Kuat Lentur dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Self ...

Perjanjian No: III/LPPM/2015-02/28 -P

Kuat Lentur dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Self Compacting dengan Agregat Kasar dan Halus Daur Ulang

Disusun oleh: Buen Sian, MT

Dr. Johannes Adhijoso Tjondro Daniel Mustafa Yopie Adinoto

Anthony Marvin

Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Katolik Parahyangan

(2015)

PRAKATA

Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian

Masyarakat yang telah mendanai biaya penelitian ini. Dan ucapan puji syukur kami tujukan

kepada Yang Maha Kuasa.

Penelitian dilakukan di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Jurusan Sipil

Universitas Katolik Parahyangan Bandung. Terima kasih kami ucapkan kepada Bapak Teguh

Farid Nurul Iman, ST. dan Bapak Cuncun Priatna yang telah membantu dalam pembuatan

bekisting, benda uji, dan pengujian di laboratorium.

Besar harapan kami bahwa penelitian ini dapat memberikan sumbangsih bagi dunia

ilmu Teknik Sipil dan berguna bagi yang membutuhkannya.

Bandung, November 2016

Buen Sian

Johannes Adhijoso Tjondro

Daniel Mustafa

Yopie Adinoto

Anthony Marvin

ABSTRAK

Penggunaan agregat daur ulang, fly ash, dan limbah kaca untuk campuran beton dalam penelitian ini, dalam rangka ikut berperan untuk mengurangi pencemaran lingkungan. Beton adalah salah satu material yang banyak digunakan dan sulit terdaur ulang dengan sendirinya di alam. Sehingga limbah beton makin hari makin meningkat volumenya seiring dengan kecepatan pembangunan yang terjadi di Indonesia.

Self Compacting Concrete digunakan sebagai salah satu jenis beton yang dewasa ini banyak dipakai terutama untuk bangunan tinggi. Adukan SCC dapat mengalir dengan memanfaatkan berat sendiri tanpa memerlukan proses pemadatan dan dapat mengalir ketempat elemen bangunan yang sulit dijangkau dengan alat penggetar.

Tiga variasi campuran SCC dengan kuat tekan karakteristik yang disyaratkan masing‐masing 30 Mpa. Campuran 1 adalah campuran beton dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan 10% serbuk kaca. Campuran 2 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan fly ash. Campuran 3 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang dengan 30% agregat halus daur ulang.

Pengujian untuk semua variasi campuran dilakukan terhadap kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, dan kuat lentur balok beton bertulang. Hasil pengujian menunjukan untuk masing‐masing campuran 1, campuran 2, dan 3 sebagai berikut: kuat tekan fc’= 30.77 MPa, fc’= 30.47 MPa, dan fc’= 28.74 MPa. Kuat tarik belah fct = 2.77 MPa, fct = 3.38 MPa, dan fct = 2.83 MPa. Kuat geser fv = 3.53 MPa, fv = 4.52 MPa, dan fv = 5.18 MPa. Sedangkan pengujian kuat lekat antara tulangan dan beton untuk ketiga campuran masing‐masing sebesar 9.15 MPa, 8.01 MPa, dan 8.35 MPa. Pengujian lentur menghasilkan beban ultimit masing‐masing sebesar 161.93 kN, 154.3 kN, dan 147.82 kN. Daktilitas beton dengan campuran fly ash paling bagus yaitu sebesar 3.34, campuran 1 sebesar 3.28, dan campuran 3 sebesar 2.94.

Kata kunci: agregat daur ulang, fly ash, Self Compacting Concrete, kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, kuat lentur, beban ultimit, daktilitas.

DAFTAR ISI

Prakata i

Abstrak ii

Daftar Isi iii

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan Penelitian 3

1.3 Ruang Lingkup 3

BAB 2 Studi Pustaka

2.1 Beton Sebagai Bahan Bangunan 4

2.2 Beton Daur Ulang 4

2.3 Beton Self Compacting 5

2.4 Pengujian Beton 7

2.5 Analisa Penampang Persegi 8

2.6 Daktilitas 9

BAB 3 Karakterisrik Beton

3.1 Benda Uji Beton 10

3.2 Pemeriksaan Agregat Kasar dan Agregat Halus 11

3.3 Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja 11

3.4 Pengujian Kuat Tekan Beton 14

3.5 Pengujian Kuat Tarik Beton 15

3.6 Pengujian Kuat Geser Beton 16

3.7 Pengujian Kuat Lekat Beton 18

3.8 Pengujian Kuat Lentur Balok beton Bertulang 19

BAB 4 Analisis Hasil pengujian Beton

4.1 Analisis Hasil pengujian Beton 21

4.2 Analisis Hasil pengujian Kuat Tekan Beton 21

4.3 Analisis Hasil Pengujian Kuat Tarik Beton 22

4.4 Analisis Hasil Pengujian Kuat Geser Beton 23

4.5 Analisis Hasil Pengujian Bond Stress 25

4.4 Analisis Hasil Pengujian Kuat Lentur 26

BAB 5 Kesimpulan dan Saran 27

Daftar Pustaka 28

1

BAB 1

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Penelitian ini dilatar belakangi untuk ikut berperan serta dalam kegiatan

pelestarian lingkungan hidup yang belakangan ini gencar dikumandangkan.

Beton adalah satu satu material yang sulit terdaur ulang dengan sendirinya di

alam, sehingga limbah beton semakin hari semakin meningkat volumenya

(Gambar 1.2).

