Pengaruh Tulangan Kekangan Per Satuan Panjang Terhadap Kuat Rekatan dan Panjang Penyaluran Tulangan Yang Tertanam Pada Beton.

(1)

1 Bidang Unggulan: Energi, Transportasi dan Lingkungan Kode/Nama Bidang Ilmu: 421/Teknik Sipil

LAPORAN AKHIR

HIBAH PENELITIAN DOSEN MUDA

JUDUL PENELITIAN

PENGARUH TULANGAN KEKANGAN PER SATUAN PANJANG TERHADAP KUAT REKATAN DAN PANJANG PENYALURAN TULANGAN YANG TERTANAM PADA BETON

KETUA TIM

Ir. Putu Deskarta MASc. 0025106101

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

(2)

(3)

3 PENGARUH LUAS TULANGAN KEKANGAN PERSATUAN PANJANG

TERHADAP KUAT REKATAN DAN PANJANG PENYALURAN TULANGAN YANG TERTANAM PADA BETON

Putu Deskarta

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Indonesia

pdeskarta@yahoo.com

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian yang mempelajari pengaruh luas tulangan kekangan pada balok

beton terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran tulangan yang tertanam pada beton

tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pola hubungan antara luas tulangan

kekangan persatuan panjang terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran dari tulangan,

yang kemudian dibandingkan dengan formula yang diberikan oleh SNI 03-2847-2002.

Diharapkan hasil dari penelitian ini nantinya dapat memberikan informasi tambahan pada

formula SNI tersebut dalam menghitung panjang penyaluran tulangan pada elemen beton

bertulang.

Untuk itu dibuat benda uji pull-out berupa tulangan ulir diameter 13mm yang ditanam pada

balok beton ukuran penampang 150x150 cm dan panjang yang divariasikan sesuai dengan

panjang tulangan yang ditanam. Balok beton diberi sengkang dengan jarak yang sama yaitu

49mm namun luas yang bervariasi. Variasi luas tulangan sengkang dibuat dalam 4 kelompok

dengan rincian; kelompok 1 adalah benda uji tanpa sengkang, kelompok 2 dengan sengkang

dia. 4.7mm, kelompok 3 dengan sengkang dia. 5.3mm dan kelompok 4 dengan sengkang dia.

6.5mm. Setiap kelompok terdiri dari 5 benda uji dengan sengkang yang sama namun panjang

tulangan tertanam yang divariasikan mulai dari panjang 15 kali diameter tulangan (15d)

(4)

4 Hasil pengujian benda uji pull-out menunjukkan bahwa semua kelompok menunjukkan

hubungan antara tegangan rekatan terhadap panjang tulangan tertanam yang berbentuk kurva

asymtotis dimana nilai asymtot dari tegangan dicapai pada panjang tulangan tertanam yang

sama dengan angka panjang penyalurannya. Selanjutnya didapatkan nilai tegangan rekatan,

pada tulangan tertanam yang sama dengan panjang penyaluran, meningkat sebanding dengan

peningkatan luas tulangan kekangan persatuan panjang (A/s). Pada benda uji tanpa tulangan

sengkang didapat tegangan rekatan sebesar 2.8 MPa. dan pada benda uji dengan nilai A/s

sebesar 0.7 didapat tegangan rekatan 3.45 MPa. Perilaku sebaliknya terjadi pada panjang

penyaluran, yang mana nilainya berkurang seiring dengan bertambahnya nilai A/s. Pada

benda uji tanpa sengkang (A/s=0) didapat panjang penyaluran sebesar 33d dan pada benda uji

dengan A/s = 0.7 didapat panjang penyaluran sebesar 27d.

(5)

5 PRAKATA

Puji syukur Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat Nya, sehingga kami

memiliki kesempatan untuk melakukan penelitian ini. Selanjutnya kami tim peneliti

mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Rektor, Bapak Dekan Fakultas Teknik, dan

Bapak Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana, yang telah memfasilitasi sehingga

kami mampu melakukan penelitian. Tak lupa kami sampaikan terimakasih pula pada para

pegawai lab material dan bahan yang telah memberikan bantuannya pada saat melakukan

penelitian. Semoga hasil penelitian ini bisa memberikan maanfaat bagi pihak-pihak yang

memerlukan dan dapat dijadikan bahan pertimbangan dalam pelaksanaan pengerjaan struktur

beton bertulang. Kami mengharapkan penelitian ini dapat memberikan inspirasi bagi praktisi

teknik sipil untuk melakukan penelitian lanjutan yang sejenis guna mendapatkan hasil yang

lebih menyeluruh.

Bukit Jimbaran, November 2015

Hormat Kami

Putu Deskarta

(6)

(7)

7 DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 …………..……… 7

Tabel 4.1 Rincian Benda Uji ………..……… 13

Tabel 5.1 Data Pengujian Kubus Beton ……… 18

Tabel 5.2 Data Pengujian Tulangan ……… 19

Tabel 5.3 Data Pengujian Pull-out ……… 19

(8)

8 DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 …………..……… 6

Gambar 2.2 …………..……… 6

Gambar 2.3 …………..……… 6

Gambar 2.4 Hubungan tegangan versus slip ……… 8

Gambar 4.1 Benda uji pull-out ..……… 14

Gambar 4.2 Foto benda uji pull-out ……..……… 15

Gambar 4.3 Ilustrasi pengujian ..……… 16

Gambar 4.4 Foto pengujian pull-out ……..……… 17

Gambar 5.1 Kurva beban vs. L/d benda uji d-0 ..……… 20

Gambar 5.2 Kurva beban vs. L/d benda uji d-4.7 ..……… 20

Gambar 5.5 Kurva tegangan vs. L/d benda uji d-0 …..……… 21

Gambar 5.6 Kurva tegangan vs. L/d benda uji d-4.7 ……… 21

Gambar 5.9 Kurva tegangan vs. L/d semua benda uji ……… 22

Gambar 5.10 Kurva tegangan rekatan vs. L/d .……… 22

(9)

9 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada pembangunan sebuah struktur beton bertulang pelaksana bangunan akan selalu

dihadapkan pada masalah penyambungan, penjangkaran maupun pengakhiran tulangan.

