• Tidak ada hasil yang ditemukan

PERANCANGAN BALOK BETON PROFIL RINGAN UNTUK PEMASANGAN LANTAI BANGUNAN BERTINGKAT YANG EFEKTIF

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "PERANCANGAN BALOK BETON PROFIL RINGAN UNTUK PEMASANGAN LANTAI BANGUNAN BERTINGKAT YANG EFEKTIF"

Copied!
71
0
0

Teks penuh

(1)

PERANCANGAN BALOK BETON PROFIL RINGAN

UNTUK PEMASANGAN LANTAI BANGUNAN BERTINGKAT YANG EFEKTIF

(Skripsi)

Oleh

JOKO PRANSYTIO

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

(2)

ABSTRAK

PERANCANGAN BALOK BETON PROFIL RINGAN UNTUK PEMASANGAN LANTAI BANGUNAN BERTINGKAT

YANG EFEKTIF Oleh

JOKO PRANSYTIO

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh keprihatinan terhadap laju kehilangan hutan (deforestasi), yang salah satu penyebabnya adalah penggunaan kayu untuk bekisting pengecoran beton pada lantai bangunan bertingkat. Berbagai upaya pun telah dilakukan peneliti sebelumnya dan menawarkan berbagai produk, misalnya keramik komposit beton (ceiling brick) dan balok dari beton berpori. Produk-produk yang telah ada masih saja menyisakan beberapa kekurangan, diantaranya teknologi dan harga yang relatif tinggi. Penelitian ini akan mengupayakan metode baru untuk pengecoran dak beton yang efektif. Metode ini menawarkan balok-balok profil ringan yang dirancang sedemikian rupa supaya susunan balok-balok-balok-balok terpasang saling mengunci. Analisis kekuatan dilakukan dengan metode numerik. Material model dan beban yang diberikan mengacu kepada peraturan pembebanan Indonesia untuk gedung (SNI 03-2847-2002). Di ujung balok, faktor keamanan untuk besi tulangan sebesar 31,616 dan untuk beton sebesar 5,874. Di tengah balok, faktor keamanan untuk besi tulangan sebesar 39,702 dan untuk beton sebesar 1,547. Jika analisis dilakukan terhadap balok yang sudah dirakit maka faktor keamanan akan meningkat. Sebagai contoh, di bagian tengah balok faktor keamanan untuk beton bertambah menjadi 2,126 untuk 7 balok. Balok profil ini relatif ringan (kurang lebih 25 kg/m) sehingga efektif dalam pemasangan dan minimal dalam penggunaan kayu bekisting.

(3)

ABSTRACT

DESIGNING LIGHTWEIGHT CONCRETE BEAM PROFILE FOR EFFECTIVE FLOOR INSTALLATION IN MULTI-STAGES BUILDINGS

By

JOKO PRANSYTIO

(4)

PERANCANGAN BALOK BETON PROFIL RINGAN UNTUK PEMASANGAN LANTAI BANGUNAN BERTINGKAT

YANG EFEKTIF

Oleh

JOKO PRANSYTIO

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

(5)
(6)
(7)
(8)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung, Kelurahan Sukajawa, Kecamatan Tanjung Karang Barat, Provinsi Lampung pada tanggal 10 April 1993, sebagai anak kedua dari empat bersaudara, dari Bapak Miswat dan Ibu Sri Margi Peni.

Pendidikan yang telah ditempuh penulis adalah TK Aisyah , Kecamatan Tanjung Karang Pusat diselesaikan pada tahun 1999. Pendidikan di SD Negeri 4 Sukajawa, Kecamatan Tanjung Karang Barat, diselesaikan pada tahun 2005. Pendidikan di SMP Negeri 25 Bandar Lampung, diselesaikan pada tahun 2008. Pendidikan di SMA Negeri 16 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2011.

(9)

MOTO

Kondisi akan berubah dalam waktu satu detik.

(Romi Heristiawan)

Sesunggguhnya bersama kesulitan ada kemudahan.

(Q.S. Al-Insyirah : 6)

Sesunggguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum

sebelum mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri.

(Q.S. Ar-

Ra’d : 11)

Sekarang Allah telah meringankan kamu karena Dia mengetahui bahwa ada

kelemahan padamu. Maka jika di antara kamu ada seratus orang yang sabar,

niscaya mereka dapat mengalahkan dua ratus (orang musuh); dan jika

di antara kamu ada seribu orang (yang sabar), niscaya mereka

dapat mengalahkan dua ribu orang dengan seizin Allah.

Allah beserta orang-orang yang sabar.

(10)

PERSEMBAHAN

Dengan mengucapkan Alhamdulillah dan rasa bahagia atas nikmat yang diberi Allah subhanahuwataala, kupersembahkan karya sederhana ini untuk orang-orang yang paling berharga dalam hidupku.

1. Ayahanda dan Ibunda tercintaku, Bapak Miswat dan Ibu Sri Margi Peni yang tak henti-hentinya mencurahkan kasih sayang, mendidik dengan penuh cinta, dan berdoa dengan keikhlasan hati untuk keberhasilanku menggapai cita-cita serta selalu menanti keberhasilanku.

2. Kakakku Dwi Agus Pranata yang selalu memberikan doa dan dukungan untukku.

3. Adik tersayangku Agung Setiawan dan Fatimah Putri Ayu yang telah memberikan doa dan dukungan dalam menuntut ilmu serta menanti keberhasilanku.

4. Untuk keluarga besarku yang selalu menanti keberhasilanku.

(11)

x

SANWACANA

Puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi

yang berjudul “Perancangan Balok Beton Profil Ringan untuk Pemasangan Lantai Bangunan Bertingkat yang Efektif” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.

Dalam proses penyusunan skripsi ini, penulis tentu telah banyak menerima masukan, arahan, bimbingan, motivasi, dan bantuan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak berikut.

1. Prof. Suharno M.S., M.Sc., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Dr. Eng Shirley Savetlana, S.T., M.Met. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.

3. Dr. Jamiatul Akmal, S.T., M.T. selaku Pembimbing I atas kesediaan dan keikhlasannya memberikan bimbingan, saran, arahan dan motivasi yang diberikan selama penyusunan skripsi ini.

(12)

xi 5. Dr. Asnawi Lubis, S.T., M.Sc. selaku Pembahas yang telah memberikan

bimbingan, saran, arahan, dan bantuan kepada penulis.

6. Dr. Irza Sukmana, S.T., M.T. selaku Kordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.

7. M. Dyan Susila E.S., S.T., M. Eng. selaku Pembimbing Akademik penulis yang selalu memberikan dukungan yang sangat besar agar dalam masa studi penulis dapat dilaksanakan dengan baik.

8. Bapak dan Ibu dosen serta staf Jurusan Teknik Mesin kepada penulis untuk menyelesaikan studi.

9. Orangtuaku tercinta yang selalu memberi semangat dan doa.

10.wanita yang selalu menemani hari-hariku dan membantu memotifasi penulis, Septiana Ningsih, S.Pd.

11.sahabat kecilku Bripda. Fitri Amilia Febriani, Suci Mardiyanti S, S.Pd., Satriyan Utama, Romi Heristiawan, Panggih Pradila, Budi Purnomo, Hariyadi, dan Bayu Purnama yang telah menjadi teman seperjuanganku, terima kasih atas persahabatan, kebersamaan dan motivasi yang telah diberikan selama ini. 12.teman-teman seperjuangan Konsentrasi TA perancangan, Beni Silalahi, Beby

Theta Dertini, Alexander dan Fachri.

