PERBANDINGAN KUAT LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN PEMAKAIAN FIBER BAJA DAN PEMAKAIAN FIBER BENDRAT

(1)

PERBANDINGAN KUAT LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN PEMAKAIAN FIBER BAJA DAN

PEMAKAIAN FIBER BENDRAT

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil

Oleh :

RODO R. N. SILALAHI 07 0404 096

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

(2)

ABSTRAK

Kemampuan menahan gaya tarik dan geser yang rendah pada beton dapat diperbaiki dengan menambahkan bahan fiber beton. Ide dasarnya adalah memberikan tulangan mikro pada beton dengan fiber yang disebar merata. Hal tersebut dapat mencegah retak-retak beton yang terlalu dini, sehingga kemampuan bahan untuk menahan gaya lentur, aksial, dan geser dengan sendirinya akan meningkat.

Penelitian ini dilakukan dengan 3 (tiga) buah balok beton bertulang yang mana 1 buah balok beton bertulang biasa, 1 buah balok beton bertulang dengan pemakaian fiber baja dan 1 buah balok beton bertulang dengan pemakaian fiber bendrat. Kadar fiber yang digunakan sebesar 2% dari berat semen. Pengujian balok dilakukan diatas 2 (dua) perletakan sendi dan rol untuk pengujian kuat lentur.

Dari hasil pengujian didapat balok beton bertulang dengan pemakaian fiber baja mengurangi lendutan sebesar 25,7% dan pengurangan panjang retak total sebesar 45%. Sedangkan balok beton bertulang dengan pemakaian fiber bendrat mengurangi lendutan sebesar 18,6% dan pengurangan panjang retak total sebesar 36%. Hal ini menandakan penambahan fiber dapat membantu kinerja balok beton bertulang itu sendiri.

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan atas anugerah Tuhan Yesus Kristus yang

telah melimpahkan kasih dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini

dapat diselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil

bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara, dengan judul “Perbandingan Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan

Pemakaian Fiber Baja dan Pemakaian Fiber Bendrat’’.

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas

dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu ingin

menyampaikan ucapan terima kasih kepada pihak yang berperan penting yaitu:

1. Keluarga terkasih, orang tua penulis E. Silalahi, SH dan E. Manik, SH, dan kedua

kakak penulis Renny Silalahi, ST dan Meliza Silalahi, ST untuk doa dan

dukungannya.

2. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT selaku dosen pembimbing yang telah

bersedia meluangkan waktu, tenaga, pikiran dan bersabar untuk memberikan

masukan dan bimbingan dalam membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas

(4)

5. Bapak Ir. Sanci Barus, MT dan Bapak Ir. Robert Panjaitan selaku dosen

pembanding, yang telah memberikan saran dan nasehat yang membangun untuk

membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik USU

yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis.

8. Buat kawan-kawan seperjuangan: Doan Sinurat, Marcolowey, Redokson, Yosi,

Nopandi, Emsiakui, Ruben, Arjuna, Josua, Christian, Desmound, Su Lim, Endra,

Bekro, David, Doan Siahaan, Jeferey, Rusxell, Indra, Andreas, Ramot, Dedy

Simanjuntak, Dedy Gultom, Alfin, Sri, Afriyanti, Marlina, Firda, Markus, Roy,

Trisman, Dasep, Dimas, adik – adik angkatan 2008, 2009, dan 2010 serta semua

teman-teman yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat

dan bantuannya selama ini.

Penulis menyadari bahwa penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu diharapkan saran dan kritik yang konstruktif dari para

pembaca agar tugas akhir ini menjadi lebih baik.

