e-ISSN: xxxx – xxxx Hlm.
1
Analisis Perbandingan Kekuatan Beton Normal dan Beton Mutu Tinggi pada Struktur Balok Bertulang
Wiki Husdin1*, Ahmad Fadris Saputra2*, Yuswan
1Teknik Sipil, Universitas Sulawesi Tenggara
*Author Correspondence. Email : [email protected]
Informasi Artikel Abstract
Kata Kunci:
beton mutu tinggi, beton normal, balok bertulang, kuat lentur, pengujian laboratorium
Article history:
Submitted:
Final Revised:
Accepted:
Published:
Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan kekuatan beton normal (mutu f'c = 20 MPa) dan beton mutu tinggi (mutu f'c ≥ 40 MPa) dalam aplikasi struktur balok bertulang. Penelitian dilakukan secara eksperimental di laboratorium dengan metode pengujian lentur pada balok beton bertulang berukuran 15 cm × 20 cm × 120 cm. Balok dibagi menjadi dua kelompok: kelompok pertama menggunakan beton normal dan kelompok kedua menggunakan beton mutu tinggi dengan penambahan superplasticizer untuk menjaga workability.
Pengujian dilakukan menggunakan mesin UTM (Universal Testing Machine) untuk mengetahui beban maksimum dan lendutan yang terjadi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa balok dengan beton mutu tinggi memiliki kapasitas beban maksimum yang lebih besar, yaitu rata-rata 42% lebih tinggi dibandingkan balok dengan beton normal. Selain itu, beton mutu tinggi menunjukkan retakan awal pada beban yang lebih tinggi, serta pola retakan yang lebih merata dan tidak tajam.
Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa penggunaan beton mutu tinggi secara signifikan meningkatkan kekuatan lentur balok bertulang dan memberikan kinerja struktural yang lebih baik.
Namun, dari segi biaya dan pelaksanaan, beton mutu tinggi memerlukan penanganan khusus. Oleh karena itu, pemilihan jenis beton harus disesuaikan dengan kebutuhan teknis dan anggaran proyek.
Article Info Abstract
Keywords:
high-strength concrete, normal concrete,
reinforced beam, flexural strength, laboratory testing
Article history:
Submitted:
Final Revised:
Accepted:
This study aims to compare the strength of normal concrete (compressive strength f'c = 20 MPa) and high-strength concrete (compressive strength f'c ≥ 40 MPa) in the application of reinforced concrete beams. The research was conducted experimentally in a laboratory using flexural testing methods on reinforced concrete beams with dimensions of 15 cm × 20 cm × 120 cm. The beams were divided into two groups: the first group used normal concrete, while the second group used high-strength concrete with the addition of superplasticizer to maintain workability.
The testing was carried out using a Universal Testing Machine
2 Published: (UTM) to determine the maximum load and the resulting deflection. The results showed that beams made with high-strength concrete had a significantly greater maximum load capacity, averaging 42% higher than those made with normal concrete. In addition, high-strength concrete exhibited initial cracking at higher loads and had a more evenly distributed and less severe crack pattern.
The conclusion of this study is that the use of high-strength concrete significantly improves the flexural strength of reinforced concrete beams and offers better structural performance. However, in terms of cost and implementation, high-strength concrete requires special handling. Therefore, the selection of concrete type should be based on the technical requirements and budget of the project.
3 1. PENDAHULUAN
Dalam dunia konstruksi modern, beton merupakan salah satu bahan bangunan yang paling banyak digunakan karena memiliki sifat kuat tekan yang tinggi, daya tahan terhadap cuaca, serta kemudahan dalam pembentukan. Beton digunakan dalam berbagai elemen struktur seperti kolom, balok, pelat, dan fondasi. Seiring dengan berkembangnya teknologi konstruksi, kebutuhan akan beton dengan performa lebih tinggi pun
meningkat, terutama dalam proyek-proyek gedung bertingkat, jembatan, dan
infrastruktur lainnya yang memerlukan kekuatan struktural tinggi namun tetap efisien dalam segi desain dan biaya.
Beton normal dengan kuat tekan sekitar 20 MPa masih banyak digunakan pada bangunan sederhana dan non-struktural. Namun, pada struktur yang memerlukan kapasitas beban lebih besar, penggunaan beton mutu tinggi dengan kuat tekan ≥ 40 MPa mulai menjadi pilihan utama. Beton mutu tinggi menawarkan keunggulan seperti kekuatan tekan yang lebih tinggi, ketahanan terhadap abrasi dan penetrasi zat kimia, serta umur layanan struktur yang lebih panjang. Meski demikian, beton mutu tinggi juga memiliki tantangan tersendiri seperti kebutuhan campuran material yang lebih presisi serta penggunaan bahan tambahan seperti superplasticizer.
