commit to user
CAMPURAN BETON TERHADAP KINERJA HUBUNGAN
BALOK KOLOM DENGAN PEMBEBANAN STATIK
(Umur Beton 90 Hari)
The Effect of Fiber and Fly Ash Addition on Concrete Mixing to Beam Column Connection Performance due Static Loading
(Age of Concrete : 90 Days)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
BAHREISI MAHFUD
I 0109016
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
ii
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT DAN FLY ASH PADA
CAMPURAN BETON TERHADAP KINERJA HUBUNGAN
BALOK KOLOM DENGAN PEMBEBANAN STATIK
(UMUR BETON 90 HARI)
The Effect of Fiber and Fly Ash Addition on Concrete Mixing to Beam Column Connection Performance due Static Loading
(Age of Concrete : 90 Days) SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
BAHREISI MAHFUD NIM I 0109016
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Edy Purwanto, ST, MT Ir. Bambang Santosa, MT
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT DAN FLY-ASH PADA
CAMPURAN BETON TERHADAP KINERJA HUBUNGAN
BALOK KOLOM DENGAN PEMBEBANAN STATIK
(UMUR BETON 90 HARI)
The Effect of Fiber and Fly Ash Addition on Concrete Mixing to Beam Column Connection Performance due Static Loading
(Age of Concrete : 90 Days)
SKRIPSI
Disusun Oleh :BAHREISI MAHFUD
NIM I 0901016
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Jum’at, 6 Desember 2013 :
1. Edy Purwanto, ST, MT __________________
NIP. 19680912 199702 1 001
2. Ir. Bambang Santosa, MT __________________ NIP. 19590823 198601 1 001
3. Achmad Basuki, ST, MT __________________
NIP. 19710901 199702 1 001
4. Ir. Slamet Prayitno, MT __________________
NIP. 19531227 198601 1 001
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
Ir. Bambang Santosa, MT
commit to user
iv
MOTTO
“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum hingga mereka mengubah diri mereka sendiri”.
(Q.S. Ar-Ra’d:11)
PERSEMBAHAN
“Bapak, Ibuku, Kakak, Adik2, dan Kakek”, yang tidak berhenti memberikan kasih sayang, semangat, dukungan dan doa selama ini.
“Pak Edy Purwanto, ST, MT dan Pak Ir. Bambang Santosa, MT”, terima kasih atas segala bentuk bimbinggannya selama ini.
“Teman2 Skripsiku, Ade Dewangga, Harjun dan Eir”, terima kasih
dukungan, kerjasama dan perjuangan yang tidak pernah menyerah dalam menyelesaikan skripsi, semoga sukses selalu.
“Teman2 Kongek Family (KFC)”, terima kasih untuk semua pertemanan
motivasi dan semangat yang telah kalian berikan . Aku sangat bersyukur mempunyai sahabat seperti kalian. Sukses buat kita semua.
“Teman2 Sipil UNS 2009”, terima kasih atas kebersamaan dan
dukungannya.
commit to user
v
ABSTRAK
“PENGARUH PENAMBAHAN SERAT DAN FLY ASH PADA CAMPURAN BETON TERHADAP KINERJA HUBUNGAN BALOK KOLOM PADA PEMBEBANAN STATIK (UMUR BETON 90 HARI)”.
Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Besarnya potensi gempa yang terjadi di Indonesia menyebabkan banyak bangunan dan infrastruktur yang mengalami kerusakan dari tingkat ringan, sedang, sampai berat. Berdasarkan data kerusakan struktur bangunan akibat gempa, didapat fakta bahwa kerusakan struktur yang dominan terjadi adalah pada bagian hubungan balok kolom (HBK), sedangkan balok dan kolom diluar sambungan masih menunjukkan kinerja yang baik dan hanya terdapat retak di daerah dekat sambungan balok kolom. Kinerja HBK dapat diperbaiki dengan jalan memberi penambahan serat dan fly ash pada adukan beton. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan serat dan fly ash terhadap kinerja hubungan balok kolom. Beton dengan tambahan fly ash memiliki kuat tekan yang rendah di umur awal, dan akan memiliki kuat tekan yang kurang lebih sama dengan beton normal pada umur 90 hari
Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah eksperimental dengan benda uji yang berupa hubungan balok-kolom dengan ukuran balok 150 mm x 200 mm dengan panjang 1000 mm dan kolom ukuran 150 mm x 150 mm dengan panjang 1500 mm untuk uji pembebanan statik pada umur 90 hari. Total benda uji HBK sebanyak 6 buah dimana, 3 buah benda uji HBK Serat+fly ash dengan penambahan serat baja DRAMIX sebesar 10 kg/m3, fly ash sebanyak 25 % dari berat semen dan 3 buah berupa HBK beton normal.
Berdasarkan hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan serat dan fly ash memiliki beban maksimum dan daktilitas yang lebih tinggi dari beton normal. Beban maksimum HBK serat+fly ash mengalami peningkatan 5,08 % dan daktilitas mengalami peningkatan 3,887 % dibandingkan benda uji HBK beton normal. Penambahan serat dan fly ash juga dapat mengurangi lebar retak pada HBK serat+fly ash yaitu dari 0,6 cm pada HBK normal menjadi 0,5 cm.
Kata kunci : Hubungan balok kolom (HBK), beton serat+fly ash, umur beton 90 hari, kinerja hubungan balok kolom.
commit to user
vi
ABSTRACT
“THE EFFECT OF FIBER AND FLY ASH IN CONCRETE MIXING TO BEAM COLOUM CONNECTION DUE TO STATIC LOADING” Thesis
Department of Civil Engineering Faculty of Engineering University Sebelas Maret Surakarta.
Potential magnitude earthquake in Indonesia caused a lot of buildings and infrastructure that were damaged fromsweat rate of moderate to severate.Based on data from the earthquake damage to buildings structures obtained the fact that the dominant structural damage that occurs in the beam column connection. Performance of the HBK can be improved by improving the way of concrete materials such as by the addition of steel fibers and fly ash. The use of steel fibers in concrete DRAMIX and fly ash can improve the brittle concrete, increase the compressive strength and quality of concrete.
The method applied in this study is experimental specimens used in the form of a T-shaped beam-column with a beam size of 150 mm x 200 mm with a length of 1000 mm and a field size of 150 mm x 150 mm with a length of 1500 mm for static loading test at age 28 days. Total specimens in which as many as 6 pieces, 3 pieces of fiber concrete specimens with the addition of steel fibers DRAMIX of 10 kg/m3, fly ash 25% from cement and 3 pieces in the form of normal concrete
.
From the test results it is known that specimens fiber and fly ash concrete HBK obtained maximum load of 13,37 kN with a percentage of 5,08% increase in expenses compared to specimen normal concrete HBK with a maximum load of 12,73 kN and a deflection of the specimens fiber and fly ash concrete HBK by 61,267 mm higher than the deflection specimen normal concrete HBK at 55,677 mm. From the analysis of the obtained specimen HBK fiber and fly ash concrete ductility factor of 2,043 with the percentage decrease of 3,887% compared to the ductility factor specimen HBK normal concrete at 1,966. From observations of crack patterns change crack patterns in concrete fiber HBK where initial cracks occurred on the column and then move on to the next joint on the loading cycle. Normal concrete HBK crack width greater than fiber concrete HBK, normal concrete HBK spalling.Keywords : Beam-column connection (HBK), fiber concrete, steel fiber Dramix, fly ash, Maximum load, deflection, crack patern and crack width
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul
“PENGARUH PENAMBAHAN SERAT DAN FLY ASH TERHADAP
KINERJA HUBUNGAN BALOK KOLOM (HBK) DENGAN
PEMBEBANAN STATIK”.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Skripsi ini tidak dapat terselesaikan tanpa bantuan dari pihak-pihak yang ada di sekitar penulis, karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Edy Purwanto, ST, MT selaku Dosen Pembimbing I. 4. Bapak Ir. Bambang Santosa, MT selaku Dosen Pembimbing II. 5. Tim Penguji Pendadaran.
6. Bapak Ir. Agus Sumarsono, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.
7. Teman-teman Tim : Ade,Eir dan Harjun yang telah membantu selama pengerjaan skripsi.
8. Teman-teman Mahasiswa Sipil 2009 UNS.
9. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan mahasiswa pada khususnya.
Surakarta, Desember 2013
commit to user viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ………... HALAMAN PERSETUJUAN ………... HALAMAN PENGESAHAN ………. MOTTO DAN PERSEMBAHAN ……….. ABSTRAK ………... KATA PENGANTAR ………. DAFTAR ISI ……… DAFTAR GAMBAR ………... DAFTAR TABEL ………... DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ……….. DAFTAR LAMPIRAN ……….. BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ………. 1.2. Rumusan Masalah ……… 1.3. Batasan Masalah ……….. 1.4. Tujuan Penelitian ………. 1.5. Manfaat Penelitian ………..BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ………..
2.2. Landasan Teori ……….
2.2.1. Beton Normal ………...
2.2.2. Beton Serat ………...
2.2.3. Abu Terbang (Fly ash)………....………..
2.2.4. Umur Beton ……….……….
2.2.5. Material Penyusun Beton…..……… 2.2.5.1 Semen Portland………. 2.2.5.2.1 Agregat Halus …...……….. 2.2.5.2.2 Agregat Kasar ………. i ii iii iv v vii viii xii xiv xv xvii 1 3 4 4 4 5 6 6 7 7 9 10 10 12 13
commit to user
ix
2.2.5.3 Air ………
2.2.5.4. Serat Baja ……….
2.2.5.5 Fly Ash………..
2.2.6. Hubungan Balok Kolom………...
2.2.7. Daktilitas ………..
2.2.8. Kekakuan ……….
2.2.9. Pola Retak ………
2.2.10. Kuat Tekan Beton (f’c) ………
2.2.11. Kuat Tarik Belah (ft) ………
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1. Uraian Umum ………...
3.2. Tempat Penelitian ………
3.3. Teknik Pengumpulan Data ………..
3.4. Benda Uji Penelitian ………
3.5. Bahan dan Peralatan Penelitian ………
3.5.1. Bahan ………...
3.5.2. Peralatan Penelitian ………..
3.6. Tahap dan Prosedur Penelitian ……….
3.7. Standar Pengujian Material Penyusun Beton……… 3.8. Pengujian Material Penyusun Beton……….
3.8.1. Pengujian Agregat Halus ……….
3.8.1.1. Pengujian Kadar Lumpur Agregat Halus ……….
3.8.1.2. Pengujian Gradasi ………..………..
3.8.1.3. Pengujian Spesific Gravity ………...
3.8.2. Pengujian Agregat Kasar ……….
3.8.2.1. Pengujian Gradasi ………...
3.8.2.2. Pengujian Spesific Gravity………
3.8.2.3. Pengujian Abrasi………...………
3.9. Pengujian Kuat Tarik Baja ………...
3.10. Perencanaan Campuran Beton ……….
3.11. Pembuatan Benda Uji ………...
15 16 17 17 20 21 21 22 23 24 24 24 24 27 27 29 35 38 38 38 38 38 39 40 40 40 41 41 41 41
commit to user
x
3.11.1. Pembuatan Campuran Beton ……….... 3.11.2. Pencetakan ………...……… 3.11.3. Perawatan (Curing) ………. 3.12. Pengujian Benda Uji ……… 3.12.1. Pengujian Kuat Tekan Beton ………... 3.12.2. Pengujian Kuat Tarik Belah ………. 3.12.3. Pengujian Hubungan Balok Kolom ……….
BAB 4. HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Analisis Pengujian Bahan ………...
4.2. Hasil Pengujian Benda Uji Silinder .………... 4.2.1. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton ………... 4.2.2. Hasil Pengujian Kuat Desak Beton …….………. 4.2.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton ….………... 4.3. Hasil Pengujian Benda Uji HBK ………. 4.3.1. Hubungan antara Beban dan Lendutan ……… 4.3.2. Penetuan Crack, Yield, Peak dan Failure ……… 4.3.3. Daktilitas ……….. 4.3.4. Kekakuan ………. 4.3.5. Pola Retak ………
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ……….. 5.2. Saran ………. DAFTAR PUSTAKA ……….. LAMPIRAN ………. 44 44 45 45 45 46 46 48 48 48 49 51 52 52 54 57 58 60 65 66 67
commit to user xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 2.4. Gambar 3.1. Gambar 3.2. Gambar 3.3. Gambar 3.4. Gambar 3.5. Gambar 3.6. Gambar 3.7. Gambar 3.8. Gambar 3.9. Gambar 3.10. Gambar 3.11. Gambar 3.12. Gambar 3.13. Gambar 3.14. Gambar 3.15. Gambar 3.16. Gambar 3.17. Gambar 3.18. Gambar 3.19. Gambar 3.20. Gambar 3.21. Gambar 3.22.Kerusakan struktur pasca gempa Padang 30 September 2009……… Grafik perbandingan kuat tekan beton normal dan beton fly
ash ………..
Grafik Hubungan w/c dengan kuat tekan beton ………….... Luas efektif hubungan balok kolom (HBK)………... Perhitungan gaya geser horizontal pada hubungan balok kolom……….. Benda uji silinder ………... Benda uji elemen hubungan balok kolom (HBK) ………….
Setting pengujian HBK ……….
Agregat kasar (kiri) dan agregat halus (kanan)………...
Fly ash ………...
Serat baja DRAMIX RC-80/60-BN ………... Semen PC ………... Timbangan kapasitas 2 kg (kiri) dan 50 kg (kanan) ……….. Ayakan ………... Mesin Pengetar ayakan ……….. Oven ………...
Conical Mould ………...
Kerucut abrams ……….. Mesin los angeles ………...
Hydraulic pump (kiri) dan hidraulic jack (kanan) …………. Load cell ………. Dial gauge ……….
Mesin Compression Testing Machine (CTM) ………... Mesin Universal Testing Machine (UTM) ……… Bagan alir tahap penelitian ……… Perakitan tulangan ………. Cetakan HBK (kiri) dan cetakan silinder (kanan) ………...
2 10 16 18 19 25 26 27 28 28 29 29 30 30 31 31 32 32 33 33 34 34 35 35 37 42 42
commit to user xiii Gambar 3.23. Gambar 3.24. Gambar 3.25. Gambar 4.1. Gambar 4.2. Gambar 4.3. Gambar 4.4. Gambar 4.5. Gambar 4.6. Gambar 4.7. Gambar 4.8. Gambar 4.9. Gambar 4.10. Gambar 4.11. Gambar 4.12.
Membuat adukan dengan molen ………..…………. Pengujian slump ………. Pemadatan beton segar dalam cetakan ………..……… Pengujian kuat desak beton ………….………..……… Pengujian kuat tarik belah.. ………….………..……… Grafik beban dan lendutan ……… Grafik crack, yield, peak dan failure benda uji HBK-N1… Grafik crack, yield, peak dan failure benda uji HBK-N2… Grafik crack, yield, peak dan failure benda uji HBK-N3… Grafik crack, yield, peak dan failure benda uji HBK-SF1… Grafik crack, yield, peak dan failure benda uji HBK-SF2… Grafik crack, yield, peak dan failure benda uji HBK-SF3… Grafik penurunan kekakuan masing-masing benda uji ……. (a, c, e) Pola retak benda uji HBK beton normal …..………. (d, e, f) Pola retak benda uji HBK beton serat+fly ash ……..
43 43 44 50 51 53 54 55 55 56 56 57 60 61 62
commit to user xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Tabel 2.2. Tabel 2.3. Tabel 2.4 Tabel 2.5 Tabel 2.6 Tabel 3.1. Tabel 3.2. Tabel 3.3. Tabel 3.4. Tabel 4.1. Tabel 4.2. Tabel 4.3. Tabel 4.4. Tabel 4.5. Tabel 4.6. Tabel 4.7. Tabel 4.8. Tabel 4.9. Tabel 4.10. Tabel 4.11.Spesifikasi serat-serat yang sering digunakan ………... Komposisi kimia abu terbang ASTM ……… Jenis semen Portland berdasarkan SII 0013………... Batasan susunan butiran aregat halus………. Persyaratan gradasi agregat kasar ...………... Kadar air bebas (kg/m) untuk kemudahan adukan beton …. Jenis benda uji silinder……… Jenis benda uji hubungan balok kolom (HBK) ……..…..… Syarat prosentase lolos saringan standar ASTM …………. Syarat prosentase lolos saringan standar ASTM …………. Berat jenis beton normal dan beton serat+fly ash ………… Hasil pengujian kuat tekan beton ……….. Hasil pengujian kuat tarik belah ……… Hasil pengujian antara beban dan lendutan ………... Beban maksimum benda uji HBK …...……….. Nilai beban dan lendutan saat terjadi crack, yield, peak, dan
failure pada HBK Serat fly ash………
Faktor daktilitas benda uji HBK………. Kekakuan benda uji……… Kekakuan benda uji saat yield dan failure……… Pola retak HBK Normal ……….…… Pola retak HBK Serat+Fly ash………...
7 8 11 13 15 16 25 26 39 40 49 50 51 52 53 57 58 59 60 61 62
commit to user
xv
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
a A Aj ASTM b c C CTM d D e Ebaja Ecnormal Ecserat f’c ft fy G0 G1 H HBK HBKN1 HBKN2 HBKN3 HBKSF1 HBKSF2 HBKSF3 K Ky = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
berat pasir kering oven (gr) Luas tampang (mm2) Luas efektif joint (mm2).
American Society for Testing and Materials
berat volumetrik flask berisi air (gr)
berat volumetrik flask berisi air dan pasir (gr) Faktor pengali kekangan joint
Compression Testing Machine
prosentase komulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan diameter benda uji silinder (mm)
prosentase berat pasir tertinggal Modulus elastisitas baja (Mpa)
Modulus elastisitas beton normal (Mpa) Modulus elastisitas beton serat (Mpa) Kuat tekan (N/mm2)
kuat tarik belah (N/mm2) Tegangan leleh (Mpa) berat awal pasir (100 gram) berat pasir akhir (gram)
Tinggi benda uji silinder (mm) Hubungan balok kolom
Benda uji HBK beton normal 1 Benda uji HBK beton normal 2 Benda uji HBK beton normal 2 Benda uji HBK beton serat fly ash 1 Benda uji HBK beton serat fly ash 2 Benda uji HBK beton serat fly ash 3 Kekakuan (kN/mm).
commit to user xvi Ku L N1 N2 N3 N4 N5 N6 P SF1 SF2 SF3 SF4 SF5 SF6 UTM Vjn Δ Δu Δy Ε τ μ Ø = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Kekakuan saat runtuh (kN/mm) Panjang benda uji silinder (mm) Benda uji silinder beton normal 1 Benda uji silinder beton normal 2 Benda uji silinder beton normal 3 Benda uji silinder beton normal 4 Benda uji silinder beton normal 5 Benda uji silinder beton normal 6 Gaya/beban (kN).
Benda uji silinder beton serat fly ash 1 Benda uji silinder beton serat fly ash 2 Benda uji silinder beton serat fly ash 3 Benda uji silinder beton serat fly ash 4 Benda uji silinder beton serat fly ash 5 Benda uji silinder beton serat fly ash 6
Universal Testing Machine
Gaya geser nominal joint (kN). Perpindahan (mm).
Perpindahan dari 80% maksimum struktur (mm). Perpindahan saat leleh pertama (mm).
regangan tegangan (Mpa) Faktor daktilitas. Diameter (mm)
commit to user
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Data Hasil Pengujian Bahan
Lampiran B. Perhitungan Rencana Campuran Beton
Lampiran C. Perhitungan Kuat Rencana Balok, Kolom dan Joint Lampiran D. Data Hasil Pengujian Benda Uji
commit to user
67
Daftar Pustaka
Anonim. 1971. Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971. Departemen Pekerjaan Umum, Ditjen Cipta Karya, Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Bandung
Anonim. 1982. Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI 1982). Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, Badan Penelitian dan Pengembangan PU. Bandung.
Anonim. 2002. SNI 03 1726 2002 Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Struktur bangunan Gedung. Badan Standarisasi Nasional. Bandung.
Anonim. 2002. SNI 03 2834 2002 Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran
Beton Normal. Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah. Jakarta
Anonim. 2002. SNI 03 2847 2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk
Bangunan Gedung. Badan Standarisasi Nasional, Bandung.
Alamsyah. 2011. Perilaku Sambungan Balok-Kolom Pracetak Sisi Dalam
Berdasarkan Metode Experimental Dan Analisa Gaya Dorong.
Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Balaguru, P., Narahari, R., Patel, M., 1992, Flexural Toughness Of Steel Fiber
Reinforced Concrete, ACI Material Journal, V. 89, No. 6, November –
December 1992
Deshmukh, S.D.1, Domke.P.V. 2, Kene. S.D. 3 .Deotale. R.S. 4, 2011.
Experimental Study of Strength of Concrete by Using Artificial Fibers with Rice Husk Ash. Departement of Civil Enginering, YCCE,
Nagpur-10, Maharashtra, India.
Dwi, Prakoso. 2012. Tinjauan Kinerja Hubungan Balok Kolom (HBK)Beton
Bertulang dengan Bahan Beton Serat Pada Pembebanan Statik.
Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Elliott, KS. 2002. Precast Concrete Structure. Butterword-Heinemann. Oxford.
Gere, Timoshencko. 2000. mekanika Bahan. Edisi Jilid Satu. Erlangga. Jakarta.
Hidayat, A.N. 2011. Kajian Kuat Kejut (Impact) Beton Normal Berserat
Galvalum AZ 150. Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Hoedayanto D dan Imran I. 2009. Desain dan Perhitungan Struktur Tahan
commit to user
Imam, Sholehan 2012. Tinjauan Kinerja Hubungan Balok Kolom (HBK) Beton
Bertulang dengan Bahan Beton Fly Ash pada Pembebanan Statik.
Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Kadreni, E. 2002. Pengaruh Steel Fiber pada Sifat Mekanis Beton dan Kapasitas
Balok Beton Bertulang Pasca Kebakaran. USU Digital Library
Nurjanah. S.A. 2008. Jurnal Permukiman : Pengaruh Penggunaan Prepacked
Aggregate Concrete Terhadap Perbaikan Join Balok Kolom Eksterior Pracetak Pasca Pembebanan Siklik Statik. Pusat Litbang Permukiman.
Bandung.
Soroushin. P. and Bayashi, Z. 1987. Concept Fibre Reinforced Concrete,
Proceding of the International Semninar on Fibre Reinforced Concrete.
Michigan State Universitay East Lansing, Michigan USA.
Suhendro, B. 1991. Beton Fiber Lokal, Konsep Aplikasi dan Permasalahannya. Makalah Seminar. Seminar Nasional Bahan Konstruksi Teknik.
Surya, P.A. 2012. Tinjauan Kinerja Hubungan Balok Kolom (HBK) Beton
Bertulang dengan Bahan Beton Fly Ash dan serat pada Pembebanan Statik. Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Tjokrodimulyo, K. 1996. Teknologi Beton. Arif, Yogyakarta.
Wang. C.K, Salmon C.G. 1993. Desain Beton Bertulang, Edisi ke-4, Jilid I. Erlangga. Jakarta.
Winter G. and Nilson, A.H. 1993. Perencanaan Struktur Beton Bertulang
(terjemahan). Paradnya Paramita. Jakarta.
Yunus, Alve, 2010. Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah
Fly Ash sebagai Bahan Perkerasan Kaku (Rigid Pavement). Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta.
Zulaicha, L. 2009. Pengaruh Pemakaina Serat Baja HAREX SF Terhadap
Kekuatan Tekan Beton. Seminar Nasioanal Ke 4 STTN : Rekayasa
commit to user
1
TERHADAP KINERJA HUBUNGAN BALOK KOLOM DENGAN PEMBEBANAN STATIK
(UMUR BETON 90 HARI)
Bahreisi Mahfud1), Edy Purwanto 2), Bambang Santosa3)
1)Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret 2) 3)Pengajar Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret
Jln Ir Sutami 36 A, Surakarta 57126 e-mail : bahreisi@gmail.com Abstract
Potential magnitude earthquake that occurred in Indonesia led to many building and infrastructure damage from mild, moderate, to severe. Based on data from the earthquake damage to building structures, obtained the fact that the damage occurred is the dominant structure in the relationship column beam (HBK), while outside the beam and column connections still showed good performance and is only found in the area near the cracked beam-column connections. HBK performance can be improved with the addition of fiber to give way and fly ash in concrete. The purpose of this study was to determine the effect of fiber and fly ash on the performance of beam-column relations. Additional concrete with fly ash has a low compressive strength at early age, and will have a compressive strength of more or less the same as normal concrete at age 90 days. The method used in this study is the experimental test specimen in the form of relationship with the beam-column beam size 150 mm x 200 mm with a length of 1000 mm and a field size of 150 mm x 150 mm with a length of 1500 mm for static loading test at the age of 90 days. Total specimen as 6 pieces in which HBK, 3 HBK specimen fruit fly ash + fiber with the addition of steel fibers DRAMIX by 10 kg/m3, fly ash as much as 25% of the weight of cement and concrete HBK 3 pieces in the form of normal. Based on the test results showed that the addition of fiber and fly ash has a maximum load and higher ductility than normal concrete. HBK maximum load of fly ash + fiber increased 5.08% and 3.887% increased ductility than normal concrete specimen HBK. The addition of fly ash and fiber may also reduce the width of cracks on the fly ash + fiber HBK is HBK from the normal 0.63 cm to 0.5 cm.
Keywords : Beam-column connection (HBK), fly ash+fibre concrete, concrete age 90 days, and beam column connection performance.
Abstrak
Besarnya potensi gempa yang terjadi di Indonesia menyebabkan banyak bangunan dan infrastruktur yang mengalami kerusakan dari tingkat ringan, sedang, sampai berat. Berdasarkan data kerusakan struktur bangunan akibat gempa, didapat fakta bahwa kerusakan struktur yang dominan terjadi adalah pada bagian hubungan balok kolom (HBK), sedangkan balok dan kolom diluar sambungan masih menunjukkan kinerja yang baik dan hanya terdapat retak di daerah dekat sambungan balok kolom. Kinerja HBK dapat diperbaiki dengan jalan memberi penambahan serat dan fly ash pada adukan beton. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan serat dan fly ash terhadap kinerja hubungan balok kolom. Beton dengan tambahan fly ash memiliki kuat tekan yang rendah di umur awal, dan akan memiliki kuat tekan yang kurang lebih sama dengan beton normal pada umur 90 hari. Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah eksperimental dengan benda uji yang berupa hubungan balok-kolom dengan ukuran balok 150 mm x 200 mm dengan panjang 1000 mm dan kolom ukuran 150 mm x 150 mm dengan panjang 1500 mm untuk uji pembebanan statik pada umur 90 hari. Total benda uji HBK sebanyak 6 buah dimana, 3 buah benda uji HBK Serat+fly ash dengan penambahan serat baja DRAMIX sebesar 10 kg/m3, fly ash sebanyak 25 % dari berat semen dan 3 buah berupa HBK beton normal. Berdasarkan hasil pengujian
menunjukkan bahwa penambahan serat dan fly ash memiliki beban maksimum dan daktilitas yang lebih tinggi dari beton normal. Beban maksimum HBK serat+fly ash mengalami peningkatan 5,08 % dan daktilitas mengalami peningkatan 3,887 % dibandingkan benda uji HBK beton normal. Penambahan serat dan fly ash juga dapat mengurangi lebar retak pada HBK serat+fly ash yaitu dari 0,63 cm pada HBK normal menjadi 0,5 cm.
Kata Kunci:Hubungan balok kolom (HBK), beton serat+fly ash, umur beton 90 hari, kinerja hubungan balok kolom.
PENDAHULUAN
Letak indonesia yang berada pada wilayah pertemuan tiga lempeng tektonik besar bumi menyebabkan banyak wilayah di Indonesia yang memiliki potensi gempa yang cukup besar. Banyak bangunan dan infrastruktur yang mengalami kerusakan akibat gempa. Hubungan balok kolom (HBK) adalah daerah yang kritis saat terjadi gempa. Hancurnya bagian HBK menjadi pemicu terjadinya momen sekunder yang sangat besar dan mengakibatkan robohnya bangunan oleh sebab itu perlu dilakukan kajian untuk meningkatkan kinerja hubungan balok kolom (HBK). Perbaikan dapat dilakukan dengan penambahan serat dan fly ash pada daerah hubungan balok kolom. Teknologi pemanfaatan serat dalam beton untuk meningkatkan kinerja beton sudah banyak digunakan di beberapa negara dan terbukti sangat efektif. Menurut Tjokodimuljo (1996) maksud utama penambahan serat ke dalam beton adalah untuk menambah kuat tarik beton, mengingat kuat tarik beton sangat rendah. Kuat tarik yang rendah berakibat beton mudah retak yang akhirnya mengurangi keawetan beton. Adanya kandungan serat di dalam beton menyebabkan beton dapat berperilaku ductile. Karena penambahan serat tidak banyak menabah kuat tekan beton, maka diperlukan bahan tambah lain yang dapat meningkatkan mutu beton yaitu fly ash.
commit to user
2
kedap air (impermeable). Selaih harga fly ash yang lebih ekonomis dibandingkan semen, penggunaan fly ash juga merupakan tindakan pemanfaatan limbah batu bara yang banyak tidak terpakai.
Beton yang mengandung fly ash mempunyai kuat tekan yang rendah dibandingkan beton normal pada saat umur awal dan diperkirakan pada saat umur 90 hari kuat tekannya kurang lebih sama. Kuat tekan maksimum dicapai pada penggunaan campuran fly ash 25 %, beton dengan campuran fly ash 25% memiliki kuat tekan lebih besar dibandingkan beton dengan campuran fly ash 15 % dan 20% baik pada umur 7, 28, dan 54 hari (Alve, 2010).
LANDASAN TEORI
Hubungan Balok Kolom (HBK)
(Hoendayanto, 2009) Dalam perencanaan struktur beton bertulang, khususnya untuk hubungan balok kolom (HBK) pada Sistem Rangka Pemikul Momen Momen Khusus (SRPMK) ada beberapa persyaratan yang harus diperhatikan dalam meninjau hubungan balok kolom antara lain :
a. Persyatratan gaya b. Persyaratan geometri c. Persyaratan tampang
Apabila persyaratan tersebut dapat terpenuhi dengan baik maka langkah selanjutnya adalah meninjau kekuatan dari daerah efektif hubungan balok kolom (HBK), seperti tertihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Luas efektif hubungan balok kolom (HBK)
Daerah efektif dalam arsiran penampang hubungan balok kolom (HBK) menjadi sangat penting untuk mempertahankan stabilitas struktur. Akibat gaya lateral yang bekerja pada struktur, momen ujung lentur pada balok-balok yang merangka pada joint yang sama akan memutar pada arah yang sama. Selama ini, daerah tersebut diperhitungkan secara kuat karena adanya sistem pengekangan oleh tulangan sengkang. Dalam prakteknya akan terdapat banyak sekali pertemuan dari balok dan kolom serta sengkang itu sendiri sehingga menyulitkan pelaksanaannya. Kurangnya sengkang pada derah joint tulangan utama yang tidak terkekang dan terdesak keluar akibat tekanan yang tinggi dari inti beton. Adanya kesalahan dalam detailing dan pelaksanaan pemasangan tulangan pada joint dapat menyebabkan keruntuhan.
Rumus perhitungan kuat geser dapat dilihat sebagai berikut : Vjn = c ... [1]
keterangan:
Vjn = Gaya geser nominal joint (kN).
C = 1,7 (HBK terkekang pada keempat sisinya).
= 1,25 (HBK terkekang pada ketiga sisinya atau dua sisi yang berlawanan). = 1 ( untuk hubungan lainnya).
Aj = Luas efektif joint (mm2).
Metode perbaikan beton dengan beton serat dan fly ash diharapkan akan terjadi sumbangsih kekuatan yang cukup signifikan untuk meningkatkan aspek kekuatan dan aspek daktilitas struktur.
commit to user
3
berulang dan bolak balik akibat beban gempa yang menyebabkan terjadinya pelelehan pertama sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup sehingga struktur tetap berdiri, walaupun sudah dalam kondisi di ambang keruntuhan.
Faktor daktilitas struktur gedung adalah rasio antara simpangan ultimit dan simpangan saat terjadi leleh pertama, seperti ditunjukkan pada Persamaan [2]
...
[2] keterangan:μ = daktilitas.
Δu = perpindahan dari 80% maksimum struktur.
Δy = perpindahan saat leleh pertama.
Umur Beton
Penambahan fly ash pada campuran beton menyebabkan penurunan panas hidrasi yang mengakibatkan perkembangan kekuatan beton menjadi lebih lama dibandingkan beton normal. Kuat tekan beton fly ash akan terus meningkat seiring bertambahnya umur beton, dan diperkirakan akan sama besar dengan beton normal pada umur 90 hari seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik perbadingan kuat tekan beton normal dan beton fly ash (Sumber : A.M. Neville dan JJ Brooks, Concrete Technology 2nd Edition, 2010) METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan benda uji berupa benda uji silinder dan elemen struktur hubungan balok kolom (HBK). Pengujian dilakukan dengan membandingkan antara benda uji beton normal dengan beton tambahan serat dan fly ash. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian kuat tekan, kuat tarik belah untuk benda uji silinder dan pembebanan statik pada benda uji HBK. Kuat tekan beton normal yang dipakai adalah sebesar 20 MPa dengan rincian seperti terlihat pada Table 1 dan Tabel 2
Tabel 1. Benda uji silinder. Ukuran
(mm)
Spesifikasi material
Kode Benda uji Jenis beton Prosentase fly ash (%) Tambahan Serat baja DRAMIX (kg/m3)
Ø15 – H30 Beton normal - - S-N1s/d S-N6
Ø15 – H30 Beton serat+fly ash 25 10 S-SF1s/d S-SF6
Tabel 2. Benda uji elemen hubungan balok kolom (HBK) Ukuran Spesifikasi material
Kode Benda Uji Balok
(mm) Kolom (mm) Jenis beton fly ash (%) Serat baja DRAMIX (kg/m3)
150 x 200 150 x 150 Beton normal - - HBK-N1s/d N3
commit to user
4
Gambar 4. Benda uji elemen Hubungan Balok Kolom (HBK)
Gambar 5. Setting pengujian benda uji HBK
HASIL DAN ANALISIS
Hasil pengujian yang dianalisis meliputi pengujian kuat tekan, kuat tarik belah untuk benda uji silinder dan untuk benda uji elemen hubungan balok kolom adalah nilai beban maksimum, daktilitas dan pola retak. Pengujian benda uji silinder dilakukan pada 6 buah benda uji beton normal dan 6 buah benda uji beton serat+fly ash serta pengujian benda uji hubungan balok kolom (HBK) dilakukan pada 3 buah benda uji beton normal dan 3 buah benda uji beton fly ash. Dalam analisis akan dibandingkan kekuatan beton normal dengan beton yang ditambah serat dan fly ash.
1. Pengujian benda uji Silinder
Data hasil pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4. Tabel 3. Kuat tekan beton silinder
Benda uji P maks (kN) f'c (MPa) f'cr (MPa) Prosentase Peningkatan (%)
S-N1 460 25,46 25,70 - S-N2 450 24,91 S-N3 470 26,72 S-SF1 580 31,82 29,91 16,41 S-SF2 510 28,86 S-SF3 510 29,05
Berdasarkan hasil pengujian kuat tekan beton didapatkan nilai rata-rata kuat tekan beton serat+fly ash yaitu sebessar 29,91 MPa. Hasil ini lebih tinggi 16,41 % dari beton normal yang memiliki kuat tekan rata-rata 25,70 MPa.
commit to user
5
Benda uji P maks (kN) f't (MPa) f'tr (MPa) Prosentase Peningkatan (%)
S-N4 110 1,55 1,45 - S-N5 100 1,41 S-N6 100 1,39 S-SF4 280 3,96 3,48 139,36 S-SF5 220 3,08 S-SF 6 240 3,41
Berdasarkan hasil pengujian kuat tarik belah beton didapatkan nilai kuat tarik belah beton serat+fly ash mengalami peningkatan sebesar 139,36 % dari beton normal.
2. Pengujian benda uji elemen hubungan balok kolom (HBK)
Data hasil pengujian nilai beban dan lendutan pada saat terjadi crack, yield, peak, dan failure benda uji HBK Normal dan HBK serat+fly ash dapat dilihat pada Gambar 6
Gambar 6. Grafik beban dan lendutan HBK beton normal dan beton serat+fly ash
Tabel 5. Nilai beban dan lendutan saat terjadi crack, yield, peak, dan failure benda uji HBK
Benda uji P (kN) Crack Δ (mm) P (kN) Yield Δ (mm) P (kN) Peak Δ (mm) P (kN) Failure Δ (mm) HBK-N1 5,00 10,25 11,00 27,70 13,24 46,10 10,97 56,30 HBK-N2 6,00 14,35 11,00 32,70 12,70 47,60 10,85 59,76 HBK-N3 5,00 8,20 10,00 25,00 12,25 33,95 10,58 50,97 HBK-SF1 7,00 14,90 11,00 30,30 12,91 44,10 11,52 65,35 HBK-SF2 6,00 13,25 13,00 30,40 14,98 43,60 13,43 60,50 HBK-SF3 7,00 15,30 11,00 29,25 12,24 42,35 10,18 57,95
Beban maksimum rata-rata pada HBK beton normal yaitu Beban maksimum rata-rata pada HBK beton serat+fly ash yaitu
Prosentase kenaikan beban HBK beton serat+fly ash terhadap HBK beton normal yaitu
Berdasarkan hasil analisis diketahui bahwa rata-rata beban maksimum HBK beton serat+fly ash lebih tinggi dari HBK beton normal dan mengalami peningkatan beban maksimum sebesar 5,08% dari HBK beton normal.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 20 40 60 80 B e b an (k N ) Lendutan (mm) HBK-N1 HBK-N2 HBK-N3 HBK-SF1 HBK-SF2 HBK-SF3
commit to user
6
=∆u/∆y rata (μ) terhadap HBK-N90 (%)
HBK-N1 56,30 27,70 2,032 1,966 - HBK-N2 59,76 32,70 1,828 HBK-N3 50,97 25,00 2,039 HBK-SF1 65.35 30.30 2.157 2,043 3,887 HBK-SF2 60.50 30.40 1.990 HBK-SF3 57.95 29.25 1.981
Tabel 6 menunjukkan faktor daktilitas benda uji HBK beton serat+fly ash mengalami kenaikan sebesar 3,887% dibandingkan dengan benda uji HBK beton normal.
Gambar 7. Pola retak HBK beton normal
Gambar 8. Pola retak HBK beton serat+fly ash
Berdasarkan Gambar 7 dan Gambar 8 di atas kerusakan cenderung terjadi pada joint sehingga terjadi kegagalan stuktur pada join untuk HBK beton normal dan HBK beton serat+fly ash. Retak maksimum rata-rata pada HBK beton normal sebesar 0,6 cm dan retak maksimum rata-rata pada HBK beton serat+fly ash sebesar 0,5 cm.
PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengujian sebelumnya oleh Imam Sholehan (Tinjauan Kinerja Hubungan Balok Kolom Beton Bertulang Dengan Beton Fly Ash Pada Pembebanan Statik) (2012), untuk Benda uji HBK beton fly ash pada umur 28 hari didapatkan beban maksimum sebesar 6,97 kN dengan prosentase penurunan beban 33,81 % dibandingkan benda uji HBK beton normal dengan beban maksimum sebesar 10,53 kN.
Sedangkan dari hasil pengujian yang telah dilakukan benda uji HBK yang diberi tambahan fly ash dan serat pada umur 90 hari mengalami peningkatan sebesar 5,08 % dibandingkan HBK beton normal.
SIMPULAN
Kesimpulan dari hasil pengujian dan analisis beton serat+fly ash dan beton normal adalah sebagai berikut : a. Penambahan serat dan fly ash meningkatkan kemampuan benda menahan beban maksimum sebesar 5,08%,
diamana HBK beton serat+fly ash dapat menahan beban dari beban maksimum sebesar 13,37 kN dan HBK beton normal sebesar 12,73 kN .
b. Penambahan serat dan fly ash meningkatkan faktor daktilitas sebesar 3,887%. Untuk benda uji HBK beton serat+fly ash factor daktilitas sebesar 2,043 dan HBK beton normal sebesar 2,158.
c. Penambahan serat dan fly ash dapat mengurangi lebar retak pada benda uji HBK beton seart+fly ash yaitu dari sebesar 0,6 cm pad HBK beton normal menjadi 0,5.
d. Penambahan fly ash meningkatkan kemampuan HBK dalam menahan beban, meningkatkan faktor daktilitas
commit to user
7
a. Campuran beton menggunakan serat dan fly ash sebaiknya ditambahkan dengan zat aditif yang dapat mempercepat pengerasan beton, sehingga tidak perlu menunggu 90 hari.
b. Perlu dilakukan penelitin lebih lanjut dengan tipe serat selain serat baja DRAMIX .
c. Perlu adanya variasi penambahan serat dan fly ash agar penggunaan serat dan fly ash dapat optimal.
d. Setting pengujian benda uji harus diperhatikan agar perletakkan benda uji sesuai dengan yang direncanakan, sehingga daerah penjepitan benar – benar terjepit tegak lurus.
e. Perlu dilakukan penelitian lanjutan menggunakan pembebanan dinamik.
REFERENSI
Anonim, 1971, “Peraturan Beton Bertulang Indonesia”, Bandung : Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik Direktorat Jendral Ciptakarya Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.
Anonim, 1982, “Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI 1982)”, Bandung: Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, Badan Penelitian dan Pengembangan PU.
Anonim, 2002, “Annual Book of ASTM Standarts 2002”, Volume 04.03. USA : ASTM Internasional. Dipohusodo, I., 1990, ”Struktur Beton Bertulang”, Jakarta: PT Gramedia.
L.J. Murdock dan K.M. Brook (Alih bahasa Stepanus Hendarko), 1991, ”Bahan dan Praktek Beton”, Jakarta: Erlangga.
Imam, Sholehan 2012. Tinjauan Kinerja Hubungan Balok Kolom (HBK) Beton Bertulang dengan Bahan Beton Fly Ash pada Pembebanan Statik. Universitas Sebelas Maret, Surakarta
McCormac, J.C., 2003, ”Design of Reinforced Concrete (Fifth edition) (terjemahan)”, Jakarta: Erlangga
Nawy, E.G., 1996, ”Reinforcement Concrete a Fundamental Approach (Third Edition)”, Preintice Hall, Upper Saddle River, New Jersey.
Neville, A.M. dan Brooks, J.J., 1987, ”Concrete Technology”, New York: Longman Scientific & Technical.
Paul Nugraha, Antoni, 2007, ”Teknologi Beton, dari material, Pembuatan, ke Beton Kinerja Tinggi”, Yogyakarta: Penerbit Andi.
Tjokrodimuljo, K., 1996, ”Teknologi Beton”, Yogyakarta: Biro Penerbit Keluarga Mahasiswa Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada.
Wang. C.K, Salmon C.G., 1993, ”Desain Beton Bertulang, Edisi ke-4, Jilid I”, Erlangga. Jakarta.
Yunus, Alve., 2010, ”Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah Fly Ash sebagai Bahan Perkerasan Kaku (Rigid Pavement)”, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta.