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat

bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, April 2013

(5)

DAFTAR ISI

I.3. Perumusan Masalah ... 4

I.4. Tujuan Penulisan ... 4

I.5. Pemabatasan Masalah ... 5

I.6. Metodologi ... 5

I.7. Mekanisme Pengujian ... 6

I.8. Sistematika Penulisan ... 7

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 8

II.1. BETON SERAT (FIBRE CONCRETE) ... 8

II.1.1.Pengertian Beton Serat ... 8

II.1.2. Fungsi Penambahan Serat ... 8

II.1.3. Kelebihan dan Kekurangan Beton Serat ... 9

II.1.4. Fiber ... 10

II.1.4.1. Fiber Baja ... 10

II.1.4.2. Fiber Bendrat ... 12

II.2. TEORI ANALISA PENAMPANG BETON BERTULANG ... 13

II.3. TEORI UNDERREINFORCED, OVERREINFORCED DAN BALANCE STEEL RATIO ... 19

II.4. GESER DAN LENTUR DALAM BETON BERTULANG ... 20

II.4.1. Rumusan Gaya Geser dalam Balok Beton Bertulang ... 22

II.4.2. Lentur Murni Pada Balok ... 23

(6)

BAB III.METODOLOGI PENELITIAN ... 28

III.1.PERHITUNGAN BENDA UJI BALOK BETON BERTULANG .... 28

III.1.1.Perhitungan Beban Mati Terpusat ... 28

III.1.2.Perhitungan Tulangan Geser ... 31

III.1.3.Perhitungan Lendutan ... 33

III.2.PEMBUATAN BENDA UJI BALOK BETON BERTULANG ... 34

III.2.1.Persiapan Pembuatan Benda Uji ... 35

III.2.2.Pengecoran Benda Uji ... 36

III.3. PERAWATAN BENDA UJI ... 37

III.4. PENGUJIAN BENDA UJI ... 37

III.4.1.Pengujian Kuat Tekan Beton Benda Uji Silinder ... 37

III.4.2.Pengujian Kekuatan Balok Beton Bertulang ... 38

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 39

IV.1.PENDAHULUAN ... 39

IV.2.PENGUJIAN KUAT TEKAN SILINDER ... 39

IV.3.PENGUJIAN BALOK BETON BERTULANG . ... 40

IV.3.1. Pengujian Lendutan Pada Balok ... 40

IV.3.2. Pengujian Lendutan Pada Balok Secara Teoritis ... 48

IV.3.3. Beban Pada Lendutan Ijin ... 73

IV.4.ANALISA RETAK BALOK ... 74

IV.5.KE TERBATASAN FASILITAS ... 80

IV.6.AKURASI DARI ALAT UKUR ... 80

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 81

V.1. KESIMPULAN ... 81

V.2. SARAN ... 81

DAFTAR PUSTAKA ... 82

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 : Pemberian Beban Pada Benda Uji Balok ... 6

Gambar 2.1 : Berbagai Tipe Baja……….... 11

Gambar 2.2 : Bentuk Fiber Bendrat Yang Digunakan……… 13

Gambar 2.3 : Grafik Tegangan-Regangan Beton Dan Besi……… 14

Gambar 2.4 : Diagram Tegangan-Regangan Beton Bertulang Tanpa Beban.……… 15

Gambar 2.5 : Diagram Tegangan-Regangan Beton Bertulang Sebelum Runtuh….. 15

Gambar 2.6 : Diagram Tegangan-Regangan Beton Bertulang Pasca Runtuh ……. 16

Gambar 2.7 : Tegangan Dalam Beton Bertulang…..……….. 16

Gambar 2.8 : Variasi Letak Garis Netral.……….. 19

Gambar 2.9 : Hubungan Beban Dan Reaksi..………...………... 21

Gambar 2.10 : Reaksi Vu………...………. 22

Gambar 2.11 : Penampang Dari Balok Persegi………...………. 23

Gambar 2.12 : Melengkung Pada Jari-jari Kurvatur Bidang yz .…………...………. 23

Gambar 2.13 : Tegangan Pada Balok Lentur..………...………... 24

Gambar 2.14 : Persebaran Tegangan Lentur…..………...………. 25

Gambar 2.15 : Pola Retak Balok………..………...………. 26

Gambar 3.1 : Sketsa Perencanaan Balok Beton Bertulang………. 28

Gambar 3.2 : Pembebanan Benda Uji……… 31

Gambar 3.3 : Penempatan Beban Terpusat ……….... 33

Gambar 3.4 : Beban Merata…. ………... 34

(8)

