KAJIAN PENGARUH JARAK ANTAR CINCIN BAJA SEBAGAI EXTERNAL CONFINEMENT TERHADAP MODULUS ELASTISITAS BETON

(1)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

KAJIAN PENGARUH JARAK ANTAR CINCIN BAJA

SEBAGAI

EXTERNAL CONFINEMENT

TERHADAP

MODULUS ELASTISITAS BETON

Study Of Spacing EffectsBetween Steel Ring As External Confinement Against Elastic Modulus ofConcrete

SKRIPSI

Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun oleh :

MUHAMMAD IRVAN SYAH PUTRA

I 0108117

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

commit to user

(3)

commit to user

(4)

commit to user

iv

MOTTO

Lakukan yang terbaik, karena Allah tau apa yang terbaikbagikita

Memangbaikmenjadi orang penting, tapilebihpentingmenjadi orang baik

Berkarya, bukanberkarir, karya yang besarpastimenjadikarir yang tinggi,

sedangkarir yang tinggibelumtentumenjadikarya yang besar

Bekerjadenganjujurdancerdas, you can do anything, but not everything

(5)

commit to user

v

PERSEMBAHAN

Sebuahkaryakecilini, kupersembahkanuntuk,

Allah SWT yang mempunyai 99 namamulia, yang

selalupunyarencanaindahuntukkehidupan, kepada-Mu

lahakumemohonperlindungandanpertolongan

Mama, yang selaluada di sampingku, terimakasihatasperjuangannya,

dukungannyadandoanya, janganpernahberhentiya ma

memangakutakakanbisamembalassemuaitu,

kuhanyabisamemohon,supaya Allah SWT selalumelimpahkanmukebahagiaan,

kesehatan, kesabaran, daniman yang teguh

Abi, Arif, Eyang, Ibu,terimakasihya, sudahmendampingi mas mu inisampaibisa

lulus kuliah, saatbersama kalian semua di rumahkecilkita

tidakakanpernahtergantidanterbelidenganapapun

Arum Kesumaningtyas, yang selalu ada buat aku, menerima aku apa adanya,

harapanku, semoga jarak dan waktu tidak akan pernah merubah rasa itu,

aku tidak bisa menjanjikan masa depan, namun aku selalu berusaha yang terbaik

untuk kehidupan kita kelak, pray for me sweetheart

Dina, Darto, Tim PKM, Cah2 EC, Asisten2 tubesku, Staf pengajaran dan

semua armada sipil 2006-2010, terima kasih atas kisah klasik selama ini,

sukses buat semua

Bu Endah, Pak Basuki, Pak Sunarmasto, Pak Djumari, Pak Budi Utomo,

Pak Bambang, Pak Edy, Pak Wibowo, dan semua dosen2ku

(6)

commit to user

vi

ABSTRAK

Muhammad Irvan Syah Putra, 2013. Kajian Pengaruh Jarak antar Cincin

Baja sebagai External Confinement terhadap Modulus Elastisitas Beton. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Indonesia sering mengalami gempa bumi karena terletak pada sabuk gempa

pasifik. Keruntuhan bangunan yang terjadi saat gempa memperlihatkan bahwa

struktur bangunan tersebut tidak memiliki daktilitas yang tinggi. Penelitian

terdahulu (Roeder, 2010) bahwa pemberian kekangan (confinement) pada

Concrete Filled Steel Tubes (CFST) terbukti meningkatkan kekuatan dan daktilitas beton. Penelitian ini menggunakan tabung baja yang dipotong

menyerupai cincin dengan lebar (a) yang bernilai konstan untuk menyelimuti

beton dengan variasi jarak antar cincin (b). Penelitian ini bertujuan meninjau

pengaruh variasi jarak (b) terhadap modulus elastisitas beton dan berapa rasio a/b yang menghasilkan nilai modulus elastisitas beton maksimum.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini bersifat eksperimen di laboratorium

dengan benda uji beton berupa silinder diameter 150-160 mm dan tinggi 300-310

mm dengan masing–masing variasi rasio a/b yaitu (0/300 = 0); (40/90 = 0,444); (40/47 =0 ,851); (40/25 = 1,6). Pengujian beton dilaksanakan pada umur 28 hari

dan selanjutnya dilakukan analisis modulus elastisitas beton terhadap

masing-masing variasi rasio a/b.

Hasil pengujian dan analisis data menunjukkan bahwa pemakaian external confinement cincin baja akan meningkatkan nilai modulus elastisitas beton seiring semakin kecilnya jarak antar cincin pada beton. Modulus elastisitas beton

maksimum = 29186,506 MPa pada rasio a/b optimum = 1,6.

(7)

commit to user

vii

ABSTRACT

Muhammad Irvan Syah Putra, 2012. Study Of Spacing Effects Between Steel

Ring As External Confinement Against Elastic Modulus of Concrete.

Thesis.Civil Engineering Faculty of Engineering. Sebelas Maret University

Surakarta.

Earthquake frequently happened in Indonesia caused by its location on the ring of fire. The building collapse in the earthquake can be seen that the structure doesn't

meet the high ductility. Pre-research by Roeder on 2010 said that giving confinement to CSFT proved in increasing the strength and ductility of concrete. This research use the steel tubes which cut as ring-like by width (a) which the value is constant to cover the concrete with the varieties spacing between ring (b). The purpose is to study the effects of ring space (b) against the elastic modulus of concrete and what is the value of maximum elastic modulus and the optimum a/b ratio

This research use experimental method in laboratory by using the cylindrical sample with diameter is about 150-160 mm and the height is about 300-310 mm with each a/b ratio. The ratio are( 0/300 = 0); ( 40/90 = 0,444); (40/46,67 = 0,851); (40/25 = 1,6). The test done at the concrete age 28 days, then do the analysis about the value of elastic modulus of each sample with varieties a/b ratio.

The result and the data analysis show that the use of steel ring as external confinement will increase the value of elastic modulus of concrete parallel with the decreasing of spacing between the steel ring. The maximum value of modulus = 29186,506 MPa at optimum a/b ratio = 1,6.

(8)

commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu melimpahkan rahmat serta

hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir dengan

judul “Kajian Pengaruh Jarak Antar Cincin Baja Sebagai External Confinement Terhadap Modulus Elastisitas Beton” guna memenuhi syarat memperoleh gelar

Sarjana Teknik dari Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penelitian untuk tugas akhir ini, merupakan bagian dari penelitian milik Endah

Safitri, ST, MT selaku ketua penelitian sekaligus dosen pembimbing I tugas akhir.

Dalam penyelesaian tugas akhir ini, penyusun mendapat bantuan dari berbagai

pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu, penyusun ingin

menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Pimpinan beserta semua staf dan karyawan Jurusan Teknik Sipil Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

2. Endah Safitri, ST., MT selaku Dosen Pembimbing I.

3. Achmad Basuki, ST., MT selaku Dosen Pembimbing II.

4. Ir. Sunarmasto, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Tim validator dan penguji pendadaran tugas akhir.

6. Orang tua, adik, eyang dan kekasih saya yang selalu mendukung &

mendoakan saya.

7. Tim skripsi dan rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Angkatan 2008.

8. Semua pihak yang telah membantu selama penyelesaian tugas akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat penyusun harapkan untuk

kesempurnaan tugas akhir ini dan semoga skripsi ini dapat berguna bagi

pihak-pihak yang membutuhkan.