13.teman-teman seperjuangan di Teknik Mesin angkatan 2011, Yudi Setiawan, Harry, Gruge, Adi Yusuf, Jati Wahyu Nugraha, M. Faisal, Dedek Lamputra, Panly M E L, Purga, Dimas Rizky, Panji Mario, Fahmi, M. Khairul Anam, Ahmad Syarif, Eko Nurdianto dan teman-teman yang lainnya yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

(13)

xii 15.teman-teman KKN Tematik di Kampung Way Tuba, Kecamatan Way Tuba, Kabupaten Way Kanan, Sigit Santoso, Muhammad Sulaiman, Yohana Agustina Gultom, Dewi Delliana Nurdiati Al-Hamidy, Imelda Herman, Dinda Farah Mutia Siregar dan Yoppie Destriana Citra.

16.seluruh keluarga besarku yang telah menyelipkan senyum dan doa untuk keberhasilanku.

17.almamater tercinta Universitas Lampung.

Semoga Allah subhanahuwataala membalas segala keikhlasan, amal, dan bantuan semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Harapan penulis semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua, terutama bagi dunia Teknik, khususnya Teknik Mesin. Aamiin.

Bandarlampung, Oktober 2015

(14)

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

RIWAYAT HIDUP ... vii

MOTO ... viii

PERSEMBAHAN ... ix

SANWACANA ... x

DAFTAR ISI ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Ruang Lingkup Penelitian ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kondisi Hutan Indonesia ... 5

2.2 Teknologi Balok Beton ……….. ... 6

2.2.1 Beton Berpori (Baliton CLC) ... 6

2.2.2 Keraton (Keramik Komposit Beton) ... 8

2.3 Konstruksi Beton ... 11

2.2.1 Ketentuan Perencanaan Pembebanan ... 14

2.4 Tegangan... 16

2.4.1 Tegangan Normal pada Balok ... 17

2.5 Momen Inersia ... 19

2.6 Diagram Gaya Geser dan Momen Lentur ... 22

2.7 Defleksi ... 27

III. METODE PENELITIAN 3.1 Alur Penelitian ... 30

3.2 Analisis Teoritik untuk Balok Beton ... 33

3.2.1 Distribusi Tegangan Balok Beton ... 33

3.2.2 Momen Inersia pada Balok Beton ... 36

3.3 Analisis Numerik dengan Metode Elemen Hingga... 39

(15)

xiv

3.5 Pembuatan Spesimen ... 42

3.5.1 Alat dan Bahan ... 42

3.5.2 Proses Pembuatan Spesimen ... 46

3.6 Pengambilan dan Pengolahan Data ... 47

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Analisis Numerik Menggunakan Software Solidwork ... 51

4.1.1 Tegangan Besi Tulangan pada Bagian Ujung Balok Beton .... 52

4.1.2 Tegangan Besi Tulangan pada Bagian Tengah Balok Beton .. 53

4.1.3 Tegangan Beton pada Bagian Ujung Balok Beton ... 55

4.1.4 Tegangan Beton pada Bagian Tengah Balok Beton ... 56

4.2 Hasil Spesimen Balok Beton ... 58

4.3 Perbandingan Produk Keraton (Keramik Komposit Beton) dengan Balok Beton yang Dirancang ... 59

4.4 Pembahasan ... 61

V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 64

5.2 Saran ... 64 DAFTAR PUSTAKA

(16)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1.1a Balok Material Keramik Komposit ... 2

1.1b Balok Berpori ... 2

2.1 Luas Hutan yang Hilang di Indonesia ... 6

2.2 Beton Berpori (Baliton CLC) ... 8

2.3 Dak Keraton (Keramik Komposit Beton) yang Tersusun ... 9

2.4 Dak Keraton Satuan ... 11

2.5 Penyebaran Tegangan Normal pada Sebuah Balok dari Bahan Elastis Linier ... 18

2.6 Potongan Penampang ... 19

2.7 Penampang dengan Sumbu Transformasi ... 20

2.8 Gaya Geser dan Momen Lentur pada Balok ... 23

2.9 Perjanjian Tanda Untuk Gaya Geser dan Momen Lentur ... 24

2.10 Deformasi Akibat Gaya Geser dan Momen Lentur ... 24

2.11 Diagram Gaya Geser dan Momen Lentur Beban Terpusat ... 25

2.12 Diagram Gaya Geser dan Momen Lentur Beban Terbagi Rata ... 26

2.13a Balok Sebelum Terjadi Deformasi ... 27

2.13b Balok dalam Konfigurasi Terdeformasi ... 27

3.1 Flowchart Penelitian ... 32

3.2 Model Balok (Beton Sketsa) ... 33

3.3 Diagram Benda Bebas (DBB) ... 34

3.4 Diagram Momen ... 34

3.5 Diagram Momen pada Balok Beton Secara Teoritis... 35

3.6 Penampang Balok Beton ... 36

3.7 Model Balok Beton Tanpa Besi ... 39

3.8 Bidang yang Diberikan Beban pada Balok Beton... 40

3.9 Tumpuan Jepit pada Balok Beton ... 40

3.10 Meshing pada Balok Beton ... 40

3.11 Tegangan yang Terjadi pada Balok Beton ... 41

3.12 Cetakan Balok Beton... 42

3.13 Besi Tulangan... 43

3.14 Besi Cincin ... 44

3.15 Gergaji Besi ... 45

3.16 Bendrat/Kawat Pengikat... 45

3.17 Alat Pembengkok Besi ... 45

3.18 Mal Pembuatan Besi Cincin ... 46

3.19 Alat Tang. ... 46

(17)

xvi

3.21 Model Balok Beton dengan Besi Tulangan pada Solidwork ... 48

3.22 Besi Cincin pada Solidwork ... 48

3.23 Model Balok Beton yang Tersusun Mengunci pada Solidwork ... 49

4.1 Tegangan Terbesar yang Terjadi pada Balok Beton Tunggal ... 50

4.2 Tegangan Terbesar yang Terjadi pada Balok Beton Tersusun Dua ... 51

4.3 Tegangan Terbesar yang Terjadi pada Balok Beton Tersusun Tiga ... 51

4.4 Grafik SF Besi Tulangan pada Bagian Ujung Balok Beton ... 53

4.5 Grafik SF Besi Tulangan pada Bagian Tengah Balok Beton ... 54

4.6 Grafik SF Beton pada Bagian Ujung Balok Beton ... 56

4.7 Grafik SF Beton pada Bagian Tengah Balok Beton ... 57

4.8 Spesimen Balok Beton ... 58

4.9 Bentuk Permukaan Spesimen Balok Beton... 58

4.10 Grafik Perbandingan Biaya Produksi Dak Keraton dan Balok Beton .... 60

(18)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Sifat Material Beton (Concrete) ... 14

2. Sifat Material Besi Tulangan ... 14

3. Luas dan Titik Centroid pada Penampang Balok Beton ... 37

4. Tegangan Besi Tulangan pada Bagian Ujung Balok Beton ... 52

5. Tegangan Besi Tulangan pada Bagian Tengah Balok Beton ... 54

6. Tegangan Beton Tulangan pada Bagian Ujung Balok Beton ... 55

7. Tegangan Beton Tulangan pada Bagian Tengah Balok Beton ... 57

(19)

I. PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Keadaan hutan Indonesia dari waktu ke waktu mengalami penurunan dengan laju kehilangan hutan (deforestasi) yang tinggi yaitu sebesar 1,13 juta ha pertahun (Committee on Forestry, 2015). Saat ini, pemerintah sedang gencar melakukan beberapa program untuk menjaga dan mengurangi laju deforestasi. Salah satu cara mengurangi hal ini yaitu meminimalkan penggunaan kayu. Sektor yang ikut menyumbang penggunaan kayu adalah sektor pembangunan.

