commit to user
KAPASITAS GESER BALOK BETON BERTULANG YANG
DITAMBAL DENGAN UPR-BASED PATCH REPAIR
MORTAR
“Shear Capacity of Reinforced Concrete Beams Patched by
UPR-Based Patch Repair Mortar”
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
HAPSARA BRIAN WICAKSONO
I 0109037
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
i
KAPASITAS GESER BALOK BETON BERTULANG YANG
DITAMBAL DENGAN UPR-BASED PATCH REPAIR
MORTAR
“Shear Capacity of Reinforced Concrete Beams Patched by
UPR-Based Patch Repair Mortar”
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
HAPSARA BRIAN WICAKSONO
I 0109037
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
ii
KAPASITAS GESER BALOK BETON BERTULANG YANG
DITAMBAL DENGAN UPR-BASED PATCH REPAIR
MORTAR
“Shear Capacity of Reinforced Concrete Beams Patched by
UPR-Based Patch Repair Mortar”
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
HAPSARA BRIAN WICAKSONO
NIM I 0109037
Persetujuan :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
KAPASITAS GESER BALOK BETON BERTULANG YANG
DITAMBAL DENGAN UPR-BASED PATCH REPAIR
MORTAR
“Shear Capacity of Reinforced Concrete Beams Patched by
UPR-Based Patch Repair Mortar”
SKRIPSI
Disusun Oleh :
HAPSARA BRIAN WICAKSONO
NIM I 0109037
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Senin, 21 juli 2014 :
1. Prof. S.A. Kristiawan ST, MSc, PhD __________________ NIP. 19690501 199512 1 001
2. Ir. Agus Supriyadi, MT. __________________ NIP. 19600322 198803 1 001
3. Ir. Mukahar, MSCE __________________ NIP. 19541004 198503 1 001
4. Edy Purwanto, ST., MT __________________ NIP. 19680912 199702 1 001
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
Ir. Bambang Santosa, MT
commit to user iv
MOTTO
Sat u-sat unya bat asan realisasi kit a akan hari esok adalah
keraguan kit a akan hari ini
( Franklin D. Roosevelt )
Kebahagiaan bukanlah suat u t ahap yang kit a raih t et api lebih
merupakan perjalanan.
(Samuel Johnson)
M an Jadda W a Jada
barang siapa bersungguh-sungguh maka
past i akan Berhasil.
“ SESUNGGUHNYA ALLAH TIDAK AKAN M ENGUBAH NASIB
SUATU KAUM HINGGA M EREKA M ENGUBAH DIRI M EREKA
commit to user v
-K U P E R S E M B A H K A N -
T eruntuk :
“B apak dan Ibuku”, yang selalu memberikan kasih sayang, doa,
semangat dan dukungan selama ini.
“T eman-teman seperjuangan (K ontrakan 2009)”, yang telah memberikan
semangat dan bantuan dalam melewati setiap tugas dan hambatan secara bersama-sama.
“S ahabatku, temen2 S ipil reguler angkatan 2009” terima kasih atas
kebersamaannya dan dukungannya, semua tidak akan pernah aku lupa dan aku kenang sepanjang masa.