Surakarta, Februari 2013

(9)

commit to user

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PERSETUJUAN... ii

LEMBAR PENGESAHAN... iii

LEMBAR MOTTO... iv

LEMBAR PERSEMBAHAN... v

ABSTRAK... vi

KATA PENGANTAR... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR NOTASI ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ... xv

BAB 1. PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang ... 1

1.2.Rumusan Masalah ... 3

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Tujuan Penelitian... 3

1.5. Manfaat Penelitian... 4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ... 5

2.2. Landasan Teori ... 7

2.2.1. Beton ... 7

2.2.2. Berat Jenis Beton ... 7

2.2.3. Bahan Penyusun Beton... 8

2.2.3.1. Semen Portland ... 8

2.2.3.2. Agregat ... 9

2.2.3.3. Air ... 12

(10)

BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Benda Uji Penelitian ... 18

3.2. Alat dan Bahan Penelitian ... 20

3.3. Tahap dan Prosedur Penelitian ... 21

3.4. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar Beton ... 24

3.4.1. Standar Pengujian Agregat Halus ... 24

3.4.2. Standar Pengujian Agregat Kasar ... 24

3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton ... 25

3.5.1. Pengujian Agregat Halus (Pasir) ... 25

3.5.1.1. Pengujian Kadar Zat Organik ... 25

3.6. Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) ... 29

3.7. Pembuatan Benda Uji ... 29

3.8. Pengujian Nilai Slump ... 30

3.9. Perawatan Benda Uji ... 31

3.10. Prosedur Pengujian Modulus Elastisitas Beton ... 31

(11)

commit to user

xi

4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ... 33

4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar ... 33

4.2. Hasil Perhitungan Rancang Campur Adukan Beton ... 34

4.3. Hasil Pengujian Slump... 34

4.4. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton... 35

4.5. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton... 36

4.6. Hubungan antara Efek kekangan Cincin Baja sebagai External Confinement terhadap Modulus Elastisitas Beton ... 41

4.7. Hasil Perhitungan Nilai Kekakuan Material Beton... 42

4.8. Hubungan antara Efek kekangan Cincin Baja sebagai External Confinement terhadap Kekakuan Material Beton ... 44

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 45

5.1. Saran ... 45

DAFTAR PUSTAKA ... xvi

(12)

commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Cincin Baja... 12

Gambar 2.2. Ilustrasi Efektifitas Daerah Kekangan... 13

Gambar 2.3. Kurva Tegangan-Regangan tipikal beton... 15

Gambar 2.4. Kurva Tegangan-Regangan untuk berbagai kekuatan beton... 15

Gambar 2.5. Modulus Sekan dan Modulus Tangen Beton... 16

Gambar 3.1. Benda Uji Penelitian... 18

Gambar 3.2. Benda Uji Beton dengan Rasio a/b bervariasi (nilai a konstan) 19 Gambar 3.3. Bagan Alir Tahapan Penelitian... 23

Gambar 4.1. Grafik tegangan-regangan benda uji MOE (0/300) A... 37

Gambar 4.2. Hubungan antara Rasio a/b terhadap Modulus Elastisitas Beton... 39

Gambar 4.3. Grafik Regresi Peningkatan MOE... 40

Gambar 4.4. Daerah Kekangan pada Beton dengan Cincin Baja... 41

Gambar 4.5. Grafik Regresi Peningkatan Kekakuan Material... 44

(13)

commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Bahan Utama Semen... 8

Tabel 2.2. Tabel 2.3. Jenis Semen Portland di Indonesia sesuai SII 0013-81... Batasan Susunan Butir Agregat Halus SK-SNI-T-15-1990-03... 9 10 Tabel 2.4. Persyaratan Gradasi Agregat Kasar ASTM C33-74... 11

Tabel 3.1. Benda Uji dengan Variasi Jarak antar Cincin Baja... 19

Tabel 3.2. Pengaruh Kandungan Zat Organik Terhadap Penurunan Kekuatan Beton... 25

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Agregat Halus... 33

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar... 34

Tabel 4.3. Berat Jenis beton dengan Rasio a/b... 35

Tabel 4.4. Hasil Persamaan Regresi linier fungsi tegangan – regangan arah aksial untuk benda uji beton... 38

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton... 39

Tabel 4.6. Peningkatan Modulus Elastisitas Beton Terkekang terhadap Beton Normal... 40

Tabel 4.7. Hasil Perhitungan Kekakuan Material Beton... 43

(14)

commit to user

xiv

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

% = Persentase

σ = Tegangan

π = Phi (3,14285) fc’ = Kuat Desak Beton °C = Derajat Celcius

A = Luas permukaan benda uji tertekan

ASTM = American Society for Testing and Material

cm = Centimeter

D = Diameter

f.a.s = Faktor air semen

fy =Tegangan baja

G0 = berat pasir sebelum dicuci

G1 = berat pasir setelah dicuci

gr = Gram

Kg = Kilogram

lt = Liter

m = Meter

mm = Milimeter

MPa = Mega Pascal

N = Newton

P = Beban

Pmax = Beban Maksimal

SK SNI = Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia

SSD =Saturated Surface Dry

T = Tinggi

V =Volume beton

(15)

commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A. Hasil Uji Material

Lampiran B. Rencana Adukan Beton

Lampiran C. Hasil Pengujian Beton

Lampiran D. Dokumentasi

(16)

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia sering mengalami gempa bumi tektonik, karena terletak pada sabuk

gempa pasifik, yaitu daerah yang sering mengalami gempa bumi yang

mengelilingi cekungan samudra pasifik. Disebut demikian karena 90% dari gempa

bumi terbesar yang terjadi di bumi berada pada sabuk gempa ini. Beberapa gempa

tektonik besar terbaru yang terjadi di Indonesia antara lain Gempa Aceh (2004),

Gempa Yogya (2006) dan Gempa Padang (2009) yang telah mengakibatkan

banyak korban jiwa dan kerugian akibat runtuhnya bangunan. Keruntuhan

bangunan yang terjadi saat gempa memperlihatkan bahwa struktur bangunan

tersebut tidak memiliki daktilitas yang tinggi sehingga kemampuan

berdeformasinya kurang memadai, khususnya dalam kondisi plastis, oleh sebab

itu, dibutuhkan sistem struktur berdaktilitas tinggi yang mampu berdeformasi

secara optimal, sehingga saat bangunan mengalami gempa kuat, kegagalan

struktur yang berakibat runtuhnya bangunan dapat dihindari.

Tuntutan akan kebutuhan suatu desain elemen struktur tahan gempa berdaktilitas

tinggi tersebut membuat peneliti berlomba untuk meningkatkan daktilitas material

yang ada dengan metode – metode yang baru. Dalam penelitian ini metode yang dilakukan adalah dengan beton terkekang silinder baja. Material beton yang diberi

kekangan (confinement) akan meningkat daktilitasnya karena ekspansi lateral

yang terjadi akibat efek pembebanan dapat termobilisasi oleh adanya kekangan.

Concrete Filled Steel Tubes (CFST) ini sangat cocok bila digunakan pada kolom bangunan tahan gempa karena kolom merupakan elemen struktur yang menerima

gaya tekan aksial yang paling besar. Maka apabila digunakan material yang

(17)

commit to user

2

dahulu pada balok sehingga hierarki “kolom kuat – balok lemah” dapat terjadi dan pendisipasian energi gempa yang lebih baik pada struktur.

Tolak ukur yang umum dari sifat elastisitas suatu bahan adalah modulus

elastisitas, yang merupakan perbandingan dari desakan yang diberikan dengan

perubahan bentuk per satuan panjang sebagai akibat dari desakan yang diberikan.

Modulus elastisitas beton yang besar menunjukkan kemampuan beton menahan

tegangan yang cukup besar dalam kondisi regangan yang masih kecil, artinya

bahwa beton tersebut mempunyai kemampuan menahan tegangan yang cukup

besar akibat beban-beban yang terjadi pada suatu regangan yang kecil. Dengan

adanya confinement, akan meningkatkan kekuatan dan deformability beton. Hal ini dikarenakan retak yang terjadi pada beton akibat pembebanan terhambat oleh

adanya aplikasi tegangan lateral oleh confinement. Sehingga modulus elastisitas

beton (E) akan meningkat seiring peningkatan nilai tegangan (σ) dan regangan (ε)

tekan maksimum beton tersebut.

