Perilaku Lentur Pelat Beton Bertulang Dua Arah yang Ditambal dengan UPR-Based Patch Repair Mortar dengan Variasi Letak Pembebanan - UNS Institutional Repository

(1)

i

PERILAKU LENTUR PELAT BETON BERTULANG DUA

ARAH YANG DITAMBAL DENGAN UPR-BASED PATCH

REPAIR MORTAR DENGAN VARIASI LETAK

PEMBEBANAN

“Flexural Behavior of Reinforced Concrete Two Way Slab Patched by UPR-Based Patch Repair Mortar with Loading Location Variation”

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

AVIVATUN NISWAH

I 0113019

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

(2)

(3)

(4)

MOTTO

“Indeed, Allah will not change

the condition of a people until they change what is

in thems

elves.” (Qur’an 13:11)

“Then, surely with hardship comes ease. “ (Quran 94:5)

“ Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya “

(5)

v

-PERSEMBAHAN-

Untuk :

“Allah SWT” :

Alhamdulillah atas karunia-Mu skripsi ini selesai. Terima kasih atas

segala limpahan Rahmat-Mu di setiap langkah.

“

Bapak dan Ibu

”

: Pak, Bu Alhamdulillah setelah 4 tahun adek kelar juga

kuliahnya. Terima kasih atas segala doa dan kasih sayang Bapak Ibu selama ini



“Dosen Pembimbing” :

Terima kasih untuk Pak Iwan dan Pak Agus Supriyadi yang

telah membimbing selama ini.

“

Teman-teman seperjuangan

” :

Tim A.D.E.M (Avi, Dede, Engs, Marrcy). Makasih

gengs berkat kalian akhirnya kita bisa nyelesein bareng2. Makasih telah menjadi

partner dan keluarga yang luar biasa ^.^

“

Yang selalu ada

” : Rindang, Upang , Mba Intan, Hannah. Makasih banyak

kalian udah menemani hari2 aku baik senang maupun susah, udah mau direpotin

kemana2, mau dengerin keluh-kesah aku. Luv you to the moon pokoknya :D.

Semoga sukses bareng2



“

Temen

2

_{Sipil 2013}

”

_{: Terima kasih telah memberikan warna di kehidupan}

perkuliahanku



.

(6)

ABSTRAK

Avivatun Niswah, 2017, Perilaku Lentur Pelat Beton Bertulang Dua Arah yang Ditambal Dengan UPR-Based Patch Repair Mortar dengan Variasi Letak Pembebanan, Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

Pelat beton bertulang merupakan elemen horizontal struktur yang dibuat dari beton bertulang dengan dimensi tebal yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan dimensi panjang dan lebarnya. Pelat beton bertulang yang direncanakan memiliki ketahanan sampai masa layan tertentu seringkali mengalami kerusakan sebelum masa layannya tercapai. Salah satu kerusakan yang sering terjadi adalah spalling, terjadi akibat korosi tulangan beton sehingga meningkatkan volume karat pada tulangan yang menyebabkan selimut beton mengelupas. Metode penambalan (patching repair method) adalah salah satu metode perbaikan yang direkomendasikan untuk perbaikan beton akibat laju korosi yang merusak selimut beton. Salah satu bahan yang dapat digunakan untuk perbaikan beton adalah UPR-Mortar. Penelitian ini mengkaji lebih lanjut mengenai pengaruh dari variasi letak pembebanan terhadap kompatibilitas lentur pelat beton bertulang dua arah yang ditambal dengan UPR-based patch repair mortar.

Metode penelitian ini adalah metode eksperimental dengan benda uji pelat beton bertulang berukuran panjang 1350 mm, lebar 950 mm dan tinggi 80 mm, dengan tulangan baja ulir D 10 mm. Pengujian dilakukan pada umur beton 90 hari. Total benda uji sebanyak 6 buah dengan spesifikasi berupa pelat beton bertulang normal (P1) dengan pembebanan sentris, pelat yang diberi coakan tanpa repair (P2) dengan pembebanan sentris, pelat repair dengan pembebanan sentris (P3), pelat repair dengan pembebanan eksentris pada satu sumbu (P4), pelat repair dengan pembebanan eksentris pada dua sumbu (P5), dan pelat repair dengan pembebanan di antar repair dan beton (P6).