Struktur balok bertulang merupakan salah satu elemen penting dalam sistem struktur bangunan, yang berfungsi menyalurkan beban dari pelat ke kolom. Kinerja balok sangat bergantung pada kekuatan material yang digunakan, baik dari sisi beton maupun tulangan baja. Oleh karena itu, pemilihan jenis beton menjadi aspek yang krusial dalam perancangan balok. Perbandingan antara beton normal dan beton mutu tinggi pada elemen balok bertulang menjadi menarik untuk diteliti, guna melihat sejauh mana peningkatan mutu beton berdampak terhadap kekuatan lentur dan kinerja
keseluruhan struktur.
Penelitian ini dilakukan secara eksperimental di laboratorium dengan menguji balok beton bertulang menggunakan dua jenis mutu beton. Uji dilakukan untuk mengetahui perbedaan kapasitas beban maksimum, pola retakan, dan deformasi yang terjadi. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mengevaluasi efisiensi
penggunaan beton mutu tinggi dalam hal performa struktural dibandingkan dengan beton normal.
Dengan membandingkan hasil pengujian dari kedua jenis beton, diharapkan dapat diperoleh data yang dapat menjadi dasar dalam pengambilan keputusan teknis pada proses perancangan dan pelaksanaan konstruksi. Apakah penggunaan beton mutu tinggi benar-benar memberikan peningkatan signifikan yang sebanding dengan biaya tambahan yang dikeluarkan, menjadi salah satu pertimbangan penting dalam penelitian ini.
Secara keseluruhan, penelitian ini bertujuan untuk memberikan pemahaman yang lebih mendalam mengenai pengaruh mutu beton terhadap perilaku balok bertulang, serta memberikan kontribusi ilmiah dan praktis bagi dunia teknik sipil, khususnya dalam bidang perencanaan struktur beton bertulang yang lebih efisien, kuat, dan tahan lama.
4 2. TINJAUAN PUSTAKA
Beton adalah material komposit yang terdiri dari campuran semen, agregat halus, agregat kasar, dan air, yang mengeras melalui proses hidrasi semen. Menurut Neville (2011), kuat tekan beton sangat dipengaruhi oleh rasio air terhadap semen (w/c), jenis agregat, dan proses pemadatan. Beton normal umumnya memiliki kuat tekan antara 20 MPa hingga 30 MPa, dan sering digunakan pada bangunan bertingkat rendah atau struktur yang tidak membutuhkan kapasitas beban tinggi.
Sementara itu, beton mutu tinggi (high strength concrete) adalah beton yang memiliki kuat tekan lebih dari 40 MPa. Beton jenis ini dibuat dengan menggunakan material berkualitas tinggi, perbandingan campuran yang lebih presisi, serta bahan tambahan seperti superplasticizer untuk meningkatkan workability tanpa menambah air.
Menurut ACI (American Concrete Institute), beton mutu tinggi juga memiliki keunggulan dalam hal durability, densitas, dan resistensi terhadap retak akibat beban atau perubahan suhu.
Balok beton bertulang merupakan elemen struktur yang dominan mengalami beban lentur. Kekuatan lentur balok sangat dipengaruhi oleh mutu beton yang digunakan. Menurut Mosley et al. (2012), beton dengan mutu yang lebih tinggi akan menghasilkan kapasitas lentur yang lebih besar karena peningkatan kekuatan tekan berdampak langsung pada kemampuan balok dalam menahan beban. Namun, karakteristik retak juga menjadi pertimbangan penting, karena beton mutu tinggi cenderung lebih getas jika tidak didesain dengan benar.
Penelitian sebelumnya oleh Triyono (2019) menunjukkan bahwa balok dengan beton mutu tinggi mampu menahan beban lebih besar dibandingkan beton normal, namun proses pencampuran dan curing harus dilakukan lebih hati-hati. Studi serupa oleh Siregar dan Wibowo (2021) menyebutkan bahwa pola retakan pada beton mutu tinggi lebih merata dan tidak langsung menyebabkan keruntuhan, yang menunjukkan kinerja struktur yang lebih baik dalam jangka panjang.
Dalam hal efisiensi konstruksi, beberapa literatur menyebutkan bahwa penggunaan beton mutu tinggi memungkinkan pengurangan dimensi struktur tanpa mengorbankan kekuatan, sehingga menghemat ruang dan material. Namun, peningkatan biaya bahan dan teknologi dalam proses pengecoran menjadi aspek yang harus
diperhitungkan. Oleh karena itu, pemilihan antara beton normal dan beton mutu tinggi harus disesuaikan dengan fungsi struktur, tingkat beban, dan anggaran proyek.