Sektor pembangunan yang menggunakan kayu salah satunya adalah sebagai alat bantu membangun bangunan bertingkat yang disebut kayu bekisting. Kayu bekisting yang selesai digunakan biasanya terbuang sia-sia. Saat ini telah dikembangkan berbagai metode untuk meminimalkan kayu untuk bekisting. Misalkan metode dengan membuat balok-balok beton yang dirancang bobotnya ringan sehingga, pemasangannya hanya disusun pada bagian yang akan di dak dan tidak membutuhkan alat bantu.

(20)

2

menghemat waktu untuk pengecoran lantai bangunan bertingkat dibandingkan dak lantai konvensional. Di sisi lain, teknologi yang sudah ada memiliki kekurangan yaitu memerlukan pekerja yang handal biaya yang tinggi dan menggunakan teknologi yang tidak umum.

Gambar 1.1. a. Balok Material Keramik Komposit. b. Balok Berpori (sumber : http://dakbetonkeraton.com dan http://www.baliton.net) Untuk itu, masyarakat membutuhkan teknologi pengecoran dak bangunan bertingkat dengan metode yang sama namun, dapat mengadopsi kekurangan metode yang sudah ada. Maka, pada penelitian ini dikembangkan metode dak beton yang mudah diaplikasikan, material yang digunakan beton yang umum, meminimalkan penggunaan kayu bekisting agar lingkungan tetap terjaga, dan membuat balok-balok beton dengan mengefektifkan struktur balok beton .

1.2Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah menunjukkan metode baru untuk pengecoran lantai bangunan bertingkat yang efektif dengan meminimalkan penggunaan kayu bekisting demi menjaga pelestarian lingkungan.

(21)

3

1.3Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil yang lebih terarah dan lebih akurat, maka batasan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Panjang model balok beton 4 m dan lebar 0,2 m.

2. Beban yang diterima pada 1 balok beton berupa beban hidup dan beban mati.

3. Analisis tegangan von mises menggunakan software solidwork simulation.

1.4 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Melakukan analisis teoritik balok beton.

2. Melakukan analisis numerik balok beton. 3. Membuat spesimen balok beton.

1.5Sistematika Penulisan

Adapun sistematika yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: I. PENDAHULUAN

Pada bab ini diuraikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, ruang lingkup penelitian dan sistematika penulisan sebagai bahasan utama. II. TINJAUAN PUSTAKA

(22)

4

III. METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini berisikan tentang tahapan yang digunakan dalam pemodelan seperti kondisi batas yang digunakan dan beban yang diberikan pada model. Selain itu, pada bab ini dijelaskan bagaimana cara penelitian dan pengambilan data yang dilakukan.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisikan tentang data-data yang didapat dari hasil panelitian beserta pembahasannya.

V. SIMPULAN DAN SARAN

(23)

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1Kondisi Hutan Indonesia

Dalam kurun waktu tahun 2009 sampai tahun 2013 laju kehilangan tutupan hutan alam (deforestasi) mencapai sekitar 4,5 juta ha. Data Forest Watch Indonesia (FWI) menyebutkan tahun 2013 luas hutan Indonesia tersisa sekitar 82,3 juta ha. Tahun 2004 luas tutupan hutan Indonesia diperkirakan sekitar 94 juta ha. Ada beberapa hal yang mempengaruhi terjadinya deforestasi hutan di Indonesia. Salah satunya adalah lemahnya tata kelola kehutanan di Indonesia. Tanpa adanya tata kelola dan pembenahan hutan yang baik, diperkirakan dalam beberapa tahun sekitar 73 juta ha hutan alam Indonesia terancam akan habis, karena adanya penebangan dan pembalakan secara liar.

(24)

6

Gambar 2.1 Luas Hutan yang Hilang di Indonesia (Diana,2015) Pada gambar 2.1 dijelaskan luas hutan yang hilang di Indonesia. Berdasarkan gambar tersebut, diperlukan adanya upaya pengurangan laju deforestasi dan menyelamatkan kondisi hutan di Indonesia. Salah satu upaya mengurangi laju

deforestasi adalah dengan cara mengurangi penggunaan kayu pada pembuatan rumah bertingkat yang dikembangkan konstruksi beton yang lebih efektif.

2.2Teknologi Balok Beton

Ada beberapa jenis teknologi balok beton sebagai contoh yaitu, beton berpori (Baliton CLC) dan keraton (keramik komposit beton).

2.2.1 Beton Berpori (Baliton CLC)

(25)

7

berdampak pada perhitungan pondasi. Baliton CLC merupakan teknologi Internasional berstandar Jerman. Teknologi yang sudah diaplikasikan di lebih dari 40 negara di dunia, ribuan bangunan rumah dan apartemen, sarana pendidikan, sarana ibadah, industri dan bangunan komersial lainnya.

Baliton CLC menggunakan tulangan besi ulir dan di dalamnya mengunakan eraman besi yang standar untuk pengecoran lantai beton. Pengecoran menggunakan Baliton CLC tanpa menyediakan bekisting, kayu kaso, papan kayu lapis untuk perancak cetak, yang biayanya mencapai 35 % dari proses produksi. Tanpa menunggu beton mengering selama minimal 14 hari agar dapat membongkar bekisting.

Baliton CLC memiliki keunggulan kompetitif penggunaan beton ringan dibandingkan dengan material bangunan tradisional yaitu: isolator suara, struktur materialnya memberikan sifat kedap suara, tahan terhadap kelembaban, daya serap air kurang dari 16% jadi tidak memerlukan penyelesaian yang bersifat melindungi, aman terhadap lingkungan (ekologis), dan beton ringan bukan merupakan benda yang mudah rusak dan cepat rapuh. Dimensi Baliton CLC yaitu memiliki ketebalan 12 cm, lebar 25 cm, dan panjangnya dapat dipesan sesuai kebutuhan. Harga Baliton CLC per-m2 berkisar Rp 450.000, -, jika dengan pemasangan dan

(26)

8

Gambar 2.2. Beton Berpori (Baliton CLC) (sumber : http://www.baliton.net)

Gambar 2.2 adalah gambar beton berpori (Baliton CLC) yang dapat digunakan untuk membangun dan membuat bangunan bertingkat. Penggunaan beton berpori ini dapat mengurangi penggunaan kayu.

