LAPORAN PENELITIAN JUDUL:

LAPORAN PENELITIAN

JUDUL:

PENGARUH TULANGAN SENGKANG DAN PANJANG TULANGAN TERTANAM TERHADAP REKATAN TULANGAN PADA BETON

PENELITI

Ir. I Nyoman Swastika MT. NIP: 19550928 198603 1002

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

JANUARI 2018

ii

ABSTRAK

Panjang penyaluran merupakan panjang tertanam minimum tulangan yang memberikan kuat tarik maksimum yang sebenarnya merupakan fungsi dari kuat rekatan antara baja terhadap beton pada bidang kontak. Rekatan tulangan pada beton sangat dipengaruhi oleh variable-variabel seperti kuat tekan beton, kuat tarik tulangan, tebal selimut, luas tulangan kekangan per satuan panjang dan bentuk tulangan. Maka perlu diketahui pula bagaimana pengaruh dari luas tulangan kekangan ini persatuan panjang terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran dari tulangan.

Oleh sebab itu dilakukan penelitian pengaruh luas tulangan sengkang persatuan panjang terhadap dan panjang tulangan tertanam terhadap rekatan tulangan pada beton. Penelitian dilakukan dengan membuat benda uji berupa kubus beton dengan ukuran penampang 150x150 mm dan panjang bervariasi sesuai dengan panjang tulangan. Variasi panjang tulangan diambil dengan menggunakan acuan nilai panjang penyaluran dari formula SNI yang kemudian dikurangi secara bertahap. Pada kubus ditanam tulangan sedemikian rupa sehingga memiliki tebal selimut beton yang konstan yaitu sebesar 2,5*diameter tulangan. Benda uji diberikan tulangan kekangan berupa sengkang dengan jarak yang divariasikan untuk mendapatkan pengaruh dari tulangan kekangan ini terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran dari tulangan. Dari dua variable yang divariasikan itu dibuat 20 jenis benda dan setiap jenis benda uji diwakilkan oleh satu benda uji.

Dari hasi penelitian tersebut didapat, panjang penyaluran dari tulangan semakin mengecil dengan meningkatnya luas tulangan sengkang. yang dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi;

d = (18 – 8,5*As)*db untuk As ≤ 0,35 mm2/mm

d = (13 – 9,0*As)*db untuk As ≥ 0,44 mm2/mm

Luas tulangan sengkang meningkatkan kuat rekatan dari tulangan yang ditanamkan pada beton, dengan pola hubugan yang disederhanakan menjadi bentuk linier dengan fungsi sebagai berikut;

 = 3,9 + 8,5* As (MPa.) untuk As ≤ 0,35 mm2/mm

 = 5,6 + 9,0* As (MPa.) untuk As ≥ 0,44 mm2/mm

i DAFTAR ISI DAFTAR ISI ……… i ABSTRAK ……… ii I. PENDAHULUAN ……… 1 1.1 Latar Belakang ……… 1 1.2 Rumusan Masalah ……… 3 1.3 Tujuan Penelitian ……… 4 1.4 Manfaat Penelitian ……… 4 1.5 Batasan Masalah ……… 4

II. TINJAUAN PUSTAKA ……… 5

2.1 Panjang Penyaluran ……… 5

2.2 Panjang Lewatan Sambungan ……… 5

2.3 Kuat Rekatan Tulangan Dalam Beton ……… 6

2.4 Keruntuhan Tarik Pada Sambungan ……… 7

2.5 Pengaruh Tulangan Kekangan Terhadap Kuat Rekatan ……… 7

III. METODA PENELITIAN ……… 9

3.1 Rancangan Benda Uji ……… 9

3.2 Pembuatan Benda Uji ……… 10

3.3 Metode Pengujian ……… 12

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ……… 15

4.1 Hasil Pengujian ……… 15

4.2 Pembahasan ……… 17

4.2.1 Panjang Tulangan Tertanam ……… 17

4.2.2 Panjang Penyaluran ……… 18

4.2.3 Kuat Rekatan ……… 19

4.2.4 Pengaruh Luas Sengkang Terhadap Kuat Rekatan ……… 20

V. KESIMPULAN DAN SARAN ……… 22

5.1 Kesimpulan ……… 22

5.2 Saran-Saran ……… 23

1 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 beton sekeliling nya, maka telah banyak dipelajari dan di teliti

2 hubungan antara kuat rekatan 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 diketahui.

