PERBANDINGAN PERILAKU TEGANGAN-REGANGAN BETON NORMAL DENGAN BETON HVFA-SCC PADA PEMBEBANAN UNIAKSIAL TEKAN DENGAN KEKANGAN TEFLON

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ⁱ

PERBANDINGAN PERILAKU TEGANGAN-REGANGAN BETON NORMAL DENGAN BETON HVFA-SCC PADA PEMBEBANAN UNIAKSIAL TEKAN DENGAN KEKANGAN

TEFLON

Comparison Stress-Strain Behavior Of Normal Concrete Structures With HVFA- SCC Concrete In Pressing Uniaxial Loads With Teflon Bend

Skripsi

Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

MAULANA EVA ROZANI NIM I 0115069

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2019

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ⁱⁱⁱ

MOTTO

“Dan kami akan memudahkan bagimu ke jalan kemudahan mencapai kebahagiaan dunia dan akhirat”

QS Al-A’la : 8

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ^v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Puji syukur atas berkat rahmat Allah SWT atas nikmat iman, nikmat sehat dan nikmat ilmu sehingga penulis dapat menyelesaikan pengerjaan laporan skripsi ini.

Dengan penuh rasa hormat, pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Orang tua tercinta, Ibu Evita Kurniasari dan Bapak Wahyono, atas segala dukungan, doa, kepercayaan, nasihat serta motivasi dalam kondisi apapun sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Semoga Allah SWT selalu menjaga baik di dunia maupun akhirat.

2. Bapak Agus Setiya Budi beserta Bapak Senot Sangadji selaku Dosen Pembimbing skripsi yang telah meluangkan waktu untuk membimbing dengan penuh kebaikan dan kesabaran. Semoga Allah selalu mencurahkan rahmat kepada Bapak Agus dan Bapak Senot.

3. Desty Nindya Aruna yang senantiasa menyemangati dalam perjalanan penyelesaian skripsi dan selalu mendoakan agar bisa sukses bersama.

4. Kakak dan adik-adik tersayang yang selalu menemani dan memberikan dukungan dalam penyelesaian skripsi ini.

ABSTRAK

Maulana, 2019. Perbandingan Perilaku Tegangan-Regangan Beton Normal dengan Beton HVFA-SCC pada Pembebanan Uniaksial Tekan dengan Kekangan Teflon. Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Pemanfaatan limbah batu bara berupa abu terbang (Fly ash) dewasa ini berkembang terus menerus. Isu pemanasan global menjadi pemicu munculnya inovasi ini.

Dalam dunia kontruksi, semen merupakan komponen utama. Produksi semen sendiri menjadi penyumbang besar dalam pemanasan global. Penelitian demi penelitian dilakukan untuk mengurangi penggunaan semen. Kemudian muncul ide menggunakan Fly ash untuk subtitusi semen pada beton. Beton dengan penggunaan fly ash dalam presentase tinggi disebut High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC) dimana setidaknya 50% dari pengunaan jumlah semen sebagai bahan pengikat, digantikan dengan fly ash. Aplikasi penggunaan Fly ash kedalam beton diperlukan paduan teknologi Self-Compacting Concrete. memanfaatkan pengaturan ukuran agregat, porsi agregat dan zat admixture berupa superplastiziser untuk mencapai kekentalan khusus yang memungkinkan untuk campuran beton mengalir sendiri tanpa bantuan alat pemadat.

Penelitian ini menggunakan beton High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete (HVFA-SCC). Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, dimana penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil UNS. Pada penelitian ini benda uji tediri dari 2 jenis yaitu beton normal dan beton HVFA-SCC 50% usia 28 hari yang memiliki bentuk silinder dengan ukuran lebar 150 mm dan tinggi 300 mm. Dalam penelitian ini juga mengkaji pengaruh media pengekang untuk mengurangi gaya friksi yang terjadi pada saat pengujian kuat desak yaitu dengan kekangan teflon. Teflon diletakkan pada kedua ujung benda uji pada saat proses pembebanan.

Beton High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) memiliki nilai tegangan maksimum sebesar 35,86 MPa sedangkan Beton Normal memiliki tegangan maksimum sebesar 20,86 MPa. Regangan puncak pada Beton HVFA- SCC sebesar 0,0068 dan regangan puncak beton normal sebesar 0,0071.

Kata kunci : Fly ash, HVFA-SCC, Teflon, Tegangan dan Regangan

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ^vii

ABSTRACT

Maulana, 2019. Comparison Stress-Strain Behavior Of Normal Concrete Structures With HVFA-SCC Concrete In Pressing Uniaxial Loads With Teflon Bend. Final Project, Civil Engineering Department. Engineering Faculty of Sebelas Maret University Surakarta.

