujian ialah beton normal tanpa zat

tambahan dan beton SCC yang diberi tambahan superplasticizer. Untuk beton

normal digunakan campuran beton yang berasal dari batching plant PT Cipta Beton

Sinar Perkasa dan untuk beton SCC digunakan campuran beton yang dibuat di

Laboratorium Struktur dan Bahan Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin.

Agregat yang digunakan untuk campuran beton normal telah diuji di

Laboratorium Beton Bosowa. Pemeriksaan agregat berupa agregat kasar (kerikil)

ukuran 10 – 20 mm dan agregat halus (pasir). Hasil pemeriksaan dapat dilihat pada

Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil Pemeriksaan Agregat Beton Normal

No. Jenis Pengujian Pasir Kerikil Satuan

1

2

3

4

5

6

Kadar Lumpur

Berat Jenis

a. BJ Semu

b. BJ SSD

c. BJ Kering oven

d. Penyerapan air

Berat Isi

a. Padat

b. Lepas

Kadar Organik

Keausan

Modulus Kehalusan

4.65

2.60

2.40

2.29

4.69

1.71

1.59

No.2

-

2.66

0.38

2.42

2.42

2.42

2.09

1.6

1.6

-

23.24

7

%

-

-

-

%

Kg/liter

Kg/liter

-

%

-

(Sumber: Laporan Pengujian Material Laboratorium Beton Bosowa Quality Assurance Dept)

33

Sedangkan untuk agregat yang digunakan pada beton SCC diuji di

Laboratorium Struktur dan Bahan Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin. Pengujian agregat berupa agregat kasar (kerikil) ukuran 5

mm – 10 mm dan agregat halus (pasir). Hasil pemeriksaan dapat dilihat pada Tabel

4.2.

Tabel 4.2 Hasil Pemeriksaan Agregat Self Compacting Concrete (SCC)

No. Jenis Pengujian Pasir Kerikil Satuan

1

2

3

4

5

6

7

Kadar Air

Kadar Lumpur

Berat Jenis

e. BJ Semu

f. BJ SSD

g. BJ Kering oven

h. Penyerapan air

Berat Isi

c. Padat

d. Lepas

Kadar Organik

Keausan

Modulus Kehalusan

2.47

4.60

2.53

2.49

2.47

1.01

1.73

1.60

No. 1

-

2.60

0.88

0.93

2.80

2.70

2.65

2.09

1.83

1.76

-

23.76

6.00

%

%

-

-

-

%

Kg/liter

Kg/liter

-

%

-

4.2. Mix Design

Untuk komposisi mix design dari batching plant PT Cipta Beton Sinar

Perkasa untuk 1 m3 beton mutu K-300 dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Komposisi Mix Design Beton Normal

No. Material Berat (kg)

1 Air 135

2 Semen 375

34

3 Pasir 802.5

4 Kerikil 1079

(Sumber: Proportion Mixing Concrete Batching Plant CBSP)

Sedangkan dari hasil pemeriksaan material dan hasil perhitungan mix design

Self Compacting Concrete (SCC) untuk 1 m3 f’c 25 MPa dapat dilihat pada Tabel

4.4.

Tabel 4.4 Komposisi Mix Design Beton SCC

No. Material Berat (kg)

1 Air 179.9

2 Semen 537.0

3 Pasir 670.6

4 Kerikil 898.2

5 Superplastizier 8.1

4.3. Karakteristik Beton dan Baja

Pengujian karakteristik beton dan baja yang dilakukan di Laboratorium

Struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin terbagi

menjadi 6 pengujian yang terdiri dari 4 pengujian untuk beton dan 2 pengujian

untuk baja.

4.3.1. Kuat Tekan

Sampel yang digunakan pada pengujian kuat tekan merupakan sampel beton

silinder dengan diameter 10 cm dan tinggi 20 cm yang dibuat pada saat pengecoran

balok beton sebagai sampel kontrol (control speciment). Pengujian kuat tekan

silinder dilakukan setelah benda uji mencapai umur 28 hari. Hasil pengujian kuat

tekan dapat dilihat pada Tabel 4.5.

