commit to user
PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG JENIS HIGH VOLUME FLY ASH-SELF COMPACTING CONCRETE (HVFA-SCC)
Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams Type High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC)
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
DESI CANDRA KURNIAWATI
NIM. I0112027
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG JENIS HIGH VOLUME FLY ASH-SELF COMPACTING CONCRETE (HVFA-SCC)
Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams Type High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC)
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
DESI CANDRA KURNIAWATI
NIM. I0112027
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user iv MOTTO
“Wahai orang-orang yang beriman! Apabila dikatakan kepadamu, “Berilah kelapangan di dalam majelis-majelis,” maka lapangkanlah, niscaya Allah akan memberi kelapangan untukmu. Dan apabila dikatakan, “Berdirilah kamu,” maka berdirilah, nicaya Allah akan mengangkat (derajat) orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-orang yang diberi ilmu beberapa derajat. Dan Allah Maha teliti
apa yang kamu kerjakan.” (Q.S. Al Mujaadalah, 58:11)
“Appreciate the unknown and learn to accept that there shouldn’t be guidelines for how we live our lives. Embrace the spontaneity of life, and realize that life isn’t meant to be
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, puji syukur atas rahmat Allah SWT yang telah melimpahkan nikmat iman, nikmat sehat dan nikmat ilmu sehingga Penyusun dapat menyelesaikan laporan skripsi ini. Skripsi ini Penulis persembahkan kepada:
1. Bapak dan Ibu tercinta. Terimakasih atas kasih sayang, do’a, dukungan material dan spiritual, nasehat dan wejangannya, serta kepercayan yang sangat besar selama ini. 2. Adik tercinta, Seftianis Marganing Tiwi terimakasih atas dukungan, bantuan, dan
do’anya.
3. Prof. S. A. Kristiawan, ST, MSc, Ph.D dan Ir. Sunarmasto, MT selaku pembimbing, terimakasih atas ilmu dan arahan bimbingan yang sangat luar biasa bermanfaat selama ini.
4. Teman skripsiku Annisa Rizki, ST; Damar Arya Tirta, ST; Irfan Fathurahman, ST; dan Firman Pratama ST. Terimakasih atas bantuan yang sangat besar dan luar biasa dari awal pemilihan topic sampai selesainya skripsi ini. Semangat dan sukses buat kita semua!
5. Sahabat-sahabat tercintaku, yang selalu menemani dan menghibur selama kuliah, si “Cewek Multitalenta” Laras Ari I, ST; Septina Tri N, ST; Hevina Muhanifah, ST; Martina Indah K, ST; dan Adinda Amalia yang jauh disana. Terimaksih buat pengalaman, kasih sayang, perhatian, do’a, motivasi, dan bullyan kalian yang nggak akan pernah terlupakan. Jangan pernah putus ya gaes silaturahminya sampai nenek-nenek nanti.
6. Sahabat terbaikku, Hendra Oktavia, S.Si. terimakasih buat bantuan dan kebesaran hatinya mengajariku kalkulus, buat do’a, motivasi, nasehat dan informasinya selama ini. 7. Teman-teman Teknik Sipil 2012, terimakasih buat bantuan, pengalaman yang luar
biasa, kasih sayang, dan motivasinya selama ini. Tetep solid, saling mengingat, dan jangan pernah putus silaturahmi.
commit to user ABSTRAK
Desi Candra Kurniawati, 2016, Perilaku Lentur Balok Beton Bertulang Jenis High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC), Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penambahan baja tulangan pada daerah tarik beton mengakibatkan kondisi desain struktur semakin terbatas sehingga ruang gerak beton semakin sempit. Maka terciptalah beton SCC yang meimiliki sifat kecairan yang tinggi dan mampu
memadat sendiri. Fly ash merupakan bahan tambahan yang berasal dari material sisa
pembakaran batu bara memiliki ukuran butiran yang lebih halus dari semen sehingga
dapat dimanfaatkan sebagai filler. Penggunaan fly ash yang tinggi disebut
HVFA-SCC meningkatkan flowability. Sifat pozzolan dari fly ash meningkatkan kuat tekan
dari beton. Pada penelitian ini akan dikaji tentang perilaku lentur balok beton HVFA-SCC yang meliputi hubungan beban dan lendutan, daktilitas, kekakuan, dan pola retak.
Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, dimana penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil UNS dan Laboratorium Teknik Sipil UMS. Benda uji terdiri dari 3 balok HVFA-SCC dan 3 balok beton normal dengan dimensi panjang 1 m, lebar 6 cm, dan tinggi 10 cm. Penelitian dilakukan untuk mendapat data perubahan perilaku lentur pada balok beton bertulang jenis HVFA-SCC dibandingkan dengan balok beton bertulang normal.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan penggantian sebagian semen dengan fly
ash meningkatkan kemampuan benda uji balok dalam menahan beban maksimum
dibandingkan beton normal. Penggantian sebagian semen dengan fly ash
meningkatkan daktilitas balok HVFA-SCC. Indeks kekakuan balok beton bertulang jenis HVFA-SCC sebelum mengalami retak dan sebelum mengalami leleh menunjukkan penurunan dibandingkan dengan balok beton bertulang normal.