Kekurang pahaman terhadap perilaku tulangan pada beton akan dapat berakibat pada

runtuhnya bangunan saat pelaksanaan. Beberapa kasus keruntuhan bangunan gedung pada

saat pelaksanaan, setelah dilakukan penelitian, ternyata bukan karena jumlah tulangannya

yang kurang tapi karena sambungan tulangan tidak memiliki panjang overlapping yang

cukup. Ada pula keruntuhan yang diakibatkan karena tulangan tidak diberikan panjang

penjangkaran yang memadai. Pada kasus keruntuhan tersebut, kemungkinan pekerjanya tidak

memahami bahwa diperlukan tambahan panjang tulangan untuk overlapping atau

penjangkaran agar tulangan tersebut dapat terjepit atau terpegang pada beton saat menerima

beban.

Tulangan pada elemen struktur beton bertulang dapat memberikan kekuatan tarik jika terdapat

tulangan yang tertanam pada beton pada kedua arah ujungnya. Kekuatan tarik tulangan, pada

suatu batas tertentu, sebanding dengan panjang tulangan yang tertanam, sehingga arah ujung

yang memiliki panjang yang lebih kecil akan mementukan kekuatan tulangan. Oleh sebab itu

untuk mendapatkan kekuatan tarik dari tulangan pada suatu penampang diperlukan panjang

tulangan minimal yang dilewatkan dari penampang tersebut kearah ujung tulangan. Panjang

minimal yang diperlukan untuk mendapatkan kekuatan tarik yang sama dengan kekuatan

tulangan dinamakan panjang penyaluran.

Panjang penyaluran dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti; bentuk permukaan tulangan,

diameter tulangan, kait (tekukan ujung) tulangan, kekuatan beton, tebal selimut beton, dan

tulangan kekangan (sengkang) penampang. Penelitian yang membahas hal tersebut diatas

khususnya untuk kondisi material yang sesuai dengan kondisi di Indonesia masih sangat

terbatas. Karena panjang penyaluran berhubungan dengan kuat rekatan dari tulangan terhadap

(10)

10 terhadap kuat tekan beton. Sebagai contoh, Eligehausen et al.[1983] mendapatkan kuat

rekatan 2,6 √f’c dan Hawkins et al. [1982] mendapatkan nilai 5,0 √f’c untuk tulangan

permukaan bergerigi. Perbedaan nilai tersebut diakibatkan karena perbedaan panjang batang

tulangan yang dipakai pada penelitian. Eligehausen et al. menggunakan tulangan yang

panjang sedang Hawkins et al.menggunakan tulangan yang pendek.

Pada kedua penelitian diatas tulangan diletakkan pada tengah-tengah penampang sehingga

memiliki selimut beton yang besar (> 10 dia. tulangan). Akibatnya, kuat rekatan yang

diberikan akan maksimum. Akan tetapi, pada elemen struktur beton bertulang, baja tulangan

dipasang pada bagian tepi dengan tebal selimut beton yang terbatas, umumnya tidak lebih dari

50 mm. Dengan tebal selimut beton yang kecil, gaya kekangan yang diberikan oleh beton

tidak maksimal. Karena makin kecil tebal selimut beton, makin kecil pula gaya kekangan

yang terjadi pada tulangan. Karena gaya kekangan berhubungan langsung dengan kuat

rekatan, maka kuat rekatan dari tulangan, pada batas tertentu, juga akan sangat dipengaruhi

oleh tebal selimut betonnya. Makin tipis selimut betonnya, maka kuat rekatannya pun akan

semakin kecil. Namun bagaimana hubungan antara kuat rekatan tulangan terhadap ketebalan

selimut beton masih belum begitu jelas diketahui.

Pada tulangan bergerigi (deformed) bentuk gerigi dari tulangan umumnya berbeda antara

suatu produk dengan produk lainnya. Bentuk gerigi akan sangat berpengaruh terhadap kuat

rekatan atau panjang penyaluran dari tulangan. Peraturan Beton Bertulang Indonesia, SNI

03-2847-2002, memberikan formula untuk menghitung panjang penyaluran. Sebagai contoh,

panjang penyaluran hasil dari formula tersebut, untuk tulangan berulir dengan fy = 360 MPa

dalam beton dengan f’c= 20 MPa adalah sebesar 40 kali diameter tulangan untuk tulangan tanpa kait dan 20 kali diameter untuk tulangan dengan kait. Sayangnya SNI 03-2847-2002

tidak memberikan ketentuan menghitung panjang penyaluran untuk tulangan polos, sehingga

timbul kesulitan dalam menentukan panjang penyaluran untuk tulangan tersebut. Selain itu

formula tersebut juga tidak menyertakan bentuk gerigi sebagai variabel, sehingga pengaruh

perbedaan dari bentuk gerigi ini terhadap kuat rekatan atau panjang penyaluran tidak dapat

(11)

11 Selain itu elemen struktur beton bertulang juga memiliki tulangan kekangan dalam bentuk

sengkang. Adanya tulangan kekangan ini memberikan peningkatkan kuat rekatan pada

tulangan. Eligehausen et al. [1983] melaporkan peningkatan kuat rekatan sebesar dua kali

lipat pada beton dengan tulangan kekangan, terhadap beton tanpa tulangan kekangan. Akan

tetapi sistem pengekangan yang dikerjakan pada penelitian Eligehausen et al. berbeda dengan

system pengekangan yang diberikan oleh sengkang elemen balok, sehingga pengaruh luas,

serta jarak sengkang terhadap kuat rekatan atau panjang penyaluran tulangan pada beton

masih belum jelas diketahui.