35

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Benda Uji

BETON NORMAL MUTU 25 MPA

No Tgl.

Pengecoran

Tgl.

Pengujian

Slump Berat Luas

Penampang

Berat Isi Umur Beban

Max

Kuat

Tekan

Koef. Kuat

Tekan 28

Hari

(cm) (kg) (cm2) (kg/m3) (hari) (Kn) (N/mm2) (N/mm2)

1 25/9/2017 3/10/2017 10 3.488 78.54 2220.53 7 116.21 14.80 0.7 21.14

2 25/9/2017 3/10/2017 10 3.486 78.54 2219.26 7 96.89 12.34 0.7 17.62

3 25/9/2017 3/10/2017 10 3.494 78.54 2224.35 7 102.50 13.05 0.7 18.64

4 25/9/2017 10/10/2017 10 3.534 78.54 2249.81 14 113.40 14.44 0.88 16.41

5 25/9/2017 10/10/2017 10 3.508 78.54 2233.26 14 127.80 16.27 0.88 18.49

6 25/9/2017 10/10/2017 10 3.444 78.54 2192.52 14 127.60 16.25 0.88 18.46

7 25/9/2017 24/10/2017 10 3.558 78.54 2265.09 28 145.70 18.55 1 18.55

8 25/9/2017 24/10/2017 10 3.58 78.54 2279.10 28 169.90 21.63 1 21.63

9 25/9/2017 24/10/2017 10 3.572 78.54 2274.01 28 156.00 19.86 1 19.86

Jumlah 170.81

Rata - Rata 18.98

Standar deviasi 1.65

f'c 16.77

BETON SCC MUTU 25 MPA

No Tgl.

Pengecoran

Tgl.

Pengujian

Slump

flow

Berat Luas

Penampang


Max

Kuat

Tekan

Koef. Kuat

Tekan 28

Hari


1 10/10/2017 18/10/2017 57.25 3.608 78.54 2296.92 7 303.80 38.68 0.7 55.26

2 11/10/2017 19/10/2017 57.25 3.580 78.54 2279.10 7 356.40 45.38 0.7 64.83

3 12/10/2017 20/10/2017 57.25 3.615 78.54 2301.38 7 306.40 39.01 0.7 55.73

36

No Tgl.

Pengecoran

Tgl.

Pengujian

Slump

flow

Berat Luas

Penampang


Max

Kuat

Tekan

Koef. Kuat

Tekan 28

Hari


5 11/10/2017 26/10/2017 57.25 3.566 78.54 2270.19 14 379.80 48.36 0.88 54.95

6 12/10/2017 27/10/2017 57.25 3.576 78.54 2276.55 14 335.40 42.70 0.88 48.53

7 10/10/2017 18/11/2017 57.25 3.604 78.54 2294.38 28 320.50 40.81 1 40.81

8 11/10/2017 18/11/2017 57.25 3.558 78.54 2265.09 28 434.50 55.32 1 55.32

9 12/10/2017 18/11/2017 57.25 3.638 78.54 2316.02 28 345.00 43.93 1 43.93

Jumlah 469.24

Rata - Rata 52.14

Standar deviasi 7.21

f'c 42.48

Gambar 4.1 Uji kuat tekan silinder

37

Dari hasil pengujian kuat tekan yang dilakukan, didapatkan nilai rata-rata kuat

tekan untuk beton normal ialah 16.77 MPa dan untuk beton SCC ialah 42.48 MPa. Untuk

beton normal didapatkan nilai kuat tekan yang lebih rendah dari kuat tekan rencana 25

MPa. Nilai yang didapatkan bisa jadi diakibatkan oleh kurangnya kontrol pada saat

pencampuran beton yang dilakukan di tempat batching plant. Sedangkan untuk beton

SCC, nilai kuat tekan yang didapatkan telah memenuhi kuat tekan rencana 25 MPa.

4.3.2. Modulus Elastisitas

Pengujian modulus elastisitas dilakukan pada saat umur silinder beton 28 hari.