Gambar 3.6 : Penampang Melintang Benda Uji ……….………... 36

Gambar 3.7 : Penempatan Pembacaan Alat Dial Lendutan..……….. 38

Gambar 4.1 : Penempatan Pembacaan Alat Dial Lendutan ………….……….. 40

Gambar 4.2 : Grafik Hubungan Beban-Lendutan Balok Tanpa Fiber.………... 42

Gambar 4.3 : Grafik Hubungan Beban-Lendutan Balok Dengan Fiber Baja……… 44

Gambar 4.4 : Grafik Hubungan Beban-Lendutan Balok Dengan Fiber Bendrat.….. 46

Gambar 4.5 : Grafik Hubungan Beban-Lendutan Tengah Bentang Pada Masing-masing Balok……….……… 47

Gambar 4.6 : Perletakan Beban Terpusat ……….... 48

Gambar 4.7 : Perletakan Beban Merata…. ……….….. 49

Gambar 4.8 : Penampang Transformasi……….. ……….………... 51

Gambar 4.9 : Grafik Hubungan Beban-Lendutan Balok Tanpa Fiber Secara Teoritis………. 56

Gambar 4.10 : Perletakan Beban Terpusat ……….... 57

Gambar 4.12 : Grafik Hubungan Beban-Lendutan Balok Dengan Pemakaian Fiber Baja Secara Teoritis……… 64

Gambar 4.13 : Perletakan Beban Terpusat ………... 65

Gambar 4.15 : Grafik Hubungan Beban-Lendutan Balok Dengan Pemakaian Fiber Bendrat Secara Teoritis………. 72

(9)

Gambar 4.17 : Retak Pada Balok Tanpa Fiber….……… 75

Gambar 4.18 : Retak Pada Balok Dengan Pemakaian Fiber Baja.……….... 76

Gambar 4.19 : Retak Pada Balok Dengan Pemakaian Fiber Bendrat……….….. 77

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 : Hasil Pengujian Kuat Tekan……….. 40

Tabel 4.2 : Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Tanpa Fiber..……….. 41

Tabel 4.3 : Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Dengan Fiber Baja……….….. 43

Tabel 4.4 : Data Hasil Pengujian Lendutan Balok Dengan Fiber Bendrat..….….. 45

Tabel 4.5 : Data Perbandingan Lendutan Secara Teoritis Dengan Percobaan

Balok Tanpa Fiber……….……….. 55

Balok Dengan Pemakaian Fiber Baja…..……….……….. 63

Balok Dengan Pemakaian Fiber Bendrat……….……….. 71

(11)

DAFTAR NOTASI

A

=

Luas Penampang

ܣ௦ = Luas Tulangan Tarik

ܣௌԢ = Luas Tulangan Tekan

Av = Tulangan Geser

a = Kedalaman Tegangan Saat Ultimate

b = Lebar Penampang

c = Jarak Garis Netral Saat Ultimate

d = Jarak Pusat Tulangan Tarik ke Tepi Ujung Balok / Tinggi Efektif

݀Ԣ = Jarak Pusat Tulangan Tekan ke Tepi Ujung Balok

E = Modulus Elastisitas

Es = Modulus Elastisitas Tulangan

݂Ԣܿ = Kuat Tekan Beton

݂Ԣ_௖௥ = Kuat Tekan Rata-rata

fr = Modulus Retak Beton

fy = Kuat Leleh Baja

h = Tinggi Penampang

I = Momen Inersia Penampang Balok

Ie = Momen Inersia Efektif

Icr = Momen Inersia Penampang Retak Transformasi

(12)

L = Panjang Bentang Diantara Dua Perletakan

Ma = Momen Maksimum Pada Komponen Struktur Saat Lendutan Dihitung

Mcr = Momen Saat Timbul Retak Pertama Kali

Vc = Kapasitas Kemampuan Beton Untuk Menahan Gaya Geser

Vu = Gaya Geser Rencana Total

x = Jarak Sepanjang Balok

ߚଵ = Koefisien, 0,85

y = Jarak dari Sumbu Netral ke sembarang Titik

ε _{= Regangan}

ߝ௦ = Regangan Tulangan Tarik

ߝ௦Ԣ = Regangan Tulangan Tekan

(13)

ߩ = Rasio Tulangan

τ _{= Tegangan Geser}

σ _{= Tegangan Lentur}