Dari berbagai kajian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa beton mutu tinggi memberikan keunggulan struktural yang nyata, namun memerlukan pendekatan teknis yang lebih kompleks dibandingkan beton normal. Maka dari itu, penelitian ini penting untuk memberikan data empiris mengenai perbandingan langsung kedua jenis beton dalam konteks struktur balok bertulang.
3. METODE
5 Penelitian ini dilakukan secara eksperimental di laboratorium struktur untuk membandingkan kekuatan lentur antara balok beton bertulang dengan beton normal dan beton mutu tinggi. Metode penelitian yang digunakan adalah pendekatan kuantitatif, dengan pengumpulan data melalui pengujian langsung terhadap spesimen balok yang dibuat dengan dimensi dan kondisi yang telah ditentukan. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh data objektif mengenai pengaruh mutu beton terhadap kekuatan struktur balok.
Spesimen yang digunakan dalam penelitian ini berupa balok beton bertulang berukuran 15 cm × 20 cm × 120 cm. Terdapat dua kelompok balok, masing-masing terdiri dari 3 buah sampel: kelompok pertama menggunakan beton normal dengan kuat tekan f’c = 20 MPa, dan kelompok kedua menggunakan beton mutu tinggi dengan f’c ≥ 40 MPa. Semua balok menggunakan tulangan yang sama, baik diameter maupun jumlah, untuk memastikan bahwa satu-satunya variabel yang dibandingkan adalah mutu beton. Beton mutu tinggi dicampur menggunakan bahan tambahan berupa
superplasticizer guna menjaga workability pada rasio air-semen yang rendah.
Setelah proses pencetakan dan curing selama 28 hari, balok diuji menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dengan metode pembebanan dua titik (two-point loading) untuk mengukur beban maksimum yang mampu ditahan serta lendutan yang terjadi. Data yang diambil meliputi nilai beban maksimum, besar lendutan, dan pola retakan pada balok selama pengujian. Semua data kemudian dianalisis secara kuantitatif untuk membandingkan kinerja masing-masing jenis beton terhadap kekuatan lentur balok.
Analisis data dilakukan dengan membandingkan rata-rata beban maksimum, lendutan, serta karakteristik keruntuhan pada masing-masing kelompok balok. Hasil pengujian dianalisis menggunakan rumus-rumus mekanika teknik untuk menghitung momen lentur, dan grafik beban-lendutan digunakan untuk menilai perilaku struktural balok. Dari hasil tersebut, dapat ditarik kesimpulan mengenai efektivitas penggunaan beton mutu tinggi dibandingkan beton normal dalam aplikasi balok bertulang.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian dilakukan terhadap enam buah balok beton bertulang, masing-masing tiga menggunakan beton normal (f’c = 20 MPa) dan tiga lainnya menggunakan beton mutu tinggi (f’c ≥ 40 MPa). Hasil pengujian menunjukkan bahwa rata-rata beban maksimum yang mampu ditahan oleh balok dengan beton normal adalah sebesar 18,2 kN, sedangkan balok dengan beton mutu tinggi mampu menahan rata-rata beban sebesar 25,8 kN. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan kekuatan lentur sebesar ±42% pada balok dengan beton mutu tinggi dibandingkan dengan beton normal.
Dari segi lendutan, balok dengan beton mutu tinggi menunjukkan deformasi yang lebih kecil pada beban yang sama dibandingkan dengan beton normal. Hal ini
menandakan bahwa beton mutu tinggi tidak hanya lebih kuat, tetapi juga lebih kaku.
Selain itu, pola retakan yang muncul pada balok beton normal umumnya lebih besar, menyebar tidak merata, dan terjadi lebih awal, sementara balok dengan beton mutu tinggi menunjukkan pola retakan yang lebih tipis, merata, dan muncul pada beban yang
6 lebih tinggi. Ini mengindikasikan bahwa beton mutu tinggi memiliki daya tahan
terhadap keretakan awal yang lebih baik.
Grafik hubungan antara beban dan lendutan menunjukkan bahwa balok dengan beton mutu tinggi memiliki kurva yang lebih stabil, dengan peningkatan beban yang lebih signifikan sebelum terjadi keruntuhan. Sedangkan balok dengan beton normal cenderung menunjukkan penurunan kekuatan secara tiba-tiba setelah mencapai beban maksimum. Karakteristik ini menunjukkan bahwa beton mutu tinggi memberikan performa struktural yang lebih baik, terutama dalam menghadapi beban berulang atau beban dinamis.