“A lmamaterku”, U niversitas S ebelas M aret S urakarta tempat aku belajar arti kehidupan dan kedewasaan, tempat aku berlatih dan menerapkan segala ilmu yang telah didapat
-S P E S IA L T H A N K -
T IM P E N E L IT IA N U P R -B A S E D P A T C H R E P A IR M O R T A R
N A D Y A _R IZ K Y _S A N D Y
K enangan masa masa di akhir study yang tak akan terlupa bersama kalian rasa senang
marah canda dan tawa adalah warna warni perjalanan kita selama ini. dengan ini aku bingkai
semua moment moment itu dalam bingkai terindah di S K R IP S I-ku ini
-T H E L A S T -
commit to user
vi
ABSTRAK
Hapsara Brian Wicaksono, 2014, Kapasitas Geser Balok Beton Bertulang yang Ditambal dengan UPR-based Patch Repair Mortar, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
Kemajuan pembangunan infrastruktur dan perkembangan dunia konstruksi di Indonesia menjadi salah satu faktor pendorong meningkatnya penggunaan beton. Beton sering digunakan karena memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan bahan-bahan struktur lain, namun beton memiliki beberapa kelemahan seperti bersifat getas (tidak daktail), berat sendiri beton yang besar (sekitar 2400 kg/m3), dan nilai kuat tariknya rendah. Untuk mengatasi minimnya nilai kuat tarik pada beton seringkali ditambahkan rangka tulangan di dalam beton tersebut. Faktor lingkungan dapat memicu korosi pada tulangan beton yang kemudian dapat menyebabkan kerusakan pada beton berupa timbulnya retak hingga berakibat lepasnya sebagian permukaan selimut beton. Untuk mengembalikan daya dukung konstruksi beton yang berkurang akibat kerusakan tersebut, perlu dilakukan perbaikan pada beton tersebut. Perbaikan dilakukan dengan metode penambalan dan material yang digunakan harus memenuhi kriteria sebagai bahan tambal. Pada beberapa penelitian sebelumnya telah dilakukan pengkajian tentang material perbaikan dengan bahan dasar polimer tak jenuh yang disebut UPR-based patch repair mortar. Pada penilitian ini akan dikaji tentang kapasitas geser pada balok beton bertulang yang ditambal dengan UPR-based patch repair mortar.
Metode yang digunakan adalah metode eksperimen yang dilaksanakan di Laboratorium Struktur Universitas Sebelas Maret. Benda uji berbentuk balok dengan dimensi panjang 1 m, lebar 15 cm dan tinggi 25 cm. Benda uji terdiri dari Balok beton bertulang normal sebanyak 3 buah dengan 3 variasi tulangan lentur dan 2. Balok beton bertulang dengan tambalan pada salah satu sisinya sebanyak 3 buah dengan 3 variasi tulangan lentur. Variasi tulangan lentur yang digunakan yaitu tulangan diameter 22 mm, 19 mm, dan 16 mm. Pengujian menggunakan alat Loading Frame.
Hasil dari penelitian ini adalah peningkatan kapasitas geser antara balok beton bertulang yang ditambal menggunakan UPR-based patch repair mortar dengan balok beton bertulang normal. Balok dengan diameter tulangan lentur 22 mm mengalami peningkatan kapasitas geser sebesar 14,29%. Balok dengan diameter tulangan lentur 19 mm mengalami peningkatan kapasitas geser sebesar 20,83%. Balok dengan diameter tulangan lentur 16 mm mengalami peningkatan kapasitas geser sebesar 39,01%.
commit to user
vii
ABSTRACT
Hapsara Brian Wicaksono, 2014, Shear Capacity of Reinforced Concrete
Beams Patched by UPR-Based Patch Repair Mortar, Final Project, Department
of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University.
The progress of construction and infrastructure development in Indonesia became one of the factors which triggering the increased using of concrete. Concrete is commonly used because it has several advantages when it is compared with other structural materials. however it also has some weaknesses such as concrete is not ductile, it has a large self-weight (about 2400 kg/m3), and low tensile strength values. To overcome the lack of tensile strength values, a reinforcement are often added in the concrete. Environmental factors may trigger corrosion of concrete reinforcement that can cause damage to the concrete in the form of cracks and eventually concrete cover loosing. To restore the concrete strength which has been reduced due to the damage, repairs need to be done to the concrete. Repairs conducted by patching methods and materials which used must fulfill the criteria as a patching material. In some previous research has been conducted a study about the repair material which based on unsaturated polymer, and it called UPR-based patch repair mortar. In this research will be studying about the shear capacity of reinforced concrete beam that has been patched by UPR-based patch repair mortar.
The used method is an experimental method which conducted in Structures Laboratory of Sebelas Maret University. The test specimens are shaped beam with dimensions of length 1 m, width 15 cm and height 25 cm. it's consisted of 3 pieces normal reinforced concrete beams with 3 variations of flexural steel and 3 pieces reinforced concrete beams that are repaired on one of the side of beam with 3 variations of flexural reinforcement. The variation of diameter of flexural steel reinforcement which used is a 22 mm, 19 mm, and 16 mm.
