PERILAKU BALOK BETON BERTULANG DENGAN
PERKUATAN PELAT BAJA DALAM MEMIKUL LENTUR
(Penelitian)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas – Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
DISUSUN OLEH :
NOMI NOVITA SITEPU
09 04 24 007
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
LEMBAR PENGESAHAN
PERILAKU BALOK BETON BERTULANG DENGAN
PERKUATAN PELAT BAJA DALAM MEMIKUL LENTUR
(Penelitian) TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Dikerjakan Oleh :
NOMI NOVITA SITEPU
090424007
Pembimbing
Nursyamsi, ST, MT NIP : 19770623 200501 2 001
Penguji I Penguji II
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala nikmat yang telah
diberikanNya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Adapun judul tugas akhir ini
adalah:
PERILAKU BALOK BETON BERTULANG
DENGAN PERKUATAN PELAT BAJA DALAM MEMIKUL
LENTUR
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat
untuk menempuh ujian sarjana ekstensi pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis banyak mendapat bimbingan, bantuan
dan dorongan moril serta spiritual dari berbagai pihak sehingga dapat menyelesaikan
tugas akhir ini. Untuk itu ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya
disampaikan kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, selaku Koordinator Program Pendidikan
Sarjana Ekstension Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil.
3. Ibu Nursyamsi, ST, MT, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan
waktu memberikan bimbingan, masukan dan arahan.
4. Bapak/ Ibu staff pengajar, serta pegawai Fakultas Teknin Universitas Sumatera
Utara.
5. Pegawai administrasi Depatemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
i
6. Ibunda, Alm. Ayahanda & Keluarga tercinta atas segala dukungan moral, material
dan kesabaran.
7. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah
mendukung serta membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.
8. Special thanks untuk adinda Boy Situmeang, S.T, dimana atas bantuan dan support
beliau Tugas Akhir ini pun bisa selesai dengan lebih baik.
9. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung
yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya.
Medan, April 2014
Penulis
ABSTRAK
Konstruksi beton bertulang adalah salah satu struktur yang umum digunakan
saat ini. Seiring dengan peningkatan ekonomi dan ketersediaan lahan, mengakibatkan
munculnya bangunan-bangunan tinggi dan tidak jarang bangunan lama berubah fungsi.
Perubahan fungsi tersebut mengakibatkan perubahan beban yang bekerja pada struktur.
Akibat perubahan tersebut maka perlu dilakukan evaluasi terhadap kemampuan struktur
dalam memikul beban dengan dua alternatif yakni, pertama struktur dirubuhkan dan
dibangun struktur yang baru, kedua dilakukan perkuatan pada elemen strukturnya.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui besarnya daya dukung pelat baja
yang digunakan sebagai perkuatan pada balok beton bertulang dalam kondisi lemah
untuk memikul lentur.
Penelitian dilaksanakan dengan membuat benda uji balok beton bertulang
sebanyak 3 (tiga) buah, dengan ukuran ketiga benda uji (20 x 30)cm dan panjang
pengujian kemudian dibandingkan dengan hasil analitis.
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa perkuatan
dengan pelat baja dapat meningkatkan kapasitas balok dalam memikul lentur dan
mengurangi lendutan yang terjadi pada balok. Di mana kapasitas balok dalam memikul
lentur dari hasil pengujian meningkat sebesar 84,62%.
Kata kunci : Beton Bertulang, Lentur, Perkuatan Balok, Pelat Baja
iii
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR JUDUL ... LEMBAR PENGESAHAN ...