Sampel yang diuji berupa silinder beton dengan diameter 10 cm dan tinggi 20 cm.

Pengujian ini menggunakan 2 jenis sampel beton yakni beton normal (3 sampel) dan

beton SCC (3 sampel). Hasil pengujian modulus elastisitas beton dapat dilihat pada tabel

berikut.

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton Normal

No. Dimensi Beban S1 S2 ε2 Ec

kN N/mm2 N/mm2 μ N/mm2

1 ø10 cm x 20 cm 156 1.2845 7.9450 375.708 20449.22

2 ø10 cm x 20 cm 145.56 1.1384 7.4133 371.002 19547.97

3 ø10 cm x 20 cm 169.96 1.2758 8.6560 397.294 21250.57

Rata – rata 20415.92

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton SCC

No. Dimensi Beban S1 S2 ε2 Ec

kN N/mm2 N/mm2 μ N/mm2

1 ø10 cm x 20 cm 434.52 1.411 22.130 973.221 22442.26

2 ø10 cm x 20 cm 320.44 1.425 16.320 672.128 23942.22

Rata – rata 23192.24

38

Gambar 4.2 Uji modulus elatisitas silinder

4.3.3. Kuat Tarik Belah

Pengujian kuat tarik belah dilakukan pada silinder beton yang telah berumur 28

hari. Sampel yang diuji berupa silinder beton dengan diameter 10 cm dan tinggi 20 cm.

Pengujian ini menggunakan 2 jenis sampel beton yakni beton normal (3 sampel) dan

beton SCC (3 sampel). Hasil pengujian modulus elastisitas beton dapat dilihat pada tabel

berikut.

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Normal

No. Dimensi (mm) Beban

(kN)

Kuat Tarik Belah

(N/mm2) Diameter Tinggi

1 100 200 54502 1.735

2 100 200 86520 2.754

3 100 200 82800 2.636

Rata - rata 2.375

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton SCC

No. Dimensi (mm) Beban

(kN)

Kuat Tarik Belah

(N/mm2) Diameter Tinggi

1 100 200 76.12 2.423

2 100 200 134.92 4.295

3 100 200 147.16 4.684

Rata - rata 3.801

39

Gambar 4.3 Uji kuat tarik belah silinder

4.3.4. Kuat Lentur Balok

Tabel 4.10 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Normal

No.

Dimensi (mm) Beban

(kN)

Panjang

Bentangan antar

tumpuan (mm)

Modulus

Keruntuhan

(N/mm2) Panjang Lebar Tinggi

1 400 100 100 11.058 300 3.3174

2 400 100 100 11.408 300 3.4224

3 400 100 100 11.454 300 3.4362

Rata - Rata 3.392

Tabel 4.11 Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton SCC

No.

Dimensi (mm) Beban

(kN)

Panjang

Bentangan antar

tumpuan (mm)

Modulus

Keruntuhan

(N/mm2) Panjang Lebar Tinggi

1 400 100 100 16.398 300 4.9194

2 400 100 100 16.583 300 4.9749

3 400 100 100 14.591 300 4.3773

Rata - Rata 4.7572

40

Gambar 4.4 Uji lentur balok

4.3.5. Kuat Tarik Tulangan

Pengujian kuat tarik tulangan dilakukan pada dua tulangan polos dengan ukuran Ø

8 dan Ø 10 dengan hasil pengujian seperti berikut,

Tabel 4.12 Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan

Diameter Lo Li Py Pu σy σu Ε

(mm) (mm) (mm) (N) (N) (N/mm2) (N/mm2) (%)

Ø 8 100 144.00 14450 20500 355.66 504.57 44.00

Ø 10 100 147 23950 33750 383.74 540.76 47.00

Dari hasil pengujian kuat tarik baja, dapat diketahui bahwa baja tulangan polos

diameter 8 dan diameter 10 termasuk dalam BJTP 30.

4.3.6. Kuat Tarik Wiremesh

Pengujian kuat tarik wiremesh ini dilakukan untuk mengetahui nilai tegangan

material wiremesh pada saat mengalami kondisi leleh dan maksimum. Pengujian ini

dilakukan di Laboratorium Mekanik Politeknik Negeri Ujung Pandang menggunakan alat

UTM kapasitas 100 kN.