The utilization of coal waste in the form of Fly ash is developing continuously. The issue of global warming is the trigger for the emergence of this innovation. In the construction, cement is a major component. Cement production itself is a major contributor to global warming. Research after research was conducted to reduce the use of cement. Then came the idea of using Fly ash to substitute cement for concrete. Concrete with the use of high percentage of fly ash called high volume fly ash concrete (HVFAC) is concrete where at least 50% of the use of the amount of cement as a binder is replaced with fly ash.

Applications for the use of Fly ash in concrete are needed by a combination of Self- Compacting Concrete technology. Utilizing the aggregate size setting, the aggregate portion and the admixture substance in the form of a superplastiziser to achieve a special thickness that allows it to flow on its own without the aid of a compactor. This study uses High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) concrete. This study will examine the effect of fly ash on the relationship of stress and strain on HVFA-SCC concrete which includes stress and strain relationships, concrete elastic modulus, ductility factor, toughness index value, poisson ratio value, accuracy of stress-strain curve prediction modeling with results experiment.

The method used in this study is the experimental method, where this research was conducted at the Laboratory of Materials and Structures of the Civil Engineering Department, Sebelas Maret University. In this study the specimens consisted of 2 types namely normal concrete and HVFA-SCC concrete 50% aged 28 days which have a cylindrical shape with a width of 150 mm and a height of 300 mm. In this study also examined the effect of restraint media to eliminate the friction force that occurs when testing the pressure that is with Teflon restraints.

Keywords: Fly ash, HVFA-SCC, Teflon, Stress and Strain

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa telah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul “Perbandingan perilaku Tegangan-Regangan Beton Normal dengan Beton HVFA-SCC Pada Pembebanan Uniaksial Tekan dengan Kekangan Teflon”

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak banyak kendala yang sulit untuk penulis hadapi sehingga terselesaikanya penyusunan skripsi ini. Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :

1. Dr. Niken Silmi Surjandari S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Agus Setiya Budi S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I skripsi. Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.

3. Dr. Senot Sangadji S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II skripsi. Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.

4. Semua Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

5. Bapak Wahyono dan Ibu Evita Kurniasari, terimakasih atas segala doa, semangat dan dukungannya.

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, Juli 2019

Penulis

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ^ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PERSETUJUAN ... ii

