1
ANALISA LENTUR DAN EKSPERIMENTAL PERKUATAN BALOK
BETON BERTULANG DENGAN SIKA CARBODUR PLATESPASCA
KERUNTUHAN PADA BALOK BETON BERTULANG NORMAL
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Oleh :
090404093
T.DIPUTRA KERLIANSYAH
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
i ABSTRAK
Penelitian yang ada pada saat ini berpengaruh kepada bagaimana cara menciptakan
suatu konstruksi yang kuat, aman dan murah dengan memanfaatkan teori-teori yang ada.
Berdasarkan diagram tegangan tekan disebutkan bahwa balok beton bertulang mengalami
lentur murni pada saat diberikan beban hingga mencapai batas runtuhnya, dimana tegangan
tekan ditahan oleh balok sepanjang dari garis netral ke serat atas balok dan tegangan tarik
ditahan oleh baja. Ditinjau dari fungsi beton pada balok beton bertulang, dikatakan bahwa
pada daerah tarik ditahan oleh tulangan baja dan daerah tekan ditahan oleh beton,pada
balok yang sudah runtuh akan di perbaiki lagi dengan menggunakan sika carbodur
Hasil pengujian menunjukkan bahwa balok beton bertulang yang diperbaiki
mengalami penurunan lendutan dan regangan sebesar 10.97 % dan 7,82 % serta
peningkatan kapasitas lentur balok beton bertulang sebesar 8,01 %. Dari hasil pengujian
dapat diambil kesimpulan bahwa balok beton bertulang normal yang telah di perbaiki
dapatlebih kuat.
Kata kunci: Balok Beton Bertulang, Normal, Carbodur, Lendutan, Regangan,
ii KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir yang berjudul “ANALISA LENTUR DAN EKSPERIMENTAL PERKUATAN BALOK BETON BERTULANG
DENGAN SIKA CARBODUR PLATES PASCA KERUNTUHAN PADA BALOK BETON BERTULANG NORMAL” ini dimaksudkan untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi
karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada
kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya
kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan waktu, dukungan, masukan, serta bimbingan kepada penulis untuk
menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Ir. Besman surbakti,M.T, dan Ir. Torang Sitorus,M.T., sebagai Dosen
Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
5. Kedua orangtua, Teuku Marzuki dan Erlis Erawaty , yang tak pernah berhenti
memberikan doa, dukungan, motivasi, kasih sayang dan segalanya untuksaya
selama ini. serta seluruh keluarga besar saya yang selalu mendukung dan
iii 6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran
kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa: Fauzi ‘10, Rahmad ‘10, Bagus ’12, Nanda
’12.
8. Seluruh staf pegawai kak Lince, Kak Dina, Kak Dewik, Bang Julpan, Bang Jul KP,
Bang Edi , Bang Amin dan Wong Tuo Penunggu Beton dan juga semua pegawai
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
9. Seluruh keluarga saya sipil 2009 yang telah sangat banyak membantu saya mulai
dari awal proses pengerjaan tugas akhir : Ade Septiawan, Tama Husein (Saddam),
Ali Modo Idris, Odoy, Dicky, Ubul, Wahyu Impal, Sandy, Kirun, Irsyad, Hafiz
Lida, Pandu, Rizky Utama, Rizky Tamba, Perkasa Damanik, Kibran Buyung
samudra, Dewik, Posma Nikolas Hutabarat, Mario, Ableh, Bang Alle, dan
semuanya.
10.Teman-teman seperjuangan yang sudah duluan tamat.
11.Semua abang/kakak dan adik-adik angkatan yang telah membantu penulis selama
pengerjaan tugas akhir ini: Bang Gejond , Bang Indra , Muis, Kembat Insyaf,
Lumajun, Novia,Suryadi, Acong, Puter, yang selalu memberi canda dan tawa serta
temaan-teman lainya yang tidak bisa dituliskan satu-persatu yang lainya.
