PENGARUH PENGEKANGAN EKSTERNAL DENGAN CINCIN BAJA PADA BENDA UJI SILINDER TUGAS AKHIR WIRA CHANDRA

PENGARUH PENGEKANGAN EKSTERNAL DENGAN CINCIN BAJA PADA BENDA UJI SILINDER

TUGAS AKHIR

diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil

WIRA CHANDRA 130404098

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2018

PENGARUH PENGEKANGAN EKSTERNAL DENGAN CINCIN BAJA PADA BENDA UJI SILINDER

ABSTRAK

Perbaikan dan perkuatan struktur beton menjadi bagian penting pada dunia konstruksi di dunia. Beberapa metode perbaikan dan perkuatan kolom yang dianggap paling baik adalah metode plate bonding, FRP dan lain-lain. Kekangan yang umum digunakan selama ini adalah pengekangan internal. Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan cincin baja sebagai perkuatan eksternal. Sebagai pengekangan eksternal dipakai pelat baja yang dibentuk sehingga mirip cincin baja. Benda uji yang dibuat adalah beton silinder dibuat dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dan dilapisi cincin baja dengan masing-masing variasi 4,5 dan 6 lapis cincin baja. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui peningkatan kapasitas aksial pada beton silinder. Berdasarkan hasil pengujian diperoleh peningkatan kuat tekan sebesar 10.78% untuk 4 lapis cincin baja, 28.55% untuk 5 lapis cincin baja dan 28.55% untuk 6 lapis cincin baja dari kekuatan awalnya.

Berdasarkan hasil pengujian ini, dapat disimpulkan bahwa perkuatan beton silinder dengan cincin baja mampu meningkatkan kekuatan pada struktur beton silinder lebih besar daripada beton silinder yang tidak diberi perkuatan.

Kata kunci: Cincin Baja, Kuat Tekan, Pengekangan Eksternal

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul

“PENGARUH PENGEKANGAN EKSTERNAL DENGAN CINCIN BAJA PADA BENDA UJI SILINDER”.

Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:

1. Ir. Daniel Rumbi Teruna, M.T, Ph.D selaku dosen pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, S.T, M.T, Ph.D selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ridwan Anas, S.T, M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Prof.Dr.-Ing. Johannes Tarigan dan Ir. Torang Sitorus M.T. selaku Dosen Penguji

5. Bapak Ir. Torang Sitorus M.T. selaku Kepala Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Kepada kedua orang tua saya, ayahanda Irwan Chandra dan ibunda Rosmawati yang telah memberikan dukungan penuh serta mendoakan saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Seluruh pegawai Administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

9. Saudara seperjuangan: Wensly Husada, Wiselly Ongko, Benny Karnadi, Delvin Saudalimka, Herman Limarto, seluruh stambuk 2013, dan 2016, dan semua mahasiswa Teknik Sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

10. Dan seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik

Saya menyadari bahwa penyusunan tugas akhir ini jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman serta referensi yang saya miliki.

Oleh karena itu saya mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan pada masa mendatang.

Semoga tugas akhir ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan teknologi hususnya pada bidang teknik sipil. Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Oktober 2018 Penulis

(Wira Chandra)

DAFTAR ISI

Halaman

PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... i

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR ...iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL... vii

DAFTAR GAMBAR ...viii

DAFTAR NOTASI ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 2

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

1.6 Sistematika penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Umum ... 5

2.2 Beton ... 6

2.3 Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Tekan Beton ... 7

2.3.1 Faktor Air Semen ... 7

2.4 Semen ... 7

2.5 Beton Bertulang ... 12

2.6 Faktor yang Mempengaruhi Dalam Penggunaan Beton Bertulang .... 13

2.7 Faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Material ... 14

2.8 Kuat Tekan Beton ... 15

2.9 Confinement ... 17

2.9.1 Reinforced Concrete Jacketing ... 17

2.9.2 Metode Perkuatan Pengekangan Cincin Baja ... 19

2.9.3 Aplikasi Terkekang Eksternal pada Kolom ... 19

2.9.4 Pemasangan Cincin Baja pada Kolom ... 19

2.10 Persamaan Kuat Tekan Regangan dan Modulus Elastis Beton ... 19

2.10.1 Perhitungan Kuat Tekan ... 19

2.10.2 Modulus Elastis ... 20

2.10.3 Regangan ... 20

2.10.4 Persamaan Kuat Tekan Beton dengan Cincin Baja ... 20

2.10.5 Perhitungan Beton Apabila Diberikan Pengekang ... 21

2.10.6 Beton yang dikekang dengan Tulangan Spiral ... 26

2.10.7 Beton yang dikekang dengan Tulangan Segiempat ... 26

BAB III METODE PENELITIAN ... 30

3.1 Umum ... 30

3.2 Diagram Alir Penelitian ... 31

3.3 Persiapan Alat dan Bahan ... 32

3.3.1 Bahan ... 32

3.3.2 Alat ... 32

3.4 Pemeriksaan Bahan Penyusun Beton ... 32

3.4.1 Semen ... 32

3.4.2 Agregat Halus ... 32

3.4.3 Agregat Kasar ... 33

3.4.4 Air ... 38

3.4.5 Pelat Baja ... 38

3.5 Perencanaan Campuran Beton ... 38

3.6 Pembuatan Benda Uji ... 39

3.7 Perawatan Benda Uji ... 40

3.8 Pelapisan Cincin Baja ... 40

3.9 Pengujian dan Pengamatan Benda Uji ... 41

3.9.1 Uji Kuat Tekan ... 41

3.9.2 Uji Kuat Beton Terkekang ... 41

BAB IV HASIL DAN PERHITUNGAN ... 41

4.1 Nilai Slump ... 41

4.2 Kuat Tekan Beton ... 41

4.3 Analisa Perhitungan Beton Terkekang Secara Teoritis ... 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 51

5.1 Kesimpulan ... 51

5.2 Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

LAMPIRAN ... 54

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel

Judul Halaman

1.1 Jumlah dan Variasi Benda Uji 3

3.1 Hasil Pengujian Pelat Baja 38

3.2 Komposisi Kebutuhan Bahan Campuran Beton untuk 1 m³ 39

4.1 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Normal 42

4.2 Hasil Kuat Tekan Beton Cincin Baja 4 Lapis 43 4.3 Hasil Kuat Tekan Beton Cincin Baja 5 Lapis 44 4.4 Hasil Kuat Tekan Beton Cincin Baja 6 Lapis 44 4.5 Hasil Rekapitulasi Nilai Kuat Tekan Beton Normal dan

Terkekang

45 4.6 Hasil Persentase Kenaikan Mutu Beton Pada Beton

Terkekang

46 4.7 Hasil Perhitungan Menggunakan Persamaan Richart Et Al 47 4.8 Hasil Perhitungan Menggunakan Persamaan Balmer 47 4.9 Hasil Perhitungan Menggunakan Persamaan Sentuge Et Al 48 4.10 Hasil Perhitungan Menggunakan Persamaan Imran dan

Pautazopoulu

48 4.11 Hasil Perhitungan Menggunakan Persamaan Legeron dan

Paultre

48 4.12 Hasil Perhitungan Menggunakan Persamaan J.B Mander

Et Al

49 4.13

4.14

Hasil Rekapitulasi Nilai Kuat Tekan Beton Secara Teoritis Rasio Perbandingan Hasil Percobaan dan Hasil Hitungan

49 50

DAFTAR GAMBAR

Nomor Tabel

Judul

Halaman 1.1 Sketsa Pemasangan Cincin Baja Pada Benda Uji 3 2.1

2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Grafik Suhu Beton pada 28 Hari

Hubungan Antara Tegangan dan Regangan Tekan Beton Kurva Tegangan-Regangan untuk Beton Silinder

Kurva Beban Aksial Regangan untuk Prisma Beton Persegi Sengkang Lingkaran dan Persegi

Efek dari Jarak antar Tulangan Pengekang Pengekang dari Beton Berbentuk Spiral Kurva Tegangan-Regangan Baker

