Ada dua jenis baja tulangan yang diproduksi di. yang biasa dikenal sebagai BJTP serta baja tulangan jenis. (deform) yang biasa dikenal sebagai BJTD.

VI. DATA TEGANGAN-REGANGAN BAJA TULANGAN

VI.1. JENIS BAJA TULANGAN

Ada dua jenis baja tulangan yang diproduksi di Indonesia pada saat ini, yaitu baja tulangan jenis polos yang biasa dikenal sebagai BJTP serta baja tulangan jenis ulir (deform) yang biasa dikenal sebagai BJTD.

Yang dimaksud baja tulangan adalah baja yang berbentuk batang yang dipergunakan untuk penulangan konstruksi beton.

Sedangkan yang dirnaksud baja tulangan jenis polos (BJTP) adalah batang baja dengan permukaan polos serta licin, dan baja tulangan jenis deform adalah batang baja dengan bentuk permukaaan khusus:

1. batang baja tulangan yang bersirip teratur.

2. batang baja tulangan yang dipuntir.

Tiap jenis baja tulangan tersebut terdiri .dari beberapa tuutu. Penentuan mutu ini ditentukan oleh beberapa faktor,, antara lain: batas ulur minimum, kuat tarik minimum, regangan minimum dll. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 6.1 di bav/ah ini.

TABEL 6.1. KATAGORI MUTU BAJA TULANGAN.

S 1 F A . T M E K A N I S

Kcbs

■

Simbol

Da las Ulur (1) minimum

N/mni^

(Kg f/m m 2)

Ku.it Tnrik minimum

N/m m * (Kg f/m m 2)

(2) DaUng

Uji

Rcfiang Minimum

%

Sudul Lrngl; i rig

Diameter Lcnfkunp

i lljTP 24

235 382 , No. 2 20 18 0 ° 3 x d

n

O - (24) (39) j No. 3 24

o 2 Dj'IT 30 294 480 No. 2 16

1 8 0 ° 4 x d a*

i" (30)' (49) No. 3 20

1 l!j'l'D24

235 382 ' Sotara

No. 2.

18

tor*0 3 * H

(24) (39)

Sctara

No. 3 22

j A U

294 480 Sctara

14

2 lijTD 30 (30) . (49) * NO. 2 ₁ «no

Sclara

18 No.. 3

HjTD ^5

343 490

Sctara

No. 2 18 180°

maks,

D 40 4 x d

E

(35) (50)

Sctara

No. 3 20

D 50 5 x d

o

392 559

Sctara No. 2

16

onO 5 \ d Q

4 BjTD 40 (40) (57)

Sctara No. 3

18

lOU

HjTD 50

4 9 0 618 Sctara

No. 2

12

maks.

D 22

5 x d

5 (50) (63)

Sctara

No. 3 I4 min .

D 25

6 x d

F’enentuan diameter batang suatu baja tulangan dipergunakan suatu nilai toleransi, jarang sekali diameter baja tulangan sesuai dengan diameter norninalnya. Adapun toleransi yang diperbolehkan dapat dilihat pada tabel 6.2 di bawab ini.

Diameter (mm) Toleransi Penyimpangan kebundaran

Sainpai dengan 14 mm 18 mm s/d 25 mm 28 mm s/d 34 mm 36 mm s/d 50 mm

0.4 mm 0. 5 mm 0. 6 mm 0.8 mm

Maks. 70 % dari batas toleransi

Berdasarkan peraturan Selandia Baru ( Code of Practice for the Design of Concrete Structure NZS 3101 : 1982 ), yang menyatakan hanya tulangan jenis deform saja yang boleh dipergunakan sebagai tulangan utama untuk suatu konstruksi beton bertulang yang menerima beban gempa. Sedangkan tulangan tranversal ( sengkang ) dapat rnenggunakan jenis polos.

Scbenarnya penelitian ini ditujukan untuk mencari nilai Faktor Overstrengrth dari BJTD 30 dan BJTD 40. Tetapi dengan adanya kesulitan data regangan tegangan baja untuk BJTD 30, maka untuk sementara hanya BJTD 40 yang dicari nilai Faktor overstrengthnya .

Untuk tulangan sengkang dipakai baja tulangan jenis polos (BJTP) mutu U24.