Penggantian sebagian semen dengan fly ash juga mengubah pola retak yang terjadi
saat pengujian, persebaran pola retak semakin banyak karena beton semakin elastis.
Kata kunci : balok beton bertulang, fly ash, HVFA-SCC, perilaku lentur balok.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user ABSTRACT
Desi Candra Kurniawati, 2016, Flexural Behavior of Reinforced Conrete Beams
Type High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC), Final Project, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University.
Addition of reinforcing bar in section of tensile concrete conduce condition of structure design more limited, so that the concrete’s movement space is getting cramped. It creates a SCC that has properties of high fluidity and is able to solidify itself. Fly ash is a supplementary material derived from coal-fired material has a finer grain size of cement that can be utilized as a filler. The use of fly ash in high called HVFA-SCC can improve flowability. Fly ash has characteristic as a pozzolanic material increases the compression strength of concrete. This research will be reviewed on a concrete beam flexural behavior HVFA-SCC covering the relationship load and deflection, ductility, stiffness and crack patterns.
The method used in this study is an experimental method, where this research was conducted in the Structures Laboratory of UNS and UMS. The test specimens are shaped beam with dimensions of length 1 m, width of 6 cm, and 10 cm in height. It’s consisted of 3 pieces normal reinforced concrete beams and 3 pieces reinforced concrete beams type HVFA-SCC. The study was conducted to obtain the data changes on the flexural behavior of reinforced concrete beam type HVFA SCC compared to normal reinforced concrete beams.
The results showed that the partial replacement of cement with fly ash increases the ability of the test specimen with stand a maximum load beam compared to normal concrete. Partial replacement of cement with fly ash improve the ductility of the beam compared to normal concrete. Stiffness of reinforced concrete beams type HVFA-SCC before cracks and before yields is decreasing compared to normal reinforced concrete beams. Partial replacement of cement with fly ash also change the pattern of cracks that occur during testing, the distribution pattern of cracked concrete is increasing due to the more elastic.
Keywords: reinforced concrete beams, fly ash, HVFA-SCC, beam flexural behavior
commit to user
viii
PE
NGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul
“Perilaku Lentur Balok Beton Bertulang Jenis High Volume Fly Ash-Self
Compacting Concrete (HVFA-SCC)”.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak banyak kendala yang sulit untuk penyusun hadapi sehingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini. Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1. Wibowo, ST, DEA, selaku Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Prof. S. A. Kristiawan, ST, MSc, Ph.D selaku Dosen Pembimbing I skripsi.
Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuannya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.
3. Ir. Sunarmasto, MT, selaku Dosen Pembimbing II skripsi. Terimakasih atas
semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuannya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.
4. Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuannya selama penyusunan skripsi ini sampaiselesai.
5. Semua Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
6. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Program
Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
7. Bapak Suharto, Ibu Suharsiyem, dan Seftianis Marganing Tiwi terimakasih
atas segala doa, semangat dan dukungannya.
8. Seluruh anggota skripsi tim smart concrete angkatan 2012, semoga dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
9. Teman-teman mahasiswa Reguler Teknik Sipil angkatan 2012. Terima kasih
atas persahabatan, perjuangan, kebersamaan, dan semangatnya selama ini. 10. Semua orang yang telah terlibat baik langsung atau secara tidak langsung
dalam penyusunan skripsi ini yang tidak bias Penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan, semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sendiri.
Surakarta, Agustus 2016
commit to user
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ...xvii
BAB 1 PENDAHULUAN
2.3. High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC)... 8
2.3.1 Pengertian High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... 8
2.3.2 Bahan Penyusun High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... 8
2.3.3 Rancang Campur High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... 13
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
2.4. Beton Bertulang... 15
2.5. Baja Tulangan ... 16
2.6. Kurva Tegangan-Regangan Beton... 18
2.7. Analisis Balok Beton Bertulang ... 20
2.7.1 Kapasitas Lentur ... 20
3.3. Pengujian Bahan Dasar Beton ... 40