3 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 perilaku rekatan tulangan pada beton. Dari beberapa variable yang mempengaruhi perilaku rekatan, penekanan hanya difokuskan pada luas tulangan kekangan persatuan panjang dan panjang penanaman. Sehingga permasalahan yang akan diteliti adalah bagaimana pengaruh luas tulangan sengkang per satuan panjang dan bagaimana pengaruh panjang tulangan yang tertanam pada beton terhadap kuat rekatan tulangan pada beton.

4 1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh luas tulangan sengkang per satuan panjang dan pengaruh panjang tulangan yang tertanam terhadap kuat rekatan tulangan pada beton. Hasil dari penelitian diharapkan dapat dipakai untuk membuat formula menghitung tegangan rekatan dan panjang penyaluran tulangan yang tertanam pada beton.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian adalah untuk mendapatkan pemahaman tentang perilaku rekatan tulangan tarik pada beton akibat pengaruh luas tulangan sengkang per satuan panjang dan akibat pengaruh panjang tulangan yang tertanam pada beton. Dengan pemahaman tersebut selanjutnya dapat dibuat formula untuk menghitung tegangan rekatan dan panjang penyaluran tulangan yang tertanam pada beton.

1.5 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 berat campuran semen, pasir dan kerikil, 1:2:3, dan factor air semen 0,5.

5 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 =

√ ……… 2.1

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

λd =

√ ……… 2.2

Untuk tulangan yang memiliki kait dengan kuat leleh 400 MPa, SNI dan CSA standard memberikan rumus yang sama yaitu:

λd = √ ……… 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 Sambungan

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

6 tanpa kait dan 26*db untuk tulangan dengan kait.Kedua peraturan diatas tidak memberikan penjelasan tentang berapa panjang penyaluran dan berapa panjang lewatan untuk tulangan polos.

2.3 Kuat Rekatan Tulangan Dalam Beton

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.

7 Diameter Jenis Fs (slip

0,25mm) MPa Fs (max) MPa τb (slip 0,25mm) MPa τb (max) MPa 8 mm Polos 310 318 2,58 2,65 Ulir 345 375 4,31 4,69 10 mm Polos 296 306 2,47 2,55 Ulir 500 515 6,25 6,44 12 mm Polos 270 270 2,20 2,20 Ulir 494 519 6,17 6,49 14 mm Polos 208 210 1,73 1,75 Ulir 537 570 6,71 7,13

2.4 Keruntuhan Tarik Pada Sambungan

Tulangan yang disambung 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 penyalurannyag panjang, keruntuhan terjadi akibat beton mengalami tarikradial dan retak sehingga mengakibatkan tulangan kehilangan daya rekatannya seperti yang diilustrasikan pada gambar 2.3.

Gambar 2.1 Tabel 2.1

8 2.5 Pengaruh Tulangan Kekangan Terhadap Kuat Rekatan

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 rekatan dari tulangan yang diuji. Benda uji yang menggunakan ratio luas tulangan kekangan 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.

Gambar 2.5 Hubungan antara tegangan rekatan terhadap slip Eligehausen et. Al. [1983]

9 BAB 3

METODA PENELITIAN

3.1 Rancangan Benda Uji

Untuk mendapatkan hasil penelitian kuat rekatan, yang sesuai dengan kondisi tulangan yang terpasang pada struktur beton bertulang, maka dibuat benda uji batang tulangan yang ditanam pada balok beton. Balok beton yang dipakai berukuran penampang 150x150 mm dan panjang sesuai dengan panjang tulangan yang ditanamkan pada balok tersebut. Tulangan ditanam sedemikian rupa sehingga memiliki tebal selimut beton yang konstan sesuai dengan persyaratan. Pada balok beton dipasang sengkang dengan diameter yang divariasikan untuk mendapatkan luas tulangan kekangan yang bervariasi. Untuk menghindari efek tepi, maka pada tulangan yang memerima beban dan pada ujung bebas diberi daerah bebas rekatan sepanjang 30 mm dengan cara membungkusnya dengan plastic kedap sebelum beton dicor.