Kurva Tegangan-Regangan Kent dan Park

12 16 22 23 24 25 26 27 28

3.1 Diagram Alir Metodologi Penelitian 31

3.2 3.3

Pembuatan Beton Silinder

Benda Uji yang Sudah dipasang cincin baja

40 41 4.1 Grafik Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Normal 43 4.2 Grafik Hasil Nilai Kuat Tekan Beton Cincin baja 4 Lapis 43 4.3 Grafik Hasil Nilai Kuat Tekan Beton Cincin baja 5 Lapis 44 4.4 Grafik Hasil Nilai Kuat Tekan Beton Cincin baja 6 Lapis 45 4.5 Grafik Nilai Kuat Tekan Beton Normal dan Perkuatan 45 4.6 Grafik Kenaikan Persentase Pada Beton Terkekang 46 4.7 Grafik Hubungan Nilai Kuat Tekan Beton Terkekang pada

Teoritis

50

DAFTAR NOTASI

A =Luas Permukaan Benda Uji (mm²) A_sp = Luas Permukaan Pengekang D = Diameter Beton

E_c = Modulus Elastisistas (psi) Ɛc = Regangan Beton

f’c =Kekuatan Tekan Beton (MPa)

f’cc =Kekuatan Tekan Beton terkekang(MPa)

f’co =Kekuatan Tekan Beton Tidak Terkekang (MPa) f’_l = Kekuatan Pengekang

ft = Kuat Tarik Beton

fy = Kekuatan Leleh Tulangan Baja i = Interval

k₁ = Koefisien Fungsi Dari Hasil Percobaan L = Panjang Beton

M = Kematangan Beton

P = Kekuatan Tekan Maksimum Beton

Ρs = Rasio Volumetrik Dari Tulangan Melintang Terhadap Volume Inti Beton Diukur Dari Bagian Luar Sengkang

s = Jarak Antar Sengkang Sh = Jarak Antar Sengkang Ti = Temperatur (^oC)

ti = Jumlah Hari Saat Beton Tersebut Dirawat Pada Temperatur Tertentu w_c = Berat Dari Beton (lb/ft³)

BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG

Seiring dengan perkembangan zaman pada dunia konstruksi, banyak metode diterapkan dalam dunia konstruksi untuk memenuhi kebutuhan dalam bangunan sipil seperti gedung, jembatan, dermaga dan lain-lain.

Bahkan semakin berkembangnya teknologi dibidang konstruksi, semakin banyak metode untuk menunjang perkuatan pada struktur bangunan yaitu struktur kolom. Pada bangunan struktur, perlu didesain sedemikian rupa dengan mempunyai daktalitas yang tinggi agar mendapatkan struktur yang relatif kuat menahan beban gempa dengan harga yang ekonomis.

Dalam mendesain kolom daktilitas sangatlah pengaruh pada struktur kolom, dikarenakan daktilitas mempunyai kemampuan dalam menahan struktur saat berdeformasi akibat kondisi pembebanan berlebihan. Salah satu cara untuk meningkatkan daktilitas pada kolom struktur paling bawah adalah dengan pengekangan eksternal pada elemen beton bertulang.

Kolom yang dikekang memiliki kekuatan lebih besar daripada kolom yang tidak dikekang. Hal ini dikarenakan akibat terkekangnya akan menambah besar tegangan dan regangan maksimum pada struktur kolom tersebut.

Pada elemen beton bertulang, struktur yang menerima gaya aksial tekan terbanyak adalah kolom. Pengekangan yang biasanya digunakan pada kolom adalah internal confinement telah dilakukan berbagai penelitian dan riset agar menghasilkan daerah kekangan yang lebih baik pada beton. Internal confinement merupakan kekangan yang diberikan dari dalam beton. Sedangkan external confinement adalah kekangan yang diberikan dari luar beton. Untuk penelitian ini, akan dilakukan pengujian pada pengekangan eksternal dengan jarak sengkang yang bervariasi untuk mendapatkan hasil yang optimum.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian latar belakang masalah diatas, maka dapat dirumuskan suatu permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh external confinement terhadap kuat tekan setelah dilapisi dengan cincin baja.

2. Berapakah nilai rasio optimum lebar cincin baja dan jarak antar cincin baja yang dapat memberikan gaya aksial yang maksimum pada beton.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Adapun maksud dan tujuan penulis dalam penelitian untuk tugas akhir ini sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui apakah pengekangan cincin baja tersebut efektif 2. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan beton yang dilapisi atau tanpa

dilapisi menggunakan cincin baja.

1.4 BATASAN MASALAH

Pembatasan masalah yang diambil dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Agregat kasar yang digunakan adalah batu pecah (split) 2. Agregat halus yang digunakan adalah pasir

3. Semen yang digunakan adalah semen tipe PCC 4. Menggunakan cincin baja untuk melapisi benda uji 5. Pengujian kuat tekan dilakukan pada saat umur 28 hari 6. Mutu beton yang dipakai f’c = 35 MPa

7. Cincin baja dianggap tidak mengalami korosi atau karat

8. Benda uji adalah silinder dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.

9. Jumlah benda uji yang digunakan untuk penelitian ini sebanyak 12 buah.

10. Luas penampang cincin baja yang dipakai tebal 3mm dan lebar 36mm

11. Jumlah dan variasi benda uji dapat dilihat pada table 1.1 Tabel 1.1 Jumlah dan Variasi Pada Benda Uji

No Lebar cincin mm Jumlah cincin

Jarak antar cincin mm

Jumlah benda uji

1 0 0 300 3

2

36

4 52 3

3 5 30 3

4 6 16.8 3

Gambar 1.1 Sketsa Pemasangan Cincin Baja Pada Benda Uji

1.5 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat Penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Memgembangkan pengetahuan terhadap external confinement cincin baja pada beton yang bisa diterapkan dalam dunia konstruksi.

2. Memberikan kontribusi pada ilmu sipil khususnya pada bidang struktur.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini disusun per bab, pada setiap bab terdiridari beberapa bagian yang diuraikan secara rinci. Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan

Pada bab ini dibahas tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan danmanfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian serta

sistematika penulisan dalamtugas akhir yang digunakan.

BAB II Tinjauan Pustaka

Pada bab ini dibahas tentang uraian dari literatur atau referensi yang menjadi acuandalam penulisan tugas akhir yaitu materi tentang beton, kuat tekan, kuat tarik belah danabsorbsi pada beton.

BAB III Metodologi Penelitian

Pada bab ini dibahas tentang tahapan-tahapan penelitian serta metode analisis datayang digunakan dalam menyelesaikan tugas akhir.

BAB IV Hasil dan Pembahasan

Pada bab ini berisikan pembahasan tentang analisis data dari hasil penelitian yangdidapatkan dari pengujian kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi dan kuat lentur beton.

BAB V Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari bab-bab sebelumnya

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Seiring dengan berkembangnya zaman sekarang, teknologi pun semakin meningkat dengan pesat dan mengalami pembaharuan setiap hari. Kemajuan teknologi terhadap beton juga meningkat sangat pesat dikarenakan banyak riset yang dilakukan para pakar konstruksi sehingga material beton masih digunakan sampai sekarang. perlu diketahui bahwa beton normal kuat tekan pada umur 28 hari bekisar antara 17-35 MPa. Beton memiliki kuat tekan yang besar dan lemah terhadap kuat tarik. Oleh karena itu, pada konstruksi beton menggunakan besi tulangan untuk menahan beban tarik yang akan terjadi pada saat struktur digunakan. Sebagai bahan konstruksi beton mempunyai kelebihan dan kekurangan, kelebihan beton antara lain:

1. Harganya relatif terjangkau

2. Mampu memikul beban yang berat

3. Mudah dibentuk sesuai dengan keinginan desain 4. Biaya pemeliharaan/perawatannya kecil

5. Saat ini penelitian terhadap beton banyak dilakukan, menjadikan beton semakin banyak inovasi dan menjadi lebih mudah digunakan untuk berbagai kebutuhan.