12.Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam
mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat
iv Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun
dalam penyempurnaan tugas akhir ini
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,Oktober 2015 Penulis
v DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ...………... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR GRAFIK ... xi
DAFTAR NOTASI ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 6
1.3 Tujuan Penelitian ... 7
1.4 Batasan Masalah ... 7
1.5 Sistematika Penulisan... 8
1.6 Metode Penelitian ... 9
1.7 Pelaksanaan Penelitian ... 10
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 12
2.1. Umum ... 12
2.2. Bahan Yang Digunakan ... 12
2.2.1Semen Portland ... 12
2.2.2 Agregat...13
2.2.3 Air ... 14
vi
2.3. Sifat Beton………...………..………...16
2.3.1 Kuat Tekan ………..……….……… 16
2.3.2 Kuat Tarik ………..……..……….17
2.3.3 Kuat Geser ………..……..………18
2.3.4 Rangkak ………..……..………19
2.3.5 Susut ………..……..………...19
2.4. Perilaku Tegangan-Regangan Beton …..………..……….20
2.5. Balok Beton Bertulang ………...……….………..22
2.5.1 Baja Tulangan ………....…………...23
2.5.2 Analisa Balok Beton Bertulang ……..…………..………24
2.5.2.1 Analisa Balok Terlentur Tulangan (Tunggal)………... 26
2.5.2.2 Analisis Balok Terlentur Tulangan(Rangkap)……….. 28
2.5.2.3 Tulangan Geser………..…..…...………... 30
2.6. Retak………..………..……….. 31
2.7. Lendutan ……….………...33
2.7.1 Perhitungan Lendutan ………..…... 34
2.7.2 Momen Inersia Penampang Retak ……….………...36
2.8. Sejarah Fiber Reinforced Polymer (FRP) ... 37
2.9. Penggunaan FRP pada Struktur Bangunan... 37
2.10.Material FRP (Fiber Reinforced Polymer )...38
2.11.Sika Carbodur Plates Sebagai Bahan CFRP...39
vii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 42
3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang ...42
3.2 Perencanaan Campuran Beton ………...46
3.2.1 Perencanaan Campuran Benda Uji Silinder………... 46
3.2.2 Perencanaan Campuran Benda Balok Beton Bertulang ..……. 47
3.2.3Persiapan Pembuatan Benda Uji ………..………48
3.2.3.1 Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder.………48
3.2.3.2 Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang………...………….……….49
3.2.4 Pengecoran Benda Uji ...……….…………...………... 50
3.2.5 Perawatan Benda Uji Pasca Pengecoran ……….……. 53
3.3 Pengujian Kuat Tekan Beton ………...………….. 54
3.4 Pengujian Kuat Tarik Beton ………..………….………...…56
3.5 Pengujian Kuat Lentur ………...57
3.6 Perbaikan Balok Pasca Keruntuhan ... 59
3.7 Bagan Alir Percobaan...61
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN .………...63
4.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik ……….63
4.1.1 Kuat Tekan Silinder Beton …..………..………...63
4.1.2 Kuat Tarik Belah Silinder Beton ………..……… 65
4.2. Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang ……..….………..66
4.3. Lendutan Balok Secara Teori..…….……….………...69
4.4. Pengujian Regangan Balok Beton Bertulang ……..……….. 92
viii 4.5.1 Hubungan Tegangan-Regangan Beton Balok
Beton Bertulang………...104
4.5.2 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik Balok Beton Bertulang………..……...110
4.6. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Normal...…..……107
4.7. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Setelah Diperbaiki Dengan Carbodur...114
4.8. Retak Balok Beton Bertulang BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………..……...131
5.1 Kesimpulan………..………..………...……….. 131
5.2 Saran ………...………...……..………..….. 131
ix DAFTAR GAMBAR
No Judul Hal
1.1 Momen dan Lintang dalam Kondisi Lentur Murni 3
1.2 Diagram Tegangan Tekan Penampang Balok 4
1.3 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang 11
1.4 Potongan Memanjang Benda Uji Balok Beton Bertulang 8
1.5 Pembebanan dan perletakan dial indikator pada balok beton bertulang normal
9
2.1 HubunganTegangan dan Regangan Benda Uji Beton 17
2.2 Hubungan Tegangan-Regangan Linear 21