Hasil penelitian menunjukkan perbaikan menggunakan UPR-Mortar dengan variasi letak pembebanan mempengaruhi kemampuan pelat dalam menahan beban. Retak terjadi pada daerah pelat beton tanpa perbaikan UPR-Mortar. Perbaikan dengan UPR-Mortar meningkatkan kapasitas lentur ditunjukkan dengan peningkatan beban maksimum P3 sebesar 5,40% dibandingkan dengan P2 dan mampu mencapai 79,59% dari beban maksimum P1, meningkatkan daktilitas dibandingkan dengan pelat yang rusak meskipun belum mencapai daktilitas pelat normal yang ditunjukkan dengan peningkatan nilai daktilitas P3 sebesar 108% dibandingkan dengan P2 dan mampu mencapai 98,42% dari daktilitas P1, serta meningkatkan indeks kekakuan pelat dibandingkan dengan pelat normal yaitu P3, P4, dan P5 berturut-turut sebesar 166%, 4%, dan 126%.

(7)

vii

ABSTRACT

Avivatun Niswah, 2017, Flexural Behavior of Reinforced Concrete Two Way Slab Patched by UPR-Based Patch Repair Mortar with Loading Location Variation, Final Project, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University.

Reinforced concrete slab is a horizontal structure element that is made from reinforced concrete with the thickness is relatively smaller than the length and the width. Reinforced concrete slab which is planned to have resistance to certain service period, often experiences deterioration. One of the types of concrete deterioration is spalling, which occured because of the steel reinforcement corrosion which increases the rust volume of the reinforcement and causes the concrete cover spalling. Patching repair method is one of the recommended repair methods for concrete repairing because of the corrosion. One of the materials which can be used for concrete repairing is UPR-Mortar. This research observes more about the effects of loading location variation for the flexural Compatibilty of two way slab patched by UPR-Based patch repair mortar.

The method used in this research is an experimental method with reinforced concrete slabs which have 1350 mm length, 950 mm width and 80 mm hight, with reinforcement steel D 10 mm as the test objects. The test were performed at 90 days of concrete. The total test specimens are 6 pieces with the specification of normal reinforced concrete slab with centric loading (P1), slab without repair with centric loading (P2), repair slab with centric loading (P3), repair slab with eccentric loading on one axis (P4), repair slab with Eccentric loading on two axes (P5), and repair slab with loading between the repair and concrete (P6).

The results showed that using UPR-Mortar with variation of loading location affected the ability of the object in holding the load. Cracks occured in concrete slab without UPR-Mortar repair area only. The repairing with UPR-Mortar increased bending capacity which is indicated by P3’s maximum load increasing 5.40% compared with P2 and reaching 79.59% of the P1’s maximum load, increased ductility compared to damaged plates even though they had not reached the normal slab ductility indicated by increasing P3’s ductility value of 108% compared with P2 and reaching 98.42% of P1’s ductility, and increased the stiffness index compared with the normal slab that are P3, P4, and P5 respectively 166%, 4%, and 126% .

(8)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul

“Perilaku Lentur Pelat Beton Bertulang Dua Arah yang Ditambal dengan UPR-Based Patch Repair Mortar dengan Variasi Letak Pembebanan” guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka banyak kendala yang sulit untuk penulis pecahkan hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini. Untuk itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Bapak Ir. Agus Supriyadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing I.

4. Bapak Prof. S.A. Kristiawan, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing II. 5. Tim Penguji Pendadaran.

6. Bapak Setiono, S.T., M.Sc. selaku Dosen Pembimbing Akademik.

7. Tim Laboratorium Struktur yang telah membantu selama penyelesaian skripsi. 8. Teman-teman Mahasiswa Teknik Sipil 2013 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, September 2017