Selain kelebihan, beton juga memiliki kekurangan sebagai berikut:

1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak, oleh karena itu perlu diberi baja tulangan.

2. Berat beton yang berat dibandingkan dengan struktur lain sehingga tidak ekonomis dalam hal pemindahan.

3. Bentuk yang telah dibuat sulit untuk diubah.

4. Beton segar memiliki waktu ikat yang lama sampai benar-benar kuat dibandingkan struktur lain.

5. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.

Perkuatan konstruksi beton untuk mempertahankan atau menambah kekuatan sebenarnya sudah sangat lama dikembangkan dan diterapkan dilapangan, sehingga saat ini banyak cara yang dapat digunakan untuk memperkuat struktur. Beberapa cara perkuatan yang umum digunakan antara lain:

1. Memberi selubung pada konstruksi beton atau disebut dengan terkekang cincin baja

2. Menambah lapisan beton yang baru

3. Memperbesar dimensi pada konstruksi beton

4. Menambah jumlah tulangan dari luar atau dikenal dengan external confinement

2.2 Beton

Menurut (SNI-03-2847-2013), pengertian beton adalah material komposit yang terdiri dari agregat kasar dan agregat halus yang diikat dengan cairan semen yang mengeras seiring waktu. Beton banyak digunakan dalam bangunan konstruksi seperti jembatan, gedung bertingkat, perumahan, bendungan dan lain- lain. agregat halus yang digunaan adalah pasir alam yang diambil dari sungai, sedangkan agregat kasar yang biasa digunakan berupa batu alam yang biasa disebut kerikil ataupun batu split yang dihancurkan menggunakan mesin batu pemecah.

Campuran beton merupakan campuran yang mengandung rongga-rongga karena adanya berupa jenis ukuran agregat yang dimasukkan ke dalam campuran tersebut. Rongga-rongga antar agregat ini akan dipadati dengan agregat halus yang memiliki butiran yang kecil. Diantara agregat halus dan kasar, akan diisi oleh semen dan air yang disebut pasta. Pada semen juga berfungsi sebagai pengikat dan perekat pada proses pengerasan, sehingga butiran-butiran agregat saling mengikat menjadi suatu kesatuan yang padat dan homogen. Campuran

tersebut akan bertambah keras dengan seiring waktu dengan bertambahnya umur.

Pengerasan ini dapat terjadi karena reaksi kimia dari semen dan dicampur air yang mengeras seperti batu.

2.3 Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Tekan Beton 2.3.1 Faktor Air Semen

Kekuatan dari beton sebagian besar diatur oleh rasio berat air terhadap berat semen untuk volume beton yang berikan. Faktor air semen yang lebih rendah dapat mengurangi porositas beton yang mengeras dan dengan demikian meningkatkan jumlah kepadatan yang saling mengunci.

Semakin rendah nilai f.a.s maka semakin tinggi nilai kuat tekan betonnya.

Namun pada kenyataannya jika nilai f.a.s kurang dalam pengadukan beton sulit untuk dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai f.a.s tertentu yang dapat menghasilkan kuat tekan beton maksimum. Kepadatan adukan beton sangat mempengaruhi kuat tekan beton setelah mengeras. Ada pori udara sebanyak 5 persen mengurangi kuat tekan beton sampai 35 persen, dan pori sebanyak 10 persen mengurangi kuat tekan beton sampai 60 persen (Tjokrodimulyo, 1995).

2.4 Semen

Semen adalah bahan yang bertindak sebagai bahan pengikat agregat, jika dicampur dengan air semen menjadi pasta. Dengan proses waktu dan panas, reaksi kimia akibat campuran air dan semen menghasilkan sifat perkerasan pasta semen.

Hal ini membuat semen menjadi salah satu bahan yang paling penting dalam campuran beton. Selain itu semen adalah material dengan harga yang paling tinggi jika dibandingkan dengan material lain, sehingga pemahaman tentang semen sangat dibutuhkan dalam pencampuran beton.

Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat.

Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta

mengatakan bahwa semen merupakan campuran dari senyawa CaO (kapur), SiO3

(silika), Al2O3 (alumina) dan MgO (magnesia) serta sedikit alkali. Untuk mengatur waktu ikat semen biasanya ditambahkan dengan CaSO4.2H2O (gipsum).

Semen pada umumnya dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu:

1. Semen non-hidrolik yaitu semen yang tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, tetapi dapat mengeras jika berada di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur.

2. Semen hidrolik mempunyai kemampuan mengikat dan mengeras di dalam air.

Contoh semen hidrolik diantaranya kapur hidrolik, semen pozollan, semen terak, semen alam, semen portland, dan semen alumina.

Adapun sifat-sifat fisik semen yaitu:

1. Kehalusan Butir

Kehalusan semen mempengaruhi waktu pengerasan pada semen. Secara umum, semen berbutir halus meningkatkan kohesi pada beton segar dan dapat mengurangi bleeding (kelebihan air yang bersama dengan semen bergerak ke permukaan adukan beton segar), akan tetapi menambah kecendrungan beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut.

2. Waktu ikatan

Waktu ikatan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai sutu tahap dimana pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu tersebut terhitung sejak air tercampur dengan semen. Waktu dari pencampuran semen dengan air sampai saat kehilangan sifat keplastisannya disebut waktu ikat awal, dan pada waktu sampai pastanya menjadi massa yang keras disebut waktu ikat akhir. Pada semen portrland biasanya batasan waktu ikaran semen adalah :

1. Waktu ikat awal > 60 menit 2. Waktu ikat akhir > 480 menit

Waktu ikatan awal yang cukup awal diperlukan untuk pekerjaan beton, yaitu waktu transportasi, pencetakan, pemadatan, dan perataan permukaan.

3. Panas hidrasi

Silika dan alumina pada semen bereaksi dengan air menjadi media perekat yang memadat lalu membentuk massa yang keras. Reaksi membentuk media perekat ini disebut hidrasi.

4. Pengembangan volume (lechathelier)

Pengembangan semen dapat menyebabkan kerusakan dari suatu beton, karena itu pengembangan beton dibatasi sebesar ± 0,8 % (A.M Neville, 1995).

Akibat perbesaran volume tersebut, ruang antar partikel terdesak dan akan timbul retak-retak.

1 Tipe Semen.

Secara umum, terdapat lima jenis tipe semen Portland yang telah diproduksi:

1. Normal, Tipe I: digunakan pada konstruksi biasa, dimana secara khusus tidak diperlukan seperti jenis-jenis lainnya. Jenis semen ini paling banyak diproduksi dipasar karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi.

2. Modifikasi, Tipe II: hidrasi panas lebih rendah dari Tipe II; digunakan dimana terdapat kandungan suflat dan panas hidrasi tingkat sedang.

Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat).

3. Kekuatan Awal Tinggi, Tipe III: digunakan dimana pada kekuatan awal tinggi yang diinginkan. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat).

4. Panas Rendah, Tipe IV: dikembangkan untuk digunakan dalam bendungan beton massal dan struktur lain dimana panas dari hidrasi dihamburkan secara perlahan. Dalam beberapa tahun terakhir, sangat sedikit semen Tipe

IV diproduksi. Jenis semen tipe IV telah diganti dengan kombinasi dari semen Tipe I dan II dengan mencampur fly ash.

5. Resisten terhadap sulfat, Tipe V: digunakan pada fondasi, dinding bawah tanah, selokan dan lain-lain yang terekspos pada tanah yang mengandung kadar sulfat.

Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen jenis OPC (Ordinary Portland Cement) atau Tipe I, yaitu semen hidrolis yang dipergunakan secara luas untuk konstruksi umum, seperti konstruksi bangunan yang tidak memerlukan persyaratan khusus, antara lain bangunan perumahan, gedung-gedung bertingkat, jembatan, landasan pacu dan jalan raya.