PENGESAHAN SKRIPSI ... iii

MOTTO ... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

ABSTRAK ... vi

ABSTRACT ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xviii

DAFTAR NOTASI ... xix

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 4

1.3 Batasan Masalah... 4

1.4 Tujuan Penelitian ... 5

1.5 Manfaat Penelitian ... 5

BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ... 6

2.2 Self Compacting Concrete ... 7

2.3 High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC) ... 10

2.4 High Volume Fly Ash- Self Compacting Concrete (HVFA - SCC) ... 11

2.4.1 Material Penyusun HVFA-SCC ... 12

2.5 Mix Design ... 14

2.5.1 Mix Design Campuran Beton Normal ... 14

2.5.2 Mix Design High Volume Fly ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... 17

2.6 Kuat Desak Beton ... 18

2.7 Tegangan dan Regangan pada beton ... 18

2.8 Modulus Elastisitas ... 21

2.9 Load Rate Pengujian Beton Silinder ... 22

2.10 Poisson Ratio ... 23

2.11 Daktilitas Material ... 25

2.12 Toughness ... 25

2.13 Pemodelan Grafik Tegangan-Regangan ... 25

2.14 Teflon ... 29

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Tinjauan Umum ... 30

3.2 Bahan ... 31

3.2.1 Air ... 31

3.2.2 Pasir ... 31

3.2.3 Kerikil ... 31

3.2.4 Semen ... 32

3.2.5 Fly ash ... 32

3.2.5 Superplastisizer ... 33

3.3 Benda Uji ... 34

3.4 Peralatan Penelitian ... 34

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ^xi

3.5 Diagram Alir Penelitian ... 41

3.6 Tahap Penelitian ... 42

3.6.1 Tahap I (Tahap Studi Literatur dan Pengadaan Bahan) ... 42

3.6.2 Tahap II (Tahap Pengujian Material) ... 42

3.6.2.1 Pengujian Agregat Halus... 42

3.6.2.2 Pengujian Agregat Kasar... 45

3.6.2.3 Fly ash ... 47

3.6.3 Tahap III (Mix Design & Pembuatan) ... 48

3.6.4 Tahap IV (Mencetak Benda Uji HVFA-SCC) ... 49

3.6.5 Tahap V (Perawatan Benda Uji/Curing) ... 51

3.6.6 TahapVI (Uji Kuat Tekan Usia 28 Hari)... 51

3.6.7 Tahap VII (Analisis Data) ... 53

3.6.8 Tahap VIII ( Kesimpulan dan Saran) ... 53

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian Material ... 54

4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Kasar ... 54

4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Halus ... 54

4.1.3 Hasil Pengujian Fly Ash ... 55

4.2 Mix Design Beton ... 56

4.3 Hasil Pengujian Sampel ... 57

4.3.1 Hasil Pengujian Beton Segar ... 57

4.3.2 Hasil Pengujian Berat Volume ... 58

4.3.3 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton ... 59

4.3.4 Hasil Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan ... 59

4.3.5 Pembahasan Hasil Pengujian Hubungan Tegangan-Regangan HVFA- SCC dan Beton Normal ... 61

4.3.6 Perbandingan Hubungan Tegangan-Regangan HVFA-SCC dan Beton

Normal... 64

4.3.7 Hasil Pengujian Hubungan Tegangan-Regangan Aksial dan Lateral Beton HVFA-SCC ... 66

4.4 Analisis Hubungan Tegangan-Regangan HVFA-SCC dan Beton Normal ... 68

4.4.1 Pemodelan Berdasarkan Rumus Empiris ... 68

4.4.2 Pengujian Keakuratan Data ... 76

4.4.3 Persamaan Kurva Model Beton Beton Normal dan HVFA-SCC ... 77

4.5 Rekapitulasi Hasil Pengujian Berdasarkan Jenis Kekangan ... 78

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 79

5.2 Saran ... 80

DAFTAR PUSTAKA ... 81 LAMPIRAN

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ^xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pengaruh Zat Organik Terhadap Persentase Penurunan Kekuatan

Beton ... 14

Tabel 2.2 Perkiraan Kekuatan Tekan (MPa) Beton dengan Faktor Air-Semen, dan Agregat Kasar Yang Biasa Dipakai di Indonesia ... 15

Tabel 2.3 Persyaratan Jumlah Semen Minimum dan Faktor Air Semen Maksimum Untuk Berbagai Macam Pembetonan dalam Lingkungan Khusus ... 15

Tabel 2.4 Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m³) Yang Dibutuhkan Untuk Beberapa Tingkat Kemudahan Pekerjaan Adukan Beton ... 16

Tabel 2.5 Daerah Gradasi Agregat Halus ... 17

Tabel 2.6 Mix Design range yang disarankan oleh The European Guidelines for Self-Compacting Concrete (2005) ... 18

Tabel 2.7 Kecepatan Pembebanan Benda Uji Silinder Berdasarkan Ukuran Diameter ... 22

Tabel 3.1 Parameter Pengujian Fly Ash ... 47

Tabel 3.2 Contoh Hasil Rancang Campur HVFA-SCC ... 48

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Agregat Halus ... 54

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar ... 55

Tabel 4.3 Persyaratan Kandungan Kimia Fly Ash ... 55

Tabel 4.4 Rancang Campur Beton High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) dan Beton Normal ... 57

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Beton Segar HVFA-SCC ... 57

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Berat Volume Benda Uji ... 58

Tabel 4.7 Hasil Kuat Desak HVFA-SCC 50% dan Beton Normal ... 59 Tabel 4.8 Hasil Data dari Hubungan Tegangan-Regangan HVFA-SCC

dan Beton Normal ... 62 Tabel 4.9 Hasil Hitungan Modulus Elastisitas HVFA-SCC

dan Beton Normal ... 63 Tabel 4.10 Nilai index toughness beton HVFA-SCC dan beton normal

pada potongan grafik post-peak ... 65 Tabel 4.11 Hasil Hitungan Daktilitas HVFA-SCC dan Beton Normal

pada potongan grafik post-peak ... 66 Tabel 4.12 Rekapitulasi Coffcient of Variation of Error (COV) ... 76 Tabel 4.13 Persamaan Kurva Beton Normal dan HVFA-SCC ... 77 Tabel 4.14 Rekapitulasi hasil masing masing kekangan pada beton

HVFA 50% ... 78

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ^xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip dasar Proses Produksi SCC ... 7

Gambar 2.2 Pengujian Slump Flow Beton SCC (EFNARC,2002) ... 8

Gambar 2.3 L-Shape Box Test ... 9

Gambar 2.4 V-Funnel Test ... 10

Gambar 2.5 Super Plasticizer dalam Material Beton ... 13

Gambar 2.6 Tegangan normal (normal stress) ... 19

Gambar 2.7 Regangan (strain) ... 20

Gambar 2.8 Grafik tegangan-regangan beton ... 20

Gambar 2.9 Grafik Perilaku Tegangan Regangan ... 21

Gambar 2.10 Ekspansi Akibat dari Desak ... 23

Gambar 2.11 Perbedaan hasil hubungan tegangan-regangan aksial dan circumferential (Surendra P. Shah 1994 ... 24