Pada penelitian sebelumnya oleh Roeder (2010) mengenai Concrete Filled Steel Tubes (CFST), silinder baja menyelubungi seluruh tinggi kolom, karena berfungsi untuk confinement juga berfungsi sebagai external reinforcement. Namun hal

tersebut sangatlah mahal bila ditinjau dari segi biaya konstruksi. Pada penelitian

ini digunakan silinder baja yang dipotong dengan lebar tertentu (a) sehingga

berbentuk menyerupai cincin dan dipasang pada jarak antar cincin tertentu (b).

Dengan menggunakan variabel bebas berupa variasi rasio a/b diharapkan dapat

diketahui rasio a/b yang optimum yang menghasilkan nilai modulus elastisitas

beton maksimum. Selain itu, pada penelitian ini silinder baja hanya berfungsi

(18)

commit to user

3

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah diatas, maka dapat dirumuskan suatu

permasalahan sebagai berikut :

a. Bagaimana pengaruh jarak antar external confinement terhadap modulus elastistas beton.

b. Berapa nilai optimum jarak antar external confinement yang dapat menghasilkan modulus elastisitas beton maksimum.

1.3. Batasan Masalah

Untuk membatasi permasalahan agar penelitian terarah dan tidak meluas maka

dalam penelitian ditetapkan pembatasan masalah sebagai berikut :

a. Mix design rencana menggunakan metode SK.SNI.T-15-1990-03

b. Umur beton pengujian untuk beton adalah umur 28 hari, yang ditinjau adalah

beton dengan kuat tekan, f’c = 20 Mpa

c. Semen yang digunakan adalah semen tipe PCC.

d. Pembebanan aksial sentris.

1.4. Tujuan Penelitian

a. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh jarak antar external confinement terhadap modulus elastisitas beton.

b. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui nilai optimum jarak antar external confinement yang dapat menghasilkan modulus elastisitas beton maksimum. c. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh jarak antar external

confinement terhadap kekakuan material beton.

(19)

commit to user

4

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah untuk memberi konstribusi terhadap ilmu

pengetahuan khususnya dalam bidang teknik sipil dan mengembangkan penelitian

mengenai penggunaan external confinement cincin baja pada beton. Sehingga diharapkan akan menghasilkan metode baru yang dapat diaplikasikan pada

(20)

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Salah satu profil baja komposit yang digunakan adalah baja yang berintikan beton

atau Concrete Filled Steel Tube (CFST). Efek utama dari beton terkekang adalah

penundaan tekuk lokal dari beton dapat dicegah oleh tabung baja. Profil ini

mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan profil baja pada umumnya

atau beton bertulang. Salah satu keuntungan utamanya adalah interaksi antara baja

dengan beton inti, tekuk lokal profil baja direduksi oleh beton dan kekuatan beton

akan menjadi tinggi karena efek kekang dari baja (Yudha,2011).

Material beton menunjukkan perilaku mekanik yang lebih baik jika diberi

kekangan (confinement). Adanya confinement menyebabkan termobilisasinya tegangan tekan lateral pada saat beton menahan beban tekan aksial, sehingga

timbul kondisi tegangan tekan tiga arah atau, dalam batas-batas tertentu, tegangan

tekan triaksial simetris. Semakin tinggi nilai tekanan lateral yang termobilisasi

akibat kekangan, semakin membaik perilaku beton yang dihasilkan terhadap

beban aksial tekan, ditandai dengan tertundanya mekanisme ekspansi yang terjadi

akibat efek poison selama pembebanan berlangsung sehingga memungkinkan

terbentuknya sendi plastis yang daktail dan selanjutnya memungkinkan terjadi

disipasi energi yang baik pada struktur (Imran,2010).

CFST merupakan elemen struktur komposit yang terdiri dari sebuah tabung baja

dan beton pengisi. Pada dasarnya tabung baja diisi oleh material beton, sehingga

dalam kondisi tekanan triaksial akan meningkatkan tegangan dan regangan beton,

(21)

commit to user

6

Kolom komposit dapat juga digunakan untuk menolak tekanan luar, seperti

gelombang laut, es, gempa bumi karena sifatnya yang baik seperti kekuatannya

tinggi, daktilitas tinggi, dan penyerapan energi yang lebih besar

(Kuranovas,2007).

Struktur komposit yang terdiri dari tabung baja persegi yang diisi beton banyak

digunakan dalam struktur yang melibatkan kontruksi – konstruksi besar, terutama diterapkan pada bangunan di zona rawan gempa. Salah satunya profil baja

komposit yang digunakan adalah baja yang berintikan beton atau Concrete Filled

Tubes (CFT) banyak dimanfaatkan sebagai kolom, balok dan balok-kolom dalam menguatkan struktur frame. Dua tipe utama kolom komposit baja dengan beton yakni material baja yang terbungkus beton bertulang dan tabung baja yang diisi

oleh beton (CFST) (Morino,2003).

Keuntungan CFST tercantum di bawah ini:

a. Interaksi antara tabung baja dan beton, tekuk lokal beton dapat ditunda oleh

tabung baja, dan kemerosotan kekuatan setelah tekuk lokal dimoderasi oleh

tabung baja

b. Beton rontok (spalling) dapat dicegah oleh tabung baja.

c. Pengeringan penyusutan dan rangkak beton jauh lebih kecil dibandingkan

dengan beton bertulang biasa.

d. Tahan aus dan tahan bakar, sehingga perawatannya lebih murah.

e. Tabung baja bertindak sebagai bekisting tetap pada beton.

f. Kekuatan tekan yang relatif lebih tinggi.

g. Lebih mudah dalam perakitannya

Beton mempunyai sifat getas dan kuat tekan yang tinggi sedangkan baja memiliki

sifat kuat tarik dan daktilitas yang tinggi. Dengan menggabungkan keunggulan

kedua material itu maka didapat material baru yang disebut beton komposit.

Secara umum material komposit dibentuk oleh dua material atau lebih yang

(22)

commit to user

7

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Beton

Beton diperoleh dengan cara mencampurkan semen Portland, air dan agregat

dengan atau bahan tambahan (kadang-kadang bahan tambah, yang sangat

bervariasi mulai dari bahan kimia tambahan, serat sampai bahan buangan

non-kimia, pozzolan, dan sebagainya) pada perbandingan tertentu. Dalam adukan beton, air dan semen membentuk pasta yang disebut pasta semen. Pasta semen ini

selain mengisi pori-pori diantara butiran-butiran agregat halus juga bersifat

sebagai perekat atau pengikat dalam proses pengerasan, sehingga butiran-butiran

agregat saling terekat dengan kuat dan terbentuklah suatu massa yang kompak dan

padat (Tjokrodimulyo,1996).

2.2.2. Berat Jenis Beton

Berat jenis didefinisikan sebagai perbandingan relatif antara berat sebuah material

dengan volume material tersebut. Berat jenis dapat dihitung dengan Persamaan

2.1 berikut :

Bj = W_V ...(2.1)

Dengan :

W = Berat benda (kg)

V = Volume benda (m3₎

Pada penelitian ini, dihitung berat jenis beton, yaitu berat jenis benda uji silinder

beton. Perhitungan tersebut dilakukan untuk mengetahui apakah beton yang kita

buat sudah sesuai dengan acuan yang berlaku.

Beton normal memiliki berat jenis antara 2200-2400 kg/m3 (Tjokrodimulyo,

(23)

commit to user

8

2.2.3. Bahan Penyusun Beton

2.2.3.1. Semen Portland

Semen Portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam

pekerjaan beton. Semen Portland yang dikenal pertama kali pada tahun 1824 oleh

Joseph Aspadin yaitu dengan membakar campuran batu kapur dengan tanah liat

sampai suhu cukup tinggi, kemudian ditumbuk halus. Karena warnanya berupa

abu-abu seperti batuan yang ada di pulau Portland, maka dinamakan Semen

Portland (Tjokrodimulyo,1996).

Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam

pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan

menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi

mortar yang jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton

segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (concrete) (Mulyono,

2003).

Material-material utama dari semen portland disajikan dalam Tabel 2.1

Tabel 2.1.Komposisi Bahan Utama Semen Portland

Komposisi Persentase (%)

Kapur (CaO)

(24)

commit to user

9

Perubahan komposisi semen yang dilakukan dengan cara mengubah persentase

empat komponen utama semen dapat menghasilkan beberapa jenis semen sesuai

jenis pemakaiannya. Jenis-jenis semen portland yang sering digunakan dalam

konstruksi serta penggunaannya dicantumkan dalam Tabel 2.2.

Tabel 2.2.Jenis –Jenis Semen Portland di Indonesia sesuai SII 0013-81

Jenis

Semen Karakteristik Umum

Jenis I Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan

persyaratan khusus seperti disyaratkan pada jenis-jenis lain

Jenis II Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan

terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang

Jenis III Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan

kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi

Jenis IV Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan

panas hidrasi yang rendah

Jenis V Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan

ketahanan yang tinggi terhadap sulfat

Sumber: ASTM C-150-18

2.2.3.2. Agregat

Agregat merupakan bahan utama pembentuk beton disamping pasta semen. Kadar

agregat dalam campuran berkisar antara 60-80 % dari volume total beton. Oleh

karena itu kualitas agregat berpengaruh terhadap kualitas beton. Penggunaan

agregat bertujuan untuk memberi bentuk pada beton, memberi kekerasan yang

dapat menahan beban, goresan dan cuaca, mengontrol workability, serta agar lebih

ekonomis karena menghemat pemakaian semen. Agregat beton dapat berasal dari

bahan alami, buatan (batu pecah) maupun bahan sisa produk tertentu. Selain

persyaratan teknis yang harus dipenuhi, hal lain yang perlu diperhatikan dalam

(25)

commit to user

10

Persyaratan teknis agregat beton mengacu pada standar ASTM C 33-97. Sebagai

material penyusun beton, agregat yang digunakan dapat dibedakan dalam dua

jenis yaitu agregat halus dan agregat kasar yang masing-masing mempunyai

spesifikasi khusus.

a. Agregat Halus

Agregat halus adalah agregat yang berbutir kecil (antara 0,15 mm dan 5 mm)

Dalam pemilihannya agregat halus harus benar-benar memenuhi persyaratan yang

telah ditentukan.Hal tersebut sangat berpengaruh pada kemudahan pengerjaan

(workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton

yang dihasilkan.Untuk memperoleh hasil beton yang seragam, mutu pasir harus

dikendalikan (Tjokrodimulyo,1996).

Menurut SK SNI T-15-1991-03, agregat halus adalah pasir alam sebagai hasil

disintegrasi alami batuan atau pasir dihasilkan oleh industri pemecah batu

(artificial sand) dan mempunyai ukuran butiran antara 0,15-5,0 mm. Pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi dan persyaratan yang ditentukan. Batasan

susunan butiran agregat halus dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Batasan Susunan Butiran Agregat Halus SK-SNI-T-15-1990-03

Ukuran

(26)

commit to user

11

Keterangan:

Daerah 1 : Pasir kasar

Daerah 2 : Pasir agak kasar

Daerah 3 : Pasir agak halus

Daerah 4 : Pasir halus

b. Agregat Kasar

Agregat kasar didefinisikan sebagai butiran yang tertahan saringan 4,75 mm (No 4

standart ASTM). Agregat kasar sebagai bahan campuran untuk membentuk beton

dapat berupa sebagai berikut :

1. Kerikil adalah bahan yang terjadi karena hasil disintegrasi alami dari batuan

dan terbentuklah agak bulat serta permukaannya yang licin atau diperoleh

dengan cara meledakkan, memecah maupun menyaring.

2. Batu pecah (kricak) adalah bahan yang diperoleh dari batu yang dipecah

menjadi pecahan-pecahan berukuran 5-70 mm. Butir-butirannya berbentuk

tajam sehingga sedikit lebih memperkuat betonnya.

Sifat-sifat bahan bangunan sangat perlu untuk diketahui, karena dengan

mengetahui sifat dan karakteristik dari bahan tersebut, kita dapat menentukan

langkah-langkah yang diambil dalam menangani bahan bangunan tersebut.

Sifat-sifat dari agregat kasar yang perlu untuk diketahui antara lain ketahanan

(hardness), bentuk dan tekstur permukaan (shape and texture surface), berat jenis

agregat (spesific gravity), ikatan agregat kasar (bonding), modulus halus butir

(finenes modulus), dan gradasi agregat (grading).Batasan susunan butiran agregat

(27)

commit to user

12

Tabel 2.4. Persyaratan gradasi agregat kasar SK-SNI-T-15-1990-03

Ukuran saringan

Sumber: Teknologi Beton, Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)

2.2.3.3.Air

Air merupakan bahan pembuat beton yang sangat penting namun harganya paling

murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen sehingga terjadi reaksi kimia

yang menyebabkan pengikatan dan berlangsungnya proses pengerasan pada beton,

serta untuk menjadi bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah

dikerjakan dan dipadatkan. Untuk bereaksi dengan semen, air hanya diperlukan

25% dari berat semen saja. Selain itu, air juga digunakan untuk perawatan beton

dengan cara pembasahan setelah dicor (Tjokrodimuljo, 1996).

Syarat-syarat air untuk campuran beton sesuai standar PBI 1971/NI-2 Pasal 3.6 :

a. Tidak mengandung organik (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.

b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat

organik, dll) lebih dari 15 gram/liter.

c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.

d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.

2.2.3.4. Cincin Baja

Cincin baja terbuat dari tabung baja yang dipotong dan berbentuk melingkar.

Dalam kasusnya, cincin ini berfungsi sebagai cincin pengaku yang diisi dengan

(28)

commit to user

13

Gambar 2.1. Cincin Baja

Sama halnya dengan sengkang pada beton bertulang, cincin baja yang melapisi

selimut beton juga memberi pengaruh pada daktalitas kolom. Konsep kekangan

sengkang maupun cincin baja pada daerah beton akan menimbulkan tekanan

merata ke sekeliling penampang. Pengembangan ini menyebabkan tulangan

sengkang atau cincin baja yang melingkupi inti beton menjadi tertarik dan

menimbulkan efek tegangan lateralpada inti beton. Dalam kondisi terkekang,

beton memiliki kuat tekan aksial yang lebih tinggi dan perilaku yang lebih daktail

(Imran dkk.,1996; Mander dkk, 1988)

Gambar 2.2. Ilustrasi Efektifitas Daerah Kekangan (Mander et al,1988)

2.2.4. Tegangan

Tegangan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang bekerja pada suatu

benda dengan luas penampang yang menerima gaya tersebut. Pada beton,

tegangan biasa disebut kuat tekan, yaitu parameter kekuatan beton dalam

menerima beban yang diterimanya. Tegangan beton disimbolkan dengan f’c.

Kulit beton

Bagian beton tak terkekang

(29)

commit to user

14

Tegangan merupakan aksi dari reaksi yang diterima. Menghitung tegangan ( σ ) yang terjadi dengan Persamaan 2.2

Tegangan (σ) =P_A...(2.2)

Dimana :

P = Beban yang diberikan pada benda uji (N)

A = Bidang luasan tekan beban terhadap benda uji (mm2)

2.2.5. Regangan

Regangan didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang dengan

panjang awalnya. Pertambahan panjang yang dimaksud dalam penelitian ini

adalah deformasi lateral yang terjadi pada beton akibat beban yang diterima.

Beton memberikan respon berupa regangan bersamaan dengan aksi yang timbul

akibat pembebanan. Panjang awal yang dijadikan acuan dalam penelitian ini

adalah jarak antar ring perletakan LVDT yaitu berjarak 20 cm / 200 mm.