Panjang penyaluran adalah panjang tulangan tertanam minimum yang mengakibatkan keruntuhan putus pada tulangan. 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 20 jenis benda uji. Untuk setiap jenis benda uji hanya dibuat 1 buah benda uji diperlukan 20 buah benda uji. Rincian benda uji ditunjukkan pada tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1. Rincian benda uji

Benda Uji Tulangan utama Sengkang Panjang lewatan Panjang beton S01 Ulir d 11 Tanpa sengkang 273 mm 333 mm S02 Ulir d 11 Tanpa sengkang 312 mm 372 mm S03 Ulir d 11 Tanpa sengkang 351 mm 411 mm S04 Ulir d 11 Tanpa sengkang 390 mm 450 mm S05 Ulir d 11 Tanpa sengkang 429 mm 489 mm

S11 Ulir d 11 D 4.7 – 50 mm 234 mm 294 mm

S12 Ulir d 11 D 4.7 – 50 mm 273 mm 333 mm

S13 Ulir d 11 D 4.7 – 50 mm 312 mm 372 mm

10 S15 Ulir d 11 D 4.7 – 50 mm 390 mm 450 mm S21 Ulir d 11 D 5.3 – 50 mm 195 mm 255 mm S22 Ulir d 11 D 5.3 – 50 mm 234 mm 294 mm S23 Ulir d 11 D 5.3 – 50 mm 273 mm 333 mm S24 Ulir d 11 D 5.3 – 50 mm 312 mm 372 mm S25 Ulir d 11 D 5.3 – 50 mm 351 mm 411 mm S31 Ulir d 11 D 6.5 – 50 mm 156 mm 216 mm S32 Ulir d 11 D 6.5 – 50 mm 195 mm 255 mm S33 Ulir d 11 D 6.5 – 50 mm 234 mm 294 mm S34 Ulir d 11 D 6.5 – 50 mm 273 mm 333 mm S35 Ulir d 11 D 6.5 – 50 mm 312 mm 372 mm

Gambaran benda uji ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut.

3. 2 Pembuatan Benda Uji

Untuk membuat benda uji sebelumnya dibuat terlebih dulu cetakan benda uji yang dibuat dari block board tebal 18 mm sesuai dengan ukuran benda uji dan sejumlah benda uji yang dibuat. Tulangan sengkang dan tulangan utama kemudian dirakit seperti pada gambar ilustrasi dengan variasi diameter sengkang dan panjang tulangan utama sesuai dengan tabel 3.1. Sengkang dibuat tertutup dengan ukuran luar 110x110mm untuk mendapatkan selimut beton 20mm dan dipasang dengan jarak setiap 50 mm. Pembungkusan dengan pipa plastic sepanjang 30mm dilakukan pada tulangan utama pada posisi di kedua ujung balok, dengan tujuan untuk mendapatkan kondisi yang bebas dari pengaruh ujung balok beton. Gambar 3.2A, menunjukkan cetakan yang berisi tulangan tanpa sengkang, selanjutnya gambar 3.2 B, C dan D menunjukkan cetakan yang berisi tulangan sengkang dengan diameter berturut-turut 4,7mm, 5,3 mm dan 6,5mm.

Gambar 3.1 Benda uji dan Rangkaian tulangan nya

Gambar rangkaian tulangan Gambar potongan benda uji Gambar 3 dimensi benda uji Ujung tulangan 30mm 30mm Ld 150mm 150mm Tulangan pengaku