Hasil penelitian ini mendukung temuan dari literatur sebelumnya yang
menyatakan bahwa peningkatan mutu beton secara signifikan memengaruhi kapasitas lentur dan ketahanan terhadap retak pada struktur balok. Meskipun penggunaan beton mutu tinggi memerlukan biaya tambahan dan penanganan khusus, keunggulan yang ditawarkan dalam aspek kekuatan dan ketahanan dapat menjadi pertimbangan penting dalam proyek konstruksi yang membutuhkan kinerja struktural optimal.
Tabel Data Hasil Uji Kekuatan Lentur Balok
o Jenis
Beton Beban
Maksimum (kN) Lendutan
Maksimum (mm) Pola Retak Beton
Normal 17,8 15,2 Retak besar,
tidak merata Beton
Normal 18,4 14,9 Retak awal
cepat, menyebar Beton
Normal 18,3 15,0 Retak dominan
di tengah bentang Beton
Mutu Tinggi 25,6 12,1 Retak kecil,
merata Beton
Mutu Tinggi 25,9 11,8 Retak lambat,
pola diagonal Beton
Mutu Tinggi 25,9 11,9 Retak terbatas di
zona lentur Grafik Hubungan Beban vs Lendutan
| x = Lendutan (mm)
| Beban (kN)
| │
| 30 ┤
| | *
7
| 25 ┤ * * * Beton Mutu Tinggi
| | *
| 20 ┤ * * *
| | *
| 15 ┤ * * *
| |
| 10 ┤
|
└─────────────────────────────────────────────────
─────────────
10 12 14 15 16 18 20 22 25
Deskripsi Visual Retakan Balok (Skematik) Beton Normal:
Retak pertama muncul pada beban ±60% dari beban maksimum.
Retakan besar muncul mendekati tengah bentang.
Retak menyebar secara acak ke arah vertikal.
Beton Mutu Tinggi:
Retak awal muncul pada beban lebih tinggi (±85% dari beban maksimum).
Retakan halus, pola diagonal dari titik lentur ke tumpuan.
Tidak ada retak dominan hingga mendekati keruntuhan.
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian eksperimental yang dilakukan di laboratorium terhadap balok beton bertulang dengan dua jenis mutu beton, dapat disimpulkan beberapa hal penting sebagai berikut:
1. Kinerja Lentur: Balok yang menggunakan beton mutu tinggi (f’c ≥ 40 MPa) menunjukkan peningkatan kapasitas beban maksimum sebesar ±42%
dibandingkan balok dengan beton normal (f’c = 20 MPa). Hal ini menunjukkan
8 bahwa mutu beton memiliki pengaruh signifikan terhadap kekuatan lentur elemen balok bertulang.
2. Deformasi dan Kekakuan: Beton mutu tinggi menghasilkan lendutan yang lebih kecil pada beban yang sama dibanding beton normal, yang mengindikasikan peningkatan kekakuan struktural. Artinya, balok dengan beton mutu tinggi lebih mampu menahan deformasi ketika menerima beban.
3. Pola Retakan: Beton mutu tinggi menunjukkan pola retakan yang lebih merata, halus, dan muncul pada beban lebih tinggi, sedangkan beton normal cenderung mengalami retakan awal yang besar dan tidak terkontrol. Hal ini menandakan bahwa beton mutu tinggi memiliki ketahanan retak yang lebih baik.
4. Pertimbangan Teknis dan Ekonomis: Meskipun beton mutu tinggi memberikan peningkatan performa struktural, penggunaannya memerlukan bahan tambahan, pencampuran presisi, dan kontrol mutu yang lebih ketat, yang dapat menambah biaya konstruksi. Oleh karena itu, pemilihan jenis beton harus mempertimbangkan kebutuhan teknis, efisiensi struktur, dan anggaran proyek.
Secara umum, penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan beton mutu tinggi memberikan keunggulan struktural yang signifikan pada balok bertulang, terutama dalam aspek kekuatan, kekakuan, dan ketahanan terhadap retak. Hasil ini dapat menjadi acuan dalam perencanaan dan pelaksanaan proyek-proyek konstruksi yang membutuhkan kinerja struktural optimal.
6. DAFTAR PUSTAKA Artikel Jurnal:
ACI Committee 363. (2001). State-of-the-Art Report on High Strength Concrete.
American Concrete Institute.
Mosley, W. H., Bungey, J. H., & Hulse, R. (2012). Reinforced Concrete Design (4th ed.). Palgrave Macmillan.
Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete (5th ed.). Pearson Education Limited.
Siregar, H., & Wibowo, A. (2021). Analisis pola retak pada balok beton mutu tinggi. Jurnal Teknik Sipil, 17(2), 85-92.
Triyono, D. (2019). Studi eksperimental balok beton bertulang dengan beton mutu tinggi. Jurnal Struktur dan Material, 10(1), 45-53.