Ujung tulangan dari beton bertulang umumnya diberi kait untuk tulangan < 16mm dan tanpa

kait untuk tulangan >= 16 mm. Adanya kait akan memberikan tambahan kekuatan sambungan

atau penjangkaran. Ada berbagai jenis bentuk kait ujung yang dapat digunakan serta panjang

kait pun dapat dibuat bervariasi. Hal ini tentunya akan berpengaruh terhadap kekuatan

penjangkaran yang diberikan oleh kait tersebut. Pengaruh dari panjang serta bentuk kait

terhadap tambahan kekuatan sambungan atau kekuatan penjangkaran juga belum begitu

terinformasikan secara jelas. Untuk bisa merencanakan panjang penyaluran tulangan dengan

kait, maka perlu diketahui kuat rekatan baja tulangan pada balok tersebut serta gaya jangkar

yang diberikan oleh kait pada ujungnya.

1.2 Rumusan Masalah

SNI 03-2847-2002 memberikan formula untuk menghitung panjang penyaluran. Akan tetapi

formula pada peraturan tersebut tidak secara langsung memperhitungkan kuat rekatan

tulangan, walaupun sebenarnya panjang penyaluran merupakan fungsi dari kuat rekatan.

Sehingga untuk dapat menghitung panjang penyaluran tulangan maka perlu diketahui besar

kuat rekatan tulangan pada beton. Dari beberapa variable yang mempengaruhi kuat rekatan,

luas tulangan kekangan per satuan panjang adalah variable yang didapat dari hasil

perhitungan, variable yang lain nya biasanya dipakai sebagai konstanta. Untuk itu perlu

diketahui bagaimana pengaruh luas tulangan kekangan per satuan terhadap kuat rekatan dan

(12)

12 Data-data kuat rekatan yang saat ini bisa didapat adalah berdasarkan pada penelitian tulangan

tunggal yang ditanam pada tengah penampang beton sehingga memiliki selimut yang cukup

besar. Sedangkan kasus yang dihadapi pada sambungan adalah; tulangannya tidak tunggal

(melainkan overlap), terletak pada tepi penampang dengan tebal selimut beton yang terbatas,

serta memiliki tulangan sengkang sebagai pengekang. Dari semua variable yang

mempengaruhi kuat rekatan dan panjang penyaluran, variable luas tulangan kekangan sangat

penting untuk diketahui karena variabel ini menyatakan luas serta jarak sengkang yang selalu

merupakan hasil dari perhitungan. Variable yang lainnya umumnya berupa konstanta karena

merupakan persyaratan dan data yang dipakai pada perencanaan. Jadi permasalahannya

adalah bagaimana pengaruh luas tulangan kekangan terhadap kuat rekatan dan panjang

penyaluran tulangan yang tertanam pada beton.

1.3 Batasan Masalah

Hal-hal yang dapat mempengaruhi kuat rekatan sambungan lewatan adalah bentuk permukaan

tulangan (polos atau berulir), jarak antar tulangan, kuat tekan beton, tebal selimut beton, serta

luas dan jarak tulangan sengkang. Karena terlalu banyaknya variable yang mempengaruhi

kuat rekatan, maka untuk itu penelitian ini di batasi hanya untuk jenis tulangan berulir.

Diameter tulangan kekangan hanya dibatasi untuk satu jenis diameter dengan jarak yang

divariasikan. Beton yang dipakai hanya satu jenis, yaitu beton dengan perbandingan volume

(13)

13 BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Panjang Penyaluran

Agar tulangan pada beton bertulang dapat memberikan kekuatan penuh pada daerah dekat

ujung maka daerah tersebut harus memiliki panjang penyaluran yaitu panjang dari titik yang

ditinjau keujung tulangan paling sedikit harus sama dengan λd. SNI 03-2847-2002

memberikan rumus untuk menghitung λd , salah satunya, untuk tulangan horizontal berulir dia

≤ 19 mm, dengan jarak antara tulangan ≥ d, selimut beton ≥ d dan memiliki tulangan

sengkang sepanjang penyaluran dengan jarak tidak melebihi jarak minimum yaitu:

λd =

0,5 �_�

�′ ………..(2.1)

Rumus yang hampir sama diberikan oleh peraturan Canada, CSA Satandard A23.3-94,yaitu:

λd =

0,468 �_�

�′ ………..(2.2)

Untuk tulangan yang memiliki kait dengan kuat leleh 400 MPa, SNI dan CSA standard

memberikan rumus yang sama yaitu:

λd =100 / �′ ………..(2.3)

Dengan menggunakan formula SNI maka untuk tulangan dengan fy = 360 MPa dan beton

dengan f’c= 20 MPa didapat besar panjang penyaluran λd sebesar 40*db untuk tulangan

tanpa kait dan 20*db untuk tulangan dengan kait standar.