Menghitung regangan ( ɛ ) yang terjadi dengan Persamaan 2.3

Regangan (ɛ) =Δl_l...(2.3)

Dimana :

Δl = Deformasi yang terjadi saat benda uji menerima P (mm)

L = Tinggi beton relatif (Jarak antar ring perletakan LVDT) = 200 mm

2.2.6. Kurva Tegangan-Regangan

Hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk menurunkan

Persamaan-Persamaan analisis dan desain juga prosedur-prosedur pada struktur

beton. Gambar 2.3, memperlihatkan kurva tegangan-regangan tipikal yang

diperoleh dari percobaan dengan menggunakan benda uji silinder beton dan

dibebani tekan uniaksial selama beberapa menit. Bagian pertama kurva ini

(sampai sekitar 40% dari f’c) pada umumnya untuk tujuan praktis dapat dianggap linier. Sesudah mendekati 70% tegangan hancur, materialnya banyak kehilangan

kekakuannya sehingga menambah ketidaklinieran diagram. Pada beban batas,

(30)

commit to user

15

silinder beton (kecuali yang kekuatannya sangat rendah). Gambar 2.4,

memperlihatkan kurva tegangan-regangan beton untuk berbagai kekuatan yang

diperoleh dari Portland Cement Association. Terlihat bahwa (1) semakin rendah

kekuatan beton, semakin tinggi regangan hancurnya, (2) semakin tinggi kekuatan

beton, panjang bagian linier pada kurva semakin bertambah, dan (3) ada reduksi

daktilitas apabila kekuatan beton bertambah (Nawy,1990)

Gambar 2.3. Kurva Tegangan-Regangan Tipikal Beton (Nawy,1990)

(31)

commit to user

16

2.2.7. Modulus Elastisitas

Karena kurva tegangan-regangan beton seperti yang diperlihatkan pada Gambar

2.5 adalah kurvilinier pada taraf pembebanan awal, maka modulus elastisitas

(modulus Young) dari bahan ini adalah garis singgung dari kurva

tegangan-regangan pada titik pusatnya. Kemiringan garis singgung ini didefinisikan sebagai

modulus tangen awal. Bisa saja dibuat modulus tangen untuk tiap titik lain pada

kurva tegangan-regangan. Kemiringan suatu garis lurus yang menghubungkan

titik pusat dengan suatu harga tegangan (sekitar 0,40 f’c) disebut modulus elastisitas sekan dari beton. Harga ini pada perhitungan desain disebut modulus elastisitas. Modulus ini memenuhi asumsi praktis bahwa regangan yang terjadi selama pembebanan pada dasarnya dapat dianggap elastis (pada keadaan beban

dihilangkan bersifat reversibel penuh), dan regangan lainnya dianggap sebagai

rangkak (Nawy,1990)

Gambar 2.5. Modulus Tangen dan Sekan pada Beton (Nawy,1990)

Modulus Elastistisitas beton (Ec) dapat dihitung dengan Persamaan 2.3

Ec = S2−S1

ε2− 0,00005 ...(2.3) Dengan : Ec : modulus elastisitas beton (MPa)

S

2 : kuat tekan pada saat 40% dari beban maksimum, dalam MPa

S

1 : kuat tekan pada saat regangan longitudinal mencapai ε1 = 0,00005

ε₂: regangan longitudinal yang dihasilkan pada saat S

(32)

commit to user

17

2.2.8. Momen Inersia

Momen inersia adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi terhadap

porosnya. Benda uji pada penelitian ini berbentuk silinder dan penampangnya

berbentuk lingkaran.

Momen inersia benda uji dihitung dengan persamaan 2.4

I =

₆₄1

πD

4_...(2.4)

Dengan :

I = Momen inersia (mm4)

D = Diameter lingkaran (mm)

2.2.9. Kekakuan Material

Pada analisis struktur metode matriks, dikenal istilah kekakuan / stiffness yang didefinisikan sebagai aksi yang diperlukan untuk menghasilkan unit displacement

Kekakuan menahan beban yang diaplikasikan pada suatu struktur / material.

Kekakuan juga merupakan parameter seberapa besar kemampuan suatu material /

struktur dalam menahan beban. Semakin tinggi nilai kekakuan suatu material,

maka semakin tinggi pula beban yang mampu ditahan oleh material / struktur

tersebut. Kekakuan dapat dihitung dengan persamaan 2.5

k =

E.I_L ...(2.5)

Dengan ;

k = kekakuan (Nmm)

E = Modulus elastisitas (MPa)

I = Momen Inersia (mm4)

(33)

commit to user

18

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1.Benda Uji Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental, yaitu dengan cara mengadakan suatu percobaan di laboratorium untuk mendapatkan hasil dengan menegaskan variabel–variabel yang ada.

Variabel dapat diartikan sebagai faktor–faktor yang berperan penting dalam peristiwa atau gejala yang akan diteliti. Dalam penelitian ini terdapat variabel bebas (independent variable) dan variabel terikat (dependent variable).

Benda uji pada pengujian modulus elastisitas menggunakan beton silinder dengan diameter 150-160 mm dan tinggi 300-310 mm. Dengan a adalah lebar cincin dan b adalah jarak antar cincin baja. Visualisasi benda uji disajikan pada Gambar 3.1

Gambar 3.1.Benda Uji Penelitian

(34)

commit to user

19

Tabel 3.1. Benda Uji dengan Variasi Jarak antar Cincin Baja

Kode Lebar cincin

(a) mm

Jarak antar cincin

(b) mm Rasio a/b

Jumlah Benda Uji

MOE

(0/300) 0 300 0 2

MOE (40/90)

40

90 0,444 2

MOE

(40/47) 47 0,857 2

MOE

(40/25) 25 1,600 2

Gambar 3.2 Benda Uji Beton dengan Rasio a/b bervariasi (nilai a konstan)

Dalam penelitian ini rasio a/b sebagai variabel bebas, sedangkan f’c beton normal sebagai variable terikat. Faktor-faktor yang lain seperti proporsi campuran, cara pemadatan, cara perawatan dan sebagainya dianggap tidak berpengaruh.

Setelah sampel berumur 28 hari dilakukan pengujian terhadap masing-masing

sampel. Untuk pengujian modulus elastisitas beton dilakukan dengan UTM di

Laboratorium Teknik Sipil Fakultas Teknik UGM. Alat tersebut dilengkapi

dengan LVDT dan dihubungkan dengan Portable Data Logger Output dari pengujian tersebut nantinya berupa print out yang menunjukkan nilai kekuatan (p)

(35)

commit to user

20

3.2.Alat dan Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan untuk membuat benda uji pada penelitian ini antara lain:

a. Semen Portland tipe PCC

b. Air

c. Agregat Halus (Pasir)

d. Agregat Kasar (Kerikil)

e. Cetakan beton yang terbuat dari pipa baja hitam 6” tebal 2,8 mm Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain:

a. Timbangan dengan kapasitas 150 kg dan ketelitian 0,1 kg digunakan untuk

mengukur berat semen dan agregat sebelum dicampur.

b. Gelas ukur dengan kapasitas 2000 ml untuk mengukur air sebagai bahan

susun.

c. Ayakan dengan ukuran diameter saringan 38,1 mm; 25 mm; 19 mm; 12,5 mm;

9,5 mm; 4,75 mm; 2,36 mm; 1,18 mm; 0,6 mm; 0,3 mm; 0,15 mm; pan dan

mesin penggetar ayakan (vibrator) yang digunakan untuk pengujian gradasi

agregat.

d. Oven dengan temperatur 220 oC dan daya listrik 1500 W yang digunakan

untuk mengeringkan agregat

e. Conical mould dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm, tinggi 7,6 cm, lengkap dengan alat penumbuk. Alat ini digunakan untuk

mengukur keadaan SSD agregat halus.

f. Kerucut Abrams yang terbuat dari baja dengan ukuran diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm, tinggi 30 cm, lengkap dengan tongkat baja penusuk

yang ujungnya ditumpulkan dengan panjang 60 cm dan diameter 16 mm. alat

ini digunakan untuk mengukur nilai slump adukan beton

g. Mesin Los Angelos berbentuk silinder container besar berdiameter 1 m yang dilengkapi dengan 12 buah bola baja dan pengatur jumlah putaran.Alat ini

digunakan untuk menguji ketahanan aus (abrasion) dari agregat kasar.

h. Bak air untuk merendam (merawat) benda uji selama perawatan.