Gambar 1.1 Abu terbang

Limbah beton dapat digunakan sebagai agregat kasar maupun halus untuk

campuran beton dengan memecah dan memilah menjadi ukuran tertentu yang

disesuaikan dengan syarat untuk desain campuran (gambar 1.3 dan 1.4). Agregat

daur ulang dipakai untuk pembuatan beton dengan mutu normal yang

selanjutnya dapat digunakan untuk konstruksi sederhana. Penggunaan limbah

kaca sebagai agregat halus dalam jumlah terbatas bisa ditambahkan kedalam

campuran beton dengan tujuan mengurangi limbah kaca.

Gambar 1.2 European Topic Centre on Sustainable Consumption and Production

2

Abu terbang (fly ash) dihasilkan dari sisa pembakaran batu bara ditambahkan

sebagai bahan pengganti sebagian semen dalam campuran beton dengan tujuan

meningkatkan kuat tekan beton dan memperbaiki sifat beton (Gambar 1.1 dan

1.6).

Beberapa eksperimen yang telah dilakukan sebelumnya di Laboratorium Struktur

Jurusan Teknik Sipil menunjukan bahwa agregat daur ulang dapat digunakan

sebagai campuran untuk beton normal dengan kuat tekan sebesar 20 ‐ 30 MPa.

Desain campuran yang digunakan sebelum ini berdasarkan ACI untuk beton

normal. Sedangkan dalam penelitian ini menggunakan SCC yang diterapkan pada

beton bertulang, dimana hampir tidak ada peneliti sebelumnya yang melakukan

percobaan seperti experimen ini (Gambar 1.7 dan 1.8).

Gambar 1.3 Limbah beton Gambar 1.4 Agregat kasar daur ulang

Gambar 1.5 Serbuk limbah kaca Gambar 1.6 Abu terbang

Gambar 1.7 Adukan SCC Gambar 1.8 Beton segar SCC

3

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan Penelitian:

1. Mengetahui kuat tekan, kuat tarik, dan bond‐stress untuk tiga variasi

campuran yang menggunakan agregat daur ulang, serbuk kaca dan fly

ash.

2. Mengetahui kuat lentur balok beton bertulang SCC untuk tiga variasi

campuran, dibandingkan dengan teori perhitungan kuat lentur beton

normal

3. Mengetahui daktilitas balok beton bertulang SCC untuk tiga variasi

campuran

4. Mengetahui pola retak dan keruntuhan balok beton bertulang SCC untuk

tiga campuran

Keutamaan Penelitian:

1. Memanfaatkan penggunaan limbah beton, fly ash dan serbuk kaca untuk

mengurangi pencemaran lingkungan

2. Mencari bahan bangunan alternatif baru untuk struktur bangunan

gedung.

3. Mendapatkan mixed design untuk SCC.

4. Mengembangkan teori perhitungan SCC dengan agregat daur ulang ,

campuran serbuk kaca, dan fly ash

1.3 Ruang Lingkup

Desain campuran SCC terdiri dari tiga variasi campuran, yaitu (1).

Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan

agregat halus alami ditambah serbuk kaca. (2). Campuran SCC dengan

menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan agregat halus alami,

serta mengganti sebagian semen dengan abu terbang. (3). Campuran SCC

dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan 30% agregat

halus daur ulang.

Benda uji silinder : 12 benda uji tekan untuk setiap variasi campuran dan

3 benda uji tarik belah untuk setiap variasi campuran.

3 benda uji bond stress untuk setiap variasi campuran.

3 benda uji geser balok tanpa tulangan untuk setiap variasi campuran.

3 benda uji lentur balok beton bertulang untuk setiap variasi campuran.

4

BAB 2

Studi Pustaka

2.1 Beton Sebagai Bahan Bangunan

Beton adalah bahan bangunan yang paling banyak digunakan saat ini,

diantaranya untuk gedung, jembatan, jalan, bendungan, fondasi, dan lain‐lain.

Dalam merencanakan campuran beton perlu diperhatikan sifat‐sifat bahan dasar

seperti semen, agregat kasar, dan agregat halus. Selain itu diperlukan juga

pengendalian selama pelaksanaan dan perawatan supaya menghasilkan beton

dengan kualitas baik sesuai yang disyaratkan dan ekonomis.

Beton mempunyai kuat tekan jauh lebih besar dibandingkan kuat tariknya.

Sehingga selalu diperlukan perkuatan tulangan baja pada daerah tariknya

menjadi beton bertulang untuk struktur bangunan. Beton bertulang bisa dipakai

untuk hampir semua bangunan termasuk struktur yang lebih berat. Sedang

beton non‐struktural bisa digunakan untuk beton isolasi dan beton arsitektural.

2.2 Beton Daur Ulang

Pengujian terhadap beton dengan menggunakan agregat daur ulang sudah

dilakukan sejak awal 1980. Sifat beton daur ulang dibandingkan dengan beton

yang menggunakan agregat alami antara lain: (a). Kuat tekan menurun sebesar

10% ‐ 30%. (b). Kuat tarik lebih rendah tidak lebih dari 10%. (c). Modulus

elastisitas menurun sebesar 10% ‐ 40 % tergantung dari sumber agregat

kasarnya. (d). Susut lebih besar 20% ‐ 55% sedangkan creep lebih kecil hingga

10% (El‐Reedy, 2009).