2.2 Panjang Lewatan

Pada balok dengan tulangan yang disambung dengan cara lewatan (overlapping), peraturan

SNI maupun CSA Standard menyarankan hal yang sama yaitu panjang lewatan sambungan

sebesar 1,3*λd untuk kondisi umum atau dapat dipakai sebesar 1,0* λd jika tulangan yang

dipakai ≥ 2 kali yang dibutuhkan pada daerah sambungan dan sambungan tidak dilakukan pada satu tempat.Jadi untuk mendapatkan kondisi kekuatan penuh pada sambungan lewatan

maka diperlukan panjang lewatan sebesar 52*db untuk tulangan tanpa kait dan 26*db untuk

tulangan dengan kait.Kedua peraturan diatas tidak memberikan penjelasan tentang berapa

(14)

14 2.3 Kuat Rekatan

Untuk dapat mengetahui panjang penyaluran yang diperlukan suatu tulangan maka perlu

diketahui terlebih dahulu bagaimana perilaku rekatan tulangan tersebut dalam beton dan

berapa besar kuat rekatannya. Ada dua definisi tentang kuat rekatan yaitu;

Pertama, tegangan rekatan rata-rata maximum pada permukaan tulangan, yaitu pada saat

beban mencapai maximum. Untuk mencapai ini diperlukan slip yang cukup besar dan kondisi

ini tidak mungkin diberikan oleh elemen beton bertulang karena panjang slip tidak lain adalah

lebar retak dari baloknya.

Kedua adalah tegangan rekatan kritis, yaitu tegangan rekatan rata-rata pada saat slip mencapai

slip maximum yang diijinkan pada saat struktur dinyatakan sudah hendak runtuh. Beberapa

peneliti menyarankan menggunakan nilai slip maximum yang diijinkan sebesar 0,25mm [1].

S.Pul [2010] meneliti hubungan antara kuat rekatan tulangan pada beton untuk beberapa

diameter tulangan polos dan tulangan berulir. Tulangan di tanam dalam kubus beton 15x25

cm dengan panjang 30 x diameter tulangan dan selanjutnya dilakukan uji tarik pada

tulangan.Beton yang dipakai memiliki kuat tekan cylinder karakteristik sebesar 35,6 MPa.

Hubungan antara tegangan rekatan dan slip yang terjadi di tampilkan dalam bentuk grafik,

salah satunya adalah seperti grafik pada gambar 2.1 dibawah ini. Selanjutnya nilai tegangan

rekatan maksimum dan tegangan rekatan pada slip 0,25mm untuk berbagai jenis tulangan

disimpulkan dalam bentuk tabel 2.1 berikut

Gambar 2.1

(15)

15

Tulangan yang ditanam dapat mengalami kegagalan atau keruntuhan akibat slip pada bagian

penyaluran nya jika beban yang bekerja melebihi kuat rekatan dari tulangan tersebut. Bentuk

keruntuhannya secara garis besar dapat dikelompokan menjadi dua jenis yaitu jenis

keruntuhan untuk penyaluran yang pendek dan jenis keruntuhan untuk penyaluran yang

panjang. Untuk tulangan dengan panjang penyaluran yang pendek,akan terjadi slip pada

permukaan tulangan akibat hancurnya beton disekitar tulangan akibat tekan dan geser seperti

yang ditunjukan pada gambar 2.2. Sedangkan untuk tulangan yang panjang penyalurannya

panjang, keruntuhan terjadi akibat beton mengalami tarik radial dan retak sehingga

mengakibatkan tulangan kehilangan daya rekatannya seperti yang diilustrasikan pada gambar

2.3.

2.5 Pengaruh Tulangan Kekangan

Eligehausen et. Al. [1983] melakukan penelitian untuk mendapatkan hubungan antara

tegangan rekatan terhadap luas tulangan kekangan pada benda uji yang berperilaku seperti

tulangan balok yang mengangker pada kolom, seperti pada gambar 2.4. Tulangan kekangan

yang dimaksud adalah tulangan yang tegak lurus terhadap tulangan yang dilakukan penarikan

untuk mendapatkan kuat rekatannya. Luas tulangan kekangan divariasikan terhadap luas

tulangan yang diuji. Hasil pengujian disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara tegangan

rekatan terhadap slip pada ujung bebas untuk berbagai variasi luas tulangan kekangan seperti

pada gambar 2.5.

Dari hasil tersebut terlihat bahwa luas tulangan kekangan pada benda uji mempengaruhi kuat

(16)

16 terhadap luas tulangan uji sebesar 25% memberikan kuat rekatan sekitar dua kali dari benda

uji yang tidak menggunakan tulangan kekangan. Akan tetapi pada nilai ratio 100% atau lebih,

kuat rekatan tidak bertambah lagi seiring dengan meningkatnya ratio. Artinya ada nilai

optimum untuk ratio luas tulangan kekangan.

Menurut ACI 408, 1992, pengaruh tulangan kekangan terhadap panjang penyaluran diberikan

dalam bentuk faktor Ktr , yang terdapat dalam persamaan, dimana Ktr menyatakan indeks

tulangan transversal yang dinyatakan dalam persamaan;

� = � ��

10 � ………..(2.4)

dimana; Atr : adalah luas total tulangan transversal dalam jarak s

fy : adalah tegangan leleh tulangan transversal

s : adalah jarak tulangan transversal

n : jumlah tulangan memanjang yang dipasang sepanjang ld

Dari persamaan 2.4 dapat dilihat bahwa indeks tulangan transversal berbanding terbalik

dengan jarak sengkang dan berbanding lurus dengan luas dan kuat leleh tulangan sengkang.

Ketebalan beton disekeliling tulangan bisa berupa tebal selimut beton dan jarak antara

tulangan. Karena gaya transfer dari tulangan akan menjadi gaya tarik radial disekitar tulangan Gambar 2.4 Hubungan antara tegangan rekatan terhadap slip

(17)

17 maka tebal beton disekeliling tulangan memainkan peran penting pada kuat rekatan.

Demikian pula dengan jarak antar tulangan, setiap tulangan dipegang oleh beton yang

mengelilinginya, makin besar jarak tulangan maka makin luas beton yang memegangnya,

sehingga jarak antar tulangan juga mempengaruhi kuat rekatan.