2.3 Perilaku Lentur Balok Beban Kecil 22
2.4 Perilaku Lentur Balok Beban Ultimat 25
2.5 Diagram Tegangan Regangan Seimbang 25
2.6 Balok Tegangan Ekivalen Whitney 26
2.7 Analisa Balok Bertulangan Rangkap 29
2.8 Retak pada Balok 32
3.1 Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang 43
3.2 Sketsa Pembebanan Balok Beton Bertulang 47
3.3 Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang Normal 48
3.5 Cetakan Benda Uji Silinder 48
3.6 Bahan Adukan Benda Uji 49
3.7 Dimensi Balok Beton Bertulang Normal 49
3.9 Proses Pengadukan Campuran Beton 51
3.10 Pengujian Slump 51
3.11 Proses Pengecoran 52
3.12 Beton setelah diratakan dengan sendok semen 52
x
3.16 Benda Uji Silinder 54
3.17 Penimbangn Benda Uji 55
3.18 Pengujian Kuat Tekan Silinder Beton 55
3.19 Pengujian Kuat Tarik Silinder Beton 56
3.20 Benda Uji Silinder yang Telah Terbelah 57
3.21 Dial Indicator 58
3.22 Alat Pompa dan hydraulic Jack 58
3.23 Selang Hydraulic dan Manometer 59
4.1 Positioning Dial Indicator Lendutan 67
xi DAFTAR GRAFIK
No Judul Hal
4.1 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang Normal 68
4.2 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang setelah di perbaiki 69
4.3 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teori pada Balok Beton Bertulang Normal
78
4.4 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teori pada Balok Beton Bertulang setelah di perbaiki
88
4.5 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki
89
4.6 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Perhitungan Teori pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki
90
4.7 Hubungan Beban-Regangan Beton (εc) pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki
91
4.8 Hubungan Beban-Regangan Tulangan Tarik (εs) pada Balok Beton Normal dan setelah di perbaiki
101
4.9 Hubungan Tegangan-Regangan Beton (��) pada Balok Beton Bertulang Normal
102
4.10 Hubungan Tegangan-Regangan Beton(��)pada Balok Beton Bertulang setelah di perbaiki
103
4.11 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik (��) pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki
104
4.12 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik (��) pada Balok Beton Bertulang Normal
106
4.13 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik (��) pada Balok Beton Bertulang setelah di perbaiki
106
4.14 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik (��) pada Balok Beton BertulangNormal dan setelah di perbaiki
107
4.15 Hubungan Beban-Tegangan Lentur pada Balok Beton Bertulang Normal dan setelah di perbaiki
xii DAFTAR NOTASI
f’c : Kekuatan tekan (N/mm²)
P : Beban tekan (kg)
A : Luas permukaan benda uji (cm²)
SD : Deviasi standar (kg/cm²)
n : Jumlah total benda uji hasil pemeriksaan / jumlah data
ft : Kuat tarik belah (N/mm²)
� : Tegangan Beton (MPa)
Ec : Modulus elastis beton (MPa)
Es : Modulus elastis baja tulangan (MPa)
Nd : Resultan seluruh gaya tekan pada daerah di atas garis netral (N)
Nt : Resultan seluruh gaya tarik pada daerah di bawah garis netral (N)
Mr : Momen tahanan (Nmm)
z : Jarak antara resutante tekan dan tarik (mm)
c : Jarak serat tekan terluar ke garis netral (mm)
fy : Tegangan luluh tulangan (MPa)
Asb : Luas tulangan balok seimbang (mm²)
ρ : Ratio penulangan
d : Tinggi efektif balok (mm)
b : Lebar balok (mm)
β1 : Konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton
�� : Momen inersia efektif (mm⁴)
�� : Momen beban layan maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan
xiii ��r : Momen inersia transformasi pada penampang retak (mm⁴)
��r : Momen retak (Nmm)
fr : Modulus retak beton (MPa) = 0,7√�′�
yt : Jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik (mengabaikan tulangan
baja) = 1/2ℎ
q : Berat sendiri balok (N/mm)
��′ : Regangan tulangan tekan
�s : Regangan tulangan tarik
�� : Regangan beton
Mn : Momen nominal (Nmm)
Δ� : Lendutan (mm)
fc : Tegangan beton (N/mm²)
fs : Tegangan tulangan tarik (N/mm²)