VI.2. DATA-DATA TEGANGAN-REGANGAN BJTD 40

Data mengenai diagram Tegangan-Regangan BJTD .40 kami peroleh dari produsen baja PT. HANIL JAYA METAL WORKS, SURABAYA. Data - data ini berdasarkan produksi dari tahun tahun terakhir. Data yang kita peroleh berupa grafik dari diagram tegangan-regangan baja tulangan dari hasil uji tarik 11 i laboratorium.

Berdasarkan diagram tegangan-regangan tersebut dapat dike-tabu i parameter-parameter dari' baja tulangan.

1. Untuk mencari parameter fy ( tegangan leleh ) dan fsu ( tegangan ultimate ) dapat langsung dicari dari gaya tarik yang dibagi luas penampang sesungguhnya.

2. Untuk mencari parameter sh ( regangan pada saat mencapai daerah wtrain-hardening ) serta su ( regangan ultimate ) didapat berdasarkan ska la. dari diagram regangan baja tersebut.

3. Untuk parameter Esh ( modulus strain hardening pada saat mencapai regangan strain hardening,Esh ) didapat dengan menarik garis singgung pada garis lengkungnya.

Untuk menentukan secara tepat garis singgungnya sangat sulit, karena ada diagram yang tak begitu jelas garis lengkungnya.

Untuk itu dibuat tiga garis singgung pada diagram tersebut, keinudian diambil harga rata-ratanya.

4. Sebetulnya parameter Es dapat ditentukan dengan mudah dari diagram tegangan-regangan baja tersebut, yaitu mencari nilai tangent modulusnya dari garis elastisnya. Tetapi karena adanya " sleep " pada awal diagram tegangan-regangan

nilai tangent modulusnya dari garis elastisnya. Tetapi karena adanya " sleep " pada aval diagram tegangan-regangan tersebut maka ada kesulitan dalam menentukan kerniringan dari garis elastis tersebut. Dan untuk rnencari nilai dari Es tersebut dapat dilakukan dengan " Extensiometer Karena data yang karni peroleh tidak. dilengkapi dengan hasil test Extensiometer, maka untuk parameter Es kami ambil sebesar 2.100.000 kg/cm. Karena adanya keterbatasan dari diagram tegangan-regangan baja dalam menentukan parameter- parameternya, maka jumlah sample tiap-tiap parameter tiadak s ama.

•Jumlah parameter-parameter dari BJTD 40 dapat dilihat pada tabel 6.3 di bawah ini.

TABEL 6.3. JUMLAH SAMPLE TIAP PARAMETER.

No Parameter

B J T D 40

2 2 25 29 32 Total

1. fy 16 16 12 32 76

2 . fsu 16 16 12 32 76

3. £sh 16 8 10 21 55

4. &SU 16 8 10 21 55

5. Es ^_ - - - -

6 . Esh 16 8 10 2 1 55

VI.3. PABAMETER-PARAMKTEB BAJA TULANGAN BJTD 40

VI. 3.1. Teitan/ian Leleh. fy

Ada banyak faktor yang mempengaruhi nilai parameter tegangan leleh, fy. Menurut Mirsa dan McGregor ada 5 faktor utama yang berpengaruh dalam menentukan parameter fy.

1. Variasi material pembentuknya.

2. Variasi diameter penampangnya.

3. Pengaruh dari pembebanan / kecepatan pembebanan.

4. Pengaruh dari ukuran diameternya.

5. Variasi dalam menentukan titik lelehnya.

1. Variasi Material Pembentuknya.

Proses pembuatan baja tulangan sangat berpengaruh pada mutu baja yang dihasilkan, selain itu keadaan baja sangat dipengaruhi oleh material-material pembentuknya.

Misalnya untuk baja yang banyak mengandung kadar karbon akan mempunyai titik leleh yang sangat tinggi, tetapi mempunyai duktilitas yang rendah.

2. Variasi diameter penampangnya.

Diameter baja sesungguhnya berbeda dengan diameter noininalnya, hal ini disebabkan karena proses pembuatannya.

Bila tegangan tarik didasarkan pada diameter sebenarnya maka pengaruh akibat diameter ini harus dimasukkan. Sebab para perancang lebih senang menggunakan diameter nominal dalam perh i tungannya.