11 Terdapat lima cetakan pada setiap gambar dengan panjang sesuai dengan yang disebutkan pada tabel 3.1.

Selanjutnya disiapkan beton dengan mutu K 250 yang disuplay oleh sebuah perusahan beton ready mixed. Beton yang dalam keadaan cair kemudian dituangkan kedalam cetakan benda uji sambil dirojok dengan tongkat guna mendapatkan pemadatan yang cukup. Untuk mendapatkan hasil pengujian mutu dari beton yang dipakai, dibuat juga benda uji berupa kubus beton 15x15x15 cm sebanyak tiga buah. Satu hari setelah pengecoran, cetakan benda uji kemudian dilepas dan dilakukan perawatan benda uji selama 28 hari dengan cara menutupnya dengan karung basah. Selanjutnya benda uji dibiarkan dalam keadaan terbuka tanpa perawatan sampai dilakukan pengujian yaitu pada umur sembilan bulan. Gambar 3.3A, menunjukkan benda uji tanpa sengkang, selanjutnya

Gambar 3.2 A Gambar 3.2 B

12 gambar 3.3 B, C dan D menunjukkan benda uji yang berisi tulangan sengkang dengan diameter berturut-turut 4,7mm, 5,3 mm dan 6,5mm. Terdapat lima buah benda uji pada setiap gambar dengan panjang sesuai dengan yang disebutkan pada tabel 3.1.

3. 3 Metode Pengujian

Pengujian dilakukan dengan metoda beam-end splice yaitu benda uji diperlakukan menyerupai ujung balok yang menerima beban lentur. Kondisi itu didapatkan dengan cara menarik ujung tulangan benda uji yang bertumpu pada tiga tumpuan seperti yang diilustrasikan pada gambar 3.2. Metoda ini dipakai agar mendapatkan kuat rekatan tulangan yang sesuai dengan kondisi real dari tulangan yang terpasang pada elemen beton

Gambar 3.3 A Gambar 3.3 B

13 bertulang. Pengujian dilakukan pada benda uji yang telah berumur 9 bulan guna mendapatkan perilaku rekatan tulangan pada umur beton tersebut. Pengujian dilakukan pada mesin uji tarik dengan melakukan penarikan tulangan pada benda uji yang ditumpu / dipegang pada tiga tempat seperti yang diilustrasikan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2 Ilustrasi Pengujian Ld 30mm 30mm 250mm Tumpuan Tumpuan

14 Gambar 3.3 menunjukkan foto pengujian benda uji pada mesin uji tarik. Benda uji diletakkan diatas blok besi paling atas, kemudian ujung tulangannya dijepit oleh pemegang yang terdapat pada blok besi yang dibawah. Pada saat mesin uji dijalankan maka blok besi yang paling bawah akan bergerak kebawah sehingga menarik tulangan. Karena posisi tulangan tidak pada tengah penampang, tapi pada tepi luar, maka akan terjadi momen kopel. Diperlukan dua tumpuan arah horizontal pada tepi atas dan bawah, seperti yang terlihat pada gambar 3.3, untuk melawan momen tersebut agar terjadi keseimbangan. Mesin uji dijalankan dengan mode kecepatan deformasi yang konstan yaitu sebesar 0,1 mm/sec. Data berupa gaya tarik yang terjadi pada tulangan dan deformasi dari ujung tulangan yang ditarik dicatat secara otomatis oleh computer yang terintegrasi dengan mesin uji.

15 BAB 4

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Data hasil pengujian berupa beban dan deformasi yang dicatat secara otomatis oleh computer ditampilkan dalam bentuk grafik hubungan beban dan deformasi. Beberapa dari grafik tersebut tersebut dapat dilihat pada lampiran. Semua umum bentuk grafik hubungan beban dan deformasi tersebut menunjukkan pola yang sama, yaitu dapat dibagi dalam tiga kondisi; saat kondisi elastis, saat kondisi leleh dan saat kondisi ultimit. Pada kondisi elastis, beban meningkat secara linier terhadap deformasi yang terjadi. Selanjutnya pada saat leleh, peningkatan beban hampir tidak ada atau sangat kecil saat bertambahnya deformasi. Akhirnya pada saat mencapai ultimit, sejalan dengan bertambahnya deformasi terjadi peningkatan beban kembali, walaupun tidak sebesar pada saat kondisi elastis. Beban dan deformasi akan terus bertambah sampai beban ultimit yang ditandai dengan turunnya beban keposisi nol secara tiba-tiba akibat benda uji mengalami keruntuhan. Data dari beban dan deformasi pada saat konisi ultimit dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil pengujian benda uji rekatan