Gambar 2.12 Lembaran Teflon ... 29

Gambar 3.1 Pasir ... 31

Gambar 3.2 Kerikil... 32

Gambar 3.3 Semen OPC ... 32

Gambar 3.4 Fly Ash... 33

Gambar 3.5 Master Glenium Sky 8614... 33

Gambar 3.6 Benda Uji Penelitian... 34

Gambar 3.7 Timbangan (a) Digital, (b) Bascule ... 34

Gambar 3.8 Ayakan ... 35

Gambar 3.9 Shieve Shaker ... 35

Gambar 3.10 Oven ... 36

Gambar 3.11 Conical Mould ... 36

Gambar 3.12 Kerucut Abrams ... 37

Gambar 3.13 Mesin Los Angles ... 37

Gambar 3.14 Mould ... 38

Gambar 3.15 Strain Gauges ... 38

Gambar 3.16 Strain Indicator and Recorder ... 39

Gambar 3.17 Universal Testing Machine ... 39

Gambar 3.18 Peralatan Pendukung ... 40

Gambar 3.19 Diagram Alir Penelitian ... 41

Gambar 3.20 Diagram Alir Rancang Campur Beton ... 51

Gambar 3.21 Setting Up Benda Uji... 52

Gambar 3.23 Setting Up Alat Pengujian Kuat Desak ... 52

Gambar 4.1 Klasifikasi Fly Ash Berdasarkan Hubungan Presentase CaO dan Al2O3 + SiO2 +Fe2O3 ... 56

Gambar 4.2 Grafik Tegangan-Regangan Beton HVFA-SCC 50% ... 60

Gambar 4.3 Grafik Tegangan-Regangan Beton Normal... 61

Gambar 4.4 Perbandingan Kurva Tegangan-Regangan HVFA-SCC 50% .... 61

Gambar 4.5 Perbandingan Kurva Tegangan-Regangan Beton Normal ... 62

Gambar 4.6 Perbandingan Parameter Beton Normal dan Beton HFVA 50% ... 63

Gambar 4.7 Grafik Non-dimensional Beton HVFA-SCC dan Beton Normal ... 64

Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Kurva Tegangan-Regangan Aksial dan Lateral Beton HVFA-SCC... 67

Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Kurva Tegangan-Regangan Aksial dan Lateral Beton Normal ... 67

Gambar 4.10 Perbandingan Hasil Eksperimen dengan Pemodelan Prediksi untuk Rasio Regangan Infleksi ... 73

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ^xvii

Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Hubungan Tegangan-Regangan

Eksperimen dengan Teoritis Beton HVFA-SCC 50 % ... 75 Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Hubungan Tegangan-Regangan

Eksperimen dengan Teoritis Beton Normal ... 75 Gambar 4.13 Kurva Tegangan-Regangan beton HVFA-SCC 50% dengan

berbagai jenis Kekangan ... 78 Gambar 4.14 Kurva Tegangan-Regangan Beton Normal dengan berbagai

jenis Kekangan ... 78

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A PENGUJIAN AWAL ... xx

LAMPIRAN B MIX DESIGN ... xxi

LAMPIRAN C PENGUJIAN UTM DAN STRAIN GAUGES ... xxii

LAMPIRAN D DOKUMENTASI ... xxiii

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ^xix

DAFTAR NOTASI

% = presentase µ = faktor daktilitas µm = micrometer

∆L = perubahan panjang dari panjang awal σ = tegangan

A = luas penampang

ASTM = American Society for Testing and Material cm = centimeter

E = modulus elastisitas

Ec = Modulus elastisitas beton (MPa) σ = tegangan

F = Gaya ε = Regangan

f’cr = kuat tekan rata-rata

f’c = kuat tekan yang disyaratkan f’c = kuat tekan beton benda uji silinder kg = kilogram

kgf = kilogram force kN = kilo newton L0 = panjang awal m = meter

mm = millimeter MPa = mega pascal

P = beban

PBI = Peraturan Beton Indonesia OPC = Ordinary Portland Cement SNI = Standard Nasional Indonesia t = tinggi

tm = ton meter

Ts = Gaya tarik pada baja v = volume

fic = Tegangan initial = f’c (1,41 – 0,17 ln (f’c)) 𝜀i = Regangan pada titik infleksi

fi = Tegangan pada titik infleksi

Eit = Modulus Elastisitas CEB model = 21500 (untuk f‟c dibawah 50 MPa) E0 = Secant Modulus saat tegangan puncak (MPa)

= Parameter C. Domingo (1985)

= Konstanta C. Domingo (1985) = 0,4

A = Konstanta Samani (2012) stress-strain concrete B = Konstanta Samani (2012) stress-strain concrete

fresidual = Tegangan saat titik runtuh beton