Dari hasil penelitian sebelumnya, beton daur ulang yang disyaratkan dengan

mutu 25 MPa menggunakan desain campuran beton normal, bukan SCC,

memberikan nilai kuat tekan karakteristik 28,7 MPa dengan campuran 50%

agregat kasar daur ulang dan 50% agregat kasar alami. Sedangkan campuran

yang menggunakan 100% agregat kasar daur ulang mempunyai kuat tekan

5

karakteristik sebesar 28,3 MPa. Kuat tekan beton daur ulang menunjukan hasil

yang melebihi mutu beton yang disyaratkan. Kuat tarik belah beton dengan

agregat kasar daur ulang menunjukan hasil yang relatif sama dengan

bertambahnya persentase agregat kasar daur ulang. Dimana campuran 50%

agregat kasar daur ulang sebesar 2,56 MPa sedangkan 100% agregat kasar daur

ulang sebesar 2,81 MPa. Dilakukan juga pengujian kuat lentur terhadap 9 balok

beton bertulang. Dilakukan juga pengujian kuat lentur terhadap 9 balok beton

bertulang, dimana 3 balok beton bertulang untuk masing‐masing variasi

campuran. Hasil pengujian menunjukan bahwa terjadi penurunan kuat lentur

seiring dengan semakin banyaknya persentase agregat kasar daur ulang yang

digunakan. Dari hasil uji kuat lentur beton bertulang didapatkan bahwa beban

yang bekerja pada saat mulai leleh relatif sama diantara 88,79 – 102,66 kN.

Perhitungan momen lentur diantara 15,53 – 22,19 kNm, 15,63 – 16,93 kNm dan

17,08 – 17,97 kNm untuk masing‐masing campuran dengan agregat kasar 0%,

50% dan 100%. Perhitungan daktilitas menunjukan beban pada saat leleh untuk

balok 50% agregat kasar daur ulang dan 100% agregat kasar daur ulang terjadi

pada deformasi yang lebih kecil, dimana secara umum nilai daktilitas dengan

menggunakan agregat kasar daur ulang antara 3,07 – 4,26 (Tjondro, 2012)

2.3 Beton Self Compacting

Beton self compacting atau Self Compacting Concrete (SCC) adalah suatu jenis

beton yang adukannya dapat mengalir dan menjadi padat dengan

memanfaatkan berat sendiri, tanpa memerlukan proses pemadatan dengan

getaran atau alat pemadat lainnya. Beton self compacting memiliki beberapa

kelebihan yaitu, mengurangi durasi pelaksanaan konstruksi dan upah pekerja,

serta meningkatkan kepadatan pada elemen struktur yang sulit dijangkau oleh

alat penggetar.

Untuk mendapatkan beton self compacting dengan kinerja tinggi dan

kemungkinan segregasi rendah, diperlukan komposisi agregat lebih rendah dari

beton konvensional dan menggunakan superplasticizer (Okamura dan Ozawa,

1995). Batasan penggunaan agregat kasar untuk SCC sebesar 50%, dimana untuk

6

beton normal sekitar 65%, sedangkan pasta dan mortar beton SC lebih banyak

jumlahnya dibandingkan beton normal (Gambar 2.1 dan 2.2).

Gambar 2.1 Bahan Campuran SCC (Okumura dan Ouchi 2003)

Gambar 2.2 Perbedaan Campuran Beton Normal dan SCC

Tabel 2.1 Komposisi Desain Campuran SCC (EFNARC 2002)

Salah satu metode pengujian untuk mengetahui kelecakan atau workability SCC

adalah slump flow Test. Test ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan dan

kecepatan penyebaran adukan beton segar self compacting (Gambar 2.3).

7

Gambar 2.3 Peralatan Slump Flow Test (EFNARC 2002)

2.4 Pengujian Beton

Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur beton hari ke 4, 14, dan 28 dengan

menggunakan alat Compression Testing Machine (CTM) berdasarkan standar

ASTM C 39‐C 39M‐03 (American Sosiety for Testing Material). Pengujian kuat

tekan dianggap penting karena dapat digunakan untuk memperkirakan kuat

yang lain seperti kuat lentur dan kuat tarik beton.

Pengujian kuat tarik belah beton dilakukan dengan menggunakan alat

Compression Testing Machine berdasarkan standar ASTM C 496‐C 496M‐04.

Pengujian kuat tarik dilakukan dengan benda uji silinder pada hari ke 28.

Pengujian kuat geser bertujuan untuk mengetahui nilai kekuatan geser dari balok

beton kemudian dibandingkan dengan hasil perhitungan secara analitis.

Pengujian dilakukan dengan menggunakan CTM pada umur beton 28 hari

Pengujian kuat lentur menggunakan benda uji balok dengan tulangan pada umur

beton 28 hari. Pembebanan dilakukan pada 1/3 bentang untuk mendapatkan

lentur murni.

8

Gambar 2.4 Bidang Momen pada Third Loading Bending Test

2.5 Analisis Penampang Persegi Panjang Beton Bertulang

Gambar 2.5 Diagram Tegangan dan Regangan Penampang Persegi Panjang Beton

Bertulang

Struktur menerima momen lentur dan gaya geser akibat beban yang bekerja.

Pada kondisi seimbang besarnya gaya Tarik (T) pada baja tulangan sama dengan

nilai tekan (C) pada beton.