41

Tabel 4.13 Hasil Pengujian Kuat Tarik Wiremesh ø 3 mm spasi 5 cm x 5 cm

(Sumber: Jusman, 2014)

Gambar 4.5 Uji Tarik Wiremesh (Sumber: Jusman, 2014)

4.4. Hubungan Beban dan Lendutan

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Beban dan Lendutan

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Beb

an (

kN)

Lendutan (mm)

Garfik Hubungan Beban dan Lendutan

TANPA SAMBUNGAN

50D

60D

70D

Diameter Lo Li Py Pu σy Σu ε

(mm) (mm) (mm) (N) (N) (N/mm2) (N/mm2) (%)

Ø 3 30 38.50 4800 5500 679.406 778.485 28.333

42

Dari grafik hubungan beban dan lendutan yang didapatkan dari hasil pengujian

dilakukan, bisa kita lihat bahwa ;

1. Balok beton berulang normal tanpa sambungan dan tanpa perkuatan mendapatkan

crack pertama pada beban 5.66 kN dan tulangan leleh pada 21.82 kN. Balok

mencapai beban maksimum pada 26.52 kN.

2. Balok beton bertulang yang diberi sambungan 50D di seperdua bentangan dan

menggunakan retrofit wiremesh dan SCC, crack pertama pada beban 8.66 kN dan

tulangan leleh pada 20.85 kN. Balok mencapai beban maksimum pada 26.52 kN.







Dari hasil di atas menunjukkan bahwa tidak adannya perbedaan yang terlalu jauh

dari sebuah balok beton bertulang tanpa sambungan dan tanpa perkuatan dengan sebuah

balok beton bertulang diberi sambungan di seperdua bentangan dan diberi perkuatan

wiremesh dan SCC. Hal ini menunjukkan bahwa overlapping di seperdua bentangan

dapat mempengaruhi kekuatan beton dalam menerima beban karena diletakkan di daerah

dengan momen lentur maksimum. Menurut hasil pengujian dari Hery Dualembang

(2014), perkuatan wiremesh dan SCC dapat meningkatkan kapasitas beban dari sebuah

balok beton bertulang. Maka dari itu saat beton bertulang mengalami penurunan kapasitas

beban karena overlapping tulangan di seperdua bentangan, wiremesh dan SCC

meningkatkan lagi kapasitas beban tersebut.

4.5. Lendutan

Dari hasil pembacaan ketiga LVDT pada saat pengujian, didapatkan hasil lendutan

sebagai berikut :

43

0

10

20

30

40

50

60

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

Len

duta

n (

mm

)

Jarak (mm)

NORMAL

50D

60D

70D

Gambar 4.7 Grafik Lendutan Sepanjang Bentangan

Dari grafik yang dihasilkan bisa dilihat bahwa pada beban maksimum

lendutan dari balok beton normal tanpa sambungan dan tanpa perkuatan dengan

balok beton bertulang yang diberi sambungan dan perkuatan memiliki perbedaan

lendutan paling besar 20 mm.

Dari grafik lendutan balok beton bertulang yang diberi variasi overlapping

dan perkuatan wiremesh dan SCC bisa dilihat bahwa panjang overlapping dapat

mempengaruhi besarnya lendutan. Pada titik pembacaan yang sama dan dengan

panjang sama, maka semakin panjang overlapping yang diberikan semakin kecil

lendutannya.