SNI 03-2847-2002 menyertakan faktor tebal selimut dan jarak antar tulangan dalam

perhitungan panjang penyaluran tulangan dalam bentuk persamaan;

�

=

1,2��

�′

�

( +� ) ………..(2.5)

Persamaan ini merupakan adopsi dari formula yang diberikan ACI 318, 08 dimana;

db : adalah diameter tulangan

 : menyatakan faktor lokasi tulangan

 : menyatakan faktor pelapisan tulangan

 : menyatakan faktor ukuran tulangan

λ : menyatakan faktor jenis beton

c : menyatakan tebal selimut beton atau jarak tulangan (diambil yang terkecil)

Ktr : menyatakan faktor tulangan transversal

Dari persamaan 2.5 dapat dilihat bahwa faktor tebal selimut beton atau jarak tulangan

berbanding terbalik dengan panjang penyaluran sehingga atau berbanding lurus dengan kuat

(18)

18 BAB 3

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1 Tujuan Penelitian

Panjang penyaluran adalah panjang tulang tertanam terkecil yang memberikan kuat

penjangkaran setara dengan kuat leleh dari tulangan. Untuk mendapatkan nilai ini penelitian

harus dilakukan dengan memvariasikan panjang tulangan yang tertanam pada saat

mempelajari pengaruh variable-variabel lainnya seperti kuat tekan beton, diameter tulangan,

pengekangan dan lain-lainnya. Sejauh yang diketahui, belum didapat refrensi penelitian yang

memvariasikan panjang tulangan tertanam dalam meneliti pengaruh variable lainnya. Karena

itu, dipandang perlu untuk memvariasikan panjang tulangan tertanam dalam melakukan

penelitian variable lainnya.

Perilaku rekatan tulangan yang tertanam pada beton adalah sangat kompleks, selain betuk

tulangan, kuat tekan beton dan tulangan kekangan, rekatan sangat dipengaruhi oleh regangan

yang terjadi pada tulangan tersebut. Sedangkan regangan pada tulangan tidak seragam

sepanjang tulangan tetapi bervariasi sesuai dengan kedalaman dari tulangan yang tertanam.

Oleh sebab itu rekatan sepanjang tulangan juga tidak akan sama. Penelitian tentang tegangan

rekatan yang ada lebih banyak menggunakan tulangan yang tertanam di tengah penampang

beton. Akan tetapi pada kenyataannya tulangan dipasang pada tepi beton dengan ketebalan

selimut tertentu, sehingga hasil penelitian tidak memberikan informasi kuat rekatan tulangan

pada kenyataannya.

Selanjutnya, sudah umum diketahui bahwa tulangan kekangan memberikan pengaruh

terhadap kuat rekatan dari tulangan yang tertanam. Banyak penelitian yang telah membahas

tentang hal itu, namun seperti sebelumnya, tulangan utamanya diletakkan ditengah-tengah

penampang sehingga tidak merepresentasikan kondisi yang sebenarnya.

Oleh sebab itu dilakukan penelitian pengaruh tulangan kekangan per satuan panjang terhadap

(19)

19 bertujuan untuk mempelajari bagaimana pengaruh luas tulangan kekangan per satuan panjang

tersebut terhadap kuat rekatan dari tulangan tertanam dan selanjutnya bagaimana

hubungannya dengan panjang penyaluran dari tulangan yang tertanam pada beton tresebut.

Dengan diketahuinya data hubungan tersebut, akhirnya diharapkan dapat dibuat formula

untuk menghitung kuat rekatan dan panjang penyaluran terhadap variable luas tulangan

kekangan per satuan panjang.

3.2 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian adalah untuk mendapatkan hubungan antara luas tulangan kekangan

per satuan panjang terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran tulangan yang tertanam

pada beton. Dengan diketahuinya hubungan tersebut selanjutnya dapat dibuat sebuah formula

(20)

20 BAB 4

METODA PENELITIAN

4.1 Rancangan Benda Uji

Untuk mengetahui pengaruh tulangan kekangan terhadap kuat rekatan dan panjang

penyaluran tulangan pada beton maka dibuat dua jenis benda uji yaitu benda uji pull-out ,

benda uji material beton dan baja tulangan. Pada benda uji pull-out, sebuah tulangan ditanam

pada satu sisi balok beton dengan tebal selimut yang konstan akan tetapi panjang tulangan,

jarak sengkang dan kondisi ujung yang bervariasi. Dengan perkiraan memakai mutu beton f’c

25 Mpa dan mutu baja fy 330, maka panjang penyaluran berdasarkan rumus SNI

03-2847-2002 seperti pada sub bab 2.6 diperkirakan sebesar 31,7 d.

4.1.1 Benda Uji Pull-out

Pengujian pull-out adalah pengujian dengan menarik langsung tulangan yang tertanam pada

balok beton. Dari pengujian ini akan didapat data hubungan antara beban dan slip

(pergeseran) yang akan dipakai untuk mempelajari perilaku rekatan tulangan. Pada benda uji

ini, tulangan ditanam sedemikian rupa sehingga memiliki tebal selimut beton 3 kali diameter

tulangan. Balok beton yang dipakai berukuran penampang 150x150 mm dan panjang sesuai

dengan panjang tulangan yang ditanamkan. Untuk menghindari efek tepi, maka pada semua

benda uji pull-out, tulangan diberi daerah bebas rekatan sepanjang 30 mm pada kedua ujung

beton dengan cara membungkusnya dengan pipa plastic kedap sebelum beton dicor. Ilustrasi

dari benda uji pull-out ditunjukkan pada gambar 4.1.

Panjang penyaluran adalah panjang tulangan tertanam minimum yang memberikan kekuatan

penjangkaran setara dengan kuat leleh dari tulangan yang tertanam tersebut. Untuk bisa

mendapatkan panjang penyaluran tersebut, dari setiap variasi luas sengkang, maka panjang

tulangan yang tertanam pada beton harus divariasikan. Jadi variabel yang di jadikan perubah

dalam menentukan kuat rekatan ini adalah, jarak tulangan kekangan dan panjang tulangan

tertanam.

