pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok...

download pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi

of 36

  • date post

    09-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    33
  • download

    5

Embed Size (px)

description

pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi

Transcript of pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok...

BAB I

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemakaian Balok Tinggi pada konstruksi makin banyak digunakan, tetapi pemakaian dan penggunaannya hanya didesain dengan pemakaian tulangan minimum saja baik untuk tulangan lentur maupun tulangan geser.

Perilaku dan karakteristik dari balok tinggi sangat berbeda dari perilaku dan karakteristik balok yang mempunyai perbandingan normal. Dan pada desainnya memerlukan pertimbangan-pertimbangan khusus didalam analisis, perencanaan dan detail-detail tulangan.

Balok Tinggi pada beton bertulang sering digunakan pada konstruksi beton bertulang antara lain : balok penghubung, struktur lepas pantai (caisson, dermaga), dinding geser, dinding penahan, system pondasi (roof foundation), serta balok diafragma, kriteria dan persyaratan balok tinggi secara umum jika rasio antara bentang geser dan tinggi efektif balok tidak melebihi nilai 1. Bentang geser yang dimaksud adalah bagian dari panjang balok yang menerima tegangan geser pada arah yang sama akibat beban-beban yang bekerja.

Penggunaan balok tinggi yang ada selama ini belum menyentuh pada fungsi dan peran dari balok tersebut, misalnya ada balok yang menerima gaya dari kolom diatasnya sedangkan balok tersebut lebih difungsikan sebagai balok terlentur, bukan sebagai balok yang difungsikan untuk menerima beban geser yang besar.

Pemanfaatan balok-balok pracetak diafragma pada jembatan yang justru diberi aksial dengan sistem prategang, akan menyebabkan fungsi geser menjadi berkurang. Persyaratan dimensi panjang dan penampang balok yang menyebabkan kurang kakunya balok tinggi tersebut, sehingga jika salah pemakaian justru akan membuat keruntuhan balok sebelum dibebani. Hal-hal tersebut yang sebenarnya ingin ditelaah lebih jauh pada penelitian ini, sehingga pemakaian balok tinggi benar-benar dapat optimal dan efisien serta sesuai penggunaannya. Besaran-besaran seperti kekakuan balok, kemampuan balok ultimit serta displasemen balok akan menjadi ukuran untuk menyatakan balok tinggi yang didesain cukup aman dengan parameter-parameter yang diberikan seperti penulangan geser yang cukup, dimensi yang tepat serta pembebanan yang sesuai.

Pada balok tinggi akan dominan terjadi keruntuhan akibat tegangan geser. Untuk itu perencanaan tulangan geser menjadi amat penting pada desain balok tinggi. Tulangan geser tidak hanya meningkatkan kapasitas geser balok, tetapi juga daktilitasnya sehingga tulangan geser mereduksi resiko terjadi keruntuhan getas. Selain sengkang yang menahan gaya geser maka pada penelitian ini dicoba divariasikan dengan menggunakan tulangan geser longitudinal yang diharapkan dapat menyumbangkan tahanan terhadap kapasitas geser balok tinggi.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi yang diberi dua titik beban?

1.3 Batasan Masalah

Mengingat banyaknya faktor yang mempengaruhi dan masalah yang akan timbul dalam sebuah penelitian, agar terarah dan memperoleh hasil pengujian yang sesuai, maka kami perlu membatasi ruang lingkup pembahasan sebagai berikut :

1. Balok Tinggi yang diuji terbuat dari beton bertulang.

2. Skala Pemodelan yang digunakan adalah Buckinghams Phi Theorem dan tidak dibahas lebih lanjut.

3. Dimensi Balok uji berdasarkan pemodelan adalah (130x400x1000) mm, dengan 410 sebagai tulangan tarik, 210 untuk tulangan tekan, 6-100 sebagai sengkang dan 6 untuk tulangan geser longitudinal yang jumlahnya bervariasi dari 1 3 tulangan.

4. Rasio a/d yang digunakan adalah 0.6 , 0.8 , dan 1.0

5. Pembebanan benda uji dengan dua titik beban (two point loading).

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi.

1.5 Manfaat Penelitian

a. Manfaat Teoritis :

Ikut memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya teknologi beton.

Untuk menambah pengetahuan tentang perilaku balok khususnya balok tinggi beton bertulang.

b. Manfaat Praktis :

Dapat memberikan manfaat bagi para praktisi untuk menghasilkan balok tinggi beton bertulang dengan kuat geser tertentu.

Dapat menambah alternatif pemasangan tulangan geser dalam hal ini adalah tulangan geser longitudinal dalam balok tinggi beton bertulang.