(9)

ix

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ...xvi

DAFTAR LAMPIRAN ...xviii

BAB 1 PENDAHULUAN ...1

1.1 Latar Belakang Masalah ...1

1.2 Rumusan Masalah ...3

1.3 Batasan Masalah...4

1.4 Tujuan Penelitian...4

1.5 Manfaat Penelitian...5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ...6

2.1. Tinjauan Pustaka ...6

2.2 Landasan Teori ...7

2.2.1 Beton Bertulang ...7

2.2.2 Baja Tulangan ...10

2.2.3 Kerusakan pada Beton ...11

2.2.4 Metode Patch Repair...13

2.2.5 Unsaturated Polyester Resin (UPR)...15

(10)

x

2.2.7 Punching Shear...23

BAB 3 METODE PENELITIAN...24

3.1 Tinjauan Umum...24

3.2 Tahap dan Prosedur Penelitian ...25

3.3 Benda Uji...28

3.3.1 Spesifikasi Benda Uji...28

3.3.2 Bahan Penyusun Benda Uji ...37

3.4 Peralatan Penelitian ...40

3.5 Pengujian Bahan Dasar ...52

3.5.1 Standar Pengujian Bahan Dasar Beton ...52

3.5.2 Pengujian Bahan Penyusun Beton ...53

3.5.3 Pengujian Kuat Tarik Baja...57

3.6 Perencanaan Rancang Campur Beton (Mix Design) ...58

3.7 Pembuatan Benda Uji ...58

3.8 Perawatan Benda Uji ...60

3.9 Modifikasi Perbaikan Beton ...60

3.10 Pengujian Benda Uji...61

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...63

4.1 Hasil Pengujian Material ...63

4.1.1 Hasil Pengujian Agregat ...63

4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Silinder ...63

4.1.3 Hasil Pengujian UPR-Mortar...67

4.1.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan ...69

4.2 Hasil Pengujian Lentur Pelat Beton Bertulang...70

4.2.1 Pola Retak ...70

(11)

xi

4.2.3 Kapasitas Lentur ...82

4.2.4 Daktilitas ...84

4.2.5 Kekakuan ...86

4.2.6 Keruntuhan...87

4.3 Perhitungan Secara Teori ...88

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ...93

5.1 Kesimpulan...93

5.2 Saran...94

DAFTAR PUSTAKA ...95

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Hubungan Tegangan-Regangan Baja...11

Gambar 2. 2 Contoh Penulangan Pelat Dua Arah...17

Gambar 2. 3 Ilustrasi Pelat Dua Arah dengan Beban Terpusat ...17

Gambar 2. 4 Potongan Pelat Beton Bertulang Dua Arah...19

Gambar 2. 5 Mekanisme Pembentukan Pola Yield Line...21

Gambar 2. 6 Perbedaan Pola Garis Leleh untuk Jenis Tumpuan Sederhana (Kiri) dengan Tumpuan Jepit (Kanan). ...21

Gambar 2. 7 Pola Garis Leleh Pelat Dua Arah yang Ditumpu secara Sederhana..22

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian ...28

Gambar 3. 2 Sketsa Benda Uji ...30

Gambar 3. 3 Benda Uji 1 ...31

Gambar 3. 10 Semen PPC Gresik ...38

Gambar 3. 11 Agregat Halus...38

Gambar 3. 12 Agregat Kasar...39

Gambar 3. 13 Baja Tulangan ...39

Gambar 3. 14 Fly Ash...40

Gambar 3. 15 Unsaturated Polyester Resin...40

Gambar 3. 16 Timbangan Kapasitas 3 kg (kiri) dan 40 kg (kanan)...41

Gambar 3. 17 Ayakan ...41

Gambar 3. 18 Mesin Penggetar Ayakan ...42

Gambar 3. 19 Oven ...42

Gambar 3. 20 Corong Konik dan Penumbuk...43

(13)

xiii

Gambar 3. 22 Mesin Los Angeles...43

Gambar 3. 23 Bekisting Pelat ...44

Gambar 3. 24 Cetakan Silinder untuk Uji Kuat Desak (Kiri) dan Modulus Elastisitas (Kanan) ...44