Momen yang terjadi pada penampang dapat dihitung dengan persamaan:

M= T . Jd = C. Jd ( 2.1 )

1/3 L 1/3 L 1/3 L

L

Bidang Momen

1/6 PL 1/6 PL

P/2 P/2

h

b

C

T As

As’ d

c

0,85 fc’ Ɛu= 0,003

Ɛs

a

jd

9

2.6 Daktilitas

Sifat mekanik bahan biasanya dibagi menjadi ductile materials dan brittle

materials. Ductile materials adalah bahan yang dapat mulur dengan regangan

besar, misal baja dan aluminium. Sedangkan brittle materials adalah bahan yang

mempunyai regangan kecil , misal beton dan tembaga. Sifat getas beton karena

kekuatan tariknya sangat rendah dibandingkan kuat tekannya. Hal ini menjadi

kelemahan beton sebagai bahan bangunan sehingga untuk memperkuat

dibutuhkan tulangan baja pada daerah tariknya. Bahan dengan daktilitas rendah

seperti beton artinya bangunan dapat runtuh tanpa timbulnya regangan besar

terlebih dahulu.

10

BAB 3

Karakteristik Beton

3.1 Benda Uji Beton

Dalam penelitian ini dilakukan 3 variasi campuran Self Compacting Concrete

(SCC). Untuk mendapatkan campuran yang tepat, diperlukan pengujian

karakteristik agregat kasar dan agregat halus.

Tiga variasi campuran SCC, yaitu (1). Campuran SCC dengan menggunakan 100%

agregat kasar daur ulang dan agregat halus alami ditambah 10% serbuk kaca. (2).

Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan agregat

halus alami, serta mengganti sebagian semen dengan 20% abu terbang. (3).

Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dengan

70% agregat halus alami dan 30% agregat halus daur ulang.

Pengujian benda uji beton untuk semua variasi campuran dilakukan terhadap

kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, dan kuat lentur balok beton

bertulang dengan kuat tekan karakteristik 30 Mpa.

Tabel 3.1 Benda Uji dan Pengujian untuk Semua Campuran

Pengujian Dimensi [mm] Umur

Pengujian Jumlah

Benda Uji Bentuk b d L D

Kuat Tekan Beton Silinder ‐ ‐ 300 150 4, 14, 28 8

Kuat Tarik Beton Silinder ‐ ‐ 300 150 28 3

Kuat Geser Beton Balok 100 100 300 ‐ 28 3

Bond StressBeton kubus 150 150 150 28 3

Kuat Lentur Beton Balok 200 200 1200 ‐ 28 3

11

3.2 Pemeriksaan Agregat Kasar dan Agregat Halus

Untuk pembuatan benda uji diperlukan perencanaan campuran beton yang

memerlukan data‐data pemeriksaan terhadap agregat. Hasil pemeriksaan

agregat kasar dan halus untuk ketiga variasi campuran sebagai berikut:

Tabel 3.2 Pemeriksaan Karakteristik Agregat Halus

No. Jenis Pengujian Satuan

Hasil Pengujian Agregat Halus

Campuran 1 ( 10 % serbuk

kaca)

Campuran 2 (fly ash)

Campuran 3 ( 30 % daur

ulang)

1 Kadar Air % 10,194 7,912 8,844

2 Daya serap % 6,667 4,439 8,696

3 Spesific gravity 2,537 2,537 2,517

4 Modulus kehalusan % 2,842 2,754 3

Tabel 3.3 Pemeriksaan Karakteristik Agregat Kasar

No. Jenis Pengujian Satuan

Hasil pengujian Agragat kasar

Semua campuran (100 % agregat kasar daur ulang)

1 Kadar Air % 4,031

2 Daya serap % 5,962

3 Berat isi padat kg/m3 1389

4 Spesific gravity 2,472

3.3 Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan

Pengujian pada tulangan baja polos berdiameter 10 mm dan berulir dengan

diameter 13 mm untuk memperoleh nilai tegangan leleh dan tegangan ultimit .

Pengujian tulangan baja menggunakan mesin Universal Testing Machine (UTM)

sebanyak 3 benda uji berbentuk batang tulangan baja dengan panjang 600 mm.

Dari hasil pengujian akan didapatkan hubungan antara beban dengan

perpanjangan. Nilai rata‐rata fy yang diperoleh adalah 391.34 MPa dan 331.21

MPa untuk masing‐masing tulangan polos dan tulangan ulir. Tegangan leleh dan

tegangan ultimit untuk masing‐masing diameter tulangan baja terdapat dalam

Tabel 3.4 dan Tabel 3.5.

12

Tabel 3.4 Data Hasil Pengujian Tulangan Polos 10 mm (10)

Benda Uji

Ukuran

Luas Penampang

Beban Leleh

Beban Runtuh

Teg. Leleh Teg.

Runtuh Overstrength

Factor

D1 D2 D3 DRata‐rata Py Pu fy fu

fu/fy [mm] [mm] [mm] [mm] [mm2] [N] [N] [MPa] [MPa]

1 9.00 9.20 9.25 9.15 65.72 27010 36195 410.97 550.73 1.34

2 9.25 9.25 9.75 9.42 69.61 26716 36281 383.80 521.21 1.36

3 9.40 9.15 9.50 9.35 68.63 26026 35501 379.24 517.31 1.36

Nilai Rata‐rata Tegangan Tulangan 10 mm (10) = 391.34 529.75 1.35

Tabel 3.5 Data Hasil Pengujian Tulangan Berulir 13 mm (D13)

Benda Uji

Ukuran

Luas Penampang

Beban Leleh

Beban Runtuh

Teg. Leleh Teg.