Benda Uji Tulangan utama Panjang (mm) Sengkang Load (kN) Deformasi (mm) Moda Keruntuhan S01 Ulir d 12 273 tidak ada 40.6 62 slip S02 Ulir d 12 312 tidak ada 43.1 75 putus S03 Ulir d 12 351 tidak ada 43.4 80 putus S04 Ulir d 12 390 tidak ada 42.7 78 putus S05 Ulir d 12 429 tidak ada 42.9 76 putus S11 Ulir d 12 234 D 4.7 – 50 mm 41.8 64 slip S12 Ulir d 12 273 D 4.7 – 50 mm 42.5 82 putus S13 Ulir d 12 312 D 4.7 – 50 mm 43.2 79 putus S14 Ulir d 12 351 D 4.7 – 50 mm 42.9 78 putus S15 Ulir d 12 390 D 4.7 – 50 mm 42.7 77 putus S21 Ulir d 12 195 D 5.3 – 50 mm 41.3 65 slip S22 Ulir d 12 234 D 5.3 – 50 mm 42.8 79 putus S23 Ulir d 12 273 D 5.3 – 50 mm 43.6 80 putus S24 Ulir d 12 312 D 5.3 – 50 mm 43.0 79 putus S25 Ulir d 12 351 D 5.3 – 50 mm 43.2 79 putus

16 S31 Ulir d 12 156 D 6.5 – 50 mm 38.2 38 slip S32 Ulir d 12 195 D 6.5 – 50 mm 42.5 76 putus S33 Ulir d 12 234 D 6.5 – 50 mm 43.2 79 putus S34 Ulir d 12 273 D 6.5 – 50 mm 42.4 78 putus S35 Ulir d 12 312 D 6.5 – 50 mm 42.8 78 putus

Secara umum didapat dua pola keruntuhan yaitu keruntuhan ditandai dengan terjadinya slip tulangan pada beban maksimum dan keruntuhan yang ditandai dengan putusnya tulangan pada saat beban maksimum. Dari semua benda uji didapatkan besar beban leleh benda uji hampir sama dengan beban leleh dari tulangannya. Hal ini menunjukkan bahwa gaya rekatan dari tulangan yang ditanam telah melampaui gaya leleh dari tulangan. Selain itu data hasil pengujian menunjukkan pula bahwa keruntuhan slip memberikan nilai beban dan deformasi yang lebih kecil dari keruntuhan putus.

Selain benda uji utama, juga dibuat benda uji berupa kubus beton untuk mendapatkan kekuatan tekan beton dari benda uji dan benda uji tarik dari tulangan. Pengujian kuat tekan beton dilakukan dengan menguji tiga buah kubus beton yang mewakili kekuatan dari benda uji dan pengujian tarik tulangan dilakukan terhadap tiga buah benda uji tarik tulangan. Hasil pengujian kubus beton ditampilkan pada tabel 4.2 serta hasil pengujian tulangan ditampilkan pada tabel 4.3

Tabel 4.2 Hasil pengujian kubus beton Benda Uji Ukuran Beban Runtuh

(kN) Kuat Tekan Kubus (MPa) Kuat Tekan Cylinder fc’ (MPa) Kubus 1 150x150x150 680 30,2 25,1 Kubus 2 150x150x150 660 29,3 24,3 Kubus 3 150x150x150 690 30,7 25,4

Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik tulangan Benda Uji Diameter (mm) Beban Leleh (kN) Beban Ultimit (kN) Tegangan Leleh fy (MPa) Tegangan ultimit fu (MPa) Bar 1 12 32,2 43,2 286 382 Bar 2 12 31,8 42,9 281 379 Bar 3 12 31,6 42,5 279 376