Untuk rneniadakan faktor ini, Mirza dan McGregor rnenganjurkan untuk menggunakan diameter nominalnya dari pada diameter sesungguhnya,sehingga variasi diameter penampangnya dapat diabaikan.. NZS 3402P : 1973, dalam menentukan tegangan tariknya sudah menggunakan diameter nominalnya, demikian jug a ASTM Spesifications.

3. Pengaruh Pembebanan/Kecepatan Pembebanan.

Kecepatan pembebanan sangat berpengaruh pada tegangan lelehnya, fy . Kecepatan pembebanan yang tinggi dapat mengakibatkan kenaikan titik lelehnya. Hal ini dapat dilihat pada Research Report (1). Dalam Research Report tersebut didapatkan 2 kelompok data,

1. Kelompok data dari Pasific steel Ltd. , dirnana kecepatan pembebanan yang dilakukan 0.0025/sec.

2. Kelompok data dari University of Canterbury, pada kecepatan pembebanan 0.00001/sec.

Untuk bangunan tahan gempa lebih sesuai jika percobaan benda uji didasarkan pada kecepatan pembebanan yang besar.

Perbedaan fy akibat kecepatan pembebanan dapat dilihat pada tabel 6.4 di bav/ah ini. Harga rata-rata fy berbeda 7,8 % untuk baja Grade 275 serta 6,5 % untuk baja Grade 380.

TABEL 6.4. HARGA TEGANGAN LELEH,fy.

Asal data Grade 275 Grade 380

total data fy total data fy

Pasific 759 321,3 182 457,8

Canterbury 31 298, 4 25 430,0

4. Pentfaruh Dari Ukuran Diameternya.

Oleh para peneliti sebelumnya telah diteliti pengaruh dari diameter baja tulangan terhadap tegangarmya. Miraa dan McGregor menyatakan dalam laporannya bahwa ada perbedaan tegangan tariknya untuk tiap-tiap diameter yang,diselidiki.

Berdasarkan data-data dari PT. HANIL JAYA METAL WORKS, SURABAYA, ternyata tegangan leleh,fy rata-rata untuk setiap diameter tidaklah sama. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 6.5.

TABEL 6.5. TEGANGAN LELEH BJTD 40

Nilai rata-rata untuk seluruh diameter adalah 4504.184

2 2

kg/cm , deviasi standardnya 420.040 kg/cm . Adapun lower

2

limitnya 4G40 kg/crn . .Jadi nilai minimumnya berdasarkan kemungkinan 5% tidak memenuhi adalah (4503 - 1.645*420.040 )

2

= 3812.034 kg/crn , sedangkan nilai maksimuirinya adalah ( 4540 2

+ 1.645*420.040 ) = 5230.966 kg/cm .

Gainbar 6.1 di bawah ini menjelaskan harga rata-rata untuk tiap-tiap diameter. Menurut SII 0136-80 harga minimum

2

untuk tegangan leleh BJTD 40 adalah 3920 kg/cm , sedangkan • 2 nilai minimum dari data yang didapat adalah 3812.034 kg/cm.

Gambar 6.1 Tegangan leleh rata-rata untuk tiap-tiap diameter BJTD 40

5. Pengaruh Dari Penentuan Titik Lelehnya.

Hal ini sangat jelas berpengaruh dalam penentuan tegangan lelehnya. Dan tiap-tiap peraturan untuk setiap negara tiadak selalu sama dalam menentukan titik lelehnya.

ASTM. Standard, menyatakan bahwa tegangan leleh adalah tegangan yang memberikan regangan tetap sebesar 0.5 % , sedangkan untuk ACI adalah pada saat regangan tetap sebesar 0.35 %. Untuk penelitian ini penentuan titik leleh ini, kami mengambil nilai regangan tetap sebesar 0.2

%,

seperti yang dianjurkan oleh SII.0148-76 UDC.669-20.

Basil statistik dari parameter ini dapat dilihat pada tabel 6.6 .

TABEL 6.6. HASIL STATIST IK PARA^TER fy.