The results of this study is an increase of the shear capacity of reinforced concrete beams were repaired using an UPR-based patch repair mortar which compared with the normal reinforced concrete beams. beam with 22 mm diameter of flexural reinforcement had 14.29% increased on shear capacity. then beam with 19 mm diameter of flexural reinforcement had 20,83% increased. And the last, beam with 16 mm diameter of flexural reinforcement had 39,01% increased.
commit to user
viii
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul “Kapasitas Geser Balok Beton Bertulang yang Ditambal dengan UPR-Based Patch Repair Mortar” guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Jurusan 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 Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Prof. S.A. Kristiawa ST., M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I. 4. Bapak Ir Agus Supriyadi MT. selaku Dosen Pembimbing II.
5. Tim Penguji Pendadaran.
6. Ibu DR. Ir. Rr Rintis Hadiani MT. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 7. Rekan-rekan tim UPR-Based Patch Repair Mortar : Nadya, Rizky, dan Sandy
yang telah membantu selama penyelesaian skripsi. 8. Teman-teman Mahasiswa Sipil 2009 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, Juli 2014
commit to user
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ………...
HALAMAN PERSETUJUAN ………...
HALAMAN PENGESAHAN ……….
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ……….. ABSTRAK ………...
KATA PENGANTAR ……….
DAFTAR ISI ………
DAFTAR GAMBAR ………...
DAFTAR TABEL ………...
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ………..
DAFTAR LAMPIRAN ………..
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ………. 1.2. Rumusan Masalah ……… 1.3. Batasan Masalah ……….……. 1.4. Tujuan Penelitian ………. 1.5. Manfaat Penelitian ………...
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Pustaka ……… 2.2 Landasan Teori ………
2.2.1 Materi Penyusun Beton……….... 2.2.2 Sifat-Sifat Beton………... 2.2.3 Kerusakan – Kerusakan yang Terjadi pada Beton……… 2.2.4 Penyebab Kerusakan – Kerusakan pada Beton….………... 2.2.5 Kuat Tekan Beton..…….………. 2.2.6. Kuat Tarik Baja……….………...………
commit to user
x
2.2.7 Perilaku Kuat Geser……….. 2.2.8 Keruntuhan Balok….……….….……….. 2.2.9 Metode Perbaikan Beton..………. 2.2.10 Syarat – Syarat Material Perbaikan Beton……… 2.2.11 Metode Patch Repair ……… 2.2.12 Polimer ………. 2.2.12.1Polimer Berdasarkan Sifat Thermalnya………... 2.2.12.2Efek Polimer Terhadap Proses Hidrasi Semen……….. 2.2.12.3Eferk Polimer Terhadap Sifat – Sifat Adukan Material Perbaikan……… 2.2.12.4Durabilitas Polimer dalam Campuran Material
Perbaikan………
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Tinjauan Umum………
3.2 Tahap dan Prosedur Penelitian……….
3.3 Benda Uji………..
3.3.1 Spesifikasi Benda Uji……… 3.3.2 Bahan Penyusun Benda Uji……….. 3.4 Peralatan Penelitian……….. 3.4.1 Pengujian Bahan Dasar………. 3.4.2 Standar Pengujian Bahan Dasar Beton………. 3.4.3 Pengujian Bahan Pembentuk Beton………. 3.4.4 Pengujian Kuat Tarik Baja……… 3.5 Perencanaan Rancang Campur ( Mix Design)………. 3.6 Pembuatan Benda Uji………... 3.7 Penambalan Beton……… 3.8 Perawatan Benda Uji……… 3.9 Pengujian Kapasitas Geser………...
commit to user
xi
BAB 4. HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian Material……….. 4.1.1 Hasil Pengujian Agregat………... 4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Silinder Beton………... 4.1.3 Hasil Pengujian UPR-Mortar……… 4.1.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja pada Tulangan………... 4.2 Hasil Pengujian Kapasitas geser………...
4.2.1 Data Hubungan antara Beban dan Lendutan……… 4.2.2 Perbandingan Kapasitas Geser……….. 4.2.3 Pola Retak Balok Beton Bertulang………... 4.3 Deformasi Lokal pada Daerah Tambalan……… 4.4 Tinjauan dengan Permodelan Ansys………
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ………..