2.2.2 Keraton (Keramik Komposit Beton)

Dak keraton (keramik komposit beton) merupakan bahan alternatif lantai beton yang dalam pemasangannya dapat dilakukan oleh tenaga-tenaga yang telah berpengalaman dalam pekerjaan proyek konstruksi agar waktu lebih efisien, rapih, tidak boros material, atau terjadinya kegagalan struktur. Ceiling brick ini terbuat dari tanah liat (keramik) yang di buat dengan cara di extrude sehingga berbentuk menyerupai kubus dengan lubang-lubang dibagian tengahnya. Keramik ini mempunyai rongga

(27)

9

Gambar 2.3. Dak Keraton (Keramik Komposit Beton) yang Tersusun (sumber : http://dakbetonkeraton.com)

Gambar 2.3 adalah gambar dak keraton yang sudah tersusun. Untuk memperkuat strukturnya, ceiling brick juga diberi tulangan baja yang diletakkan di keempat sisinya dan kemudian dicor dengan beton. Pemberian tulang dilakukan dengan penulangan searah. Ini karena tulangan hanya dikaitkan dengan dua balok yang berhadapan. Dak

ceiling brick lahir atas kerjasama beberapa negara di Eropa (Jerman dan Belanda) sekitar seratus tahun yang lalu. Kemudian, teknologi material ini dibawa ke Indonesia melalui proyek Bantuan Teknis Pembangunan Industri Bahan Bangunan yang diawasi oleh UNIDO/ UNDP (PBB Project INS/ 740/ 034) oleh Mursodo dikembangkan lagi modifikasi keuntungan menggunakan dak ceiling brick (Keramik Komposit Beton) adalah :

(28)

10

2. Ekonomis dibandingkan dengan beton. Dak beton dibentuk dari pasir, batu pecah dan semen kemudian diberi tulangan baja. Bila menggunakan ceiling brick, maka pemakaian beton dapat dihemat hingga 60%. Ini karena pengecoran beton hanya dilakukan pada lapisan diatas ceiling brick (setebal 1-3 cm) dan celah antara satu keraton dengan keraton lainnya. Tulangan baja yang digunakannya pun juga lebih sedikit karena menggunakan sistem tulangan searah. 3. Bila menggunakan beton, plat/dak lantai harus diberi bekisting

untuk menahan cetakannya. Sedangkan dengan keraton tidak perlu menggunakan cetakan dan bekisting dalam jumlah yang banyak. Bekisting hanya diletakkan pada ujung tumpuan balok.

4. Isolator, rongga didalam bata ceiling brick ini juga memberikan keuntungan tambahan yaitu dapat meredam panas dan bunyi karena berfungsi sebagai isolator.

Unsur aman pengecoran dak keraton kekuatan dak ceiling brick (keramik komposit beton) sudah diuji laboratorium yang mendapat hasil bahwa

ceiling brick akan melendut pada beban diatas 500 kg/m2. Hasil ini sesuai

(29)

11

Gambar 2.4. Dak Keraton Satuan (sumber : http://dakbetonkeraton.com) 2.3Konstruksi Beton

Beton dan bahan dasar butiran halus (cementitious) telah digunakan sejak zaman Yunani atau bahkan peradaban kuno terdahulu. Tahun 1801, F. Ciognet

menandai permulaan perkembangan teknolgi beton dengan mengaryakan desain perahu semen kecil yang kita kenal ferrocement. Perkembangan pesat teknologi beton terjadi pada tahun 1910 yang dipelopori oleh German Committee for Reiforced Concrete (Komite Jerman untuk Beton Bertulang),

Austrian Concrete Committee (Komite Beton Austria), British Concrete Institute dan American Concrete Institute (Institut Beton Amerika) dengan perkembangan beton bertulang, dan pada tahun 1920 era prategang (ACI Commitee, 1992).

(30)

12

serta ketahanan yang baik terhadap cuaca dan lingkungan sekitar. Oleh karena itu, beton dianggap sangat penting untuk terus dikembangkan.

Menurut Mc Cormac (2004), ada banyak kelebihan dari beton sebagai struktur bangunan diantaranya adalah:

1. Beton memiliki kuat tekan lebih tinggi dibandingkan dengan kebanyakan bahan lain.

2. Beton bertulang mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap api dan air, bahkan merupakan bahan struktur terbaik untuk bangunan yang banyak bersentuhan dengan air. Pada peristiwa kebakaran dengan intensitas rata-rata, batang-batang struktur dengan ketebalan penutup beton yang memadai sebagai pelindung tulangan hanya mengalami kerusakan pada permukaanya saja tanpa mengalami keruntuhan.

3. Beton bertulang tidak memerlukan biaya pemeliharaan yang tinggi. 4. Beton biasanya merupakan satu-satunya bahan yang ekonomis untuk

pondasi telapak, dinding basement, dan tiang tumpuan jembatan.

5. Salah satu ciri khas beton adalah kemampuanya untuk dicetak menjadi bentuk yang beragam, mulai dari pelat, balok, kolom yang sederhana sampai atap kubah dan cangkang besar.

6. Di bagian besar daerah, beton terbuat dari bahan-bahan lokal yang murah (pasir, kerikil, dan air) dan relatif hanya membutuhkan sedikit semen dan tulangan baja, yang mungkin saja harus didatangkan dari daerah lain.

(31)

13

1. Beton memiliki kuat tarik yang sangat rendah, sehingga memerlukan penggunaan tulangan tarik.

2. Beton bertulang memerlukan bekisting untuk menahan beton tetap ditempatnya sampai beton tersebut mengeras.

3. Rendahnya kekuatan persatuan berat dari beton mengakibatkan beton bertulang menjadi berat. Ini akan sangat berpengaruh pada struktur bentang panjang dimana berat beban mati beton yang besar akan sangat mempengaruhi momen lentur.

4. Rendahnya kekuatan persatuan volume mengakibatkan beton akan berukuran relatif besar, hal penting yang harus dipertimbangkan untuk bangunan-bangunan tinggi dan struktur-struktur berbentang panjang. 5. Sifat-sifat beton sangat bervariasi karena bervariasinya proporsi campuran

dan pengadukannya. Selain itu, penuangan dan perawatan beton tidak bisa ditangani dengan teliti seperti yang dilakukan pada proses produksi material lain seperti baja dan kayu lapis.

Untuk mengantisipasi kekurangan pada beton maka, beton di beri tulangan yang dapat manahan tegangan tarik yang disebut beton bertulang. Beton bertulang adalah mengkombinasikan beton dan tulangan baja dengan cara menyatukan dan membiarkan keduanya bekerja bersama–sama sesuai fungsinya yaitu beton menahan beban tekan dan tulangan akan menahan beban tarik yang terjadi akibat load.

(32)

14

bahwa kedua material bekerja bersama-sama dalam menahan gaya yang bekerja (SNI - 03 - 2847 – 2002).

Berikut ini merupakan Tabel 1 sifat material beton yang berkomposisi semen dan pasir dengan perbandingan 1:2. Tabel 2 menunjukkan sifat material besi baja untuk tulangan beton.

Tabel 1. Sifat Material Beton (Concrete) Parameter Nilai

Modulus elastisitas 4100 MPa Poisson's ratio 0,21 Shear modulus 17 MPa

Mass density 2200 kg/m3 Tensile strength 5 MPa Compressive strength 40 MPa

[image:32.595.212.418.244.383.2]

Sumber : www.engineeringtoolbox.com Tabel 2. Sifat Material Besi Beton

Parameter Nilai Modulus elastisitas 120 GPa

Poisson's ratio 0,26 Shear modulus 6500 MPa

Mass density 7250 kg/m3 Tensile strength 450 MPa

Yield strength 240 MPa Sumber : www.engineeringtoolbox.com

2.2.1. Ketentuan Perencanaan Pembebanan

Dalam perencanaan pembebanan ini digunakan beberapa standar, yaitu sebagai berikut:

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

(33)

15

3) Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SKBI-1987).