DESCRIPTION Fy NILAI

1. Total data 76

2. Mean fy , Mpa 450,418

3. Deviasi standard: 42,004

4. Koefisien variasi,

%

_{9, 326}

5. Kemiringan (normal = 0.0) 0, 210 6. Kurtosis (normal = 0.0) 2,657

7. Nilai maksimurn, Mpa 523,097

8. Nilai minimum, Mpa 381, 203

9. Test Kolmogorov - Smirnov

a. Selisih maks 0/1

ZJ

b. Selish kritis pada

= 5 %

0, 156

VI.3

.2

Tegangan Ultimate, fsu

Tegangan ultimate,fsu adalah suatu parameter y&ng tidak kalah penting dibandingkan tegangan leleh dalam menentukan faktor overstrength suatu penampang, sebab parameter ini merupakan salah satu parameter pokok dalam menentukan strain-hardening pada diagram tegangan-regangan baja tulangan yang diajuakan oleh Mander dkk.

Hubungan antara. tegangan leleh dan tegangan ultimate sangat

erat, hal ini dapat dibuktikan untuk setiap pasang data fy dan fsu, ternyata mempunyai faktor pengali yang kurang lebih sama yaitu 0.65. Untuk lebih jelashya dapat dilihat pada tabel 6.7 di bawah ini ( hanya sebagian data saja ).

TABEL 6.7 KORELASI LINEAR ANTARA fy DAN fsu UNTUK BJTD 40

No Pasangan data

fy fsu

Koefisien Pengali

1. 4378.981 6717.755 0. 652

2. 4602.906 7090.963 0. 649

3. 4291.899 6717.754 0. 639

4. 3956.011 6157.942 0. 642

5. 5000.790 7343.265 0. 681

Hal-hal yang mempengaruhi tegangan ultimate adalah:

variasi material pembentuknya, pengaruh kecepatan pembebanan serta variasi dari diameternya.

1. Variasi dari material pembentuknya

Seperti halnya pada tegangan leleh, maka proses pembuatan dan komposisi material pembentuknya sangat berpengaruh pada tegangan ultimate.

Nilai rata-rata tegangan ultimate dari data yang kami 2

peroleh adalah 6613.790 kg/cm dan deviasi standartnya

2 2

524.609 kg/cm. Harga upper limitnya adalah 6624 kg/cm dan 2

lower limitnya 6604 kg/cm. Jadi nilai minimum dari data tersebut berdasarkan kemungkinan 5 % tidak memenuhi adalah

( 6.604 - 1. 645*524.609 ) = 5741. 018 kg/cm dan nilai 2

maksimumnya ( 6624 + 1.645*524.609 ) = 7486.982 kg/cm.

Nilai minimum BJTD untuk tegangan ultimate menurut SII 0148- 2

76 fJDC. 669. 20 adalah 5590 kg/cm.

2. Pengaruh Kecepatan Pembebanan

Seperti halnya pada tegangan leleh, kecepatan pembebanan yang tinggi dapat memperbesar nilai tegangan ultimate . Maka persarnaan (2.12) dan (2.13) dipakai untuk perhitungan akibat pengaruh kecepatan pembebanan ini.

3. Variasi Pada Diameter Baja Tulangan.

Variasi diameter ini tidak seberapa jelas dalam rnempengaruhi nilai dari tegangan ultimate. Memang ada perbedaan nilai rata-rata tegangan ultimate untuk setiap diameter, nilai rata-rata untuk diameter 22 adalah 6667,171 kg/cm , diameter 25 adalah 6636,943 kg/cm , diameter 29 adalah 6653,386 kg/cm dan diameter 32 adalah 6560,696kg/cm . Karena nilai rata- rata untuk setiap diameter tidak begitu besar perbedaannya, maka pengaruh dari besarnya diameter dapat diabaikan.

Gambar 6.2 di bav/ah ini memperlihatkan perbedaan ultimate strength untuk tiap diameter. Disini dapat diketahui bahwa pengaruh variasi diameter tidak begitu berai'ti pada parameter tegangan ultimate.

2

Gambar 6.2 Nilai rata-rata tegangan ultimate untuk- tiap-tiap diameter

Hasil statistik dari parameter ini dapat dilihat pada tabel 6.8 di bawah ini.

TABEL 6.8 . HASIL STATISTIK PARAMETER fsu.