17 4.2 Pembahasan

4.2.1 Panjang Tulangan Tertanam

Gaya penjangkaran yang diberikan oleh tulangan yang tertanam pada beton bergantung pada panjang tulangan yang tertanam. Semakin panjang tulangan yang tertanam maka gaya penjangkaran yang diberikan akan semakin besar pula. Secara umum gaya penjangkaran (Fa) dapat dinyatakan dalam rumus;

dengan;

d = diameter tulangan

ld = panjang tulangan tertanam

 = tegangan rekatan rata-rata antara tulangan dan beton Akan tetapi gaya penjangkaran yang melebihi kekuatan dari tulangan tidak akan bermanfaat karena tulangan akan mengalami putus saat beban melampaui kekuatan tulangannya. Sehingga panjang tulangan tertanam yang optimum adalah panjang tulangan tertanam yang memberikan kuat penjangkaran yang sama dengan kekuatan tulangan. Besar gaya penjangkaran dari benda uji dapat diketahui jika benda uji mengalami keruntuhan slip yaitu sama dengan besar beban yang tercatat pada saat runtuh. Sebaliknya untuk benda uji mengalami keruntuhan putus maka besar gaya penjangkarannya tidak tercatat namun yang pasti nilainya > dari kekuatan tulangan. Untuk mendapatkan pengaruh panjang tulangan yang tertanam pada beton terhadap kuat rekatan dari tulangan itu maka telah dibuat beberapa variasi panjang tulangan yang tertanam pada beton. Variasi panjang itu didasarkan atas formula panjang penyaluran yang diberikan oleh SNI 03-2847-2002 yaitu;

λd =

√ ……… 2.1

Dari hasil pengujian kubus beton didapat kuat tekan beton ( fc’) rata-rata adalah sebesar 24,9 MPa dan dari hasil pengujian tarik tulangan kuat leleh tulangan ( fy ) rata-rata sebesar 282 MPa dan kuat ultimit tulangan ( fu ) rata-rata sebesar 379 MPa. Menggunakan hasil diatas maka panjang penyaluran (d) menurut persamaan 2.1 memberikan nilai sebesar 28,26*db, atau 339 mm. Artinya untuk mendapatkan gaya penjangkaran sebesar kuat leleh dari tulangan diperlukan panjang penyaluran 339 mm untuk kondisi benda uji yang memiliki sengkang yang minimal. Akan tetapi dari hasil

18 pengujian didapatkan bahwa hanya pada benda uji dengan panjang tulangan yang terkecil untuk setiap jenis benda uji didapatkan keruntuhan slip dengan nilai beban yang melebihi kuat leleh dari tulangan itu sendiri. Dengan hanya sebuah nilai untuk setiap jenis benda uji maka tidak dapat disimpulkan pengaruh panjang penanaman terhadap kuat rekatan dari tulangan.

4.2.2 Panjang Penyaluran

Panjang penyaluran dapat ditentukan dari benda uji yang mengalami keruntuhan slip. Hasil pengujian untuk semua jenis benda uji memberikan nilai beban pada saat terjadi slip telah melampaui kuat leleh dari tulangan. Sehingga untuk mencari panjang tulangan tertanam yang memberikan beban sama dengan kuat leleh dilakukan pendekatan dengan interpolasi linier dari beban yang didapat, hasilnya ditampilkan pada tabel 4.4

Tabel 4.4 Panjang penyaluran tulangan

Benda Uji Tulangan _utama Panjang _(mm) Sengkang Beban _(kN)

Kuat Leleh (kN) d (mm) d (db) d(exp) d(pre)

S01 Ulir d 12 273 tidak ada 40.6 31.9 214 18 0.63 S11 Ulir d 12 234 d4.7–50 mm 41.8 31.9 178 15 0.53 S21 Ulir d 12 195 d5.3–50 mm 41.3 31.9 150 13 0.44 S31 Ulir d 12 156 d6.5–50 mm 38.2 31.9 130 11 0.38

Dibandingkan dengan formula SNI dimana panjang penyaluran untuk tulangan dengan sengkang minimal adalah sebesar 28,26*db, maka hasil penelitian memberikan nilai panjang penyaluran yang lebih kecil dari nilai prediksi berdasarkan formula SNI dengan perbandingan 0,63 untuk benda uji tanpa sengkang dan 0,38 untuk benda uji dengan sengkang d6,5-50 mm. Hubungan antara luas tulangan sengkang terhadap panjang penyaluran ditampilkan dalam bentuk grafik pada gambar 4.1. Dari grafik dapat dilihat bahwa adanya tulangan sengkang mampu mengurangi panjang penyaluran yang harus diberikan pada tulangan. Pola hubungannya antara luas tulangan sengkang terhadap

19 panjang penyaluran dapat disederhanakan menjadi dua garis linier, sehingga penurunan panjang penyaluran dapat dianggap berbanding lurus dengan luas tulangan sengkang.