2 Bahan Semen Tambahan

Terkadang, porsi dari semen tersebut digantikan dengan material seperti fly ash, slag, atau silica fume untuk mencapai keekonomian, reduksi panas hidrasi dan tergantung pada material, meningkatkan kemampuan kerja.

Dimana bahan semen tambahan digunakan dalam mix design, faktor rasio air semen, a/s, digantikan menjadi air/semen tambahan, dimana semen tambahan adalah jumlah berat dari semen ditambah dengan material lain. Desain dari beton yang mengandung bahan tambahan akan diuraikan sebagai berikut:

1. Fly ash, yang sering mengarah pada peningkatan workabilitas beton segar.

Akan tetapi ini sering memperlambat laju penguatan kekuaatan beton dan juga tergantung pada komposisi fly ash yang dapat meningkatkan atau mengurangi daya tahan beton.

2. Slag, yang cenderung mengurangi kekuatan awal dan panas hidrasi beton.

kekuatan pada usia yang lebih tua umumnya akan melebihi beton normal dengan rasio yang sama. Slag yang cenderung mengurangi permeabilitas beton dan ketahanannya terhadap serangan oleh bahan kimia.

3. Silica fume, yang terdiri dari partikel bulat silika yang sangat halus yang diproduksi sebagai produk tambahan dalam pembuatan paduan ferosilikon.

Ini digunakan untuk menghasilkan beton dengan permeabilitas rendah dengan peningkatan daya tahan dan kekuatan tinggi.

3 Agregat

Kekuatan beton dipengaruhi oleh kekuatan agregat, tekstur permukaan, gradasi dan ukuran maksimum agregat. Agregat yang kuat, seperti felsite, traprock atau kuarsit dibutuhkan untuk membuat beton dengan kekuatan sangat tinggi. Agregat yang lemah meliputi batupasir, marmer dan beberapa batuan metamorf. Beberapa agregat bereaksi dengan alkali yang terkandung dalam semen, menyebabkan ekspansi jangka panjang dari beton yang menghancurkan struktur beton. Agregat terbagi atas agregat kasar dan halus.

Pada umumnya penggunaan bahan agregat dalam campuran beton mecapai jumlah 70% - 75% dari seluruh volume massa padat beton. Untuk mencapai kuat beton yang baik perlu diperhatikan kepadatan dan kekerasan massanya, karena pada umumnya semakin padat dan keras massa agregat, maka akan semakin tinggi kekuatan dan daya tahan (durability) beton.

4 Campuran Air

Dalam campuran air pada beton tidak ada standar untuk menentukan kualitas yang digunakan pada campuran beton. Umumnya, air yang cocok untuk diminum dan tidak ada bau tersebut digunakan. Umumnya dianggap kadar pH dari air tesebut harus diantara 6.0 dan 8.0. Air garam tidak dianjurkan untuk campuran beton karena kadar klorin dan garam lain dalam air dapat menyerang struktur dari beton dan menyebabkan korosi pada tulangan yang didalam beton.

5 Kondisi Lembab Selama Proses Pemeliharaan

Pengembangan kekuatan tekan beton sangat dipengaruhi oleh kondisi kelembaban selama proses pemeliharaan. Proses curing yang lama akan menigkatkan kekuatan beton.

6 Kondisi Suhu Pada Saat Pemeliharaan

Efek dari suhu pemeliharaan pada kekuatan didapat pada grafik gambar 2.1 untuk sampel yang ditempatkan pada 28 hari dalam suhu yang konstan.

Disamping itu, suhu yang tinggi pada bulan pertama pada hari ke 1 dan 3 kekuatan meningkat tetapi cenderung mengurangi kekuatan 1 tahun.

Suhu pada saat waktu ikatan awal sangatlah penting. Beton yang diletakkan pada suhu lebih dari 80^◦F tidak akan mencapai kekuatan yang di 28 hari pada saat beton di tempatkan pada suhu yang rendah. Beton yang ditempatkan pada suhu beku akan kehilangan kekuatan yang drastis.

Gambar 2.1 Efek dari suhu pada saat 28 hari pertama kekuatan dari beton 2.5 Beton Bertulang

Menurut (SNI 03-2847-2002) pengertian beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yang disyaratkan. Beton bertulang yang terbuat dari gabungan antara beton dan tulangan baja. Oleh karena itu, beton bertulang memiliki sifat yang sangat kuat terhadap beban tekan dan beban tarik.

Sistem struktur bangunan yang menggunakan beton bertulang yang dirancang untuk menerima gaya-gaya dalam seperti gaya geser, gaya aksial, momen lentur dan momen punter. Didalam struktur ini memiliki gaya aksial yang

besar namun lemah terhadap gaya tarik. Oleh karena itu, baja tulangan ditanam didalam beton untuk menahan gaya tarik. Hal-hal yang mempengaruhi kualitas beton bertulang antara lain lekatan antara beton dan baja yang mencegah slip tulangan, derajat kedap beton yang melindungi tulangan baja dari korosi dan tingkat penuaian antara baja dan beton yang dapat menghilangkan beda tegangan antara keduanya.

2.6 Faktor yang Mempengaruhi dalam Penggunaan Beton Bertulang pada Struktur

1 Ekonomi

Dalam dunia konstruksi, pertimbangan yang terpenting adalah keseluruhan biaya struktur. Tentu saja fungsi dari segi biaya adalah pembelian bahan material, tenaga kerja dan waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan konstruksi tersebut.

2 Kesesuaian material diperlukan untuk arsitektural dan struktur

Dalam sistem struktur beton bertulang sering kali para perencana mengkombinasikan dari segi arsitektural dan fungsi struktural. Beton memiliki kelebihan yaitu apabila beton masih dalam keadaan plastis maka bisa dibentuk sesuai desain yang diinginkan.

3 Tahan Terhadap Api

Struktur pada gedung harus dapat menahan dari kebakaran yang terjadi dan bangunan tetap bertahan pada saat penghuni gedung sedang dievakuasi.

4 Kekakuan

Penghuni dari gedung tersebut akan terganggu kalau gedung tersebut bergerak terhadap beban angin atau lantai tersebut bergetar atau orang berjalan kaki. Beton memiliki kekakuan yang besar dan berat beton sendiri, getaran tidaklah masalah.

5 Rendah Pemeliharaan

Struktur beton tidak memerlukan perawatan yang sering daripada struktur baja atau kayu.

6 Ketersediaan Material

Pasir, kerikil atau batu pecah, air, semen dan fasilitas pengecoran sangat banyak tersedia dilapangan. Baja tulangan dapat dipindah kelapangan lebih mudah dibandingkan struktur baja. Beton bertulang lebih sering digunakan pada area konstruksi yang terpencil.

2.7 Faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Material Lain selain Beton Bertulang

1 Lemah Terhadap Kuat Tarik

Kuat tarik dari beton lebih rendah daripada kuat tekan (sekitar 1/10), beton akan retak kalau diberi kuat tarik. Dalam penggunaan struktur, retakan pada beton bisa ditahan dengan menggunakan penguatan untuk penahan kuat tarik dan membatasi retakan pada beton.

2 Cetakan dan Penyangga

Konstruksi dari suatu struktur melibatkan tiga tahapan yang tidak ditemukan pada struktur baja dan kayu. Tahapan ini sebagai berikut:

a. Pembuatan dari cetakan

b. Pembukaan cetakan yang telah siap dipakai

c. Menopang atau menyangga dari beton segar untuk menahan beban sendiri sampai kekuatan tersebut tercapai.

3 Kekuatan yang Relatif Rendah dari Satuan Berat atau Volume

Kuat tekan dari beton kira-kira 10 persen dari baja, sedangkan berat beton 30 persen lebih dari baja. Hasilnya, struktur beton memerlukan volume yang lebih besar dan berat sendiri yang besar daripada material yang disbanding

dengan struktur baja. Pada akhirnya, baja lebih sering digunakan untuk struktur bentang yang lebih panjang.