Gambar 3. 25 Dial Gauge...45

Gambar 3. 26 Loading Frame...45

Gambar 3. 27 Load Cell...46

Gambar 3. 28 Hydraulic Jack dan Hydraulic Pump...46

Gambar 3. 29 Tranducer...47

Gambar 3. 30 Universal Tasting Machine...47

Gambar 3. 31 Mesin Uji Kuat Desak ...48

Gambar 3. 32 Strain Gauges...48

Gambar 3. 33 Gage Installation Tester...49

Gambar 3. 34 Strain Indicator and Recorder...49

Gambar 3. 35 Vibrator ...50

Gambar 3. 36 Molen ...50

Gambar 3. 37 Ember ...51

Gambar 3. 38 Bak Besi ...51

Gambar 3. 39 Solder ...51

Gambar 3. 40 Pengaturan Alat Pengujian ...62

Gambar 4. 1 Pola Retak P1 Saat Retak Pertama...71

Gambar 4. 2 Pola Retak P1 Sebelum Leleh ...71

Gambar 4. 3 Pola Retak P1 Saat Leleh ...71

Gambar 4. 4 Pola Retak P1 Saat Ultimate...71

Gambar 4. 5 Pola Retak P1 Setelah Runtuh...72

(14)

xiv

Gambar 4. 31 Hubungan Beban dengan Lendutan ...81

Gambar 4. 32 Diagram antara Pembebanan Fase Retak Awal dan Fase Runtuh ..83

Gambar 4. 33 Diagram Faktor Daktilitas Pelat...85

Gambar 4. 34 Diagram Indeks Kekauan Pelat ...86

Gambar 4. 35 Skema Garis Leleh Metode Virtual Work...89

Gambar 4. 36 Skema Perhitungan Momen ...90

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Mekanik Unsaturated Polyester Resin Yukalac

157®_{BQTN 157-EX ...15}

Tabel 3. 1 Spesifikasi Benda Uji Pelat Beton Bertulang ...29

Tabel 3. 2 Perubahan Warna Uji Kandungan Zat Organik ...54

Tabel 3. 3 Syarat Persentase Berat Lolos Saringan Standar ASTM C 33 ...55

Tabel 3. 4 Syarat persentase berat lolos saringan standar ASTM C-33...57

Tabel 4. 1 Hasil Pengujian Berat Jenis Silinder Beton ...64

Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton...65

Tabel 4. 3 Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Beton...67

Tabel 4. 4 Hasil Pengujian Kuat Tekan UPR-Mortar ...68

Tabel 4. 5 Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas UPR-Mortar. ...69

Tabel 4. 6 Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan ...69

Tabel 4. 7 Beban dan Lendutan Maksimum ...82

Tabel 4. 8 Hubungan antara Pembebanan Fase Retak Awal dan Fase Runtuh ...83

Tabel 4. 10 Faktor Daktilitas Benda Uji Pelat Beton Bertulang ...85

Tabel 4. 11 Indeks Kekakuan Benda Uji ...86

Tabel 4. 12 Jenis Keruntuhan Pelat Beton Bertulang ...87

Tabel 4. 13 Hasil Perhitungan Nilai Pmaks dengan Metode Virtual Work...91

(16)

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

a = tinggi blok tegangan persegi ekivalen, tegangan sebesar 0,85𝑓_𝑐′ A = luas penampang pada benda uji D = diameter tulangan baja ulir, diameter objek E = modulus elastisitas

𝑓𝑐′ = kuat tekan beton

k = faktor kedalaman sumbu netral K = indeks kekakuan lentur

Ma = momen

S1 = tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal tegangan sebesar 0,00005 (MPa)

P = beban

P = selimut beton

(17)

xvii 𝑃𝑙𝑒𝑙𝑒ℎ = gaya tarik leleh

𝑃𝑚𝑎𝑥 = gaya tarik maksimum

v = volume

Vc = kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton wc = berat jenis beton

Ybot = jarak garis netral ke arah tepi bawah Ytop = jarak garis netral ke arah tepi bawah  = panjang bentang pelat

s = konstanta yang digunakan untuk menghitung Vc, 40 untuk beban interior  = rasio dari sisi panjang terhadap sisi pendek pada kolom, daerah

beban terpusat atau daerah reaksi cr = lendutan pada pelat saat retak pertama

Δu = lendutan maksimum struktur

Δy = lendutan saat leleh pertama ℰ = regangan

μ = daktilitas

 = rasio As terhadap bd

(18)

DAFTAR

LAMPIRAN

Lampiran A : Hasil Pengujian Material Lampiran B : Mix Design