Berdasarkan peraturan-peraturan di atas, struktur sebuah gedung harus direncanakan kekuatannya terhadap beban-beban berikut:

1. Beban Mati (Dead Load)

2. Beban Hidup (Live Load)

Beban-beban yang bekerja pada struktur bangunan ini adalah sebagai berikut: 1. Beban Mati

Beban mati yang diperhitungkan dalam struktur gedung bertingkat ini merupakan berat sendiri elemen struktur bangunan yang memiliki fungsi struktural menahan beban. Beban tersebut harus disesuikan dengan volume elemen struktur yang akan digunakan. Beban dari berat sendiri elemen-elemen tersebut diantaranya sebagai berikut:

 Beton = 2200 kg/m3

 Tegel (keramik) tebal per cm = 24 kg/m3  Spesi tebal per cm = 21 kg/m3

2. Beban Hidup

Beban hidup yang digunakan untuk lantai bangunan gedung/rumah bertingkat mengacu pada standar pedoman pembebanan yang ada, yaitu sebesar 250 kg/m2. Agar beban yang diberikan pada beton bertulang dapat

(34)

16

2.4Tegangan

Tegangan adalah besaran pengukuran intensitas gaya atau reaksi dalam yang timbul per satuan luas. Dalam praktik teknik, gaya umumnya diberikan dalam

pound atau newton, dan luas yang menahan dalam inch2 atau mm2. Akibatnya tegangan biasanya dinyatakan dalam pound/inch2 yang sering disingkat psi

atau Newton/mm2 (MPa). Tegangan yang dihasilkan pada keseluruhan benda

tergantung dari gaya yang bekerja. Dalam praktik, kata tegangan sering memberi dua pengertian :

a. Gaya per satuan luas atau intensitas tegangan, yang umumnya ditunjukkan sebagai tegangan satuan.

b. Gaya dalam total suatu batang tunggal yang umumnya dikatakan sebagai tegangan total.

Pada saat benda menerima beban sebesar P kg, maka benda akan bertambah

panjang sebesar ΔL mm. Saat itu pada material bekerja tegangan yang dapat

dihitung dengan rumus (engineering stress) :

� =

0 (1)

Keterangan:

σ = tegangan (pascal, N/m2)

F = beban yang diberikan (Newton,)

Ao = luas penampang mula - mula (mm2).

Sedangkan true stress adalah tegangan hasil pengukuran intensitas gaya reaksi yang dibagi dengan luas permukaan sebenarnya (actual). True stress dapat dihitung dengan (Beer dan Jhonson, 1987):

(35)

17

dengan:

σ = True stress ( MPa)

F = Gaya (N)

A = Luas permukaan sebenarnya (mm2)

Tegangan normal dianggap positif jika menimbulkan suatu tarikan (tensile) dan dianggap negatif jika menimbulkan penekanan (compression). Namun, tegangan pada balok beton sama dengan tegangan normal pada balok.

2.4.1. Tegangan Normal pada Balok

Suatu tegangan σx bekerja dalam arah normal terhadap penampang sebuah balok dari regangan normal ϵx . Tiap serat longitudinal dari

sebuah balok hanya dikenakan beban tarik dan tekan (yaitu, serat-serat dalam tegangan uniaksial). Sehingga diagram tegangan-regangan bahan

akan memberikan hubungan sebanding antara (σx) dan (ϵx). Jika

bahannya elastis dengan suatu diagram tegangan-regangan linier, maka

dapat digunakan Hukum Hooke untuk tegangan uniaksial (σ= Eϵ) dan diperoleh :

� = � ∈ = −�

Jadi, tegangan normal yang bekerja pada penampang berubah secara linier terhadap jarak sumbu y dari permukaan netral. Jenis distribusi tegangan ini ditunjukkan pada Gambar 2.5, yaitu tegangan relatif (tekan) di bawah permukaan netral apabila kopel Mo bekerja dalam arah yang

(36)

18

Tegangan normal pada suatu balok digambarkan oleh persamaan berikut:

� =

(3)

Dimana,

σ : tegangan normal, N

M : momen lentur pada penampang, Nmm

y : jarak dari sumbu netral ke centroid, mm

I : momen inersia, mm4

Gambar 2.5. Penyebaran Tegangan Normal pada Sebuah Balok Dari Bahan Elastis Linier

Pada fiber terluar balok nilai koordinat y dinotasikan dengan simbol c, sehingga tegangan normal maksimumnya menjadi:

� ��

=

atau

� ��

=

�⁄

� ⁄ disebut modulus penampang yang umumnya dinotasikan dengan simbol Z. Sehingga tegangan lentur maksimum digambarkan oleh persamaan (Thimoshenko S.P. dan Goodier J.N, 2004):

(37)

19

Setiap bentuk suatu balok dapat mempengaruhi tegangan yang terjadi, penyebabnya yaitu besar momen inesia yang berbeda. Besar momen berkaitan langsung dengan bentuk permukaan suatu balok beton.

2.5Momen Inersia

[image:37.595.223.404.404.578.2]

Momen inersia dapat disebut juga momen kedua. Data momen inersia suatu penampang dari komponen struktur akan diperlukan pada perhitungan-perhitungan tegangan lentur, tegangan geser, tegangan torsi, defleksi balok, kekakuan balok/kolom dan sebagainya. Luasan A pada Gambar 2.6. merupakan bidang datar yang menggambarkan penampang dari suatu komponen struktur, dengan dA merupakan suatu luasan/elemen kecil (Cheng,1997).

Gambar 2.6. Potongan Penampang

Secara sistematis momen inersia ditentukan dengan persamaan-persamaan berikut:

Momen Inersia terhadap sumbu x:

Ix =

y2 dA (5)

Momen Inersia terhadap sumbu y:

(38)

20

Momen Inersia Perkalian (Product of Inertia):

Ixy =

xy dA (7)

Momen inersia pada Persamaan (5) dan Persamaan (6), selalu bertanda positif, sedangkan momen inersia perkalian pada Persamaan (7) dapat bertanda negatif. Momen inersia pada ketiga persamaan tersebut penggunaannya terbatas pada momen inersia bidang tunggal, sedangkan secara umum banyak bidang/penampang merupakan gabungan dari beberapa penampang tunggal. Misalnya penampang yang berbentuk L adalah gabungan dari dua penampang segi empat. Untuk menyelesaikan momen inersia pada penampang gabungan diperlukan pengembangan dari Persamaan (5), (6), dan (7). yang disebut dengan Teori Sumbu Sejajar (Cheng, 1997).

a. Teori Sumbu Sejajar

x yo

dA x’ x

r y

xo A O

r’ O = titik berat luasan A y’

[image:38.595.160.478.439.661.2]

y

(39)

21

Momen inersia terhadap sumbu x:

Ix =

yy'

2dA

Ix =

y2dA

2yy'dA

y'2dA

Ix =

y2dA2y'

ydAy'2

dA

Sumbu xo melalui titik berat bidang A, maka

ydA0, sehingga:

Ix = Ixo+ Ay’2 (8)

Momen inersia terhadap sumbu y:

Iy =

xx'

2dA

Iy =

x2dA

2xx'dA

x'2dA

Iy =

x2dA2x'

xdAx'2

dA

Sumbu yo melalui titik berat bidang A, maka

xdA0, sehingga:

Iy = Iyo+ Ax’2 (9)

Momen inersia polar:

Ip =

xx'

 

2  yy'

2

.dA

Ip =

x2 2xx'x'2y2 2yy'y'2

.dA

Ip =

x2 y2

dA

x'2y'2

dA2x'

xdA2y'

ydA
(40)

22

xdA= 0 dan

ydA= 0

Sehingga:

Ip = Ipo+ Ar’2 (10)

Momen inersia perkalian:

Ixy =

xx'



yy'

dA

Ixy =

xydAy'

xdAx'

ydAx'y'

dA

Sumbu xo dan sumbu yo melalui titik berat luasan A, maka

xdA= 0 dan

ydA= 0

Sehingga:

Ixy = Ixyo+ Ax’y’ (11)

Untuk mempermudah tampilan distribusi tegangan yang terjadi maka dibuatkan diagram yaitu diagram gaya gesar dan momen lentur.