Dibandingkan dengan formula SNI dimana panjang penyaluran untuk tulangan dengan sengkang minimal adalah sebesar 28,26*db, maka hasil penelitian memberikan nilai panjang penyaluran yang lebih kecil dari nilai prediksi berdasarkan formula SNI dengan perbandingan 0,63 untuk benda uji tanpa sengkang dan 0,38 untuk benda uji dengan sengkang d6,5-50 mm.

4.2.3 Kuat Rekatan

Kuat rekatan adalah tegangan rekatan rata-rata pada permukaan tulangan yang kontak dengan beton. Nilai ini dihitung dari besarnya gaya penjangkaran yang didapat dari pengujian benda uji dibagi dengan luas permukaan tulangan yang kontak dengan beton. Gaya penjangkaran hanya diambil dari benda uji yang mengalami slip, yaitu sama dengan beban pada saat keruntuhan tersebut. Untuk benda uji yang mengalami keruntuhan putus pada tulangan, gaya penjangkarannya sudah melebihi kekuatan tulangan sehingga tidak dipakai. Dari hasil pengujian tersebut, kuat rekatan untuk masing-masing jenis benda uji dihitung seperti yang tercantum pada tabel 4.5.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 Pan jan g Pen yal u ran ( db ) Luas sengkang(mm2_/mm)

20 Tabel 4.5 Kuat rekatan untuk setiap jenis benda uji

Benda Uji Tulangan utama Panjang (mm) Sengkang Load (kN) A (mm 2 ) Tau (Mpa) S01 Ulir d 12 273 tidak ada 40.6 10296 3.94 S11 Ulir d 12 234 D 4.7 – 50 mm 41.8 8825 4.74 S21 Ulir d 12 195 D 5.3 – 50 mm 41.3 7354 5.62 S31 Ulir d 12 156 D 6.5 – 50 mm 38.2 5883 6.49

Dari tabel diatas terlihat bahwa kuat rekatan meningkat jika tulangan sengkang ditingkatkan. Penelitian Eligehausen et. Al. menampilkan kurva hubungan antara kuat rekatan dan slip untuk benda uji dengan tulangan kekangan yang bervariasi. Dari masing-masing kurva itu dapat dicari tegangan rekatan rata-rata pada nilai slip yang ditentukan. Jika slip maksimum dibatasi sampai 2mm, maka tegangan rekatan rata-rata untuk slip untuk slip tersebut pada benda uji tanpa tulangan sengkang didapat hasil sekitar 4 MPa. Hasil ini tidak berbeda jauh dengan yang didapat dari penelitian ini, namun perbedaannya ada pada posisi tulangan, dimana pada penelitian Eligehausen et. Al. tulangan berada ditengah sedangkan penelitian ini tulangan terletak ditepi.

4.2.4 Pengaruh Luas Sengkang Terhadap Kuat Rekatan

Secara logika menunjukkan bahwa tulangan sengkang pada penampang beton akan meningkatkan kekuatan pengekangan dari beton tersebut. Akan tetapi untuk mengetahui seberapa besar nilainya perlu dilakukan penelitian. Dari hasil pengujian benda uji pada penelitian ini didapatkan hubungan antara luas tulangan sengkang terhadap kuat rekatan dari tulangan yang tertanam pada beton tersebut. Luas tulangan sengkang yang dimaksud disini adalah luas tulangan persatuan panjang yaitu luas tulangan sengkang dibagi jarak antara sengkang. Hasil analisa data pengujian yang menunjukkan hubungan antara luas tulangan sengkang terhadap kuat rekatan ditunjukkan pada tabel 4.6.