4.6. Daktilitas

Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Daktilitas

Sampel Pcr Pyield Pult ∆cr ∆yield ∆ult

μ kN kN kN Mm Mm mm

Normal 5.66 21.82 26.52 1.26 11.32 52.25 4.617985

50D 8.66 20.86 26.52 1.59 8.98 35.78 3.983853

60D 9.03 20.39 25.56 2.02 8.89 32.37 3.639584

70D 10.90 23.46 26.39 3.69 11.28 27.61 2.447835

Rata-rata 3.672314

44

Dari Tabel 4.15 dapat dilihat bahwa balok normal memperoleh nilai 4.21

(daktail parsial), balok dengan sambungan 50D memperoleh nilai 3.98 (daktail

parsial), balok dengan sambungan 60D memperoleh nilai 3.63 (daktail parsial), dan

balok dengan sambungan 70D memperoleh nilai 2.44 (daktail parsial). Maka dari

itu, menurut SNI 03-1726-2002, daktilitas rata-rata yang diperoleh ialah 3.67

merupakan daktilitas parsial karena nilai rata-rata berada di antara nilai faktor

elastik penuh dan daktail penuh, yaitu 1.0 – 5.3.

Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa overlapping yang lebih

pendek menjadi lebih daktail daripada yang lebih panjang. Sehingga membuat

panjang overlapping dapat mempengaruhi daktilitas dari balok beton bertulang.

Dari hasil perhitungan daktilitas dan kuat tekan yang, meskipun dengan

adanya perkuatan wiremesh dan SCC, kuat tekan balok normal dan balok dengan

overlapping hasilnya hamper sama, tetapi nilai daktilitasnya menurun. Hal ini

menunjukkan bahwa pemasangan overlapping di tengah bentang tidak disarankan

karena dapat menurunkan kekuatan lentur balok.

4.7. Crack Pattern (Pola Retak) dan Mode Kegagalan

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

(a)

45

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

(b)

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

(c)

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

(d)

Gambar 4.8 Pola retak pada balok beton bertulang (a) Normal; (b) 50D; (c) 60D; dan

(d) 70D

Dapat dilihat dari Gambar 4.4 bahwa pola retak balok beton bertulang normal tanpa

sambungan menunjukkan bahwa balok mengalami retak lentur dan pola retak pada semua

balok beton bertulang dengan sambungan di seperdua bentangan menunjukkan bahwa

balok dengan sambungan juga mengalami retak lentur.

46

Untuk mode kegagalan yang terjadi, pada Gambar 4.4 bagian (c) dan (d) terlihat

bahwa wiremesh dan SCC mengalami debonding. Rekatan antara beton eksisting dengan

beton perkuatan hanya direkatkan dengan bonding agent. Sementara wiremesh yang

seharusnya diangkur pada beton eksisting hanya dipegang oleh paku payung yang

berfungsi menggantikan angkur. Sehingga rekatan antara wiremesh dengan beton

eksisting menjadi lemah dan mengakibatkan kegagalan debonding.

Secara keseluruhan, balok beton bertulang normal maupun balok beton bertulang

dangan sambungan di seperdua bentangan mengalami keruntuhan lentur dan wiremesh

yang digunakan untuk perkuatan putus akibat beban yang diberikan.

Gambar 4.9 Mode kegagalan

Keruntuhan

lentur

Debonding

Wiremesh

putus

47

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan terhadap balok beton bertulang

dengan variasi overlapping tulangan di seperdua bentangan dan diberikan retrofit

menggunakan wiremesh dan SCC, dapat diberi simpulan-simpulan seperti berikut :

1. Perilaku lentur yang ditunjukkan oleh balok beton bertulang dengan variasi

overlapping tulangan di seperdua bentangan dan diberikan retrofit

menggunakan wiremesh dan SCC menunjukkan bahwa overlapping tulangan

dapat menurunkan kapasitas beban karena diletakkan pada bagian momen

lentur maksimal. Maka tidak disarankan untuk memberikan overlapping di

seperdua bentang.

2. Perbedaan balok beton bertulang dengan variasi overlapping tulangan di

seperdua bentangan dan diberikan retrofit menggunakan wiremesh dan SCC

ialah semakin panjang overlapping, maka semakin rendah nilai daktilitasnya.

Hasil pengujian juga menunjukkan bahwa pada beton bertulang yang

memiliki overlapping lebih panjang dengan perkuatan, memiliki lendutan

yang lebih rendah.

3. Pola retak yang ditunjukkan menunjukkan bahwa balok beton bertulang

dengan variasi overlapping tulangan di seperdua bentangan dan diberikan

retrofit menggunakan wiremesh dan SCC hanya memiliki retak lentur di

dalamya.