4 Perubahan Volume Tergantung pada Waktu

Beton dan baja mengalami jumlah panas dan kontraksi yang sama.

Dikarenakan baja mempunyai berat yang lebih sedikit untuk dipanaskan dan didinginkan, karena baja memiliki konduktor yang lebih baik daripada beton, struktur baja secara umum terpengaruh dengan perubahan suhu untuk tingkat yang lebih besar daripada struktur beton.

2.8 Kuat Tekan Beton

Kuat tekan beton ditentukan oleh pengaturan dari perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air, dan berbagai jenis campuran. Perbandingan dari air terhadap semen merupakan faktor utama dalam penentuan kekuatan beton.

Semakin rendah perbandingan air-semen, semakin tinggi kekuatan tekan beton.

Suatu jumlah tertentu air diperlukan untuk memberikan aksi kimiawi di dalam pengerasan beton; kelebihan air meningkatkan kemampuan pengerjaan, tetapi akan menurunkan kekuatan.

Sifat bahan beton yang hanya mempunyai nilai kuat tarik relatif rendah maka pada umumnya hanya diperhitungkan bekerja dengan baik di daerah tekan pada penampangnya, dan hubungan tegangan-regangan yang timbul karena pengaruh gaya tekan tersebut digunakan sebagai dasar pertimbangan.

Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum dengan satuan N/mm² atau MPa (Mega Pascal). Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton degan kuat tekan berkisar antara 17 – 30 MPa, sedangkan untuk beton prategangan digunakan beton dengan kuat tekan lebih tinggi, berkisar antara 30 – 45 MPa.. Mutu beton dibedakan atas 3 macam menurut kuat tekannya, yaitu:

1. Mutu beton dengan kurang dari 10 MPa, digunakan untuk beton non struktur (misalnya: kolom praktis, balok praktis).

2. Mutu beton dengan antara 10 MPa sampai 20 MPa, digunakan untuk beton struktur (misalnya : balok, kolom, pelat amupun pondasi).

3. Mutu beton dengan sebesar 20 MPa ke atas, digunakan untuk struktur beton yang direncanakan tahan gempa.

Gambar 2.2 Hubungan antara Tegangan dan Regangan Tekan Beton

Berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal 10.5.1 nilai modulus elastisitas untuk beton dengan berat isi berkisar antara 1500 kg/m³ dan 2500 kg/m³ adalah sebagai berikut :

√ (2.1)

Untuk beton normal dengan berat isi antara 2200 kg/m³ hingga 2500 kg/m³ dapat digunakan nilai :

√ (2.2)

Dimana:

= Modulus elastisitas beton tekan (MPa) = Berat isi beton (kg/m³)

= Kuat tekan beton (MPa)

40 35 30 25

20

fc’maksimum tegangan

(MPa)

0.001 0.002 0.003 0.004 regangan (mm/mm)

2.9 Confinement

Pada umumnya pengekangan yang digunakan pada bangunan adalah pengekangan internal berupa tulangan sengkang baik spiral maupun persegi.

Berbagai penelitian sudah dilakukan. Penelitian tersebut bertujuan untuk mengetahui hasil kekangan yang lebih baik. Akan tetapi tulangan internal hanya bisa mampu menselamatkan inti beton. Hal ini dikarenakan tulangan selain fungsi untuk menahan gaya geser, juga berfungsi sebagai pengekang (confined) beton agar tidak terjadi pengurangan inti beton yang berlebihan. Walaupun dalam SNI 03-2847-2002 pasal 23.4.4. telah mengakomodir hal ini agar bila terjadi spalling pada pelindung beton tidak akan menyebabkan kehilangan kekuatan beban aksial kolom. Akan tetapi akibat spalling sangat merugikan pada elemen struktur yang bersangkutan. Tulangan longitudinal kolom yang kelihatan beresiko korosi akan menyebabkan penurunan kekuatan tulangan tersebut.

Oleh karena itu, akan dilakukan penelitian untuk mengkaji pengaruh kekangan ekternal sebagai alternatif lain untuk meningkatan kapasitas dukung beton juga mampu menyelamatkan selimut beton (Endah, Nuroji dan Antonius 2013).

Semakin besar suatu bahan mampu berdeformasi akan semakin daktail.

Banyak penelitian dilakukan untuk mendapatkan mutu beton dengan kuat tekan yang tinggi juga daktail. Pengekangan (confinement) adalah salah satu cara untuk meningkatkan daktilitas dan kuat tekan beton. pengekangan tidak akan timbul sampai dengan tercapainya tegangan lateral yang diakibakan efek Poison.

Pengekangan tidak terpengaruh pada saat pembebanan awal. Pengekangan baru efektif setelah tegangan aksial mencapai 60% dari kuat tekan maksimum silinder beton. pada gambar ini memperlihatkan bahwa semakin rendah kekuatan beton, semakin tinggi rengangan kegagalannya yang memperlihatkan beton semakin daktail(Jeffry dan Hadi, 2008).

2.9.1 Reinforced Concrete Jacketing

Concrete Jacketing merupakan salah satu teknik yang paling sering

mengalami non kerusakan dan kerusakan. Konsep dasar metode ini adalah pembesaran dimensi dan penambahan tulangan pada elemen struktur tersebut untuk meningkatkan kinerja elemen tersebut. Pembesaran tersebut dilakukan dengan jacketing. Jacketing dari bahan beton telah terbukti sebagai sebuah solusi perkuatan yang efektif untuk meningkatkan kinerja seismik kolom

Metode ini memiliki kelebihan dan kekurangan, adapun sebagai berikut:

a. Kelebihan

1. Mampu meningkatkan daktilitas struktur dan kekuatan struktur (kapasitas aksial, kapasitas lentur, dan kemampuan geser)

2. Mampu menambah kekuatan struktur 3. Mampu meningkatkan stabilitas struktur

4. Biaya lebih ekonomis dibandingkan metode perkuatan lainnya b. Kekurangan

1. Ukuran kolom yang dipasang perkuatan akan menjadi lebih besar 2. Jika penempatan concrete jacketing ini tidak diperhatikan dengan baik maka dapat menyebabkan penyebaran kekakuan yang tidak merata 3. Kemampuan kapasitas dari concrete jacketing lebih rendah dibandingkan perkuatan dengan steel jacketing, CFRP, GFRP, AFRP.

ACI 318 mensyaratkan bahwa pengaturan jarak sengkang di dalam kolom beton bertulang tidak boleh melebihi 16 kali diameter tulangan longitudinal atau 48 diameter sengkang. Seperti halnya beton kolom pada umumnya, ukuran minimum dari sengkang ini adalah ukuran #3 (0.375 inci ≈ 9.5 mm) untuk tulangan longitudinal berukuran #10 (1.27 inci ≈ 32 mm) atau lebih kecil dan ukuran #4 (0.5 inci ≈ 12.5 mm) untuk tulangan longitudinal yang lebih besar.

Pada pelaksaannya, sering menggunakan bahan beton encer/cair.

Diberikan tambahan additive bonding pada selimut beton kolom yang dikelupas

dengan tujuan memberikan daya lekat antara beton lama dengan beton baru.

Ketika adanya pelapisan pada beton lama dengan beton baru,maka penyusutan akan tertahan. Hal ini akan membuat terjadinya tegangan tarik pada beton baru.

2.9.2 Metode Perkuatan Pengekangan Cincin Baja (Steel Ring Confinement) Metode ini merupakan metode penambahan lapisan baja diluar lapisan beton guna untuk memperbesar kapasitas aksial yang dapat dipikul oleh beton.

Diperlukan las sebagai pengikat pada benda uji untuk melaksanakan perkuatan dengan metode cincin baja.

Perkuatan kolom dengan menggunakan metode cincin baja memberikan kemudahan dari banyak aspek serta dapat menggantikan metode perkuatan yang ada. Perkuatan kolom dengan metode ini akan meningkatkan daktalitas serta kuat tekan juga mampu menyelamatkan selimut beton. Metode perkuatan ini sering diaplikasikan dalam hal perkuatan sesmik pada bangunan gedung tinggi, jembatan dan juga dalam renovasi bangunan.