21 Tabel 4.6 Hubungan antara luas tulangan sengkang terhadap kuat rekatan

Benda Uji Tulangan utama Panjang (mm) Asengkang / sat. panjang (mm2/mm) Load (kN) A (mm2) permukaan Tau (Mpa) S01 Ulir d 12 273 0 40.6 10296 3.94 S11 Ulir d 12 234 0,35 41.8 8825 4.74 S21 Ulir d 12 195 0,44 41.3 7354 5.62 S31 Ulir d 12 156 0,66 38.2 5883 6.49

Hubungan antara luas tulangan sengkang terhadap kuat rekatan jika ditampilkan dalam bentuk grafik akan terlihat seperti gambar 4.1. Dari kurva tersebut terlihat pola dua pola garis linier yaitu garis linier pertama antara tulangan sengkang 0 sampai 0,35 mm2/mm dan garis linier kedua antara 0,44 sampai 0,66 mm2/mm. Sehingga dapat ditarik kesimpulan kuat rekatan berbanding lurus dengan luas tulangan sengkang pada luas tulangan sengkang 0 sampai 0,35 mm2/mm dan pada luas tulangan sengkang diatas 0,44 mm2/mm. 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 Tegan gan r e kat an (M Pa. ) Luas sengkang(mm2_/mm)

22 BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian ini yang kemudian dilanjutkan dengan analisis data maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut;

1. Keruntuhan dari benda uji adalah sampai tulangan utama mencapai kuat ultimit padahal dari teoritis tulangan utama hanya dipakai sampai keadaan leleh saja sehingga kuat rekatan dan panjang penyaluran pada saat tegangan leleh harus dicari dari interpolasi linier hasil yang didapat.

2. Panjang penyaluran dari tulangan semakin mengecil dengan meningkatnya luas tulangan kekangan yang diberikan pada penampang beton tersebut. Hubungan tersebut dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi;

d = (18 – 8,5*As)*db untuk As ≤ 0,35 mm2/mm

d = (13 – 9,0*As)*db untuk As ≥ 0,44 mm2/mm

3. Dibandingkan dengan prediksi panjang penyaluran menggunakan rumus yang diberikan oleh SNI 03-2847-2002 hasil yang didapat dari penelitian menunjukkan nilai yang lebih kecil dengan perbandingan 0,63 untuk beton tanpa sengkang dan 0,38 untuk beton dengan luas sengkang 0,66 mm2/mm.

4. Luas tulangan sengkang berpengaruh terhadap peningkatan kuat rekatan dari tulangan yang ditanamkan pada beton. Semakin besar luas tulangan sengkang maka semakin besar pula kuat rekatan yang tejadi pada permukaan tulangan yang kontak dengan beton tersebut. Pola hubugannya dapat disederhanakan menjadi bentuk linier dengan fungsi sebagai berikut;

 = 3,9 + 8,5* As (MPa.) untuk As ≤ 0,35 mm2/mm

23 5.2 Saran-Saran

Saran-saran yang dapat diambil dari penelitian ini adalah;

1. Rumus SNI memberikan hasil over estimit terhadap nilai panjang penyaluran sehingga penelitian ini yang menggunakan nilai tersebut sebagai acuan hanya mendapatkan satu buah benda uji yang memberikan keruntuhan slip padahal panjang tulangan yang ditanam sudah dikurangi dari nilai tersebut. Dari hasil itu maka tidak bisa didapatkan hubungan antara kuat rekatan dengan panjang tulangan yang tertanam. Untuk itu perlu diadakan penelitian yang sama namun dengan menggunakan variasi tulangan tertanam yang lebih kecil dari yang dipakai pada penelitian ini guna mendapatkan hubungan antara kuat rekatan dengan panjang tulangan tertanam.

2. Pemakaian panjang penyaluran dari tulangan yang tertanam pada beton menggunakan nilai yang didapat rumus SNI, menurut hasil penelitian ini, nilai tersebut dapat dikurangi hingga 50% untuk penampang beton yang memiliki sengkang minimal.

24 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

Pul, S., 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.

Jimbaran, November 2017 Ketua Tim Peneliti,