Dengan memakai variabel perubah seperti diatas maka akan dibuat benda uji pull-out yang

(21)

21 sengkang diameter 4,7 mm kelompok 3 mengunakan sengkang diameter 5,3 mm, dan

kelompok 4 mengunakan sengkang diameter 6,5 mm. Setiap kelompok terdiri dari 5 jenis

variasi panjang tulangan tertanam, sehingga total ada 20 buah benda uji. Semua benda uji

menggunakan tulangan utama yang sama yaitu diameter 13mm. Jarak sengkang untuk semua

benda uji tersebut sama sebesar 3 kali diameter tulangan utama.

Kelompok 1 terdiri dari 5 benda uji tanpa sengkang dengan tulangan utama diameter 13mm.

Panjang tulangan utama yang tertanam divariasikan mulai 21 kali diameter tulangan utama

(21d) sampai 33d. Perkiraan panjang penyaluran menurut rumus SNI untuk baja fy 330 Mpa

dan beton f’c 25 Mpa didapat 31,7 d. Mengingat bahwa rumus pada peraturan umumnya

konservativ maka panjang penyaluran maksimum yang dipakai diambil 33 d. Untuk itu dibuat

serial benda uji dengan panjang penyaluran mulai dari 21 d sampai 33 d.

Kelompok 2 terdiri dari 5 benda uji yang menggunakan sengkang diameter 4.7mm dengan

tulangan utama diameter 13mm. Panjang tulangan utama yang tertanam divariasikan mulai 18

kali diameter tulangan utama (18d) sampai 30d.

Tabel 4.1. Rincian benda uji

(22)

22

Gambaran benda uji ditunjukkan pada gambar 4.1 berikut.

4.1.2 Benda Uji Material

batang tulangan dibuat 1 buah benda uji untuk setiap jenis tulangan. dengan menarik langsung

tulangan yang tertanam pada balok beton. Dari pengujian ini akan didapat data kuat tekan

beton kubus dan kuat leleh dari batang tulangan.

Gambar 4.1 Benda uji pull-out

Gambar perspektif tulangan

Gambar potongan

melintang Gambar perspektif _{benda uji}

(23)

23 4.2 Pembuatan Benda Uji

Untuk membuat benda uji pull-out pertama-tama dipersiapkan cetakan, yang dibuat dari

multiplex 18mm, sesuai dengan bentuk benda uji. Batang tulangan dan sengkang kemudian

dirakit sesuai dengan jenis benda uji, dan untuk membuat rangkaian tulangan menjadi kokoh

di tambahkan tulangan pengaku diameter 6mm pada bagian atas. Gambaran bentuk rangkaian

tulangan dapat dilihat pada gambar 4.1. Posisi tulangan diletakan pada tengah penampang

dengan tebal selimut 30mm dari sisi bawah. Pada benda uji pull-out, tulangan dibuat bebas

rekatan beton sepanjang 30mm pada kedua ujung beton untuk menghindari pengaruh ujung

pada analisa data hasil pengujian.

Tulangan yang telah dirakit diletakkan didalam cetakan kemudian dilakukan pengecoran

beton, yang telah dibuat sesuai dengan campuran yang direncanakan. Posisi bekisting pada

pengecoran beton dalam keadaan rebah, sedemikian rupa sehingga tulangan utama berada

pada sisi bawah. Selain itu dari beton yang sama dicetak juga tiga beton kubus ukuran

150x150x150mm. Cetakan dibuka setelah beton berumur 1 hari dan selanjutnya dilakukan

perawatan dengan membungkus semua benda uji (termasuk kubus beton) dengan karung

basah. Satu hari sebelum pengujian karung basah pembungkus benda uji dilepaskan untuk

membuat benda uji menjadi kering. Foto-foto dari benda uji pull-out dan beam-splice

ditunjukan pada gambar 4.2.

(24)

24 4.3 Metode Pengujian

Untuk mendapatkan kuat rekatan dan panjang penyaluran maka dilakukan pengujian pull-out,

yaitu menarik ujung tulangan pada benda uji yang bertumpu pada tumpuan. Pengujian benda

uji pull-out dilakukan pada benda uji setelah berumur 28 hari. Pengujian dilakukan pada

mesin uji tarik dengan melakukan penarikan tulangan dan penekanan beton seperti yang

diilustrasikan pada gambar 4.3.

4.4 Pengujian Benda Uji

4.4.1 Pengujian Tulangan dan Kubus Beton

Pengujian tarik batang tulangan diameter 11mm dilakukan pada mesin Computer Servo

Hydraulic Universal untuk mendapatkan perilaku kekuatan tarik dari tulangan tersebut. Kedua

ujung dari tulangan dipegang oleh penjepit (grip) kemudian dilakukan penarikan tulangan

dengan kecepatan 0,1kN/sec. Panjang bersih, panjang batang antara kedua ujung penjepit,

dari batang yang ditarik adalah 150 mm. Benda uji tarik hanya satu buah karena dianggap

perilaku batang tulangan tidak bervariasi terlalu jauh. Data beban dan deformasi dari

pengujian langsung diplot dalam bentuk grafik hubungan beban terhadap deformasi.

Pengujian tekan dilakukan pada benda uji cylinder beton yang berumur 32 hari. Ada tiga buah

buah cylinder beton yang diuji. Sebelum pengujian, cylinder beton diberikan capping terlebih

dahulu untuk mendapatkan permukaan yang rata. Pengujian dilakukan pada mesin uji tekan

dengan kecepatan 10 kN/sec.