2.6Diagram Gaya Geser dan Momen Lentur

(41)
[image:41.595.245.370.85.282.2]

23

Gambar 2.8. Gaya Geser dan Momen Lentur pada Balok

Balok dipotong melintang mn yang terletak pada jarak x dari ujung bebas. Resultan dari tegangan yang bekerja di penampang adalah gaya geser (V) dan momen lentur (M). Beban (P) beban berarah transversal terhadap sumbu balok, maka tidak ada gaya aksial pada penampang. Gaya geser dan momen lentur dihitung dari persamaan keseimbangan :

Σ� = 0 → P − V = 0 → V = P

Σ = 0 → − �� = 0 → = ��

(42)

24

Gambar 2.9. Perjanjian Tanda Untuk Gaya Geser dan Momen Lentur

Gaya geser positif cendrung mengubah bentuk elemen dengan muka kanan bergerak ke bawah relatif terhadap muka kiri. Momen lentur positif menekan (memperpendek) bagian atas dan menarik bagian bawah balok (Wang dan Charles,1984).

Gambar 2.10. Deformasi Akibat Gaya Geser dan Momen Lentur

� =� ; � = �

� = � =� → 0 < � <

= � � =� �

� = � − � =� − � =� → < � <

= � � − � � − = � �− � � −

+

V

V V

V

M M

M M

(43)

25

= � −

� =�

[image:43.595.154.492.235.575.2] [image:43.595.135.332.632.710.2]

Persamaan tersebut menghasilkan diagram gaya geser dan momen lentur pada Gambar 2.11 di bawah ini. Diagram pada Gambar 2.11 menunjukkan kondisi balok jika menerima beban terpusat.

Gambar 2.11. Diagram Gaya Geser dan Momen Lentur Beban Terpusat

� = � =�2

� = � − �� = �2 − �� → 0 < � < = � � − �� =�2 − ��

� =�

2

8

P A

B

x

L

RA RB

V

0

Pb/L

-Pa/L

Pab/L

a b

(44)

26

[image:44.595.149.492.169.565.2]

Persamaan tesebut menghasilkan diagram gaya geser dan momen lentur pada gambar 2.12 di bawah. Diagram pada gambar 2.12 menunjukkan kondisi balok jika menerima beban terdistribusi di sepanjang balok.

Gambar 2.12. Diagram Gaya Geser dan Momen Lentur Beban Terbagi Rata

Untuk menunjang data distribusi tegangan maka menentukan defleksi atau perubahan bentuk harus diketahui.

q

A B

x

L

RA RB

V

0

qL/2

-qL/2

(45)

27

2.7Defleksi

[image:45.595.145.527.403.524.2]

Defleksi adalah perubahan bentuk pada balok dalam arah sumbu y akibat adanya pembebanan vertical yang diberikan pada balok atau batang. Deformasi pada balok secara sangat mudah dapat dijelaskan berdasarkan defleksi balok dari posisinya sebelum mengalami pembebanan. Defleksi diukur dari permukaan netral awal ke posisi netral setelah terjadi deformasi. Konfigurasi yang diasumsikan dengan deformasi permukaan netral dikenal sebagai kurva elastis dari balok. Gambar 2.13.(a) memperlihatkan balok pada posisi awal sebelum terjadi deformasi dan Gambar 2.13.(b) adalah balok dalam konfigurasi terdeformasi yang diasumsikan akibat aksi pembebanan (Thimoshenko S.P. dan Goodier J.N, 2004).

Gambar 2.13. (a)Balok sebelum terjadi deformasi,(b)Balok dalam konfigurasi terdeformasi

(46)

28

Sistem struktur yang di letakkan horizontal dan yang terutama di peruntukkan memikul beban lateral, yaitu beban yang bekerja tegak lurus sumbu aksial batang. Beban semacam ini khususnya muncul sebagai beban gravitasi, seperti misalnya bobot sendiri, beban hidup vertikal, dan lain-lain. Contoh sistem balok dapat di kemukakan antara lain, balok lantai gedung, gelagar jembatan, balok penyangga keran, dan sebagainya. Sumbu sebuah batang akan terdeteksi dari kedudukannya semula bila benda dibawah pengaruh gaya terpakai. Dengan kata lain suatu batang akan mengalami pembebanan transversal baik itu beban terpusat maupun terbagi merata akan mengalami defleksi.

a. Teori Momen Luas Pertama

Sudut θ antara tangen A dan tangen B sama dengan luasan diagram M

antara kedua titik dibagi EI.

� = ∫

(12)

Keterangan: θ = Sudut Kemiringan

M = Momen Lentur dengan jarak x dari titik B E = modulus Elastisitas

I = momen Inersia Teori ini dipergunakan untuk:

1. Menghitung lendutan.

2. Menghubungkan putaran sudut antara titik-titik yang dipilih sepanjang sumbu balok.

b. Teori Momen Luas Kedua

(47)

29

∆= ∫

(13)

Δ = Defleksi

(48)

III. METODOLOGI PENELITIAN

Dalam menganalisis tegangan yang terjadi pada balok beton dengan beban yang sama pada setiap balok beton. Balok beton yang awalnya tunggal disusun hingga menjadi multi-profil balok beton, balok beton akan dibuat saling mengunci antara satu dengan yang lain.

3.1Alur Penelitian

Secara garis besar alur pelaksanaan penelitian ini dijelaskan pada flowchart

(49)

31

Pembuatan model (Modelling) Studi literatur

Perhitungan teoritik 1.Membuat diagram benda

bebas (DBB).

2. Menghitung tegangan. 3. Menentukan titik

seimbangan (centroid). 4.Menghitung Besar Momen

Inersia.

5. Menghitung besar tegangan yang di terima balok beton.

Perhitungan numerik menggunakan software 1. Menentukan titik

seimbangan (centroid). 2. Menghitung besar

momen inersia. 3. Menghitung besar

(50)

32

Gambar 3.1. Flowchart Penelitian Analisis grafik yang

[image:50.595.177.498.81.662.2]

telah di buat Grafik

1. Tegangan pada ujung balok beton.

2. Tegangan pada bagian tengah balok beton.

Kesimpulan

Selesai A

Pekerjaan bengkel membuat cetakan balok beton.

Membuat spesimen balok beton

Memenuhi kriteria atau tidak ?

Tidak

Sesuai

(51)

33

3.2Analisis Teoritik untuk Balok Beton Profil Ringan

Untuk mengetahui pengaruh yang terjadi pada balok beton maka harus dihitung tegangan yang terjadi. Maka, di dalam penelitian ini dianalisis secara teoritik sebagai berikut :

[image:51.595.183.479.241.334.2]

3.2.1 Distribusi tegangan balok beton

Gambar 3.2. Model Balok (Beton Sketsa)

Pada balok beton tumpuan penjepit (fix end) karena besi tulangan yang ada pada balok beton bekerja pada dinding. Panjang balok beton diasumsikan adalah 4 m, lebar 0,2 m, dan beban yang bekerja adalah beban hidup dan beban mati. Beban mati (beban yang tidak berubah) yaitu sebesar 170 kg, yang terdiri dari berat balok beton 94,4 kg, berat keramik 19,2 kg (asumsi tebal keramik 1 cm), dan berat spesi 50,4 kg (asumsi tebal spesi 3 cm ). Beban hidup (beban yang berubah-ubah) 200 kg (250 kg/m2x 4 m x 0,2 m). Jadi total beban (qL) adalah 370 kg atau 3700 N (g=10 m/s2).

q

(52)

34

[image:52.595.147.516.97.671.2]

DBB(Diagram Benda Bebas)

Gambar 3.3. DBB (Diagram Benda Bebas)

Gambar 3.4. Diagram Momen

∑MA = 0

qL x L/2 - RB x L = 0

RB = qL L/2L

RB = qL/2 = 3700/2 = 1850 N

q

L

RA RB

MA MB

q

L

RA RB

M

L qL2/8

L

MA MB

MA= ?