(36)

commit to user

21

j. LVDT (Linear Variable Differential Transformers) yang digunakan sebagai

pengganti dial gauge untuk mendeteksi deformasi pada benda uji akibat pembebanan.

k. Portable Data Logger yang digunakan untuk menampilkan hasil pengujian

modulus elastisitas beton oleh UTM melalui print out.

l. Alat bantu lain:

1) Gelas ukur 250 ml untuk pengujian kadar Lumpur dan kandungan zat

organic dalam pasir

2) Gelas ukur 2000 ml untuk menakar air

3) Cetok semen

4) Alat Tulis

5) Kamera Digital

6) Stopwatch, dll

3.3.Tahap dan Prosedur Penelitian

Tahapan-tahapan pelaksanaan penelitian selengkapnya adalah sebagai berikut :

a. Tahap I, Persiapan

Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang akan digunakan dipersiapkan terlebih dahulu agar penelitian dapat berjalan dengan lancar. Pembuatan cetakan beton atau bekisting benda uji beton juga dilakukan pada tahap ini.

b. Tahap II, Uji bahan

Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap bahan yang akan digunakan. Dari pengujian-pengujian tersebut dapat diketahui apakah bahan yang akan digunakan untuk penelitian tersebut memenuhi syarat atau tidak bila digunakan sebagai bahan adukan beton. Tahap ini dilakukan pengujian :

1) Agregat halus, antara lain dilakukan uji :

a) Kadar lumpur

b) Kadar organik

(37)

commit to user

22

2) Agregat kasar, antara lain dilakukan uji :

a) Abrasi

b) Specific gravity c) Gradasi

c. Tahap III, Pembuatan mix design

Pada tahap ini dilakukan pembuatan mix design dengan kuat tekan rencana beton 20 MPa. Hasil mix design tersebut dipakai untuk pembuatan benda uji silinder beton.

d. Tahap IV, Pembuatan benda uji

Pada tahap ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut:

1) Pembuatan adukan beton.

2) Pengecoran ke dalam bekisting.

3) Pelepasan benda uji dari cetakan.

4) Perawatan benda uji pada kolam perawatan (curing).

e. Tahap V, Pengujian

Pada tahap ini dilakukan pengujian modulus elastisitas pada benda uji setelah beton mencapai umur 28 hari. Pengujian ini dilakukan dengan mesin UTM yang terdapat di Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UGM.

f. Tahap VI, Analisis data

Pada tahap ini, data yang diperoleh dari hasil pegujian dianalisis untuk mendapatkan suatu kesimpulan hubungan antara variabel-variabel yang diteliti dalam penelitian.

g. Tahap VII, Pengambilan kesimpulan

Pada tahap ini, data yang telah dianalisa dibuat suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian.

(38)

commit to user

23

Gambar 3.3 Bagan Alir Tahapan Penelitian

Perhitungan Rancang Campur

Pengujian Modulus Elastisitas Beton

(39)

commit to user

24

3.4. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar Beton

Untuk mengetahui sifat dan karakteristik dari bahan dasar penyusun beton maka perlu dilakukan pengujian. Pengujian ini dilakukan terhadap agregat halus dan agregat kasar.

3.4.1. Standar Pengujian Agregat Halus.

Pengujian terhadap agregat halus dilakukan berdasarkan ASTM dan disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM. Standar pengujian agregat halus adalah sebagai berikut :

a. ASTM C-40 : Standar penelitian untuk tes kandungan zat organik dalam

agregat halus.

b. ASTM C-117 : Standar penelitian untuk agregat yang lolos saringan

no.200 dengan pencucian.

c. ASTM C-128 : Standar penelitian untuk menentukan specific gravity agregat halus.

d. ASTM C-136 : Standar penelitian untuk analisis saringan agregat halus.

3.4.2. Standar Pengujian Agregat Kasar.

Pengujian terhadap agregat kasar dilakukan berdasarkan ASTM dan disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM. Standar pengujian agregat kasar adalah sebagai berikut :

a. ASTM C-127 : Standar penelitian untuk menentukan specific gravity agregat kasar.

b. ASTM C-136 : Standar penelitian untuk analisis saringan agregat kasar.

c. ASTM C-131 : Standar penelitian untuk pengujian abrasi (keausan)

(40)

commit to user

25

3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton

Pengujian bahan dasar beton bertujuan untuk mengetahui kelayakan karakteristik bahan penyusun beton yang nantinya dipakai dalam mix design terhadap satu target tertentu. Pengujian bahan dasar beton hanya dilakukan terhadap agregat halus dan agregat kasar.

3.5.1. Pengujian Agregat Halus (Pasir)

3.5.1.1. Pengujian Kadar Zat Organik

Pasir yang digunakan biasanya diambil dari sungai sehingga kemungkinan kotor akibat tercampur lumpur atau zat organik sangat besar. Pasir sebagai agregat halus tidak boleh mengandung terlalu banyak zat organik, hal ini dapai dilihat dari percobaan warna Abram Harder dengan menggunakan larutan NaOH 3% sesuai standar ASTM C-40. Hasil pengujian dibandingkan dengan Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Pengaruh Kandungan Zat Organik Terhadap Penurunan Kekuatan Beton

No Warna Persentase ( % )

1 Jernih 0

2 Kuning muda 0 - 10

3 Kuning tua 10 - 20

4 Kuning kemerahan 20 - 30

5 Coklat kemerahan 30 - 50

6 Coklat tua 50 - 100

Sumber : Prof. Ir. Rooseno (1954)

3.5.1.2. Pengujian Kadar Lumpur

(41)

3.5.1.3. Pengujian Specific Gravity

Pengujian spesific gravity agregat halus mengacu pada ASTM C 128. Pengujian ini ditujukan agar mendapatkan :

a. Bulk spesific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi kering dengan volume pasir total.

b. Bulk spesific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam kondisi kering permukaan dengan volume pasir total.

c. Apparent spesific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi kering dengan volume butir pasir.

d. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat pasir kering.

Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan 3.2 s/d 3.5 sebagai berikut:

Bulk Specific Gravity

Bulk Specific Gravity SSD

c

Apparent Specific Gravity

c

b = berat Volumetricflash berisi air (gram)

c = berat Volumetricflash berisi pasir dan air (gram)

(42)

commit to user

27

3.5.1.4. Pengujian Gradasi

Gradasi pada pasir sebagai agregat halus menentukan sifat pengerjaan dan sifat kohesi dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat halus sangatlah diperhatikan. Pengujian gradasi agregat halus menggunakan standar pengujian ASTM C-136. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi diameter butiran pasir, prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus kehalusan adalah angka yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehalusan butir pasir.

Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan Persamaan 3.6 sebagai berikut :

𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑢𝑠 𝑘𝑒ℎ𝑎𝑙𝑢𝑠𝑎𝑛 𝑝𝑎𝑠𝑖𝑟 =

e d

...(3.6)

dengan :

d = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan e = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal

3.5.2. Pengujian Agregat Kasar (Kerikil)

3.5.2.1. Pengujian Specific Gravity

Agregat kasar yang digunakan dalam penelitian adalah kerikil atau batu pecah dengan diameter maksimum 20 mm. Standar pengujian yang digunakan pada pengujian spesific gravity agregat kasar adalah ASTM C 33. Pengujian ini ditujukan untuk mengetahui:

a. Bulk spesific gravity, yaitu perbandingan antara berat kerikil dalam kondisi

kering dengan volume kerikil total.

b. Bulk spesific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat kerikil jenuh dalam kondisi kering permukaan dengan volume kerikil total.

c. Apparent spesific gravity, yaitu perbandingan antara berat kerikil dalam kondisi kering dengan volume butir kerikil.

d. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat kerikil kering.