2.9.3 Aplikasi Terkekang Eksteral Pada Kolom Bangunan

Penggunaan cincin baja telah banyak digunakan pada bangunan seperti jembatan, gedung-gedung, dll. Karena bahannya yang kuat, sederhana dan tidak mencemari lingkungan maka bahan ini banyak dipakai.

2.9.4 Pemasangan cincin baja pada kolom

Sebelum dilakukan pemasangan cincin baja pada kolom, perlu dilakukan koreksi terhadap kolom sehingga pada waktu pemasangan akan menjamin keselamatan dan kenyamanan. Pemasangan cincin baja pada kolom dilakukan dengan 2 tahap yaitu pekerjaan pada cincin baja terlebih dahulu, kemudian pemasangan cincin baja pada kolom.

2.10 Persamaan Kuat Tekan, Regangan dan Modulus Elastis Beton 2.10.1 Perhitungan Kuat Tekan

Untuk memperoleh kuat tekan beton digunakan benda uji silinder beton berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Untuk perhitungan kuat tekan benda uji silinder beton dapat digunakan rumus berikut:

(2.3)

Keterangan,

f’c = kuat desak beton (MPa) P = beban tekan (N)

A = luas penampang benda uji

2.10.2 Modulus Elastis

Modulus elastis beton adalah kemiringan kurva tegangan regangan beton pada kondisi linier atau mendekati linier. Untuk beton normal dapat digunakan nilai (SNI 03-2847-2002 Pasal 8.5.1):

√ (2.4)

Keterangan,

f’c = kuat tekan beton (MPa)

2.10.3 Regangan

Untuk mendapatkan regangan beton digunakan rumus hukum Hooke berikut:

, maka ε =

(2.5)

Keterangan, ε = regangan beton

E = modulus elastisitas beton (MPa) σ = kuat tekan beton (MPa)

2.10.4 Persamaan Kuat Tekan Beton dengan cincin baja (f’cc)

Berikut disampaikan beberapa persamaan kuat tekan yang telah ditemukan oleh peneliti-peneliti sebelumnya mengenai kuat tekan beton denga cincin baja (f’cc) oleh J. B. Mander (1988).

Model analitis kekangan pada prinsipnya menyatakan hubungan antara kuat tekan dengan tegangan lateral yang timbul akibat kekangan. Persamaan dasar yang menggambarkan hubungan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

Keterangan:

f’cc = kuat tekan beton terkekang (MPa) f’c = kuat tekan beton tidak terkekang (MPa) k1 = koefisien (yang didapat dari hasil eksperimen) f1 = tegangan lateral efektif akibat terkekang

2.10.5 Perhitungan Kekuatan Beton Apabila Diberikan Pengekang

Menurut Robert Park dan Thomas Paulay, beton dapat dikekang secara melintang, biasanya dalam bentuk yang menyerupai baja berongga dengan bentuk spiral atau melingkar. Pada saat beton mengalami tingkat tegangan yang rendah, perkuatan melintang sangat jarang mengalami tegangan, dalam kondisi ini beton masih dalam kondisi tidak terkekang. Beton menjadi terkekang ketika tegangan mendekati kekuatan uniaksial, regangan melintang menjadi sangat tinggi karena keretakkan internal yang terus menerus bertambah dan beton bertahan pada perkuatan melintang tersebut, yang kemudian memberikan reaksi dari pengekang tersebut kepada beton.

Telah banyak percobaan yang dilakukan oleh banyak peneliti, percobaan tersebut menunjukkan bahwa pengekangan dengan pengekangan melintang sangat meningkatkan sifat tegangan dan regangan dari beton pada regangan yang tinggi.

Sebagai contohnya, Richart et al menemukan bahwa persamaan 2.6 dapat digunakan untuk beton kekuatan tinggi yang dikekang dengan cairan bertekanan, kurang lebih juga berlaku untuk beton yang dikekang dengan pengekang melingkar.

(2.6)

Menurut J. B. Mander, para peneliti awalnya telah menunjukkan bahwa kekuatan dan tegangan membujur pada kekuatan beton yang dikekang oleh tekanan cairan hidrostatis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dasar:

Keterangan:

f’cc = kuat tekan beton terkekang (MPa) f’c = kuat tekan beton tidak terkekang (MPa) k1 = koefisien (yang didapat dari hasil eksperimen) f1 = tegangan lateral efektif akibat terkekang

Banyak percobaan telah menunjukkan bahwa beton yang dikekang secara spiral lebih efektif dibandingkan beton yang dikekang dengan pengekang segiempat. Hal tersebut ditunjukkan dari perbandingan percobaan yang dilakukan oleh Iyengar et al dan Bertero dan Felippa. Iyengar et al menggunakan tiga benda uji silinder yang dikekang dengan menggunakan sengkang berbentuk lingkaran.

Hasil dari percobaan Iyengar et al dapat dilihat dari gambar 2.3. dalam bentuk kurva tegangan dan regangan. Sedangkan Bertero dan Felippa melakukan percobaan dengan prisma beton yang mengandung berbagai jenis ikatan persegi pada gambar 2.4

Gambar 2.3 Kurva tegangan-regangan untuk beton silinder dengan diameter 150 mm (5, 9 inc), dan tinggi 300 mm (11, 8 inc), yang dikekang dengan pengekang spiral dengan tulangan baja ringan berdiameter 6, 5 mm (0, 26 inc)

Gambar 2.4 Kurva beban aksial-regangan untuk prisma beton persegi 4½ inc (108 mm) dengan berbagai jenis ikatan persegi

Alasan untuk perbedaan yang sangat besar tersebut dapat diilustrasikan pada gambar 2.5. Sengkang berbentuk melingkar mengalami tegangan secara aksial dan menyediakan gaya tekan dari sengkang secara terus menerus pada sekeliling beton. Akan tetapi sengkang berbentuk persegi hanya dapat memberikan reaksi sengkang pada sekitar sudut dari sengkang, hal ini dikarenakan tekanan dari beton terhadap sisi dari sengkang cenderung membengkok kearah luar. Oleh sebab itu, banyak bagian dari penampang melintang beton menjadi tidak terkekang. Karena dari lengkung internal diantara sudut beton, beton menjadi terkekang secara efektif hanya pada sudut dan bagian tengah dari penampang beton tersebut.

(a) (b)

Gambar 2.5 Pengekang yang dikekang dengan: (a) sengkang persegi, (b) sengkang lingkaran

Berdasarkan gambar 2.5 pengekang dengan sengkang melintang memiliki efek yang sedikit terhadap kurva tegangan-regangan hingga mendekati kekuatan uniaksial dari beton. Bentuk dari kurva tegangan-regangan pada regangan tinggi merupakan fungsi dari banyak variabel, variable-variabel yang utama seperti:

1. Rasio dari volume baja pengekang melintang terhadap volume dari beton inti, karena kadar dari baja pengekang melintang dapat berarti tekanan pengekang yang tinggi.

2. Kekuatan leleh dari baja pengekang, karena faktor ini memberikan batas atas pada tekanan pengekang

3. Rasio dari spasi tulangan pengekang terhadap dimensi inti beton, karena spasi yang kecil mengakibatkan pengekangan yang lebih efektif seperti yang ditunjukkan pada gambar 3-4. Beton dikekang oleh lengkungan dari beton diantara tulangan pengekang dan jika spasi tersebut besar, maka sangatlah jelas bahwa volume yang besar dari beton tidak dapat terkekang dan dapat hancur.