Runtuh Overstrength

Factor

D1 D2 D3 DRata‐rata

Py Pu fy fu fu/fy

[mm] [mm] [mm] [mm] [mm2] [N] [N] [MPa] [MPa] [MPa]

1 12.80 12.85 12.75 12.80 128.61 45225 66278 351.63 515.32 1.47

2 11.80 12.40 12.85 12.35 119.73 37153 51354 310.31 428.91 1.38

3 12.35 12.08 12.18 12.20 116.90 38775 53937 331.68 461.38 1.39

Nilai Rata‐rata Tegangan Tulangan 13 mm (D13) = 331.21 468.54 1.41

13

Gambar 3.6 Grafik Hubungan Tegangan dengan Perpanjangan Tulangan Polos 10

mm (10) dan Tulangan Ulir (D13)

Dari data pemeriksaan karakteristik agregat kasar dan agregat halus

dilakukan perencanaan campuran (mix design) beton normal dengan metode ACI

211.1 – 91 basis massa untuk mendapatkan proporsi air, semen, agregat halus,

dan agregat kasar. Semua campuran membutuhkan air yang sama dalam kondisi

agregat SSD yaitu 205 (kg/m3) sehingga dapat dibandingkan antar campurannya.

Agregat berasal dari alam sehingga ada selisih antara kadar air dan daya

serapnya, oleh karena itu perlu dilakukan koreksi berat air, agregat halus, agregat

kasar (Tabel 3.6).

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Beb

an [kN

]

Displacement [mm]

D10‐1 D10‐2 D10‐3

D13‐1 D13‐2 D13‐3

14

Tabel 3.6 Proporsi Campuran

No. Proporsi campuran (kg/m3)

Campuran 1 Serbuk kaca

Campuran 2 Fly ash

Campuran 3 30 % agr halus daur ulang

1 Air Koreksi 228.4 227.2 252

2 Semen / fly ash 554.8 443.8/110.9 555

3 Agregat kasar 658.59 673,1 637

4 Agregat halus 838.22 825 836

5 Superplasticizer 3 – 9.9 4.9 4,8 – 8,9

3.4 Pengujian Kuat Tekan Beton

Pengujian kuat tekan beton dilakukan terhadap silinder beton pada umur 4, 7,

dan 28 hari dengan menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat

tekan sebagai berikut:

Gambar 3.7 Uji Kuat Tekan

Tabel 3.7 Kuat Tekan Beton 28 hari Campuran dengan Serbuk Kaca

Sampel Berat Tinggi Diameter Beban Luas Kuat Tekan

(kg) (mm) (mm) (kN) (mm2) (MPa)

1 11.752 300 150.7 529.00 17836 29.66

2 11.772 298 150 628.30 17683 35.53

3 11.740 299 150.4 637.90 17765 35.91

15

Tabel 3.8 Kuat Tekan Beton Umur 28 hari dengan Campuran fly Ash



1 11.885 300.0 149.63 643.9 17583.21 36.62

2 11.940 299.5 149.73 727.1 17606.72 41.29

3 11.823 298.5 149.83 634.7 17630.25 36.00

Tabel 3.9 Kuat Tekan Beton Umur 28 hari dengan Campuran

30% Agregat Halus Daur Ulang



1 11.695 300 150.2 464.5 17722.24 26.21

2 11.537 304 150.25 633.6 17732.99 35.73

3 11.597 302 148.75 639.2 17379.01 36.78

3.5 Pengujian Kuat Tarik Beton

Pengujian kuat tarik beton dilakukan terhadap silinder beton pada umur 28

hari dengan menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat tarik

sebagai berikut:

Gambar 3.8 Pengujian Kuat Tarik Beton

16

Tabel 3.10 Kuat Tarik Belah Beton dengan Campuran Serbuk Kaca

Sampel Berat Panjang Diameter Beban

Kuat Tarik

(kg) (mm) (mm) (kN) (MPa)

1 11.67 301 149.9 261.2 3.67

2 11.63 300 150 193.2 2.74

3 11.73 301 149.5 135.1 1.91

Tabel 3.11 Kuat Tarik Belah Beton Campuran dengan fly Ash


Kuat Tarik


1 11.886 300.0 149.9 233.3 3.30

2 11.810 299.5 150.4 235.1 3.32

3 11.755 298.5 149.5 245.6 3.50

Tabel 3.12 Kuat Tarik Beton Umur dengan Campuran



Kuat Tarik


1 11.550 300 150 207.6 3.30

2 11.617 299 150.5 186.7 3.32

3 11.596 301 149 205.0 3.50

3.6 Pengujian Kuat Geser Beton

Pengujian kuat geser beton dilakukan terhadap balok beton tanpa tulangan

dengan ukuran 100 x 100 x 500 mm3 pada umur 28 hari. Pengujian kuat geser

menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat geser sebagai berikut:

17

Gambar 3.9 Hasil Pengujian Kuat Geser

Tabel 3.13 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran Serbuk Kaca

Sampel Berat (kg)

Panjang(mm)

Lebar (mm)

Tinggi(mm)

Beban(kN)

Luas (mm2)

Kuat Geser (MPa)

1 6.673 299.8 100.0 100.8 34.26 10075 3.40

2 6.560 298.3 100.8 99.80 42.28 10050 4.21

3 6.915 302.0 101.0 101.5 30.54 10252 2.98

Tabel 3.14 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran fly Ash

Sampel Berat Panjang Lebar Tinggi Beban Luas Kuat

Geser (MPa)

(kg) (mm) (mm) (mm) (kN) (mm2)