+

(53)

35

∑fy = 0

RA + RB– qL = 0

RA = qL - RB

RA = 3700 -1850 = 1850 N

RA = RB

Dalam menentukan MA dan MB besarnya sama dan menentukannya

menggunakan metode luas momen.

θAB = 0

2L/3 (qL2/8) + L (MA) = 0

MA = - qL2/12

[image:53.595.130.528.266.658.2]

MB = MA = - qL2/12

Gambar 3.5. Diagram Momen pada Balok Beton Secara Teoritis

qL2/12

L

M qL

2/24 L

RA= qL/2 RB= qL/2

MA= qL2/12

(54)

36

Besar tegangan yang dihasilkan dari Gambar 3.5 adalah sebagai berikut:

M = qL2/12

M = 3700 N. 4 m /12

M = 1233,333 Nm = 1,233x106 Nmm

[image:54.595.119.544.296.546.2]

3.2.2 Momen Inersia pada Balok Beton Profil a. Menentukan titik Centroid

Gambar 3.6. Penampang Balok Beton

Untuk mempermudah dalam melakukan perhitungan maka penampang balok beton dibagi menjadi 9 bangun dan ditebelkan pada Tabel 3 berikut ini.

1

2 3

6 7

8 9

(55)
[image:55.595.209.415.114.319.2]

37

Tabel 3. Luas dan Titik Centroid pada Penampang Balok Beton.

Bangun Luas(A), mm2

Titik centroid (y),

mm

1 3900 85

2 2100 35

3 2100 35

4 350 5

5 350 5

6 100 93,33

7 100 93,33

8 350 16,67

9 350 16,67

Jumlah 9700 385

y = ∑�.�

∑�

y = × , × + × , × + × × + × × + ×

× + × + × + × +

y = 52,28 mm (jarak dihitung dari bawah)

b. Besar momen inersia (I)

Untuk menghitung momen inersia dapat dihitung dengan persamaan ini .

I = Io + A (d)2 (14)

Keterangan ;

Io = momen Inersia, mm4

A = Luas penampang, mm2

(56)

38

1. Momen inersia (I1) = (bh3/12) + A (d)2

= (130x303/12) + 3900x(32,72)2 = 4467833,76 mm4

2. Momen inersia (I2 dan I3) = (bh3/12) + A (d)2

= (30x703/12) + 2100x(17,28)2 =148556,64 mm4

3. Momen inersia (I4 dan I5) = (bh3/12) + A (d)2

= (35x103/12) + 350x(47,28)2

=785306,1 mm4 4. Momen inersia (I6 dan I7) = (bh3/36) + A (d)2

= (10x203/36) + 100x(38,1)2

=147383,22 mm4 5. Momen inersia (I8 dan I9) = (bh3/36) + A (d)2

= (35x203/36) + 350x(35,61)2 =451603,035 mm4

I = ∑I = 2 x 147383,22 + 2 x 451603,035 + 2 x 785306,1 + 2 x 148556,64 + 4467833,76

I = 10205531,75 mm4

h

b

b

(57)

39

c. Besar tegangan pada balok beton

Untuk menghitung besar tegangan menggunakan persamaan

σ = �×�

σ = 1, x

6 Nmm×52,28 mm

10205531,75 mm4

σ = 6,316 MPa

3.3Analisis Numerik dengan Metode Elemen Hingga

Dalam menganalisis numerik dengan metode elemen hingga menggunakan

software solidwork. Tahapan-tahapan dalam solidwork ini adalah sebagai berikut :

a. Pembuatan model balok beton

[image:57.595.262.401.474.592.2]

Model balok beton yang akan di lakukan pengujian terlihat pada gambar (3.7) dibawah ini :

Gambar 3.7. Model Balok Beton Tanpa Besi

b. Menentukan kondisi batas

(58)

40

[image:58.595.242.404.141.248.2]

diberikan pada balok beton menggunakan tumpuan terjepit pada kedua sisinya yang terlihat pada Gambar 3.9.

[image:58.595.235.408.294.399.2]

Gambar 3.8. Bidang yang Diberikan Beban pada Balok Beton

Gambar 3.9. Tumpuan Jepit pada Balok Beton

c. Meshing (Pembagian Elemen)

Sebelum menganalisis tegangan maka harus dilakukan pembagian elemen karena hal ini dapat mempengaruhi besarnya tegangan Gambar (3.10) menunjukkan meshing yang terjadi pada balok beton.

[image:58.595.223.442.579.706.2]
(59)

41

d. Besar Tegangan pada Model Balok Beton

[image:59.595.153.527.196.419.2]

Setelah memberikan beban, tumpuan, dan meshing maka tegangan yang terjadi ditunjukkan pada Gambar (3.11). Tegangan maksimum yang terjadi pada balok beton adalah 6,468 MPa.

Gambar 3.11. Tegangan yang Terjadi pada Balok Beton

Setelah didapatkan hasil teoritik dan hasil numerik menggunaka software maka, perbandingan error-nya adalah sebesar :

error = ℎ� � � � −ℎ� � � � �

ℎ� � � � × %

error = , − ,

, × %

error = 2,35 %

(60)

42

3.4 Solusi

Setelah diperoleh kesalahan yang kecil maka dapat dianalisis kondisi balok beton sebenarnya dari model yang satu balok beton hingga multi balok beton, maka selanjutnya dapat dilakukan tahap solusi dengan Analisis Elemen Hingga (finite element analysis) secara komputasi untuk mendapatkan informasi yang dibutuhkan. Analisis tegangan pada model menggunakan solidwork simulation

pada tahap solusi agar data-data di setiap proses solusi yang dilakukan disimpan di database.

3.5Pembuatan Spesimen 3.5.1 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan untuk membuat spesimen balok beton adalah sebagai berikut.

a. Cetakan

[image:60.595.215.481.622.715.2]

Cetakan ini berfungsi untuk membentuk struktur balok beton yang akan dibuat yang dimensinya sama seperti pada Gambar 3.12. Cetakan ini dibuat menggunakan kayu, kayu dipilih sebagai bahan untuk membuat cetakan yaitu karena ekonomis, mudah dibentuk, dan mudah ditemukan dipasaran. Cetakan balok beton ditunjukkan pada Gambar berikut.

(61)

43

b. Semen

Semen adalah zat yang digunakan untuk merekat pasir, batu, bata, batako, maupun bahan bangunan lainnya. Dalam penelitian ini digunakan untuk merekatkan pasir sehingga membentuk konstruksi balok beton.

c. Pasir

Pasir yang digunakan adalah jenis pasir yang umum diketahui masyarakat. Pasir ini digunakan untuk campuran semen serta bertujuan memperkuat balok beton yang dibuat.

d. Besi Tulangan

[image:61.595.296.400.442.584.2]

Besi penguat/tulangan yaitu untuk memperkuat balok beton, besi tulangan yang digunakan adalah diameter 8 mm dan 10 mm.

Gambar 3.13. Besi Tulangan e. Besi Cincin

(62)
[image:62.595.229.451.83.212.2]

44

Gambar 3.14. Besi Cincin f. Gergaji Besi

[image:62.595.256.424.358.484.2]

Besi tulangan yang banyak dipasaran memiliki panjang 12 meter sehingga dipenelitian ini memerlukan gergaji besi untuk memotong besi tulangan dan besi cincin yang diinginkan.