Mampu memberikan solusi terhadap aplikasi dilapangan khususnya di bidang teknik bangunan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI

2.1. TINJAUAN PUSTAKA

Pemakaian serat karbon polimer (CFRP) yang ditempel pada sisi samping balok tinggi sebagai perkuatan geser dapat meningkatkan kapasitas geser 50 sampai 100% untuk balok dengan satu titik beban ditengah bentang, sedangkan peningkatan 40 sampai 66 % diperoleh pada dua titik beban. Demikian juga penempatan posisi atau arah CRFP juga mempengaruhi kapasitas geser balok tinggi, yakni peningkatan terbesar terjadi pada posisi CFRP 45 derajat terhadap sumbu balok, pada CFRP arah 900 (arah vertikal) kapasitas geser meningkat 78% untuk satu titik beban dan 44% untuk dua titik beban, sedangkan pada sudut mendatar tidak berpengaruh (hanya terjadi peningkatan sebesar 3%). Peningkatan daktilitas juga terjadi pada balok tinggi yang diberi CFRP pada arah 450 dan arah vertikal hingga 2 kalinya (Zhang, etc., 2004,Daftar Pustaka :4).

Usulan perhitungan untuk balok tinggi yang berlobang pada bagian badan telah dibuat dengan mengacu pada model strut-and-tie yang sederhana dimana pengaruh kemiringan penulangan geser menjadi pertimbangan utama. Penulangan geser yang miring berfungsi untuk menahan retak diagonal yang terjadi pada balok tinggi (Tan, etc., 2004, Daftar Pustaka: 5).

Penyelidikan keruntuhan tekan geser telah dilakukan pada balok tinggi dengan mengambil variasi rasio bentang geser dan tinggi efektif balok (a/d) antara 1,0 sampai 2,5 dengan beban single dan double pada balok. Dijelaskan bahwa mutu beton, rasio penulangan utama, rasio penulangan geser pada rasio a/d 1,0 sampai 2,5 akan mempengaruhi keruntuhan tekan geser pada balok tinggi (Zararis, 2003, Daftar Pustaka : 6).

Desain dengan metode CIRIA pada balok tinggi dengan memakai beton normal dan mutu tinggi telah dilakukan revisi untuk memperkirakan geser ultimit yang terjadi. Parameter yang bervariasi diberikan pada penyelidikan tersebut antara lain ; rasio a/d antara 0,27 sampai 2,7 ; jumlah penulangan utama (1,23 sampai 5,80%), jumlah penulangan geser dan mutu beton yang digunakan antara 25 sampai 100 MPa (Leong and Tan, 2003, Daftar Pustaka : 7).

Perkiraan daerah dan dimensi keruntuhan tekan geser juga dapat dilakukan pada balok tinggi dengan memakai metode AE, yang mengukur besarnya energi lokal dari sensor-sensor yang diberikan pada permukanan beton. Evaluasi daerah keruntuhan dapat diketahui dari pengujian tekan uniaxial pada balok berdasarkan amplitudo maksimum yang diukur dari tegangan maksimum. Panjang daerah keruntuhan balok hasil pengujian ternyata lebih dari 30% dari hasil pengukuran sensor yang dilakukan dari berbagai bentuk dan ukuran benda uji (Watanabe, 2002, Daftar Pustaka : 8).

Pengaruh letak beban dengan penulangan geser yang berbeda pada balok tinggi dengan beton mutu tinggi (fc > 55 MPa) juga telah diteliti, dimana dilakukan pengujian dengan beban seluruhnya terletak pada tepi atas balok, dan semua pada tepi bawah balok serta kombinasi tepi atas dan tepi bawah balok dengan ratio Ptop/Pbottom masing-masing 1:1 dan 2:1. Sedangkan variasi penulangan geser yang diteliti antara lain balok tinggi dengan tulangan utama yang dimiringkan, tulangan geser vertikal serta kombinasi tulangan geser vertikal dan horizontal. Penelitian ini juga menjelaskan bidang defleksi balok, lebar retak yang terbentuk, pola retak, model keruntuhan, beban retak diagonal, kekuatan layan dan ultimit (Tan and Wei, 1999, Daftar Pustaka : 9).