1 6.79 302 102.4 99.8 40.82 10219.6 3.99

2 6.60 300 100.3 97.9 46.54 9815.5 4.74

3 6.59 296 101.1 100.6 48.94 10178.2 4.80

Tabel 3.15 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran

30% Agregat Daur ulang

Sampel Berat (kg)

Panjang(mm)

Lebar (mm)

Tinggi (mm)

Beban (kN)

Luas (mm2)

Kuat Geser (MPa)

1 6.640 300.00 100.95 99.25 44.96 10018.5 4.49

2 6.698 298.00 101.62 101.55 58.07 10319.3 5.63

3 6.821 301.00 100.62 102.45 55.95 10309.2 5.43

18

3.7 Pengujian Kuat Lekat Beton

Pengujian kuat lekat beton dilakukan terhadap kubus beton dengan ukuran 150 x

150 x 150 mm3 dan tulangan baja dengan menggunakan UTM. Pengujian bond

stress digunakan untuk mengetahui kekuatan lekatan antara beton dan tulangan

baja. Benda uji dipasang alat LVDT untuk mengetahui besarnya slip yang terjadi

pada tulangan terhadap beton (Gambar 3.14). Tulangan akan ditarik dengan laju

pembebanan 0.075 kN/detik. Hasil pegujian dapat dilihat pada tabel 3.16 ‐ 3.18.

Tabel 3.16 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran Serbuk kaca

Sampel Panjang Tulangan(mm)

D Tulangan (mm)

Beban(kN)

Luas Selimut(mm2)

Bond Stress (MPa)

1 149.25 12.66

54.44 5936 9.17

2 149.00 56.22 5926 9.49

3 149.75 52.29 5956 8.78

Tabel 3.17 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran Fly Ash

Sampel

Panjang Tulangan

D Tulangan

BebanLuas

Selimut(mm2)

Bond Stress (MPa) (mm) (mm) (kN)

1 149

12.45

46.88 5827.8 8.04

2 150 46.91 5866.9 7.99

3 148 46.78 5847.4 8.00

Gambar 3.10 Uji Bond Stress Kubus Beton

19

Tabel 3.18 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran

30% Agregat Halus Daur ulang

Sampel Panjang Tulangan(mm)

D Tulangan (mm)

Beban(kN)

Luas Selimut (mm2)

Bond Stress (MPa)

1 152 12.45

46.48 5945.1 7.82

2 147 54.7 5749.6 9.46

3 151 45.62 5906.0 7.76

3.8 Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang

Uji kuat lentur balok beton bertulang digunakan untuk mengetahui

besarnya kuat lentur dari balok beton bertulang dengan menggunakan UTM.

Gambar 3.11 Uji Kuat Lentur Balok Beton Bertulang

Tabel 3.19 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran Serbuk Kaca

Sampel Panjang

(mm)

Tinggi

(mm)

Lebar

(mm)

Beban

Leleh

(kN)

Momen

Lentur

(kN.m)

1 1226.3 201.75 202.0 100.58 17.60

2 1203.5 204.25 205.0 101.64 17.79

3 1225.3 204.25 206.3 110.11 19.27

20

Tabel 3.20 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran Fly Ash

Sampel Panjang Tinggi Lebar

Beban

Leleh

Momen

Lentur

(kN.m) (mm) (mm) (mm) (kN)

1 1201.0 204.0 204.5 103.117 18.062

2 1203.0 202.6 195.5 103.106 18.095

3 1222.5 200.0 198.0 101.293 17.768

Tabel 3.21 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran


Sampel Panjang (mm)

Tinggi (mm)

Lebar (mm)

Beban Leleh (kN)

Momen Lentur (kN.m)

1 1227.50 200.25 199.50 102.399 17.92

2 1226.00 206.50 202.00 105.884 18.53

3 1225.50 199.50 200.25 106.350 18.61

21

BAB 4

Analisis Hasil Pengujian Beton

4.1. Analisis Hasil Pengujian Beton

Dalam penelitian ini, dilakukan beberapa pengujian beton terhadap tiga variasi

beton self compacting dengan campuran menggunakan agregat kasar beton daur

ulang dan agregat halus alami dengan penambahan serbuk kaca, fly ash, dan

agregat halus daur ulang. Dalam bab ini akan dilakukan analisis terhadap hasil

pengujian yang telah diperoleh dan dilakukan perbandingan terhadap teori

teknologi beton.

4.2. Analisis Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton

Kuat tekan beton yang disyaratkan atau mutu beton yang direncanakan untuk

ketiga variasi campuran adalah 30 MPa dan ditambahkan nilai deviasi standart

sebesar 8.2 MPa. Dari hasil perhitungan statistik dan regresi dari kuat tekan

beton hari ke 4, 7, dan 28 didapatkan besarnya estimasi kuat tekan pada hari ke

28, deviasi standar aktual, dan kuat tekan aktual beton. Pengujian ini

menggunakan Compression Testing Machine dengan standar ASTM C 39/C 39M –

09a.

Tabel 4.1 Kuat Tekan karakteristik Beton

No. Campuran 1 Serbuk kaca

(MPa)

Campuran 2 Fly ash (MPa)

Campuran 3 30 % agr halus daur ulang (MPa)

1 Kuat tekan yang disyaratkan 30 30 30

2 Estimasi kuat tekan rata‐rata pada 28 hari 36.19 38.21 36.43

3 Deviasi standart 7.45 7.44 5.96

4 Kuat tekan aktual 28.74 30.77 30.47

Tidak tercapai

Kuat tekan tercapai

Kuat tekan tercapai

Dari hasil pengujian kuat tekan beton terlihat bahwa campuran 1 dengan 10%

serbuk kaca tidak tercapai kuat tekannya, sedangkan untuk campuran 2 dan 3

kuat tekan beton tercapai. Ketiga campuran semuanya menggunakan agregat

22

kasar daur ulang sehingga dapat dikatakan bahwa penggunaan agregat kasar

daur ulang untuk campuran beton cukup memuaskan.