4. Mode kegagalan yang terjadi pada balok beton bertulang dengan variasi

overlapping tulangan di seperdua bentangan dan diberikan retrofit

menggunakan wiremesh dan SCC ialah kegagalan lentur, retrofit yang

digunakan, wiremesh dan SCC terlepas dari beton eksisting (debonding), dan

juga wiremesh yang digunakan putus saat pengujian.

48

5.2. Saran

Dari pengujian yang dilakukan pada balok beton bertulang dengan variasi

overlapping tulangan di seperdua bentangan dan diberikan retrofit menggunakan

wiremesh dan SCC, penulis menyarankan beberapa hal sebagai berikut :

1. Pada penelitian selanjutnya diharapkan ditinjau jenis sambungan dari

overlapping tulangan yang digunakan.

2. Pada penelitian selanjutnya sebaiknya diberi variasi pada ukuran atau jumlah

lapisan wiremesh yang digunakan untuk retrofit balok.

3. Pada penelitian selanjutnya sebaiknya diberi variasi tebal lapisan SCC yang

digunakan sebagai perkuatan balok.

DAFTAR PUSTAKA

Aiman K., Naufal. 2014. Studi Perbandingan Penggunaan Teknologi Pelat Beton

Konvensional dan Pelat Beton Bondek Gedung Ball Room Universitas

Muhammadiyah Makassar. Universitas Hasanuddin. Makassar

Apriani, Widya. 2012. Analisis Buckling Restrained Braces System sebagai

Retrofitting pada Bangunan Beton Bertulang Akibat Gempa Kuat.

Universitas Indonesia. Depok

Dualembang, Hery. 2014. Studi Perkuatan Lentur Balok Beton Bertulang Dengan

Metode Retrofit Menggunakan Wiremesh dan SCC. Universitas Hasanuddin.

Makassar

Febrianti, Dwi, Maulida Radjab P. 2010. Studi Eksperimental Terhadap Kuat

Lentur dan Pola Retak Balok Self Compacting Concrete dengan

Menggunakan Agregat Halus Tailing. Universitas Hasanuddin. Makassar

Jusman. 2014. Studi Perilaku Kekuatan Bahan Wiremesh Terhadap Material Self

Compacting Concrete. Universitas Hasanuddin. Makassar

Nasution, Amrinsyah. 2009. Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulang.

Penerbit ITB. Bandung

Nugraha, Paul, Antoni. 2004. Teknologi Beton dari Material, Pembuatan, ke

Beton Kinerja Tinggi. Andi. Yogyakarta

Mohd Isneini, 2009. Kerusakan dan Perkuatan Struktur Beton Bertulang.

Lampung:Jurnal Rekayasa Vol.13 No.3, Desember 2009

Putra, Luis Ode. 2015. Perilaku Lentur Beton yang Menggunakan Limbah Ban

sebagai Agregat. Universitas Hasanuddin. Makassar

Saputra, Andika Ade Indra. 2011. Perilaku Fisik dan Mekanik Self Compacting

Concrete (SCC) dengan Pemanfaatan Abu Vulkanik sebagai Bahan

Tambahan Pengganti Semen. ITS. Surabaya

Standar Nasional Indonesia (SNI). 2002. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa

untuk Struktur Bangunan Gedung. SK SNI 03-1726-2002. Badan

Standarnisasi Indonesia

Perakitan tulangan balok beton bertulang

Pemasangan strain gauge pada tulangan

Pemasangan decking beton pada tulangan

Persiapan bekisting balok beton bertulang

Uji Slump beton eksisting

Pengecoran beton eksistng

Perawatan beton eksisting

Persiapan wiremesh

Persiapan pengecoran beton SCC

Uji Slump beton SCC

Pengecoran beton SCC

Perawatan beton

Persiapan pengujian

Pengujian

Documents

TUGAS AKHIR STUDI PERKUATAN LENTUR BALOK BETON …digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/... · tugas akhir “studi perkuatan lentur balok beton bertulang variasi overlapping