Gambar 4.3 Ilustrasi Pengujian

Ld

30mm

(25)

25 4.4.2 Pengujian Benda Uji Pull-Out

Pengujian benda uji pull-out dilakukan pada benda uji yang berumur 32 hari. Pengujian

dilakukan pada mesin uji tarik Computer Servo Hydraulic Universal dengan melakukan

penarikan tulangan dan penekanan beton seperti yang diilustrasikan pada gambar 4.2. Panjang

tulangan bebas yang berada diantara beton dan penjepit tulangan sebesar 260 mm. Photo dari

pengujian pull-out ditunjukan pada gambar 4.3. Data hasil pengujian berupa beban dan

deformasi dicatat secara langsung oleh computer yang terhubung dengan mesin uji.

(26)

26

Pengujian material beton dilakukan dengan memberikan uji tekan pada benda uji kubus

beton. Pengujian dilakukan di Laboratorium Material dan Bahan Prodi Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Udayana. Hasil pengujian berupa data beban tekan hancur dari

masing-masing kubus beton yang ditampilkan pada tabel 5.1. Kuat tekan kubus didapatkan dari

membagi beban tekan dengan luas penampang kubus. Dan selanjutnya kuat tekan sylinder

didapat dengan mengalikan kuat tekan kubus dengan faktor 0,83. Berikut ini adalah hasil

pengujian kuat tekan kubus.

Tabel 5.1 Data Pengujian Kubus Beton

Benda Uji Luas

Kuat tekan cylinder rata-rata yang didapat adalah sebesar 24.6 Mpa. Nilai ini mendekati kuat

tekan yang direncanakan yaitu sebesar 25 Mpa.

B. Pengujian Kuat Tarik Leleh Batang Tulangan

Untuk memdapatkan kuat tarik leleh batang tulangan, dibuat benda uji berupa batang

tulangan dengan panjang 40 cm untuk masing-masing diameter tulangan. Kemudian

dilakukan pengujian tarik pada masing-masing benda uji tersebut dengan menggunakan mesin

(27)

27 Bahan Prodi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana. Pengujian dilakukan dengan

menarik batang tulangan sampai putus. Selanjutnya beban leleh di cari dengan memplot

regangannya pada nilai offset 0,2%. Hasil pengujian berupa data beban leleh dari

masing-masing tulangan ditampilkan pada tabel 5.2. Selanjutnya tegangan leleh tulangan didapatkan

dari membagi beban leleh dengan luas penampang tulangan.

Tabel 5.2 Data Pengujian Tulangan

Benda Uji _{Luas Tampang} _{Beban Leleh} _f_y

5.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Pull-Out

Hasil pengujian benda uji pull-out untuk adalah berupa data berupa beban tarik maksimum

yang diberikan oleh benda uji. Selanjutnya beban tarik maksimum yang diberikan oleh

masing-masing benda uji dirangkum dan ditunjukkan dalam bentuk tabel. Selain itu di

perhatikan pula bagaimana mode keruntuhan dari benda uji pada saat beban maksimum

tersebut. Tabel 5.3 menunjukkan nilai beban maksimim dan moda keruntuhan dari

masing-masing benda uji pull-out.

Tabel 5.3 Data Pengujian Pull-Out

(28)

28

Untuk benda uji pull-out dengan panjang tulangan tertanam  panjang penyaluran, maka pada

beban maksimum tulangan utama didalamnya akan mengalami keruntuhan akibat pergeseran

(slip), sehingga hasil pengujian benda uji akan memberikan nilai beban maksimum  beban

leleh dari tulangan. Akan tetapi jika panjang tulangan tertanam > panjang penyaluran maka

gaya rekatannya akan lebih besar dari kuat leleh tulangan sehingga tulangan utama yang akan

mengalami keruntuhan tarik. Kondisi ini tidak diharapkan pada penelitian ini karena yang di

fokuskan adalah mencari panjang penyaluran tulangan yaitu panjang terkecil yang

memberikan kuat rekatan yang setara dengan kuat leleh dari tulangan. Hubungan antara

panjang tulangan tertanam dengan beban maksimum yang diberikan untuk masing-masing

kelompok benda uji ditunjukkan pada grafik 5.1 sampai dengan 5.4.

(29)

29 5.2.2 Tegangan Rekatan

Dari beban maksimum yang didapat, kemudian dihitung tegangan rekatan dari tulangan

yang tertanam yaitu dengan membagi beban terhadap luas permukaan tulangan. Selanjutnya

dibuat kurva hubungan antara tegangan rekatan terhadap panjang tulangan dari

(30)

30 Dari grafik hubungan antara panjang tulangan terhadap tegangan rekatan dari setiap

kelompok tulangan sengkang yang sama didapat bahwa nilai tegangan gesernya menurun

seiring dengan bertambah panjangnya tulangan dan mencapai nilai asymtotis pada panjang

tulangan yang sama dengan panjang penyaluran. Khusus untuk kelompok tulangan sengkang

dia. 5.7 dan 6.5 tidak didapat nilai beban maksimum yang mendekati kuat leleh tulangan yaitu

49 kN. Untuk itu dicari nilai extrapolasi beban maksimum dengan menggunakan nilai

tegangan geser terkecil (nilai asymtotis) yang didapat dengan pendekatan. Kemudian dari

tegangan geser tersebut dihitung panjang penyalurannya. Gambar 5.10 menunjukkan

hubungan antara tegangan rekatan terhadap A/s pada kondisi panjang penyaluran. Dari kurva

terlihat nilai mendekati asymtotis pada A/s lebih besar dari 0.7 yaitu sebesar 3.45 MPa.