(43)

Bulk Specific Gravity SSD

h g

g 

 ... (3.8)

Apparent Specific Gravity

h

g = berat agregat kasar setelah direndam 24 jam dan dilap (gram)

h = berat agregat kasar jenuh (gram)

3.5.2.2. Pengujian Gradasi

Gradasi pada pasir sebagai agregat kasar menentukan sifat pengerjaan dan sifat kohesi dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat kasar sangatlah diperhatikan. Pengujian gradasi agregat kasar menggunakan standar pengujian ASTM C 33. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi diameter butiran kerikil, prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus kehalusan adalah angka yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehalusan butir pasir.

Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan Persamaan 3.11 sebagai berikut:

Modulus kehalusan kerikil = n m

...(3.11)

dengan :

(44)

commit to user

29

3.5.2.3. Pengujian Abrasi

Agregat kasar harus memiliki ketahanan terhadap keausan akibat gesekan. Standar pengujian abrasi pada agregat kasar menggunakan ASTM C 131, dengan menggunakan mesin Los Angeles. Bagian yang hilang akibat gesekan tidak boleh lebih dari 50%. Prosentase berat yang hilang dihitung dengan menggunakan persamaan 3.12 sebagai berikut :

Prosentase berat yang hilang = x100% i

j i 

...(3.12)

dengan:

i = berat agregat kasar kering oven yang telah dicuci, sebelum pengausan (gram)

j = berat agregat kasar kering oven yang tertahan ayakan 2,3 mm dan telah dicuci, setelah pengausan (gram)

3.6. Perencanaan Campuran Beton (

Mix Design

)

Perencanaan campuran beton yang tepat dan sesuai dengan proporsi campuran adukan beton sangat diperlukan untuk mendapatkan kualitas beton yang baik. Penelitian ini menggunakan rancang campur beton yang mengacu pada peraturan SK.SNI .T-15-1990-03 dengan kuat tekan (f’c) target 20 MPa.

3.7. Pembuatan Benda Uji

Langkah-langkah pembuatan benda uji:

a. Bahan-bahan campuran adukan beton disiapkan dan ditimbang sesuai dengan

rancang campur adukan beton (mix design).

b. Cetakan beton disiapkan dan dilumuri permukaannya serta bagian dalam

cincin dengan pelumas agar memudahkan pada waktu pembongkaran.

c. Bahan-bahan tersebut dicampur sampai homogen dengan cara dimasukkan ke

dalam molen secara berurutan mulai dari air, semen, kerikil, dan pasir.

d. Nilai slump diukur, hal ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kelacakan adukan beton.

e. Adukan dimasukkan ke dalam cetakan silinder hingga penuh sambil

(45)

commit to user

30

f. Permukaan cetakan yang telah penuh dan dipadatkan, kemudian diratakan dan

diberi kode benda uji di atasnya, kemudian didiamkan selama 24 jam.

g. Cetakan dibuka setelah 24 jam dan dilakukan curing selama 28 hari.

3.8. Pengujian Nilai

Slump

Slump beton adalah besaran kekentalan (viscosity) atau plastisitas dan kohesif dari beton segar. Melakukan pengujian nilai slump menurut ASTM C 143-90a untuk mengetahui kelecakan beton, dengan menggunakan kerucut Abrams.

Urutan pengujiannya adalah sebagai berikut:

a. Kerucut Abrams bagian dalam dan luar dibersihkan dengan air.

b. Cetakan kerucut diletakkan diatas pelat baja.

c. Kaki kerucut dipegang dengan kuat, lalu memasukkan adonan beton hingga

1/3 tinggi kerucut, kemudian dipadatkan dengan cara menumbuknya

menggunakan tongkat besi ujung bulat sebanyak 25 kali.

d. Cetakan diisi campuran sampai dua lapis berikutnya dan dipadatkan dengan

cara yang sama seperti sebelumnya sampai cetakan terisi penuh, selanjutnya

pada bagian atas diratakan dengan cetok.

e. Cetakan diangkat perlahan-lahan tegak lurus ke atas.

f. Waktu pengujian mulai dari pengisian sampai pengangkutan cetakan harus

selesai dalam waktu 2,5 menit.

g. Adukan beton diukur penurunannya dari tinggi mula-mula, besar penurunan

(46)

commit to user

31

3.9. Perawatan Benda Uji

Perawatan beton adalah suatu pekerjaan menjaga agar permukaan beton segar selalu lembab sejak adukan beton dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras. Hal ini dimaksudkan untuk menjamin agar proses hidrasi berlangsung dengan sempurna sehingga timbulnya retak-retak dapat dihindarkan dan mutu beton dapat terjamin.

Benda uji yang telah berumur 24 jam dilepas dari cetakan. Perawatan dilakukan dengan cara merendam benda uji dalam bak air sampai umur 7 hari. Setelah itu benda uji diangkat dan diangin-anginkan sampai berumur 28 hari untuk selanjutnya dilakukan pengujian.

3.10. Prosedur Pengujian Modulus Elastisitas Beton

a. Peralatan

1) Mesin UTM (Universal Testing Machine) yang dapat menghasilkan beban

dengan kecepatan penambahan beban kontinu dalam satu gerakan tanpa

menimbulkan efek kejut, dan mempunyai ketelitian pembacaan maksimum

10 kN.

2) LVDT (Linear Variable Differential Transformers) yang secara otomatis

dapat mendeteksi deformasi yang terjadi pada benda uji saat pembebanan

dilakukan. LVDT memiliki komponen elektrik yang berfungsi sebagai

transduser deformasi ke alat pencatat data.

3) Portable Data Logger yang dapat mengeluarkan Output dari pengujian tersebut berupa print out yang menunjukkan nilai kekuatan (p), dan

deformasi (Δ) yang terjadi.

4) Timbangan dengan ketelitian maksimum 10 gram dan kapasitas minimum

35 kg.

5) Jangka sorong

(47)

commit to user

32

b. Cara Pengujian

1) Diameter benda uji diukur dengan jangka sorong pada 3 posisi ukur,

ditengah dan di kedua ujung benda uji sampai ketelitian 0,05 mm dari

hasil pembacaan rata-rata.

2) Panjang benda uji termasuk kaping harus diukur sampai pembacaan 1 mm.

3) Benda uji ditimbang dengan ketelitian timbangan 0,3 %.

4) Suhu dan kelembaban ruang uji selama pengujian dijaga konstan.

5) Benda uji diletakkan pada mesin uji tekan dengan kedudukan simetris.

6) LVDT dipasang pada benda uji, hubungkan dengan Portable Data Logger.

7) Mesin uji tekan dihidupkan dan diberikan pembebanan secara teratur.

8) Deformasi (Δl) dicatat menggunakan Portable Data Logger dilakukan tiap peningkatan beban 10 kN, pencatatan dilakukan sampai benda uji hancur

(48)

commit to user

33

BAB 4

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar

4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus

Pengujian terhadap agregat halus yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi

pengujian kadar lumpur, kandungan zat organik, specific gravity, gradasi agregat dan berat jenis. Rekapitulasi hasil-hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel

4.1. Perhitungan serta data-data pengujian secara lengkap terdapat pada Lampiran

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Agregat Halus

Jenis pengujian Hasil pengujian Standar Kesimpulan

Kandungan zat organik 5 % 0-10 % Memenuhi syarat

Kandungan lumpur 2 % Maks 5 % Memenuhi syarat

Bulk specific gravity 2,405 gr/cm3 - -

Bulk specific SSD 2, 5 gr/cm3 _{2,5 - 2,7} _{Memenuhi syarat}

Apparent specific

gravity 2,657 gr/cm

3 _- _-

Absorbtion 3,95 % - -

Modulus halus 2,753 2,3 – 3,1 Memenuhi syarat

4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar

Pengujian terhadap agregat kasar split (batu pecah) yang dilaksanakan dalam penelitian ini meliputi pengujian berat jenis (specific gravity), keausan (abrasi)

dan gradasi agregat kasar. Hasil-hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel

4.2, Perhitungan serta data-data pengujian secara lengkap terdapat pada Lampiran.