3.3.1 Agregat Halus ... 40
3.3.2 Agregat Kasar ... 43
3.3.3 Fly Ash ... 44
3.4. Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan ... 45
3.5. Strain Gauge ... 46
3.6. Rancang Campur High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... 48
3.7. Mencetak Benda Uji High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... 50
3.8. Curing (Perawatan) High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... 51
3.9. Pengujian Kuat Tekan Beton High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... 52
3.10 Pengujian Kuat Lentur ... 53
3.11 Teknik Analisis Data ... 55
commit to user
xii
BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Analisis Pengujian Bahan ... 57
4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus ... 57
4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar ... 58
4.1.3 Hasil Pengujian Fly Ash ... 58
4.2 Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Polos ... 59
4.3 Rancang Campur Adukan Beton ... 60
4.4 Hasil Pengujian Benda Silinder ... 61
4.4.1 Hasil Pengujian Berat Volume ... 61
4.4.2 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton ... 62
4.5 Hasil Pengujian Balok Beton Bertulang ... 64
4.5.1 Kapasitas Lentur ... 64
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 81
5.2 Saran ... 82
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Tabel 2.4. Perhitungan Momen Real dan Momen Virtual pada Balok Benda Uji 28
Tabel 3.1. Tabel Perubahan Warna Pada Uji Kadar Zat Organik Pasir ... 41
Tabel 3.2. Tabel Parameter Pengujian Fly Ash ... 44
Tabel 4.6. Hasil Pengujian Berat Volume Beton Normal ... 62
Tabel 4.7. Hasil Pengujian Berat Volume Beton Jenis HVFA-SCC ... 62
Tabel 4.8. Hasil Pengujian Kuat Desak Beton Normal ... 63
Tabel 4.9. Hasil Pengujian Kuat Desak Beton Jenis HVFA-SCC ... 64
Tabel 4.10. Nilai Beban pada Retak Awal dan Momen Retak yang terjadi pada Balok Beton Bertulang ... 65
Tabel 4.11. Nilai Beban saat Leleh dan Momen Leleh yang terjadi pada Balok Beton Bertulang ... 67
Tabel 4.12. Nilai Beban Ultimit dan Momen Ultimit yang terjadi pada Balok Beton Bertulang ... 69
Tabel 4.13. Beban dan Lendutan Maksimum Hasil Pengujian Balok ... 72
Tabel 4.14. Faktor Daktilitas Benda Uji Balok Beton Bertulang ... 74
commit to user
xiv
DAFTAR
GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram Tegangan – regangan Hasil Uji Tarik Baja ... 17
Gambar 2.2. Kurva relasi tegangan-regangan untuk beberapa jenis beton ... 19
Gambar 2.3. Distribusi Tegangan dan Regangan pada Penampang Balok Beton Bertulang ... 22
Gambar 2.4. Pembagian Momen Inersia pada Benda Uji Balok ... 22
Gambar 2.5. Analisis Tampang Balok Komposit Beton Bertulang ... 24
Gambar 2.6. Analisis Tampang Balok Komposit Pada Saat Leleh Pertama ... 25
Gambar 2.7. Analisis Tampang Balok Beton Bertulang Pada Saat Beban Ultimit 26 Gambar 2.8. Lendutan Balok dengan Duat Titik Pembebanan ... 28
Gambar 2.9. Pembagian Segmen Balok untuk menghitung Rumus Lendutan ... 28
Gambar 2.10. Daerah Hubungan Beban-Lendutan ... 31
Gambar 2.11. Pola Retak ... 34
Gambar 2.12. Pola Retak pada Balok Beton Bertulang ... 35
Gambar 3.1. Dial Gauge ... 37
Gambar 3.8. Penempatan Strain Gauge Tulangan Pada Benda Uji ... 47
Gambar 3.9. Penempatan Strain Gauge Beton Pada Benda Uji ... 47
Gambar 3.10. Strain Gauge ... 48
Gambar 3.11. Pengujian slump flow ... 49
Gambar 3.12. Diagram Alir Rancang Campur Beton ... 49
Gambar 3.13. Benda uji penelitian ... 50
Gambar 3.14. Pengujian Kuat Tekan dengan Compression Testing Machine ... 52
Gambar 3.15. Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang... 54
Gambar 4.1. Grafik Regangan pada Retak Awal ... 66
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
Gambar 4.3. Grafik Regangan saat Beban Ultimit ... 70 Gambar 4.4. Grafik Hubungan antara Beban dan Lendutan Benda Uji Balok ... 71 Gambar 4.5. Grafik Hubungan Beban dan Lendutan Balok Hasil Pengujian dan Analisis ... 73
commit to user
xvi
DAFTAR
L
A
M
P
IRAN
Lampiran A : Hasil Pengujian Pendahuluan Lampiran B : Rencana Campuran Beton
Lampiran C : Perhitungan Analisis Kapasitas Lentur Lampiran D : Hasil Analisis dan Pengujian Lendutan
Lampiran E : Hasil Pengujian Perubahan Pola Retak Balok Beton Bertulang Lampiran F : Dokumentasi Penelitian
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvii
DAFTAR
NOTASI DAN SIMBOL
% = persentase
ɸ = margin nilai aman
Ø = diameter tulangan baja polos
µm = mikrometer
∆L = perubahan panjang dari panjang awal
σ = tegangan
a = tinggi blok tegangan ekuivalen
A = luas penampang
ASTM = American Standard
Bj = Berat jenis
c = jarak garis netral ke serat tekan terluar
cm = centimeter
d = jarak antara titik tengah dimensi tulangan bawah terhadap tepi
selimut atas beton
d’ = jarak antara titik tengah dimensi tulangan atas terhadap tepi selimut
commit to user
xviii
M = Momen
m = meter
mm = milimeter
MPa = mega pascal
p = panjang
P = beban
PBI = Peraturan Beban Indonesia
PPC = Pozzolan Portland Cement
SNI = Standard Nasional Indonesia
t = tinggi