DESCRIPTION Fsu NILAI

1. Total data 76

2. Mean fsu, Mpa 661,379

3. D ev i as i s t and ard. 52,461

4. Koefisien variasi, % 7,932

.

r>. Kemiringan (normal = 0.0) 0,3700 6. Kurtosis (normal = 0.0) 2.5675 7. Nilai maksimurn, Mpa 748,698

0. Nilai minimum, Mpa 574, 102

9. Test Kolmogorov - Smirnov

a. Selisih males 0.137

b. Selish kritis pada 0, 156

!!

> • U- ' £

2:

oo- m

old

Lf>

£ MPA

<r

<X) O t>.

o_ cn --T fN* O

o'^{<T cn}

in ¹¹ r~i -.r d un

11 1— ti CO X

< <

i.i 1 LU

Q I

C''

LD

cnO psT CM 'N •> II

00 CO CO _

„ to Z 3

~

cc

2 Z) X

o04 0

<x>

o -

LU CL LU <

Z LU <5 ₁—

^ O

CO H-

om

un

o

LD

cnO

~J-

NV-31N.---

o

olo

<r

ocn -j-

O

ocn

ro

11VI dBMOl % S

oc-^

ro

, ADN3niD3dd , , .

-I---

1

--- 1--- 1--- 1---

\r--i

--- 1--- 1---1--- 1— — U-

£2 Qj Q cr> co i > - v o ur> -j- ro rs

MEAN= 661379MPA DEV. STD.=52,461 MPA H.MAX= 748,698MPA H.M1N = 574,4-02MPA KURTOS1S-2,5675

D

in

IL

Oto

o

fn II

o ' QJ

li —I

CO 0 -

co S

UJ <

Z O)

5 -J UJ <

in o

N V 3 N — •

om

O

ocn

UD

o

UD

Oin

oco

l£>

IIVI HBM01 #/«S

o S'

ocn

if)

oO-

Ln

<1>I 15a

•H+>

H£>

faO 9hO

<D

. E-i

•Hf-i

’xia

•HCO

t i

o5S

&

•HCO ,Qrt

•HU

-P 03 tH Q

ac0 Ih

bO +O>

. to

£

^9 rQaj

anS C3

olT>

l d

ADN3(TC)3ti3

f--- --- 1--- 1-- -I--- 1--- 1—

cn od ^ ld

VI.3.3. Eefianflan Strain-Hardening, £sh

Parameter ini juga merupakan parameter yang cukup penting dalam menentukan nilai faktor overstrength. Untuk baja tulangan yang mempunyai panjang yield plateau yang kecil ( ini berarti nilai £sh kecil juga ), begitu mencapai titik leleh maka dengan cepat tegangan baja akan meningkat jauh lebih besar dari tegangan lelehnya selama terjadi beban gempa. Hal ini berati kapasitas lentur penarnpang tersebut meningkat , dan sebagai konsekwensinya faktor overstrength yang besar diperlukan untuk mengatasi masalah ini.

Data yang kami peroleh dari PT HANIL JAYA METAL WORKS, SURABAYA berjumlah 55 buah untuk keseluruhan diameter yang kami peroleh. Untuk diameter 22 sejumlah 16, diameter 25 sejumlah 8 buah, diameter 29 sejumlah 10 bu&h serta diameter 32 sejumlah 21 data. Harga rata-rata untuk parameter ini 0,03899636x dan deviasi standartnya 0,009453483. Lov/er limitnya 0.0376 dan upper limitnya 0.0409. Jadi nilai minimum untuk parameter tersebut adalah ( 0.0376

1.645*0.009453433) = 0.022, dan nilai maksimumnya adalah ( 0.0409 -f 1. 645*0. 009453483 ) = 0.056.

DESCRIPTION £sh NILAI

1 Total data 55

2 Mean £sh 0,0389966

3 Deviasi standard 0,0094535

4 Koefisien variasi, % 24,24

5 Kemiringan (normal = 0.0) 0,5025507 6 Kurtosis (normal = 0.0) 1,8304260

7 Nilai maksimum 0,0569

8 Nilai minimum 0,0220

9 Test Kolmogorov - Smirnov

a. Selisih rnaks

O'f1208

b. Selish kritis pada - 5 %

0, 18338

V I . 3, 4. liegangan Ultimate, Esu

Data yang kita peroleh untuk parameter ini cukup banyak untuk diameter 22 sebanyak 16 buah, untuk diameter 25 sebanyak 8 buah, diameter 29 sebanyak 10 buah dan diameter 32 sebanyak 21 buah, dan totalnya ada 55 data.