(49)

commit to user

34

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar

Jenis pengujian Hasil pengujian Standar Kesimpulan

Abrasi 41% Maks 50% Memenuhi syarat

Bulk specific gravity 2,801 gr/cm3 - -

Bulk specific SSD 2,927 gr/cm3 - -

Apparent specific

gravity 3,205 gr/cm

3 _- _-

Absorbtion 4,5 % - -

Modulus halus 7,656 5-8 Memenuhi syarat

4.2. Hasil Perhitungan Rancang Campur Adukan Beton

Perhitungan rancang campur adukan beton menggunakan standar Dinas Pekerjaan

Umum ( SK SNI T-15-1990-03 ) , dari perhitungan tersebut didapat kebutuhan

bahan per 1 m3_{yaitu :}

a. Semen = 420 kg

b. Pasir = 668 kg

c. Kerikil = 1002 kg

d. Air = 210 liter

4.3. Hasil Pengujian

Slump

Pengujian nilai slump menggunakan kerucut Abrams dengan ukuran diameter atas

10 cm, diameter bawah 20 cm dan tinggi 30 cm. Nilai slump campuran adukan beton yaitu 3 cm. Nilai slump ini digunakan untuk mengetahui tingkat workability

campuran, yaitu kemudahan proses pengadukan, pengangkutan, penuangan dan

(50)

commit to user

35

4.4. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton

Berat jenis beton didapat dari berat sample beton (W) dibagi volume beton (V).

Contoh perhitungan berat jenis beton dengan rasio a/b sebagai variasi jarak antar

cincin adalah dengan Persamaan 2.1:

 Berat silinder beton (W) = 13,85 kg

 Volume silinder beton (V) = 0,25 x π x (0,155)2 x 0,3 = 0,0058 m3

 Berat jenis = W V =

13,85

0,0058 = 2368,95 kg/m3

Hasil perhitungan berat jenis masing masing benda uji disajikan pada Tabel 4.3

Tabel 4.3. Berat Jenis Beton dengan Rasio a/b bervariasi (nilai a konstan)

Kode benda uji Berat benda uji Berat jenis beton

(Kg) (Kg/m2₎

MOE (0/300) 13,85 2368,95

13,60 2326,18

MOE (40/90) 13,87 2372,37

13,77 2355,26

MOE (40/47) 13,88 2374,08

13,86 2370,66

MOE (40/25) 13,93 2382,63

13,83 2365,52

Berat jenis beton yang diperoleh berkisar antara 2326,18 kg/m3 sampai dengan

2382,63 kg/m3. Sehingga beton tersebut termasuk beton normal. Menurut Tri

Mulyono (2004), beton normal adalah beton yang menggunakan agregat pasir

sebagai agregat halus dan kerikil sebagai agregat kasar dan mempunyai berat jenis

beton antara 2200 kg/m3 _{sampai dengan 2400 kg/m}3_{dengan kuat tekan sekitar 15}

(51)

commit to user

36

4.5. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton

Pengujian dilakukan pada saat benda uji 28 hari dengan menggunakan

Compressive Testing Machine dan LVDT sebagai transduser deformasi yang terhubung dengan Portable Data Logger sebagai alat pencatat data yang dapat memberi informasi mengenai deformasi yang terjadi (Δl ) pada beban tertentu (P).

Sebagai contoh perhitungan diambil data dari benda uji MOE (0/300) A, dari

Lampiran diperoleh sebagai berikut:

Saat Pmax = 470 kN = 470 x 103_N

Δl = 0,41 mm

A = 0,25 x π x 1552 _{= 18859,63 mm}2

Menghitung nilai tegangan-regangan dengan Persamaan 2.2 dan 2.3

Regangan (ɛ) =Δl_l

= 0,41

200

=

0,0021

Tegangan (σ) =_AP

= 470 ×10 3

18859,63

=

24,9210

Kurva tegangan – regangan diperoleh dengan memplot data tegangan pada setiap kenaikan 10 kN beban aksial dengan regangan yang terjadi. Data selengkapnya

dapat dilihat pada lampiran, dengan analisa regresi pada program Microsoft Excel,

(52)

commit to user

37

Gambar 4.1 Grafik tegangan – regangan benda uji MOE (0/300) A

Selanjutnya dari persamaan regresi linier seperti terlihat pada Gambar 4.1, dapat

dihitung nilai modulus elastisitas. Sebagai contoh diambil persamaan regresi

tegangan – regangan pada benda uji MOE (0/300) A, perhitungannya adalah

Persamaan regresi linier modulus elastisitas : y = 20274x

Kemudian dihitung nilai modulus elastisitas (Ec) dengan Persamaan 2.3

Ec = _{ɛ2 − 0.00005}S2 − S1

0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030

(53)

commit to user

38

Dengan persamaan regresi linier dari grafik tegangan – regangan : y = 20274x

Untuk : S2 =9,9684 MPa didapat ɛ2 = 0,00049

ɛ1 = 0,00005 didapat S1 =1,0137 MPa

Sehingga nilai modulus elastistasnya adalah :

Ec = _{ɛ2 − 0.00005}S2 − S1

= _{0,00049 − 0.00005}9,9684 − 1,0137

= 20351,591 MPa

Analog untuk perhitungan modulus elastisitas masing – masing benda uji yang lain. Persamaan regresi linier pada masing-masing benda uji disajikan pada Tabel

4.4

Tabel 4.4 Hasil Persamaan Regresi linier fungsi tegangan – regangan arah aksial untuk benda uji beton

Kode benda uji Persamaan Regresi

MOE (0/300) A _{y = 20274x}

MOE (0/300) B y = 21381x MOE (40/90) A _{y = 22014x}

MOE (40/90) B _{y = 23167x}

MOE (40/47) A _{y = 35527x}

MOE (40/47) B y = 29137x MOE (40/25) A _{y = 30476x}

MOE (40/25) B _{y = 33011x}

Hasil selanjutnya disajikan dalam Tabel 4.5 nilai modulus elastisitas untuk masing

(54)

commit to user

39

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton (Ec)

Kode benda uji Ec Perhitungan Ec Rata – Rata % Kenaikan

Grafik hubungan antara rasio a/b dan modulus elastisitas beton disajikan pada Gambar 4.2

(55)

commit to user

40

Dari Gambar 4.2 dapat diketahui penggunaan external confinement cincin baja dengan variasi rasio a/b, nilai modulus elastisitas beton mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan rasio a/b. Peningkatan modulus elastisitas beton pada

beton normal dan beton dengan kekangan cincin baja dapat dilihat pada Tabel 4.6

Tabel 4.6 Peningkatan Modulus Elastisitas Beton Terkekang Terhadap Beton Normal

Kode Benda Uji Rata-rata MOE (MPa) analisa regresi pada program Microsoft excel, didapat grafik hubungan antara modulus elastisitas dan variasi rasio a/b. Selanjutnya grafik hubungan peningkatan modulus elastisitas beton terkekang terhadap beton normal disajikan pada Gambar 4.3

Gambar 4.3. Grafik Regresi Peningkatan Modulus Elastisitas Beton y = 1678.8x

MOE (0/300) MOE (40/90) MOE (40/47) MOE (40/25)