Gambar 4.1 Hasil pengujian kuat tekan

4.3. Analisis Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Pengujian kuat tarik belah menggunakan Compression Testing Machine dengan

standar ASTM C 496/C 496M – 04. Pada penelitian ini, digunakan koefisien kuat

tarik beton untuk membandingkan kuat tarik hasil pengujian dengan nilai kuat

tarik pada beton normal dalam perhitungan teoritis, yaitu sebesar

0.62 ` .

Tabel 4.2 Kuat Tarik Belah Beton

No Campuran 1 Serbuk kaca

(MPa)

Campuran 2 Fly ash (Mpa)

Campuran 3 30 % agr halus daur

ulang (Mpa)

1 Kuat tarik belah (fct) 3.672.74 1.91

3.3023.322 3.503

2.932 2.637 2.908

2 Kuat tarik rata‐rata 2.77 3.376 2.826

3 Kuat tekan (fc’) 28.74 30.77 30.47

4 Koefisien kuat tarik = α

= fct /

0.684 0.511 0.356

0.595 0.599 0.632

0.531 0.477 0.527

5 Batas α 0.62 0.62 0.62

23

Dari hasil pengujian kuat tarik belah beton diperoleh dua benda uji yang

mempunyai koefisien kuat tarik lebih besar dari koefisien desain. Satu benda uji

dari campuran satu mempunyai koefisien sebesar 0.684 dan satu benda uji dari

campuran 2 mempunya nilai sebesar 0.632 yang melebihi koefisien desain

sebesar 0.62.

Gambar 4.2 Hasil Benda Uji pada Pengujian Kuat Tarik Belah

4.4. Analisis Hasil Pengujian Kuat Geser Beton

Pengujian kuat geser beton pada penelitian ini menggunakan Compression

Testing Machine . Koefisien kuat geser yang digunakan pada penelitian ini

diambil sebesar 16 ` yang merupakan nilai batas yang digunakan pada

beton normal dalam perhitungan teoritis.

0.684

0.511

0.356

0.62 0.62 0.62

B Uji 1 B Uji 2 B Uji 3

Koefisien Kuat Tarik Pengujian vs Koef. Kuat Tarik Desain pada Campuran dengan Serbuk Kaca

B Uji Batas Ijin

24

Tabel 4.3 Kuat Geser Beton

No

Campuran Campuran 1 Serbuk kaca

(MPa)

Campuran 2 Fly ash (MPa)

Campuran 3 30 % agr halus daur

ulang (MPa)

1 Kuat geser (fv) 3.4 4.21 2.98

3.994 4.742 4.808

4.488 5.627 5.427

2 Kuat geser rata‐rata 3.53 4.515 5.181

3 Kuat tekan (fc’) 28.74 30.77 30.47

4 Koefisien kuat geser = α

= fv /

0.634 0.785 0.556

0.72 0.855 0.867

0.813 1.104 0.983

5 Batas α 0.167 0.167 0.167

Hasil kuat geser balok beton menunjukan bahwa ketiga campuran mempunyai

koefisien kuat geser yang melampaui batas desain atau ijin sebesar 0.167. Kuat

geser beton dari ketiga campuran dalam batas yang aman.

Gambar 4.3 Hasil Benda Uji pada Pengujian Kuat Geser

25

4.5. Analisis Hasil Pengujian Bond Stress

Pengujian ini menggunakan Universal Testing Machine dengan standar ASTM C

234.

Tabel 4.4 Pengujian Bond Stress Beton

No Campuran Kuat Lekat (fb) (MPa)

Beban (N)

Kegagalan terjadi pada

1 Campuran 1 Serbuk kaca

9.17 9.49 8.78

54444 56221 52287

Tulangan putus Tulangan putus Beton terbelah

2 Campuran 2 Fly ash

8.047.99 8

46881 46914 46780

Slip Slip Slip

3 Campuran 3 30 % agregat

halus daur ulang

7.82 9.46 7.76

46478 54699 45624

Beton Beton Beton

Beban maksimum yang dapat dipikul oleh benda uji pertama dan kedua pada

campuran 1 adalah sebesar 54.44 kN dan 56.22 kN. Nilai ini sudah mendekati

nilai beban rata‐rata ultimit yang dapat dipikul oleh tulangan yaitu sebesar 57.19

kN. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kegagalan pada benda uji pertama dan

kedua merupakan kegagalan pada tulangan. Sedangkan beban maksimum yang

dapat dipikul oleh benda uji lain pada campuran 2 dan 3 lebih rendah dari nilai

beban rata‐rata ultimit yang dapat dipikul oleh tulangan. Sehingga kegagalan

yang terjadi adalah slip dan pada beton.