5.2 Saran ………
DAFTAR PUSTAKA ………..
LAMPIRAN ……….
66 66 66 70 71 72 73 74 77 89 96
102 103
commit to user
Distribusi tegangan geser ……….……….. Bidang Geser Balok ...……….... Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian ……… Sketsa Benda Uji Normal ……….. (a)Tampak Atas………. (b)Tampak Bawah………. Detail Penulangan Tampak Samping Benda Uji Normal ... Potongan Melintang Benda Uji Normal ……… Sketsa Benda Uji dengan Tambalan Patch Repair Mortar…. (a)Tampak Atas……….. (b)Tampak Bawah……….. Detail Penulangan Tampak Samping Benda Uji dengan Tambalan Patch Repair Mortar ……….. Potongan Melintang Benda Uji dengan Tambalan Patch Repair Mortar……….. Semen PPC Holcim ………... Agregat halus ...……….………. Agregat kasar ………. Baja tulangan………. Fly ash ………..………. Unsaturated Polyester Resin (UPR)……….. Timbangan kapasitas 2 kg (kiri) dan 50 kg (kanan)………... Ayakan ……….. Mesin penggetar ayakan ……… Oven ……….. Conical Mould …………... Kerucut Abrams ………. Mesin los angeles ………... Cetakan silinder benda uji kuat desak……….
commit to user
Hydraulic pump (kiri) dan hydraulic jack (kanan)
Tranducer………
Universal Testing Machine ………...
Compression Testing Machine ……….. persiapan bahan sesuai dengan rancang campur …………... Pengukuran nilai slump adukan beton ………... Pengecoran dan pemadatan adukan beton pada bekisting balok (kiri) pencetakan benda uji silinder (kanan)…………. Grafik Hubungan Antara Beban dengan Lendutan pada Balok Beton Bertulang Normal dan Balok Beton Bertulang dengan tambalan UPR-mortar ……….. Diagram Kapasitas Geser Hasil Analisis dan Uji pada Balok Beton Bertulang Normal………. Diagram Perbandingan Kapasitas Geser Balok Beton Bertulang Normal dengan Balok Beton Bertulang Tambalan UPR-mortar………. Diagram Peningkatan Kapasitas Geser………... Pola retak balok beton bertulang normal dengan diameter tulangan lentur 22 mm………... Pola retak balok beton bertulang tambalan dengan diameter tulangan lentur 22 mm……… Pola retak balok beton bertulang normal dengan diameter tulangan lentur 19 mm………... Pola retak balok beton bertulang tambalan dengan diameter tulangan lentur 19 mm……… Pola retak balok beton bertulang normal dengan diameter tulangan lentur 16 mm………... Pola retak balok beton bertulang tambalan dengan diameter tulangan lentur 16 mm………
commit to user
Posisi Demec point pada balok beton bertulang normal dan tambalan………. Grafik pertambahan jarak antar demec point pada balok beton bertulang normal dengan tulangan lentur 22 mm…... Grafik pertambahan jarak antar demec point pada balok beton bertulang tambalan dengan tulangan lentur 22 mm…. Grafik pertambahan jarak antar demec point pada balok beton bertulang normal dengan tulangan lentur 19 mm……. Grafik pertambahan jarak antar demec point pada balok beton bertulang tambalan dengan tulangan lentur 19 mm…. Grafik pertambahan jarak antar demec point pada balok beton bertulang normal dengan tulangan lentur 16 mm……. Grafik pertambahan jarak antar demec point pada balok beton bertulang tambalan dengan tulangan lentur 16 mm…. Garis trajektori dan retak runtuh pada balok beton bertulang normal dengan diameter tulangan lentur 22 mm……… Garis trajektori dan retak runtuh pada balok beton bertulang tambalan dengan diameter tulangan lentur 22 mm………… Garis trajektori dan retak runtuh pada balok beton bertulang normal dengan diameter tulangan lentur 19 mm……… Garis trajektori dan retak runtuh pada balok beton bertulang tambalan dengan diameter tulangan lentur 19 mm………… Garis trajektori dan retak runtuh pada balok beton bertulang normal dengan diameter tulangan lentur 16 mm……… Garis trajektori dan retak runtuh pada balok beton bertulang tambalan dengan diameter tulangan lentur 16 mm…………