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR NOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. .Latar Belakang ... 1
1.2.Maksud dan Tujuan ... 2
1.3.Ruang Lingkup Permasalahan ... 2
1.4.Metode Penelitian ... 2
1.5.Pembatasan Masalah ... 4
1.6.Tinjauan Pustaka ... 5
1.7.Bagan Alir Metode Penelitian ... 7
BAB II LANDASAN TEORI ... 8
2.1.Umum ... 8
2.2.Sifat Bahan ... 9
2.2.1.Bahan Beton ... 9
2.3.Lentur Murni ... 13
2.4.Kuat Lentur Balok Persegi ... 16
2.5.Metode Perkuatan Struktur Beton Bertulang ... 18
2.6.Perilaku Defleksi Pada Balok ... 20
2.7.Keruntuhan Lentur Akibat Kondisi Batas (Ultimate)... 22
2.8.Formula Perkuatan Lentur Dengan SK SNI ... 27
2.9.Momen Inersia Penampang Retak ... 30
2.10.Lendutan Pada Balok ... 33
BAB III METODE PELAKSANAAN PENELITIAN ... 36
3.1. Lingkup Pekerjaan ... 36
3.2. Syarat-syarat Pelaksanaan ... 36
3.2.1. Perencanaan Campuran Beton... 37
3.2.2. Baja Tulangan ... 37
3.3. Bahan-bahan Dan Peralatan ... 38
3.3.1. Bahan ... 38
3.3.2. Peralatan ... 38
3.4. Persiapan Material ... 40
3.5. Persiapan Pembuatan Benda Uji ... 42
3.6. Pengecoran Benda Uji... 43
3.7. Perawatan Benda Uji ... 44
3.8. Sicadur 31 CF Normal ... 44
3.9. Pemasangan Pelat Baja Dengan Perekat Sica Carbodur 31 CF-Normal ... 47
3.10.Pengujian Benda Uji ... 47
3.10.1. Pengujian Kuat Tekan Beton ... 48
v
3.10.2. Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja Dan Pelat Baja ... 48
3.10.3. Pengujian Balok Beton Bertulang ... 49
a. Pengujian Balok I (Balok Tanpa Pelat Baja) ... 49
b. Pengujian Balok II (Balok Dengan Pelat Baja) ... 49
BAB IV ANALISA DATA ... 51
4.1. Pengujian Kuat Tekan Beton ... 51
a. Menghitung Kuat Tekan Masing-masing Benda Uji ... 51
b. Menghitung Kuat Tekan Beton Rata-rata ... 51
c. Menghitung Standard Deviasi ... 51
d. Menghitung Kuat Tekan Beton Karakteristik ... 52
4.2. Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja... 53
4.3. Pengujian Kuat Tarik Pelat Baja ... 53
4.4. Analisa Kapasitas Penampang Secara Teoritis ... 53
4.4.1. Balok Beton Tanpa Menggunakan Pelat Baja ... 53
4.4.2. Balok Beton Dengan Menggunakan Pelat Baja... 56
4.4.3. Menghitung Lendutan Yang Terjadi Pada Balok Tanpa Pelat Baja .... 59
4.4.4. Menghitung Lendutan Yang Terjadi Pada Balok Dengan Pelat Baja ... 62
4.5. Menghitung Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan ... 66
4.5.1. Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan Pada Balok Tanpa Menggunakan Pelat Baja ... 66
4.6. Pengujian Balok Beton Bertulang ... 70
4.6.1. Pengujian Balok Beton Bertulang Tanpa Pelat Baja ... 70
4.6.2. Pengujian Balok Beton Bertulang Dengan Pelat Baja ... 73
4.6.3. Pengujian Penurunan Balok Beton Bertulang Tanpa Perkuatan (Unloading) ... 76
4.6.4. Pengujian Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan Setelah Dibebani (Loading) ... 78
4.7. Pembahasan ... 80
BAB V PENUTUP ... 84
5.1. Kesimpulan ... 84
5.2. Saran ... 85
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1.Nilai Modulus Elastisitas Beton (Ec) Berbagai Mutu Beton ... 12
3.1.Data Kuat Tekan Sicadur 31 CF Normal ... 46
3.2.Data Kuat Lentur Sicadur 31 CF Normal ... 46
3.3.Data Kuat Tarik Sicadur 31 CF Normal ... 46
3.4.Data Kuat Retak Sicadur 31 CF Normal ... 46
4.1.Hasil Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Kubus ... 52
4.2.Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja ... 53
4.3.Hasil Pengujian Kuat Tarik Pelat Baja ... 53
4.4.Hasil Analisa Secara Teoritis Penurunan Pada Balok Tanpa Pelat Baja ... 67
4.5.Hasil Analisa Secara Teoritis Penurunan Pada Balok Dengan Pelat Baja ... 69
4.6.Data Hasil Pengujian Penurunan Pada Balok Tanpa Perkuatan Pelat Baja ... 70
4.7.Data Hasil Pengujian Penurunan Pada Balok Dengan Pelat Baja ... 73
4.8.Data Hasil Penurunan Balok Tanpa Perkuatan (Unloading) ... 76
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Sketsa Pengujian Benda Uji Balok Persegi ... 3
Gambar 1.2. Bagan Alir Penelitian ... 7
Gambar 2.1. Regangan – Tegangan Beton ... 10
Gambar 2.2. Berbagai Kuat Tekan Beton ... 11
Gambar 2.3. Diagram Tegangan-Regangan Batang Tulangan Baja ... 13
Gambar 2.4. Balok Dibebani Lentur Murni ... 14
Gambar 2.5. Distribusi Tegangan-Regangan Pada Penampang Beton Dengan Momen Yang Semakin Besar ... 16
Gambar 2.6. Diagram Tegangan Dan Regangan ... 16
Gambar 2.7. Diagram Tegangan ... 17
Gambar 2.8. Hubungan Antara Beban Dan Defleksi Pada Balok Beton Bertulang ... 20
Gambar 2.9. Balok Yang Dibebani Sampai Runtuh ... 22
Gambar 2.10. Kurva Momen-Kelengkungan Balok ... 23
Gambar 2.11. Perilaku Keruntuhan Balok ... 25
Gambar 2.12. Keruntuhan Geset Yang Getas Pada Balok Dengan Pelat ... 25
Gambar 2.13. Pola Retak Geser Saat Runtuh di Tengah Bentang Pada Balok ... 26
Gambar 2.14. Penampang Transformasi... 31
Gambar 2.15. Bidang Momen Sebagai Muatan Pada Beban Terpusat ... 33
Gambar 2.16. Bidang Momen Sebagai Muatan Pada Beban Terbagi Rata ... 34
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Beban-Lendutan Pada Balok 1 (Tanpa Perkuatan) ... 71
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Beban-Lendutan Pada Balok 2 Dengan Perkuatan Pelat Baja ... 74
ix
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Beban-Lendutan Pada Kondisi Unloading ... 77
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Beban-Lendutan Pada Kondisi Loading ... 79
Gambar 4.6. Pola Retak Pada Balok Tanpa Pelat Baja ... 80
DAFTAR NOTASI
CL = Central Line (Titik Tengah Bentang)
c = Jarak Dari Serat Tekan Terluar ke Garis Netral (mm)
d = Jarak dari Serat Tekan Terluar ke Pusat Tulangan Tarik (mm)
d’ = Jarak dari Serat Tekan Terluar ke Pusat Tulangan Tekan (mm)
D = Beban Mati, atau Momen dan Gaya Dalam yang Berhubungan Dengan
Beban Mati
Ey = Modulus Elastisitas Baja (MPa)
Ec = Modulus Elastisitas Beton (MPa)
fas = Faktor Air Semen
fc’ = Kuat Tekan Beton (MPa)
FM = Susunan Gradasi Butiran
fs = Tegangan Dalam Tulangan pada Beban Kerja (MPa)
fy = Tegangan Leleh Tulangan Baja (MPa)
h = Tinggi Balok (mm)
h = Tinggi Efektif Balok (mm)
L = Jarak Bentang Penampang (mm)
M = Momen Luar yang Terjadi pada Balok Tunggal Pemikul Lentur
Mu = Momen Ultimate
iii
N = Gaya Aksial Sentris
P = Gaya Luar yang Terjadi
Q = Gaya Angkat
s = Jarak Sengkang
SD = Standard Deviasi
Wc = Berat Isi Beton
Z = Besaran Pembatas Distribusi Tegangan Lentur
1/4L-L = Titik yang Berada pada ¼ Bentang dari Kiri Balok
1/4L-R = Titik yang Berada pada ¼ Bentang dari Kanan Balok
ɛb = Regangan Beton
ɛy = Regangan Baja
ɸ = Diameter Tulangan
ρ = Rasio Tulangan Tarik
