THE COMPARISON OF REINFORCED CONCRETE BEAM BENDING CAPACITY BETWEN PCC CEMENTAND OPC CEMENT + FLY ASH PERBANDINGAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG MENGGUNAKAN SEMEN PCC DENGAN YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC+FLY ASH

ABSTRACT

THE COMPARISON OF REINFORCED CONCRETE BEAM BENDING CAPACITY BETWEN PCC CEMENTAND OPC

CEMENT + FLY ASH

By

Lina Puspa Meliana

Coal ash as waste is not like gas combustion, because it is a solid material insoluble and non-volatile so it will be more troublesome to handle. Currently coal fly ash used in cement plants as an ingredient mix concrete maker.

The purpose of this study was to determine how the effect of the addition of 10% fly ash on reinforced concrete beams using OPC cement against bending strength compared to reinforced concrete beams of PCC cement, which in the previous studies the addition of 10% fly ash can increase the compressive strength of concrete.

Specimens used in this study consisted of 12 samples of concrete cylinders (d=150 mm and h=300 mm) for compressive strength testing and 4 samples of reinforced concrete beams (b=120 mm, h=250 mm, L=1650 mm) for beam flexural strength testing.

Ultimate capacity of reinforced concrete beams PCC cement showed larger values than ultimate capacity on the plan, that is equal to 14,0625.106 or 26,4159% greater than the plan. While the ultimate capacity of reinforced concrete beams OPC cement+10% fly ash showed larger values than ultimate capacity on the plan, that is equal to 16,3125.106 or 46,6424% greater than the plan. The results of ultimate capacity of reinforced concrete beams OPC cement+10% fly ash also showed a larger value than the results of ultimate capacity of reinforced concrete beams PCC cement that is equal to 16,3125.106 or 16% larger than the plan. This is indicated that the fly ash as an additive materials used in the reinforced concrete beams have proved could increase the ultimit capacity.

ABSTRAK

PERBANDINGAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANG YANG MENGGUNAKAN SEMEN PCC DENGAN

YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC+FLY ASH

Oleh

Lina Puspa Meliana

Abu batubara sebagai limbah tidak seperti gas hasil pembakaran, karena merupakan bahan padat yang tidak mudah larut dan tidak mudah menguap sehingga akan lebih merepotkan dalam penanganannya. Saat ini abu terbang batubara digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran pembuat beton.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh penambahan fly ash sebanyak 10% pada balok beton bertulang yang menggunakan semen OPC terhadap kuat lenturnya dibandingkan dengan balok beton bertulang dari semen PCC, yang pada penelitian sebelumnya penambahan

fly ash sebanyak 10% dapat meningkatkan kuat tekan beton.

Benda uji yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari 12 sampel silinder beton (d=150 mm dan h=300 mm) untuk uji kuat tekan beton dan 4 sampel balok beton bertulang (b=120 mm, h=250 mm, L=1650 mm) untuk uji kuat lentur balok. Kapasitas ultimit balok beton bertulang campuran semen PCC menunjukan nilai yang lebih besar dari kapasitas ultimit rencana, yaitu 14,0625.106 atau 26,4159% lebih besar. Sedangkan Kapasitas ultimit balok beton bertulang campuran semen OPC+10% fly ash menunjukan nilai yang lebih besar dari kapasitas ultimit rencana, yaitu 16,3125.106 atau 46,6424% lebih besar. Hasil kapasitas ultimit balok beton bertulang campuran semen OPC+10% fly ash juga menunjukan nilai yang lebih besar dibandingkan hasil kapasitas ultimit balok beton bertulang campuran semen PCC yaitu sebesar 16,3125.106 atau 16% lebih besar. Hal ini menunjukan bahwa fly ash sebagai bahan additive baik digunakan pada campuran balok beton bertulang karena terbukti mampu meningkatkan kapasitas ultimitnya.

PERBANDINGAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON

BERTULANG YANG MENGGUNAKKAN SEMEN PCC

DENGAN YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC +

FLY ASH

Oleh

LINA PUSPA MELIANA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

pada

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

Id.d

Slaipsi

llana

Mahasiswa

15. Pokok Mahasiswa

Irusan

ffirt'Es

PERBANDINGAN KAPASTTAS LENTUR BALOK BETON BERTUTANG YANG MENGGUNAKAN SEMEN

Prc

DENGAN YANG MENGGUNAKAN SEMEN OPC+FLYASH

UNA PUSPA MELIANA

0815011071

Teknik Sipil

Teknik

Ir.

Laksmi

Irianti,

M.T.

tP

19520d108 198903 2 001

MENYEru]UI

1. Komisi Pembimbing,

2. Ketua Jurusan

1

Hasti Riakara Hu5ni,

NIP 19740530 200012 2 001

MENGESAHKAN

Tim Penguji

Ketua :

Ir.

Laksmi

lrianti,

M.T.

(k

Sekrehris

:

Hasti Riakara Husni, S.T., M.T. ,

+

Bukan Pembimbing :

Ir,

Surya

Sebayang,

M.T.

Fakultas Teknik Universitas Lampung

I

Dr. Suhafnq,

M,s

t%aotl7 1e8703 r wz

7

ST]RAT PERI\TYATAAI\I

Dengan ini

saya

batrwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang

pemah diakukan orang lai& dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat

karya atau pendapat yang dituliskan atau diterbitkan orang lain kecuali yang

s@ara tertulis diacu dalarn naskah

ini

sebagaimana disebutkan dalam daftar

pustaka Selain itu saya menyatakan pu14 bahrva slaipsi

ini

dibuat oleh saya

sendiri.

Apabila pernyataan saya ini tidak benar, maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai

dengan hukum yang berlaku.

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir di Bandar Lampung pada tanggal 19 Agustus 1989, merupakan anak ketiga dari pasangan Bapak Khustubin dan Ibu Mulyani. Penulis menempuh pendidikan dasar di SD Sejahtera IV Bandar Lampung, yang diselesaikan pada tahun 2001.

Pendidikan Tingkat pertama ditempuh di SLTP Al-kautsar Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2004. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMAN 1 Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2007.

MOTO

„ ‟

Sesungguhnya

bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila

engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk

urusan yang

lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau

berharap

”

(Q.S As-Syarh: 6-8)

Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya.

Ia mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat

siksa (dari kejahatan) yang dikerjakannya. (Mereka berdoa):

“

Ya Tuhan

kami,

janganlah Engkau hukum kami jika kami lupa atau kami tersalah. Ya Tuhan

kami, janganlah Engkau bebankan kepada kami beban yang berat

sebagaimana Engkau bebankan kepada orang-orang sebelum kami. Ya Tuhan

kami, janganlah Engkau pikulkan kepada kami apa yang tak sanggup kami

memikulnya. Beri maaflah kami, ampunilah kami dan rahmatilah kami.

Engkaulah penolong kami, maka tolo

nglah kami terhadap kaum yang kafir

”

.

(Q.S Al-Baqarah : 286)

Burung tidak akan bisa terbang sebelum ia mencoba mengepakkan sayap.

Kita pun begitu, jika ingin bisa melakukan sesuatu, kita harus mencoba.

Jangan sedih bila sekarang masih dipandang sebelah mata, buktikan bahwa

anda layak mendapatkan kedua matanya

Kupersembahkan karyaku ini

Untuk My Lovely Meine Mutter (ibu) yang selalu

dengan seluruh kesabaran, keikhlasan, serta kebesaran

hatinya mendoakanku dan mendukungku tanpa kenal

lelah serta pamrih mengharapkan balasan.

Mamasku Jefri, Mbakku Reni dan Kembaranku Leni

yang selalu mendukungku

Teman-teman seperjuangan 2008 yang telah membantu

terciptanya karya ini,

Dan Almamater tercinta

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir skripsi ini. Salawat serta salam senantiasa tercurah kepada suri tauladan Nabi Muhammad SAW serta para sahabat.

Penulisan skripsi dengan judul “Perbandingan Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang yang Menggunakan Semen PCC dengan yang Menggunakan Semen OPC+Fly Ash” yang juga merupakan bagian dari Penelitian Ibu Ir. Laksmi Irianti, M.T. ini, dilakukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

Dalam penyusunan skripsi ini tentu tidak terlepas dari bantuan dan saran–saran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

3. Ibu Ir. Laksmi Irianti, M.T., selaku dosen pembimbing I, yang telah banyak memberikan bimbingan, nasehat dan bantuan serta masukan-masukan dalam penyusunan skripsi ini.

4. Ibu Hasti Riakara Husni, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II, yang telah banyak memberikan bimbingan, nasehat dan bantuan serta masukan-masukan dalam penyusunan skripsi ini.

5. Bapak Ir. Surya Sebayang, M.T.,selaku dosen penguji yang turut memberikan dukungan dan bantuan dalam penyusunan skripsi ini.

6. Ibu dan Bapak tercinta, Leni saudara kembarku, Mas Jefri dan Mba Reni yang telah memberikan dukungan moril dan materi serta senantiasa mendoakanku sehingga aku dapat menjalankan dan menyelesaikan penulisan skripsi ini. 7. Pak Ngadiyono, Pak Bagio (Metro) dan Pak Bagio di Laboratorium Bahan dan

Konstruksi Teknik Sipil, Universitas Lampung yang sangat membantu dengan tenaga serta masukan-masukannya untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam proses penelitian ini.

8. Teman – teman angkatan 2008 Kiki, Onik, Rohman, Ucok, Nay, Juana, Bobo, Adi, Dani, Intan, Tomo, Genta, Chandra, Liona, Via, Antonius, Dwi Guntoro, Lulu, Nando, Mulya, Ranto, Made, adik tingkatku Astika 2011 dan lutfi 2012, serta teman-teman yang lain yang tak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan banyak bantuan dalam pelaksanaan penelitian ini.

9. PT. Semen Baturaja (Persero) yang telah mensponsori kebutuhan semen jenis OPC (Ordinary Portland Cement)) pada penelitian ini.

11.Segenap pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Semoga Allah SWT membalas kebaikan mereka semuanya. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi kita semua, terutama rekan–rekan mahasiswa Fakultas Teknik dan bagi pengembangan ilmu pengetahuan di Indonesia.

Bandar Lampung, Mei 2014 Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL... iii

DAFTAR GAMBAR... iv

DAFTAR NOTASI... v

DAFTAR LAMPIRAN... ix

I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... . 1

B. Rumusan Masalah... 5

C. Batasan Masalah... 5

D. Tujuan Penelitian... 6

E. Manfaat Penelitian... 6

II TINJAUAN PUSTAKA A. Beton... 8

B. Beton Bertulang... 10

C. Material Penyusun Beton... 11

D. Analisis Lentur Balok Beton Bertulang... 25

E. Kuat Lentur Aktual Balok... 26

F. Ragam Keruntuhan Balok... 27

G. Kuat Tekan... 29

ii

I. Momen Retak Balok... 31

J. Lebar Retak Balok... 32

K. Kuat Lentur Balok Beton Bertulang... 33

L. Penelitian Terdahulu... 34

III METODE PENELITIAN A. Bahan... 36

B. Peralatan... 37

C. Tahapan Penelitian... 41

D. Analisis Penelitian... 49

E. Diagram Alir Penelitian... 51

IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengujian Material... 52

B. Pengujian Kelecakan (Workability)... 54

C. Pengujian Kuat Tekan Beton... 56

D. Pengujian Balok Beton Bertulang... 58

V SIMPULAN DAN SARAN A SIMPULAN... 73

B SARAN... 75

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

LAMPIRAN A Pemeriksaan Material

LAMPIRAN B Hasil Pengujian Laboratorium

LAMPIRAN C Perhitungan Hasil Pengujian Laboratorium

LAMPIRAN D Surat-surat

[image:15.595.116.505.261.627.2]

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Syarat fisika semen portland ... 15

3.1 Jumlah sampel dan jenis pengujian ... 44

4.1 Hasil pemeriksaan agregat kasar ... 54

4.2 Hasil pemeriksaan agregat halus ... 54

4.3 Hasil pemeriksaan berat jenis semen ... 54

4.4 Hasil pengujian slump pada beton mutu K300 ... 55

4.5 Hasil pengujian kuat tekan beton tanpa penambahan fly ash ... 56

4.6 Hasil pengujian kuat tekan beton dengan penambahan fly ash ... 57

4.7 Beban maksimum balok beton bertulang ... 61

4.8 Momen aktual balok dan momen nominal balok ... 62

4.9 Flexural toughness dan toughness index (I) balok... 66

4.10 Retak pertama (first crack) ... 67

v

DAFTAR NOTASI

L = panjang bentang balok (mm)

P = beban maksimum sampai beton hancur (N) A = luas penampang tertekan (mm2)

Ra = reaksi perletakan di titik A (N) Rb = reaksi perletakan di titik B (N) M = momen lentur (Nmm)

d = diameter silinder beton (mm) t = tinggi silinder beton (mm)

I = toughness index/nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga satu titik tertentu dengan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan sampai retak pertama

f’c = kuat tekan beton (MPa)

y = persamaan kurva beban-lendutan Mcr = momen retak (Nmm)

Fr = kuat lentur beton (MPa) ft = kuat tarik belah (MPa)

vi

Ig = momen inersia penampang utuh (seluruh baja tulangan diabaikan) terhadap sumbu berat penampang (mm4)

b = lebar balok (mm)

ω = lebar retak pada sisi tarik balok (mm)

βh = perbandingan dari jarak serat tarik maksimum dengan garis netral terhadap jarak dari titik berat tulangan tarik utama terhadap garis netral yang sama

fs = tegangan kerja dalam tulangan (MPa) fy = tegangan leleh baja (MPa)

dc = tebal dari penutup beton yang diukur dari serat tarik maksimum ke titik pusat tulangan yang paling dekat (mm)

Ae = luas efektif beton yang teretarik m = jumlah tulangan tarik

A = luas efektif beton yang tertarik dibagi jumlah tulangan (mm2) Mn = momen tahanan nominal (Nmm)

C = resultan gaya tekan (N) T = resultan gaya tarik (N) d = tinggi efektif (mm)

a = tinggi distribusi tegangan persegi dari sisi tekan penampang (mm) ϕ = diameter tulangan polos

K300 = mutu beton dimana beton dapat menahan beban maksimum 300 kg/m2 = lendutan pada saat terjadi retak pertama

vii

FI = flexural toughness (ketahanan lentur)/luas daerah di bawah kurva

I5 = nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga 3 kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan sampai retak pertama

I10 = nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga 5,5 kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan sampai retak pertama

I30 = nilai perbandingan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan hingga 15,5 kali lendutan retak pertama dengan luas daerah di bawah kurva beban-lendutan sampai retak pertama

ab = tinggi distribusi tegangan persegi dari sisi penampang tekan untuk kondisi berimbang (mm)

As = luas tulangan tarik (mm2)

Asb = luas tulangan tarik dalam kondisi berimbang (mm2) x = jarak serat terluar penampang tekan ke garis netral (mm)

xb = jarak serat terluar penampang tekan ke garis netral pada kondisi berimbang (mm)

= regangan

s = regangan baja tarik

viii

Ws = berat benda uji sebelum dioven (mm) Wd = berat benda uji setelah dioven (mm) FM = modulus kehalusan

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

2

untuk mencegah karat), tahan api, tahan lama, kuat tekannya cukup tinggi, mudah dibentuk ketika masih segar, mudah dalam perawatan, serta ketahanan yang baik terhadap cuaca dan lingkungan sekitar. Sedangkan kelemahannya adalah bersifat getas, berat jenisnya besar serta kuat tariknya rendah. Oleh karena itu beton dianggap sangat penting untuk terus dikembangkan.

3

Kemajuan dalam bidang industri terutama dalam industri konstruksi di Indonesia saat ini sangat maju, sehingga diperlukan material bangunan yang sangat banyak untuk mendukung kemajuan industri konstruksi di Indonesia. Industri konstruksi sangat berkaitan erat dengan bangunan beton. Material penyusun beton yang paling utama adalah semen dan semen yang paling banyak digunakan untuk proses konstruksi sebelum diproduksinya semen PCC (Portland Composite Cement) adalah semen OPC (Ordinary Portland Cement) type I. PT. Semen Baturaja adalah salah satu industri semen terbesar yang ada di pulau Sumatera yang memproduksi semen jenis PCC (Portland Composite Cement). Semen jenis PCC adalah semen yang dibuat dengan memanfaatkan bahan tambahan anorganik seperti fly ash dan trass. Dalam terapan beton terdapat anggapan bahwa semen jenis PCC memiliki karakter yang mirip, bahkan lebih baik bila dibandingkan dengan OPC.

Seperti kita ketahui bahwa sifat beton yaitu kuat terhadap gaya tekan tetapi lemah terhadap gaya tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami retak jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi kuat tariknya. Jika beban yang membebani balok terlalu besar maka garis netral bagian bawah akan mengalami tegangan tarik cukup besar yang dapat mengakibatkan retak pada beton pada bagian bawah. Keadaan ini terjadi terutama pada daerah beton yang momennya besar, yaitu pada lapangan/tengah bentang. Untukmenahan gaya tarik yang cukup besar pada serat-serat balok bagian tepi bawah, maka perlu diberi baja tulangan

4

ini, tulangan ditanam sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang dibutuhkan untuk menahan momen pada penampang retak dapat ditahan oleh baja tulangan.

5

B. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan dapat dirumuskan masalah yang dapat dikaji yaitu bagaimana pengaruh penambahan fly ash

pada adukan balok beton bertulang dengan semen OPC Baturaja terhadap kuat lenturnya dibandingkan dengan balok beton bertulang dari semen PCC Baturaja yang tidak ditambah dengan fly ash. Berdasarkan penelitian sebelumnya oleh Laksmi Irianti (2012) penggunaan fly ash sebanyak 10 % akan meningkatkan kekuatan tekan beton. Dari pengujian kuat lentur tersebut akan diambil kesimpulan beton mana yang lebih besar kuat lenturnya, beton dari semen OPC yang ditambah fly ash atau beton dari semen PCC.

C. Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini diperlukan batasan-batasan masalah sebagai berikut :

1. Dimensi benda uji berupa balok beton berukuran 120 x 250 x 1650 mm3 sebanyak 4 benda uji. Sejumlah 2 buah benda uji untuk komposisi semen OPC+10% fly ash dan sejumlah 2 benda uji untuk komposisi semen PCC.

6

3. Mutu beton yang direncanakan adalah f’c 24 MPa.

4. Jenis semen yang digunakan adalah merek Baturaja untuk Portland Composite Cement (PCC) dan Ordinary Portland Cement (OPC). 5. Fly ash yang digunakan berasal dari PLTU Tarahan Lampung sebagai

bahan pengganti sebagian semen OPC sebanyak 10% dari berat semen. 6. Waktu pengujian adalah pada umur 56 hari untuk uji kuat lentur balok

(ASTM C 78) dan uji kuat tekan sampel silinder (ASTM C 39).

7. Pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi Fakultas Teknik Universitas Lampung.

D. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh dari penambahan

fly ash sebanyak 10% yang ditambahkan ke dalam Ordinary Portland Cement (OPC) dibandingkan dengan Portland Composite Cement (PCC) terhadap kuat lentur balok beton bertulang yang dihasilkan.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Memberikan data dan informasi mengenai perilaku lentur balok beton bertulang akibat penambahan fly ash yang ditambahkan ke dalam Ordinary Portland Cement (OPC) dibandingkan dengan

7

2. Sebagai bahan pertimbangan bagi perencana dan pelaksana di bidang teknik sipil tentang penggunaan fly ash sebagai mineral

addmixture pada balok beton bertulang.