0.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80

(31)

31 5.2.3 Panjang Penyaluran

Panjang penyaluran adalah panjang terkecil yang memberikan kuat lekatan tulangan yang

sama dengan kuat leleh dari tulangannya. Panjang penyaluran ini dihasilkan dari perkalian

luas permukaan terhadap kuat rekatan rata-rata dari tulangan. Selanjutnya kuat rekatan ini

dipengaruhi oleh tegangan kekangan yang diberikan oleh sengkang yang merupakan fungsi

dari luas tulangan sengkang dan jarak nya. Makin besar luas tulangan sengkang akan makin

besar pula tegangan kekang yang diberikan. Sebaliknya makin besar jarak sengkang, makin

berkurang tegangan kekangan yang diberikan. Oleh sebab itu nilai variable luas tulangan

sengkang per satuan jarak sengkang akan menentukan nilai panjang penyaluran. Untuk itu

dibuat kurva hubungan antara penjang penyaluran terhadap luas tulangan sengkang persatuan

panjang jarak sengkang (A/s) yang ditampilka pada gambar 5.11.

Dari kurva gambar 5.11 terlihat bahwa panjamg penyaluran pada beton tanpa tulangan

sengkang adalah 33d dan selanjutnya panjang penyaluran akan semakin berkurang dengan

memberikan tulangan sengkang. Kurva hubungan antara A/s terhadap panjang penyaluran

mendekati asymtotis pada nilai A/s yang besar. Pada nilai A/s lebih besar dari 0.7 nilai

panjang penyaluran akan konstan pada angka sekitar 27d.

(32)

32 Membandingkan formula pada SNI 03-2847-2002 yang menyertakan faktor tebal selimut dan

jarak antar tulangan dalam perhitungan panjang penyaluran tulangan dalam bentuk persamaan

2.4 dan 2.5 yaitu;

Dalam tabel tersebut juga dibandingkan dengan panjang penyaluran hasil experiment.

Tabel 5.4 Panjang Penyaluran Teoritis dan Experimen

Benda Uji Atr Fys s n Ktr c (c+Ktr)/d L/d

Dari tabel 5.4 terlihat bahwa hasil teoritis lebih besar sekitar 10% dibandingkan dengan hasil

experimen pada benda uji tanpa sengkang, namun pada benda uji dengan tulangan sengkang

hasil teorits lebih kecil antara 2% sampai 12% dari hasil experimen. Melihat batasan nilai

(33)

33 memberikan nilai L/d = 27.0 yaitu hamper sama dengan benda uji d-5.3. Nilai batasan ini

agak berbeda sedikit dengan batasan nilai (c+Ktr)/db yang tercantum dalam SNI yaitu sebesar

2.5. Perbedaan nilai teoritis dengan nilai experiment kemungkinan disebabkan karena pada

pengujian pull-out ada bagian selimut beton yang mengalami tekan akibat dari system

pengujian, sedangakan rumus teoritis dipakai pada keadaan tulangan diselimuti oleh beton

(34)

34 BAB 6

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian, pengolahan data dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan

sebagai berikut:

1. Tegangan rekatan dari tulangan sangat dipengaruhi oleh panjang tulangan yang

tertanam pada beton. Makin panjang tulangan tertanam, makin kecil tegangan

rekatannya. Tegangan rekatan tersebut akan menurun seirng dengan panjang tulangan

tertanam, dan mendekati nilai asymtotis pada panjang tulangan tertanam sebesar nilai

panjang penyaluran dari tulangan tersebut.

2. Tegangan rekatan pada kondisi panjang tulangan tertanam sama dengan panjang

penyaluran adalah sebesar 2.8 MPa. untuk beton tanpa sengkang dan 3.47 MPa. untuk

beton dengan luas sengkang per satuan panjang (A/s) = 0,7

3. Panjang penyaluran berbanding terbalik denga luas tulangan sengkang persatuan

panjang (A/s). Makin besar nilai A/s maka nilai panjang penyaluran akan berkurang.

Panjang penyaluran untuk beton tanpa tulangan adalah sebesar 33d kemudian mengecil

dengan adanya tulangan kekangan sehingga mencapai nilai 27d untuk tulangan

kekangan dengan A/s = 0,7.

4. Nilai panjang penyaluran yang didapatkan dari hasil penelitian cukup mendekati nilai

yang didapati dari hasil teoritis menggunakan formula SNI 03-2847-2002. Akan tetapi

hasil penelitian menunjukkan ada perubahan pada pemakaian batasan nilai (c+Ktr)/db

dari 2.5 menjadi 3.2. sehingga formula tersebut dapat dipakai untuk tulangan sengkang

yang lebih rapat dengan nilai (c+Ktr)/db sampai 3.2.

6.2 Saran-Saran

Setelah meninjau hasil-hasil dari penelitian ini beserta kesimpulannya maka berikut ini ada

beberapa saran yang di anjurkan bagi para praktisi teknik sipil sebagai berikut:

1. Pemakaian formula SNI 03-2847-2002 yang membahas perhitungan panjang

(35)

35 2. Karena system pengujian ini menyebabkan adanya tekan pada selimut beton yang

membuat hasilnya tidak sesuai dengan kondisi kenyataannya, maka perlu dilakukan

penelitian dengan menggunakan system dimana benda uji tidak sampai mengalami

(36)

36 DAFTAR PUSTAKA

Canadian Portland Cement Association, 1995, Concrete Design Handbook, 2nd edition

BSN, Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Gedung, SNI 03-2847-2002

S. Pul, 2010, Loss of concrete steel bond strength under monotonic and cyclic loading of light

weight and ordinary concrete, Iranian Journal of Science and Technology, Vol 34, pp

397-406

S. Pul, Husem, M., Gorkem, S. E. & Yozgat, E. (2007). Lightweight and ordinary

concrete-steel bond strength.2nd. International Symposium on Connection between Steel and Concrete,

Proceedings book, Vol. 2, pp. 1141-1150, Stuttgart, Germany.

Standar Nasional Indonesia (SNI) SNI 03-2847-2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton