ANALISA LENTUR DAN EKSPERIMENTAL PENAMBAHAN MUTU
BETON PADA DAERAH TEKAN BALOK BETON BERTULANG
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
Pendidikan sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
KHIBRAN SAMUDRA
09 0404 166
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Penelitian yang ada pada saat ini berpengaruh kepada bagaimana cara menciptakan suatu konstruksi yang kuat, aman dan murah dengan memanfaatkan teori-teori yang ada. Berdasarkan diagram tegangan tekan disebutkan bahwa balok beton bertulang mengalami lentur murni pada saat diberikan beban hingga mencapai batas runtuhnya, dimana tegangan tekan ditahan oleh balok sepanjang dari garis netral ke serat atas balok dan tegangan tarik ditahan oleh baja. Ditinjau dari fungsi beton pada balok beton bertulang, dikatakan bahwa pada daerah tarik ditahan oleh tulangan baja dan daerah tekan ditahan oleh beton, maka dari itu perlu dilakukan penelitian menambahkan mutu beton pada bagian tekan untuk meningkatkan kapasitas lentur balok beton bertulang.
Dalam penelitian ini untuk pengujian lentur dilakukan pada 2 buah balok beton bertulang, yang terdiri atas 1 buah balok beton bertulang normal (dalam satu balok terdiri dari satu mutu beton yang sama), dan balok beton bertulang yang lainnya merupakan balok beton bertulang berlapis (dimana dalam satu balok terdapat 2 lapisan beton yang berbeda mutu betonnya, pada lapisan awal bagian tarik mutu betonnya sama dengan balok beton bertulang normal, dan lapisan kedua bagian tekan dengan mutu beton yang lebih tinggi dari pada bagian tarik).
Hasil pengujian menunjukkan bahwa balok beton bertulang berlapis mengalami penurunan lendutan dan regangan sebesar 10.52 % dan 6,3 % serta peningkatan kapasitas lentur balok beton bertulang sebesar 6,25 %. Dari hasil pengujian dapat diambil kesimpulan bahwa pengaruh beton pada bagian tekan balok beton bertulang sangat berpengaruh dalam mengurangi lendutan yang terjadi.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan kesehatan dan
kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir
yang berjudul “ANALISA LENTUR DAN EKSPERIMENTAL PENAMBAHAN
MUTU BETON PADA DAERAH TEKAN BALOK BETON BERTULANG” ini
dimaksudkan untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur Departemen
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi
karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada
kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya
kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan waktu, dukungan, masukan, serta bimbingan kepada penulis untuk
menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Ir. Robert Panjaitan, dan Ir. Torang Sitorus,M.T., sebagai Dosen Pembanding
dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Kedua orangtua, Irawan Sungkono dan Chairiah Yulia Siregar., yang tak pernah
berhenti memberikan doa, dukungan, motivasi, kasih sayang dan segalanya untuk
saya selama ini. serta seluruh keluarga besar saya yang selalu mendukung dan
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran
kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa: Fauzi ‘10, Rahmad ‘10, Bagus ’12, Nanda
’12, Zulfikar '12.
8. Seluruh staf pegawai kak Lince, Kak Dina, Kak Dewik, Bang Julpan, Bang Jul KP,
Bang Edi , Bang Amin dan Wong Tuo Penunggu Beton dan juga semua pegawai
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
9. Seluruh keluarga saya sipil 2009 yang telah sangat banyak membantu saya mulai
dari awal proses pengerjaan tugas akhir :Bambang Kennedy, Gustara Iqbal, Ade
Septiawan, Tama Husein (Saddam), Odoy, Dicky, Sandy, Kirun, Irsyad, Hafiz
Lida, Pandu, Rizky Utama, Rizky Tamba, Perkasa Damanik, Dewik, Posma
Nikolas Hutabarat, Mario, Ableh, Bang Alle, dan semuanya.
10. Teman-teman seperjuangan yang sudah duluan tamat.
11. Semua abang/kakak dan adik-adik angkatan yang telah membantu penulis selama
pengerjaan tugas akhir ini: Bang Gejond , Bang Indra , Muis, Lumajun, Suryadi,
Acong, Puter, yang selalu memberi canda dan tawa serta temaan-teman lainya
yang tidak bisa dituliskan satu-persatu yang lainya.
12. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam
mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun
dalam penyempurnaan tugas akhir ini
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Juni 2015 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR .....………... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR GRAFIK ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR NOTASI ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 4
1.3 Tujuan Penelitian ... 4
1.4 Batasan Masalah ... 5
1.5 Sistematika Penulisan... 6
1.6 Metode Penelitian ... 7
1.7 Pelaksanaan Penelitian ... 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 13
2.1. Umum ... 13
2.2. Bahan Yang Digunakan ... 13
2.2.1 Semen Portland ... 13
2.2.2 Agregat ... 18
2.2.3 Air ... 20
2.2.5 Beton Berlapis ...………..………... 23
2.3. Sifat Beton ………...………..………... 23
2.3.1 Kuat Tekan ………..……….……… 23
2.3.2 Kuat Tarik ………..……..………. 25
2.3.3 Kuat Geser ………..……..……… 25
2.3.4 Rangkak ………..……..……… 26
2.3.5 Susut ………..……..………... 26
2.4. Perilaku Tegangan-Regangan Beton …..………..………. 27
2.5. Regangan Tegangan Balok Beton Bertulang ………..……….. 29
2.6. Balok Beton Bertulang ………...……….……….. 29
2.6.1 Baja Tulangan ………....…………... 30
2.6.2 Analisa Balok Beton Bertulang ……..…………..……… 31
2.6.2.1 Analisa Balok Terlentur Tulangan (Tunggal) ………... 32
2.6.2.2 Analisis Balok Terlentur Tulangan(Rangkap) ……….. 34
2.6.2.3 Tulangan Geser ………..…..…...………... 36
2.7. Retak ………..………..……….. 37
2.8. Lendutan ……….………... 39
2.8.1 Perhitungan Lendutan ………..…... 40
2.8.2 Momen Inersia Penampang Retak ……….………... 42
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 43
3.1 Perhitungan Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 43
3.2 Perencanaan Campuran Beton ………... 48
3.2.2 Perencanaan Campuran Benda Balok Beton Bertulang ..……. 48
3.2.2.1 Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal ...……. 48
3.2.2.2 Benda Uji Balok Beton Bertulang Berlapis ... 50
3.2.3 Persiapan Pembuatan Benda Uji ………..……… 51
3.2.3.1 Persiapan Pembuatan Benda Uji Silinder .……… 51
3.2.3.2 Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang ………...………….………. 53
3.2.4 Pengecoran Benda Uji ...……….…………...………... 54
3.2.5 Perawatan Benda Uji Pasca Pengecoran ……….……. 58
3.3 Pengujian Kuat Tekan Beton ………...………….. 60
3.4 Pengujian Kuat Tarik Beton ………..………….………...… 62
3.5 Pengujian Kuat Lentur ………... 63
3.6 Bagan alir Percobaan ………..…... 64
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN .………... 66
4.1. Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik ………. 66
4.1.1 Kuat Tekan Silinder Beton …..………..………... 66
4.1.2 Kuat Tarik Belah Silinder Beton ………..……… 68
4.2. Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang ……..….……….. 70
4.3. Lendutan Balok Secara Teori ..…….……….……….. 72
4.4. Pengujian Regangan Balok Beton Bertulang ……..……….. 92
4.5. Hubungan Tegangan-Regangan ………..…….…..………….. 90
4.5.2 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik Balok Beton
Bertulang ………..……... 93
4.6. Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang ……..………... 95
4.7. Retak Balok Beton Bertulang………... 103
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………..……... 106
5.1 Kesimpulan ………..………..………...……….. 106
5.2 Saran ………...………...……..………..….. 116
DAFTAR PUSTAKA ………...……….………...….. 107
3.12 Beton setelah diratakan dengan sendok semen 56
3.13 Pengecoran beton lapisan pertama 57
3.14 Perawatan Benda Uji Balok 59
3.15 Perawatan Benda Uji setelah cetakan dilepas 59
3.16 Benda Uji Silinder 60
3.17 Penimbangn Benda Uji 61
3.18 Pengujian Kuat Tekan Silinder Beton 61
3.19 Pengujian Kuat Tarik Silinder Beton 62
3.20 Benda Uji Silinder yang Telah Terbelah 62
3.21 Dial Indicator 63
3.22 Alat Pompa dan hydraulic Jack 64
3.23 Selang Hydraulic dan Manometer 64
4.1 Positioning Dial Indicator Lendutan 70
4.2 Pembebanan Terpusat Beton Normal 73
4.3 Momen Sebagai Muatan Pada Balok Berlapis 81
4.4 Penampang Transformasi 82
4.5 Suatu Elemen dari Papan yang Melengkung 92
4.6 Diagram Regangan Balok Beton Bertulang Normal 86
4.7 Diagram Regangan Balok Beton Bertulang Berlapis 87
4.8
4.9
4.10
DAFTAR GRAFIK
4.2 Hubungan Beban-Lendutan Balok Beton Bertulang Berlapis 72
4.3 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teori pada Balok Beton Bertulang Normal
80
4.4 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian dan Teori pada Balok Beton Bertulang Berlapis
89
4.5 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Pengujian pada Balok Beton Bertulang Normal dan Berlapis
90
4.6 Hubungan Beban-Lendutan Berdasarkan Hasil Perhitungan Teori pada Balok Beton Bertulang Normal dan Berlapis
4.10 Hubungan Tegangan-Regangan Beton( )pada Balok Beton Bertulang Berlapis
4.15 Hubungan Beban-Tegangan Lentur pada Balok Beton Bertulang Normal dan Berlapis
No
DAFTAR TABEL
Judul Hal
1.1 Rencana Benda Uji Silinder 12
2.1 Komposisi Senyawa Kimia Semen Portland 16
2.2 Batasan Gradasi pada Agregat Halus 19
2.3 Syarat Gradasi Agregat Kasar Berdasarkan ASTM 20
2.4 Tegangan Leleh dan kuat Tarik Minimum Baja Tulangan 31
2.5 Lebar Retak Maksimum yang Diizinkan 38
2.6 Perhitungan Lendutan Maksimum yang Diizinkan 39
2.7 Perhitungan Lendutan pada Beberapa Tumpuan 40
3.1 Komposisi Rencana Benda Uji Balok Beton Berlapis 51
4.1 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton 66
4.2 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton 68
4.3 Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang Normal 70
4.4 Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Beton Bertulang Berlapis 71
4.5 Data Hasil Lendutan Pengujian dan Lendutan Teori Balok
4.8 Data Hasil Lendutan Teoritis Balok Beton Bertulang Normal dan Berlapis 91
4.12 Hubungan Tegangan-Regangan Tulangan Tarik pada Balok Beton Bertulang Normal dan Berlapis
102
4.13 Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Normal 108
DAFTAR NOTASI
f’c : Kekuatan tekan (N/mm²)
P : Beban tekan (kg)
A : Luas permukaan benda uji (cm²)
SD : Deviasi standar (kg/cm²)
n : Jumlah total benda uji hasil pemeriksaan / jumlah data
ft : Kuat tarik belah (N/mm²)
: Tegangan Beton (MPa)
Ec : Modulus elastis beton (MPa)
Es : Modulus elastis baja tulangan (MPa)
Nd : Resultan seluruh gaya tekan pada daerah di atas garis netral (N)
Nt : Resultan seluruh gaya tarik pada daerah di bawah garis netral (N)
Mr : Momen tahanan (Nmm)
z : Jarak antara resutante tekan dan tarik (mm)
c : Jarak serat tekan terluar ke garis netral (mm)
fy : Tegangan luluh tulangan (MPa)
Asb : Luas tulangan balok seimbang (mm²)
ρ : Ratio penulangan
d : Tinggi efektif balok (mm)
b : Lebar balok (mm)
β1 : Konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton
: Momen inersia efektif (mm⁴)
: Momen inersia penampang (mm⁴)
r : Momen inersia transformasi pada penampang retak (mm⁴)
r : Momen retak (Nmm)
fr : Modulus retak beton (MPa) = 0,7√ ′
yt : Jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik (mengabaikan tulangan baja) = 1/2ℎ
q : Berat sendiri balok (N/mm)
′ : Regangan tulangan tekan
s : Regangan tulangan tarik
: Regangan beton
Mn : Momen nominal (Nmm)
Δ : Lendutan (mm)
fc : Tegangan beton (N/mm²)
fs : Tegangan tulangan tarik (N/mm²)