commit to user
Komposisi Kimia Semen Portland ……….………… Jenis-Jenis Semen Portland …….………..………. Persyaratan Gradasi Agregat halus ASTM C33-74 ………... Persyaratan Gradasi Agregat Kasar ASTM C33-84 ……….. Persyaratan Kandungan Kimia Fly Ash berdasarkan ASTM C 618-03 ……… Parameter Kimia Fly Ash PLTU Cilacap ……….. Sifat mekanik unsaturated polyester resin Yukalac 157® BQTN 157-EX .……….. Spesifikasi Balok Normal ……….. Spesifikasi balok dengan tambalan pada salah satu sisinya.. Tabel perubahan warna ………. Syarat persentase berat lolos saringan standar ASTM C 13... Syarat prosentase berat lolos saringan standar ASTM …….. Berat jenis beton ……… Hasil pengujian kuat tekan beton ….……… Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton Normal ………. Hasil Pengujian Kuat Tekan UPR mortar 1 Hari …..……… Hasil Pengujian Modulus Elastisitas UPR Mortar 1 Hari ... Hasil Uji Kuat Tarik Baja Tulangan …..……… Besar Pembebanan Pada Retak Pertama dan Gaya Geser yang terjadi pada Balok Beton Bertulang ……….. Perhitungan peningkatan Kapasitas Geser ………. Data pertambahan panjang antar demec point pada balok beton bertulang normal dengan tulangan lentur 22 mm…... Data pertambahan panjang antar demec point pada balok beton bertulang tambalan dengan tulangan lentur 22 mm…. Data pertambahan panjang antar demec point pada balok beton bertulang normal dengan tulangan lentur 19 mm…….
commit to user
xvi Tabel 4.12.
Tabel 4.13.
Tabel 4.14.
.
Data pertambahan panjang antar demec point pada balok beton bertulang tambalan dengan tulangan lentur 19 mm…. Data pertambahan panjang antar demec point pada balok beton bertulang normal dengan tulangan lentur 16 mm……. Data pertambahan panjang antar demec point pada balok beton bertulang tambalan dengan tulangan lentur 16 mm….
93 94
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 = luas penampang ASTM = American Standard
Bj = Berat jenis
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
atas beton
D = diameter tulangan baja ulir
E = modulus elastisitas
f’c = kuat tekan beton Fy = kuat tarik baja
gr = gram
K = Benda uji kubus UPR
Kg = kilogram Kgf = kilogram force
l = lebar
commit to user
xviii M = Momen
m = meter
mm = milimeter
MPa = mega pascal
N22 = Balok beton bertulang Normal tulangan diameter Lentur 22 mm
N19 = Balok beton bertulang Normal tulangan diameter Lentur 19 mm
N16 = Balok beton bertulang Normal tulangan diameter Lentur 16 mm NC = Benda uji silinder UPR untuk uji Modulus Elastisitas
p = panjang
P = beban
PBI = Peraturan Beban Indonesia
PPC = Pozzolan Portland Cement
P22 = Balok beton bertulang tambalan tulangan diameter Lentur 22 mm
P19 = Balok beton bertulang tambalan tulangan diameter Lentur 19 mm
P16 = Balok beton bertulang tambalan tulangan diameter Lentur 16 mm
S = Benda uji silinder untuk kuat tekan dan berat jenis
SM = Benda uji silinder untuk uji Modulus Elastisitas SNI = Standard Nasional Indonesia
t = tinggi
UPR = Unsaturated Polimer Resin
v = volume
Vc = kapasitas geser beton Vn = kapasitas geser nominal
Vs = kapasitas geser sengkang
commit to user
xix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A : Hasil Pengujian Agregat
Lampiran B : Perhitungan Rencana Campuran Beton dan Rencana Kapsitas Geser Balok.
Lampiran C : Hasil Pengujian Kapasitas Geser di Laboratorium.