Nilai rata-rata dari parameter ini 0.1810357 dan deviasi standartnya 0,01957492. Upper limit dari data tersebut 0,1812 dan lower limitnya 0,17961. Jadi nilai . minimum untuk parameter ini ( 0,17961 - 1,645*0,01957492 ) = 0,1470 dan nilai. maksimumnya ( 0,1812 + 1,645*0,01957492 ) =

0,2134.

TABEL 6.10. HASIL STATISTIK PATRAMETER £su

DKSCR.IPTI0N 6su NIL/vl

! . T.-.i :« j j. a t a 55

2, Mono

8

su 0, 18104

3. j Uvv i.ay i standard 0, 01957 4. K<'Ofj.Sion. varlasi, /b 10, 81000 5. Iv ;n 1 ririg an (norma 1 = 0.0) 0, 76878 6. i"u >;•V.i_*:•;is (normal = 0. 0) j 15552

7. NiIni maksimum 0, 21340

6. Nilai minimum 0,14700

9. Test Kolmogorov - Sni i rn ov

a. SeJ isih maks 0. 123409

b. Be] ish kritis ::: & %

pad a o, 183382

VI. 3. 5. Modulus Strain-Hardening. Esh

Modulus strain-hardening, Esh seperti yang ditunjukkan pada garobar 2.3 adalah tangent modulus dari garis lengkung pada daerah strain-hardening Dan parameter ini juga berpengaruh dalam menentukan overstrength suatu penampang.

Data yang karni peroleh berjumlah 55 data, dan hasil stat i stik dari data tersebut menghasi Ikan rata-rata

2 2

57037,530 kg/cm dan deviasi standardnya 8427,956 kg/cm .

nL»

Lower J.imit dari parameter ini adalah 56952 kg/crn dan upper 2

limitnya 57100 kg/cm . Jadi nilai minimumnya ( 56952

2

1,645*8427,956 ) = 42088,012 kg/cm dan maksimumnya ( 57108

O/Li

+ 1,64^*8427,956 ) = 70963,988 kg/cm .

DESOU IPTION Esh. NILAI

1. To t a 1 data 55

o c. . Meat;} li’sh, Mpa, 5703,753

ft 0 . Devi asi standard 842,796

4. Koef isien variasi.., % 14,776 5. Kem :i.ringan. (normal -- 0.0) 0. 899 6. Kurto sis (normal »- 0.0) 2. 878 7. Hi la.i maksimum. Mpa . 7096,399

8. Nilai mii:t i.mum, Mpa 4208,801

9^. Test Kolmogorov -• Smirnov

a,. S e lisih maks 0,127

ii l i

I-. So lish kritis pada

= 5 %

0, 183

VI. 3.0. Tegangan Leleh. Tulangan Sengkang. 1’yh.

Untuk tulangan sengkang, disini dipakai jenis baja tulangan polos (BJTP) vnutu U24 dengan diameter 10 mm dan 12 mm. Adapun hasi'l dari. analisa statistik untuk baja tulangan BJTP rnutu U24 dapat dilihat pada tabel 6.12.

TABEL 6.12. HASIL STATISTIK PARAMETER fyh.

DATA STATISTIK HARGA

MEAN 294.80

C0V(%)- 6. 24

DEV. STANDART 18. 38

MINIMUM 263.70

MAXIMUM 327.60

V I.3. 0. Kekuatan Tekan Beton, f

’

c

Mutu beton (f'c) yang dipakai dalam penelitian adalah mutu beton dengan kekuatan tekan minimum = 20.0 Mpa dan 30.0 Mpa. Hasil statistik dari kekuatan tekan beton diambil dari hasil penelitian di Selandia baru (ref.l), dan dapat d i J.i I..1a i > p a< 1a t a b e 1 6 . 13.

TABEL, 6.13. HASIL STATISTIK KEKUATAN TEKAN BETON, f'c

DATA BETON MEAN C0V(%) DEV. STD. MIN. MAX.

Kuat Tekan. 27. 5 15.0 ' 4. 125 o o

35. 0 Kuat Tekan. 40. 0 13. 0 5. 200

. —

30. 0 50. 0