Unconfined concrete

Gambar 2.6 Efek dari jarak antar tulangan pengekang terhadap efisiensi dari pengekang

4. Untuk sengkang berbentuk persegi, rasio dari diameter tulangan pengekang terhadap panjang yang tidak dapat ditahan oleh tulangan pengekang sangatlah diperhitungkan, karena batang tulangan yang lebih besar lebih mengacu kepada pengekangan yang lebih efektif. Dengan rasio tulangan pengekang yang lebih besar dibandingkan panjang yang tidak tertahan, area dari beton yang terkekang secara efektif akan menjadi lebih besar karena kekakuan lentur yang lebih besar pada bagian sisi sengkang. Untuk tulangan sengkang berbentuk spiral atau lingkaran, variable ini tidak memiliki arti, hal itu dikarenakan oleh bentuk sengkang tersebut. Tulangan spiral akan mengalami tegangan aksial dan dapat memberikan tekanan secara melingkar yang sama rata kepada beton 5. Kekuatan dari beton, karena beton dengan kekuatan yang rendah lebih

elastis dibandingkan beton dengan kekuatan tinggi

6. Kecepatan dari pembebanan, karena sifat tegangan-regangan dari beton bergantung terhadap waktu

Confining

forces Transverse

bar

Unconfined Concrete

2.10.6 Beton Yang Dikekang Dengan Menggunakan Tulangan Spiral

Diasumsikan bahwa tulangan spiral cukup mendekati untuk memberikan tekanan yang sama rata, tekanan pengekang dapat dihitung dari tegangan sengkang yang dihasilkan oleh baja pengekang spiral. Gambar 2.8 menunjukkan distribusi gaya dari setengah spiral. Tekanan lateral dari beton f^’l mencapai maksimum ketika pengekang spiral mencapai kekuatan leleh f_y. Jika d_s merupakan diameter dari spiral, A_sp merupakan luas penampang dari tulangan spiral, dan s adalah jarak spasi antar spiral, persamaan dari gaya yang bekerja pada gambar 2.9 adalah

(2.8)

Jika kita masukkan persamaan 2.8 kedalam persamaan 2.6 maka akan menjadi

(2.9)

Gambar 2.7 Pengekangan dari beton dengan pengekang berbentuk spiral

2.10.7 Beton Yang Dikekang Dengan Menggunakan Tulangan Segiempat Beberapa peneliti sudah mengajukan hubungan tegangan-regangan untuk beton yang dikekang menggunakan sengkang segiempat. Gambar 2.8

menunjukkan beberapa kurva yang telah diajukan oleh beberapa peneliti.

𝒇_𝒚𝑨_𝒔 𝒇_𝒚𝑨_𝒔

𝒇_𝟏 𝒅_𝒔

𝒇 _𝒄

Gambar 2.8 Beberapa kurva tegangan-regangan untuk pengekang segiempat yang telah diajukan oleh : (a) Chan dan Blume et al ; (b) Baker ; (c)

Roy dan Sosen; (d) Soliman dan Yu ; (e) Sargin et al

Berdasarkan bukti dari percobaan-percobaan yang telah dilakukan Kent dan Park mengajukan kurva tegangan-regangan pada gambar 2.9 untuk beton yang dikekang dengan sengkang persegi. Hubungan yang diajukan ini menggabungkan sifat-sifat dari semua kurva yang telah diajukan sebelumnya.

Sifat-sifat dari kurva yang sudah adalah sebagai berikut.

Pada daerah AB; Ɛ_c ≤ 0,002

⌊ ( ) ⌋ (2.10)

A

O

(a) 𝒇_𝒄

C

Ꜫc

B

Continuous Curve

(e) Ꜫc

𝒇_𝒄

Ꜫ50

0.002 (c)

Ꜫc

𝒇 _𝒄 𝒇_𝒄

𝟎 𝟓𝒇 _𝒄

Ꜫc

L2

Lower Limit Upper Limit

0.002 (b)

Parabola 𝒇 𝒄

(d)

Ꜫc

𝒇_𝒄

Parabola

Gambar 2.9 Kurva tegangan-regangan untuk beton yang dikekang dengan sengkang persegi, yang diusulkan oleh Kent dan Park

Bagian yang naik dari kurva ditunjukkan oleh sebuah parabola tingkat dua dan diasumsikan bahwa baja pengekang tidak memiliki efek pada bentuk pada bagian ini dari kurva atau regangan pada tegangan maksimum. Diasumsikan juga bahwa tegangan maksimum dicapai oleh beton yang terkekang merupakan kekuatan dari silinder beton f’_c. Terdapat juga bukti yang menunjukkan bahwa sengkang persegi akan mengakibatkan kenaikan dalam kekuatan. Akan tetapi peningkatan ini mungkin kecil, dan pada percobaan Roy dan Sozen, tidak ditemukan peningkatan dalam kekuatan. Tegangan maksimum yang diasumsikan dari f’c akan menjadi sederhana dalam kebanyakan kasus.

Daerah BC: 0,002≤ Ɛc ≤ Ɛ20c

(2.11)

Persamaan

(2.12)

(2.13)

√ (2.14)

Dimana:

f’_c = Kekuatan silinder beton (dalam psi atau 1 psi = 0, 00689 N/mm²)

Unconfined Concrete

D C

Ꜫ20c

Ꜫ50c

Ꜫc

0.002 fc

0.5f’c

0.2f’c

fc B

A

Confined Concrete

ρs = Rasio volumetrik dari tulangan melintang terhadap volume inti beton diukur dari bagian luar sengkang

Sh = Jarak antar sengkang.

Menurut Robert Park dan Thomas Paulay, Sangatlah jelas bahwa perlu dilakukan percobaan mengenai beton terkekang yang lebih banyak lagi untuk menghasilkan data yang lebih untuk analisis secara statistik dan memperbolehkan penyertaan variabel yang lebih banyak. Persamaan yang telah diajukan untuk beton yang terkekang dengan sengkang persegi hanya dapat dianggap sebagai pendekatan.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Umum

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Waktu penelitian direncanakan kurang lebih 3 bulan yakni mulai bulan April – Juni 2018. Faktor yang diteliti adalah faktor perkuatan benda uji silinder beton dengan pengekangan eksternal, dimana beton dengan lapisan cincin baja yang kemudian akan dilapisi pada benda uji silinder beton.

Secara umum urutan tahapan penelitian ini meliputi:

a. Penyediaan bahan penyusun beton.

b. Penyediaan bahan penyusun cincin baja.

c. Pemeriksaan bahan.

d. Perencanaan campuran beton (mix design).

e. Pengujian slump.

f. Pembuatan benda uji silinder.

g. Perawatan benda uji silinder.

h. Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah.

3.2 Diagram Alir Penelitian

Mula i

Perumusan Masalah

Persiapan Alat dan Bahan

Semen Batu Pecah Pasir Air Cincin Baja

Pemeriksaan Bahan

Mix Design

Pengujian Slump Pembuatan Benda Uji Silinder

Perawatan

Pelapisan Cincin Baja Pada Benda Uji Silinder

Perawatan

Pengujian Kuat Tekan

Analisis Data

Kesimpulan

Selesai

3.3 Persiapan Alat dan Bahan 3.3.1 Bahan

Bahan yang digunakan sebagai objek penelitian ini adalah pengekangan eksternal yang yang di lapisi dengan cincin baja. Peneliti menggunakan cincin baja sebagai lapisan dari pengekangan eksternal yang akan dibuat

3.3.2 Alat

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari Laboratorium Bahan Rekayasa, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3.4 Pemeriksaan Bahan Penyusun Beton

Tahap pertama yang dilaksanakan dalam pembuatan beton adalah pemilihan bahan-bahan penyusun. Pemilihan bahan-bahan penyusun yang baik akan menghasikan beton yang baik pula. Setelah mengevaluasi apa saja bahan- bahan yang akan digunakan, maka diperlukan pemeriksaan bahan di laboratorium.

Hal ini penting karena untuk mengetahui apakah bahan-bahan yang kita pilih sudah sesuai standar dan dapat digunakan untuk campuran beton.

3.4.1 Semen

Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif. Semen yang dipakai dalam penelitian ini adalah semen tipe I yang diproduksi oleh PT.