Gambar 3.15. Gergaji Besi g. Bendrat (Kawat Pengikat)

Bendrat/besi pengikat digunakan untuk mengikat besi tulangan dengan besi cincin.

[image:62.595.281.413.608.722.2]
(63)

45

h. Alat Pembenggkok Besi

[image:63.595.256.440.167.314.2]

Alat ini membantu untuk membengkokkan besi yang ukurannya dapat disesuaikan dengan memutar skrup yang ada pada alat.

Gambar 3.17. Alat Pembenggkok Besi i. Mal Pembuatan Besi Cincin

Mal/cetakan untuk membuat besi cincin ini digunakan untuk mempermudah dalam pembentukan besi cincin. Alat ini terbuat dari balok kayu yang diberi paku, paku di susun sesuai ukuran besi cincin yang diinginkan.

Gambar 3.18. Mal Pembuatan Besi Cincin j. Alat Tang

[image:63.595.235.464.494.625.2]
(64)

46

mangikat besi tulangan dengan besi cincin dengan cara memuntur besi bendrat berguna juga untuk memotong besi bendrat jika masih panjang.

Gambar 3.19. Alat Tang

3.5.2 Proses Pembuatan Spesimen

Tahapan-tahapan dalam membuat spesimen balok beton adalah sebagai berikut.

a. Membuat cetakan sesuai dengan dimensi balok beton. Namun, untuk spesimen dibatasi 2 meter, karena panjang tersebut sudah dapat mewakili dimensi balok yang akan dibuat.

b. Membuat dan membentuk besi cincin dengan diameter 4 mm menggunakan alat pembengkok besi.

c. Menyiapkan besi tulangan yang berdiameter 10 mm dan 8 mm yang dipotong sepanjang 2,4 meter. 0,4 meter digunakan disamping spesimen agar dalam pengaplikasian dapat disatukan dengan dinding bangunan.

(65)

47

e. Membuat adukan paduan semen dan pasir dengan komposisi 1:2, dalam membuat adukan semen disarankan sedikit cair agar dalam penuangan ke cetakan, adukan semen dapat masuk kesela-sela cetakan.

[image:65.595.113.530.250.468.2]

f. Meratakan adukan semen pada cetakan khususnya pada permukaan cetakan.

Gambar 3.20. Tahapan Pembuatan Balok Beton

3.6Pengambilan dan Pengolahan Data

Setelah proses simulasi dilakukan maka akan didapatkan hasil berupa tegangan maksimum yang dapat diterima oleh model profil balok beton. Data yang telah didapat dari komputasi dapat diolah dan ditampilkan baik dalam bentuk tabel dan grafik. Proses simulasi akan dilakukan dengan menambah balok beton dari satu balok beton hingga tujuh balok beton. Model balok beton dapat dilihat pada Gambar 3.21 berikut.

1

2

3

(66)
[image:66.595.114.538.85.512.2]

48

Gambar 3.21. Model Balok Beton dengan Besi Tulangan pada Solidwork

[image:66.595.153.509.604.716.2]
(67)
[image:67.595.185.477.136.277.2]

49

Gambar 3.23. Model Balok Beton yang Tersusun Saling Mengunci pada Solidwork

Keramik

Spesi

(68)

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1.Simpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat diperoleh beberapa kesimpulan antara lain:

1. Safety factor (SF) seluruh material yaitu beton dan besi tulangan aman karena nilainya lebih dari 1.

2. Nilai SF yang paling aman yaitu 51,042 pada bagian tengah balok beton yang tersusun tujuh (7) material besi tulangan dan nilai SF yang paling mendekati 1 yaitu material beton pada bagian tengah balok beton yaitu 1,547.

3. Secara perhitungan teoritik diameter minimum tulangan yang dapat digunakan pada balok beton sebesar 6 mm besi tulangan polos.

4. Perancangan balok beton layak dan prospek untuk dilanjutkan dan diaplikasikan untuk bangunan bertingkat.

5.2.Saran

(69)

65

1. Dalam pembuatan spesimen material yang digunakan dapat dikombinasikan selain semen dan pasir namun teknologinya yang mudah didapatkan agar seluruh masyarakat dapat membuatnya.

(70)

DAFTAR PUSTAKA

ACI Commitee . 1992. Building Code Requirements for reinforced Concrete. Farmington Hills: American Concrete Institute.

Badan Standarisasi Nasional. 1987. Pedoman Perencanaan untuk Rumah dan Gedung.bandung: ICS

Badan Standarisasi Nasional. 2002. SNI 03-1726-2002 Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung. Bandung: ICS.

Badan Standarisasi Nasional. 2002. SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Bandung: ICS.

Beer, Ferdinand P dan Jhonston, Russell E. 1987. Mechanics for Engineering Statics and Dynamics. New York :McGrawHill.

Cheng Fa Hwa. 1997. Statics and Strength of Materials. New York :McGrawHill International Editions.

Cormac,Mc., Brown, R.H. 2004. Design of Reinforced Concrete. A Wiley-intersciencpublication, Inc

Diana, Henny Ariesta. 2015. Perusakan Hutan Indonesia Tercepat di Dunia. Jakarta: Majalah Sains Indonesia.vol 39.

(71)

Mursodo, Bambang. 1990. Modifikasi Dak Keraton. Bandung: Cipta Karya PU

Thimoshenko S.P. dan Goodier J.N. 2004. Mechanics of material, sixth Edition.New York: McGraw – Hill Book Company.

Wang Chu-Kia dan Charles G. Salmon. 1984. Introductory Structural Analysis. PrenticeHall.

http://www.baliton.net. Diakses pada tanggal 19 Agustus 2015.

http://dakbetonkeraton.com. Diakses pada tanggal 19 Agustus 2015.

Gambar

Tabel 2. Sifat Material Besi Beton
Gambar 2.6. Potongan Penampang
Gambar 2.7. Penampang dengan Sumbu Transformasi
Gambar 2.8. Gaya Geser dan Momen Lentur pada Balok
+7

Referensi

Dokumen terkait

Keberhasilan kerja membutuhkan motif-motif untuk mendorong atau memeri semangat dalam pekerjaan. Motif itu meliputi motif untuk kreatif dan inovatif yang

Analisis sensitivitas atau kepekaan mempunyai tujuan untuk menilai yang akan terjadi dengan hasil analisis kelayakan suatu kegiatan investasi dan pada usaha

Dari hasil uji statistic x² hitung (10,385) yang yang lebih besar daripada x² table (3,841) jadi Ha diterima dan Ho ditolak yaitu ada hubungan antara status gizi

Tahap selanjutnya adalah tahap Ujian Tugas Akhir, penyaji memilih tiga materi dari lima materi yang terpilih berdasarkan hasil evaluasi dari Dosen Penguji maupun

Berkenaan hal tersebut, kami mohon kesediaanya untuk mengirimlnn 2 orang utusan seb4gai peserta aktif. Demikian undangan ini kami sampaikan, atas putratian dan

Sesungguhnya Allah tidak mengkultuskan (mengkuduskan) suatu umat, tidak mengambil hak milik orang lemah dari mereka. Maksud pernyataan di atas adalah ibn Ummi Abidin belum

Penerapan model Problem Based Learning pada proses pembelajaran memiliki pengaruh terhadap hasil belajar matematika siswa karena model tersebut sangat erat

Dengan memasukkan variabel tersebut diharapkan penelitian ini bisa menguji sejauh mana asimetri informasi dan kapasitas individu mempengaruhi para agen dalam