0.72

0.855

0.356

0.167 0.167 0.167

B Uji 1 B Uji 2 B Uji 3

Koefisien Kuat Geser Pengujian vs Koef. Kuat Geser Desain pada Campuran dengan Fly Ash

B Uji Batas Ijin

26

4.6. Analisis Hasil Pengujian Kuat Lentur

Pengujian kuat lentur dilakukan terhadap 3 buah benda uji balok beton bertulang

berdimensi 200 mm x 200 mm x 1200 mm. Tulangan ulir yang digunakan

berdiameter 13 mm dan sengkang berdiameter 10 mm ketika beton mencapai

umur 28 hari. Pengujian ini menggunakan Universal Testing Machine dengan

standar ASTM C 78‐02

Tabel 4.5 Kuat Lentur Benda Uji Balok Beton Bertulang

Campuran

Beban Leleh

Displacement Leleh

Beban Ultimit

Displacement Ultimit

Rasio

Py dy Pu du du / dy

[kN] [mm] [kN] [mm]

Campuran 1 Serbuk kaca

100.58 6.85 162.56 23.76 3.47

101.64 7.10 157.50 24.00 3.38

110.11 6.97 165.73 20.82 2.99

Campuran 2

Fly ash

103.12 6.82 148.01 17.67 2.59

103.11 7.54 159.62 35.60 4.72

101.29 7.06 155.88 19.15 2.71

Campuran 3

30 % agregat

halus daur

ulang

102.40 5.81 151.60 21.61 3.72

105.88 6.43 137.16 13.35 2.08

106.35 7.43 154.71 22.38 3.01

Beban leleh rata‐rata campuran 3 sebesar 104.88 kN merupakan nilai terbesar

dibandingkan dengan campuran lain. Sedangkan beban ultimit rata‐rata

campiran 1 sebesar 161.93 kN merupakan nilai terbesar. Daktilitas rata‐rata

untuk masing‐masing campuran sebesar 3.28, 3.34, dan 2.94.

27

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Tiga variasi campuran SCC dengan kuat tekan karakteristik yang disyaratkan masing‐masing 30 Mpa. Campuran 1 adalah campuran beton dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan 10% serbuk kaca. Campuran 2 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan fly ash. Campuran 3 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang dengan 30% agregat halus daur ulang. 1. Kuat tekan aktual campuran dengan fly ash memberikan nilai terbesar 30.77

MPa melebihi kuat tekan yang disyaratkan 30 MPa, kuat tekan campuran 2 tercapai yaitu sebesar 30.47 MPa, dan campuran 1 tidak tercapai yaitu sebesar 28.74 MPa

2. Kuat tarik belah untuk ketiga campuran tidak memenuhi syarat untuk desain. Campuran 1 rata‐rata sebesar 2.77 Mpa, campuran 2 sebesar 3.38 Mpa, dan campuran 3 sebesar 2.83 MPa.

3. Kuat geser untuk ketiga campuran memenuhi syarat untuk desain. Campuran dengan 30% agregat halus daur ulang memberikan nilai rata‐rata terbesar 5,18 Mpa, campuran 1 sebesar 3.53 Mpa, dan campuran 2 sebesar 4.52 MPa.

4. Kuat lekat antara tulangan dan beton (bond stress) campuran dengan serbuk kaca memberikan nilai rata‐rata terbesar 9.15 Mpa, kegagalan pada tulangan putus dan beton terbelah. Campuran 2 sebesar 8.01 Mpa, terjadi slip antara tulangan dan beton. Campuran 3 sebesar 8.35 MPa dengan kegagalan pada beton.

5. Pengujian lentur memberikan nilai beban ultimit. Campuran dengan serbuk kaca memberikan nilai rata‐rata beban ultimit terbesar 161.93 kN, campuran 2 sebesar 154.3 kN, dan campuran 3 sebesar 147.82 kN.

6. Daktilitas beton dengan campuran fly ash paling bagus yaitu sebesar 3.34, campuran 1 sebesar 3.28, dan campuran 3 sebesar 2.94.

Saran 1. Peralatan Laboratorium Struktur yang telah lama dipakai perlu diperbaharui

sehingga menunjang hasil penelitian yang lebih akurat. Misalnya cetakan beton, alat slump test, dan lain‐lain.

2. Dana untuk pembelian alat laboratorium yang terbatas jumlahnya perlu ditingkatkan karena sering menghambat kelancaran penelitian dan skripsi mahasiswa.

28

DAFTAR PUSTAKA

ACI Committee 318 (2008). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318‐08) and Commentary. Farmington Hills, USA.

ASTM C 78. Standard Test Method for Flexural Strenght of Concrete Using Simple

Beam with Thrid‐Point Loading. Farmington Hills, USA. Departemen Pekerjaan Umum : SNI 03‐2847‐2002. (2002). Tata Cara

Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. Badan Standarisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.

Badan Standarisasi Nasional. SNI 7656:2012. Tata Cara Pemilihan Campuran

untuk Beton Normal, Beton Berat dan Beton Massa. Jakarta, Indonesia. El‐Reedy, M. A. (2009). Advanced Materials and Techniques for Reinforced

Concrete Stuctures. CRC Press. Nawy, Edward G. (2005). Reinforced Concrete. 5th ed. Pani, L., Francesconi, L. and Concu, G. (2011). Influence of Replacement

Percentage of Recycle Aggregates on Recycled Aggregate Concrete Properties, Symposium PRAGUE, Fib.

Yong, P.C., Teo, D.C.L. (2009). Utilisation of Recycled Agregate as Coarse

Aggregate in Concrete, UNIMAS E‐Journal of Civil Engineering. Hansen, T.C. (1992). Recycling of Demolished Concrete and Masonry. 1st ed.

Taylor & Francis Group.

Kuat Lentur dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Self ...

Documents

Transcript of Kuat Lentur dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Self ...