SEMEN PADANG dalam kemasan 1 zak 50 kg. Untuk semen ini tidak dilakukan pengujian, karena semen yang digunakan telah memenuhi persyaratan standar semen Portland normal.

3.4.2 Agregat Halus

Agregat halus yang dipakai adalah pasir alam yang dilakukan pemeriksaan-pemeriksaan sebagai berikut:

a. Analisa ayakan

b. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi

c. Pemeriksaan berat isi

d. Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian pasir lewat ayakan no 200) e. Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test)

f. Pemeriksaan kadar liat (clay lump) 3.4.3 Agregat Kasar

Agregat kasar yang digunakan adalah yang lolos ayakan 38,1 mm dan tertahan pada ayakan 4,76 mm. Pemeriksaan-pemeriksaan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

a. Analisa ayakan

b. Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian kerikil lewat ayakan no 200) c. Pemeriksaan keausan menggunakan mesin Los Angeles

d. Pemeriksaan berat isi

e. Pemeriksaan berat jenis dan absorbi

1. Analisa Ayakan a. Tujuan

Untuk memeriksa penyebaran butiran (gradasi) dan menentukan nilai modulus kehalusan pasir (FM).

b. Hasil pemeriksaan

Modulus kehalusan pasir (FM): 2.396 Pasir dapat dikategorikan pasir kasar.

c. Pedoman

(3.1)

Berdasarkan nilai modulus kehalusan (FM), agregat halus dibagi dalam beberapa kelas, yaitu:

 Pasir halus : 2,20 < FM < 2,60

 Pasir sedang : 2,60 < FM < 2,90

 Pasir kasar : 2,90 < FM < 3,20

2. Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi a. Tujuan

Untuk menentukan berat jenis (specific gravity) dan penyerapan air (absorbsi) pasir.

b. Hasil pemeriksaan

 Berat jenis SSD : 2375 kg/m³

 Berat jenis kering : 2261 kg/m³

 Beart jenis semu : 2552 kg/m³

 Absorbsi : 5.042%

c. Pedoman

Berat jenis SSD adalah perbandingan antara berat dalam keadaan SSD dengan volume dalam keadaan SSD. Keadaan SSD (Saturated Surface Dry) dimana permukaan jenuh dengan uap air sedangkan dalamnya kering, keadaan kering dimana pori-pori berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu dimana basah total dengan pori-pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat yang hilang terhadap berat kering dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.

Hasil pengujian harus memenuhi:

Berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu

3. Pemeriksaan Berat Isi a. Tujuan

Untuk menentukan berat isi (unit weight) pasir dalam keadaan padat dan longgar.

b. Hasil pemeriksaan

Berat isi keadaan rojok/padat : 1725.503 kg/m³ Berat isi keadaan longgar : 1654.168 kg/m³ c. Pedoman

Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi dengan cara menyiram, hal ini berarti

bahwa pasir akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan mengetahui berat isi maka kita dapat mengetahui berat dengan hanya mengetahui volumenya saja.

4. Pemeriksaan Kadar Lumpur (Pencucian Pasir Lewat Ayakan no 200) a. Tujuan

Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir.

b. Hasil pemeriksaan

Kandungan lumpur : 4.3% < 5%, memenuhi persyaratan.

c. Pedoman

Kandungan lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan melebihi 5% (dari berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 5%

maka pasir harus dicuci.

5. Pemeriksaan Kandungan Organik (Colorimetric Test) a. Tujuan

Untuk memeriksa kadar bahan organic yang terkandung dalam pasir.

b. Hasil pemeriksaan

Warna kuning terang (standar warna No.3), memenuhi persyaratan.

c. Pedoman

Standar warna No.3 adalah batas yang menentukan apakah kadar bahan organik pada pasir lebih kurang dari yang disyaratkan.

6. Pemeriksaan Kadar Liat (Clay Lump) a. Tujuan

Untuk memeriksa kandungan liat pada pasir.

b. Hasil pemeriksaan

Kandungan liat : 0.75% < 1%, memenuhi persyaratan.

c. Pedoman

Kandungan liat yang terdapat pada agregat halus tidak boleh melebihi 1% (dari berat kering). Apabila kadar liat melebihi 1% maka pasir harus dicuci.

1. Analisa Ayakan a. Tujuan

Untuk memeriksa penyebaran butiran (gradasi) dan menentukan nilai modulus kehalusan (fineness modulus / FM) kerikil.

b. Hasil pemeriksaan

Modulus kehalusan kerikil (FM): 6,628 5,5 < 6,628 < 7,5, memenuhi persyaratan.

c. Pedoman

1.

(3.2)

2. Agregat kasar untuk campuran beton adalah agregat kasar dengan modulus kehalusan (FM) antara 5,5 sampai 7,5.

2. Pemeriksaan Kadar Lumpur (Pencucian Kerikil Lewat Ayakan no 200)

a. Tujuan

Untuk memeriksa kandungan lumpur pada kerikil.

b. Hasil pemeriksaan

Kandungan lumpur : 0,75% < 1%, memenuhi persyaratan.

c. Pedoman

Kandungan lumpur yang terdapat pada agregat kasar tidak dibenarkan melebihi 1% (ditentukan dari berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 1% maka kerikil harus dicuci.

3. Pemeriksaan Keausan Menggunakan Mesin Los Angeles a. Tujuan

Untuk memeriksa ketahanan aus agregat kasar.

b. Hasil pemeriksaan

Persentase keausan : 17,28% < 50%, memenuhi persyaratan.

c. Pedoman

1.

(3.3)

2. Pada pengujian keausan dengan mesin Los Angeles, persentaase keausan tidak boleh lebih dari 50%.

4. Pemeriksaan Berat Isi a. Tujuan

Untuk memeriksa berat isi (unit weight) agregat kasar dalam keadaan padat dan longgar.

b. Hasil pemeriksaan

Berat isi keadaan rojok/padat : 1620.325 kg/m³ Berat isi keadaan longgar : 1557.368 kg/m³ c. Pedoman

Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi dengan cara menyiram, hal ini berarti bahwa kerikil akan lebih padat bila dirojok daripada disiram.

Dengan mengetahui berat isi maka kita dapat mengetahui berat dengan hanya mengetahui volumenya saja.

5. Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi a. Tujuan

Untuk menentukan berat jenis (specific gravity) dan penyerapan air (absorbsi) kerikil.

b. Hasil pemeriksaan

 Berat jenis SSD : 2719 kg/m³

 Berat jenis kering : 2686 kg/m³

 Berat jenis semu : 2778 kg/m³

 Absorbsi : 1,216 % c. Pedoman

Berat jenis SSD adalah perbandingan antara berat dalam keadaan SSD dengan volume dalam keadaan SSD. Keadaan SSD (Saturated

dalamnya kering, keadaan kering dimana pori-pori berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu dimana basah total dengan pori-pori penuh air.

Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat yang hilang terhadap berat kering dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.

Hasil pengujian harus memenuhi:

Berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu 3.4.4 Air

Syarat air yang layak digunakan dalam campuran adalah air yang tidak berwarna, jernih dan tidak mengandung kotoran. Jadi air harus berasal dari sumber yang bersih. Air yang digunakan dalam penelitian ini adalah air yang berasal dari PDAM Tirtanadi, di Laboratorium Bahan Rekayasa, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3.4.5 Pelat Baja

Pelat baja yang digunakan adalah yang sering ditemukan ditoko besi kota medan. Peneliti melakukan pengujian terhadap pelat baja dengan ukuran penampang 36mm x 3mm dan didapat hasil berikut:

Tabel 3.1 hasil pengujian pelat baja

Nama yang Tampil Nilai Satuan

Peak Stress 498.1 MPa

Stress at Yield 0.356 kN/mm²

3.5 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)

Perancangan campuran beton merupakan suatu usaha untuk mendapatkan sifat-sifat fisik beton yang paling ekonomis dengan menggunakan bahan penyusun yang ada. Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) yang dipakai berdasarkan ACI 211.1. Menggunakan bahan penyusun yang baik belum tentu