Perbaikan kerusakan pada balok tinggi dapat dilakukan dengan memberikan sistem perkuatan clamping stirrup externally (jepitan sengkang pada bagian luar balok), baik untuk balok tinggi konvensional maupun balok tinggi prategang dimana sistem ini dapat merubah mekanisme peralihan gaya dalam balok tinggi sehingga dapat menerima beban lebih dari semestinya. Performance dan kekuatan balok tinggi dapat dikembalikan secara penuh sepanjang kerusakan tersebut adalah keruntuhan geser diagonal secara splitting (sobekan) dan kurva beban-lendutan akan berkurang 15% pada balok yang rusak dan diberi perkuatan terhadap balok yang utuh. Jumlah penulangan geser tidak banyak berpengaruh pada kekuatan bentang geser yang diberi clamp stirrup. Penempatan perkuatan yang paling baik adalah pada bagian tengah-tengah bentang geser (Teng, 1996, Daftar Pustaka : 10).

2.2. LANDASAN TEORI

2.2.1 Umum

Balok tinggi adalah suatu elemen struktur yang mengalami beban seperti balok biasa, tetapi mempunyai rasio tinggi terhadap lebar yang relatif besar. Balok tinggi dengan struktur beton bertulang banyak ditemukan pada balok pembagi (transfer girder), dinding penahan dan dinding geser. Balok tinggi memiliki parameter dimensi yang berbeda dengan balok konvensional, dimana pada balok yang konvensional perbandingan tinggi dan lebar balok berkisar antara 1,5 sampai 2. Balok tinggi memiliki parameter yang diukur dari rasio perbandingan bentang geser terhadap tinggi balok (a/d), yang biasanya berkisar antara 1 sampai 2,5 . Sedangkan balok dengan rasio a/d lebih besar dari 2,5 sudah dikategorikan sebagai balok lentur yang konvensional. Balok tinggi didefinisikan juga sebagai balok yang memiliki rasio bentang bersih terhadap tinggi efektif (ln/d) kurang dari 5 untuk balok yang diberi beban merata pada sisi atas atau sisi tekan balok sederhana serta mempunyai bidang geser kurang dari dua kali tinggi balok. Beberapa kriteria yang dapat digunakan untuk menentukan jenis struktur balok tinggi (Nawy, 1990 dan Winter, 1991, Daftar Pustaka : 3&11) adalah sebagai berikut :

1. Rasio bentang geser terhadap tinggi efektif balok (a/d) < 2.5 untuk balok dengan beban terpusat atau rasio bentang bersih terhadap tinggi efektif (ln/d) < 5 untuk beban merata.

2. Panjang bidang geser (a) harus kurang dari 2 kali tinggi balok

3. Tinggi balok jauh besar dari lebar balok.

2.2.2 Kuat Geser Balok

Beberapa faktor yang mempengaruhi kapasitas geser balok tinggi antara lain :

Kuat beton bertambah akibat meningkatnya aksi pasak, ikatan antar agregat dan daerah tekan.

Rasio penulangan bertambah akibat meningkatnya aksi pasak dan ikatan antar agregat. Jika ( meningkat maka lebar retak akan berkurang oleh karena itu ikatan antar agregat akan bertambah.

Kekuatan penulangan longitudinal hanya memberikan sedikit pengaruh terhadap kapasitas geser.

Tipe agregat mempengaruhi kemampuan ikatan antar agregat. Dengan begitu kuat geser beton ringan akan lebih kecil dari beton normal walaupun keduanya memiliki kuat tekan yang mungkin sama.

Ukuran balok khususnya tinggi balok, memainkan peranan penting dalam kapasitas geser. Balok yang lebih lebar secara proporsional lebih lemah dari balok yang lebih ramping. Hal ini disebabkan karena ikatan antar agregat yang dilewati tidak dapat bertambah secara proposional pada ukuran balok.

Rasio bentang geser terhadap tinggi efektif balok, mempengaruhi jenis keruntuhan geser dan ketahanan geser pada balok, dimana :

Balok dengan rasio 1,5 < a/d < 7, gagal geser biasanya lebih dahulu terjadi sebelum tercapai gagal lentur.

Ketahanan geser yang paling minimum diperoleh pada rasio a/d 2,5

Untuk rasio a/d < 2,5 aksi lengkung secara signifikan meningkatkan kuat geser.

Menurut ACI code, kuat geser balok tinggi dapat dirumuskan sebagai berikut :

Vu = ( Vc + Vs ) (2.1)Vc =

(2.2)Vs = fy d(2.3)dimana : = faktor reduksi geser

Mu , Vu = gaya momen dan geser pada penampang kritis (N-mm, N)

= kuat tekan beton (MPa)

w = jumlah penulangan lentur (%)

As / bwd = rasio luas tulangan terhadap luas penampang beton

Avv,Avh = luas tulangan geser vertikal dan horizontal (mm2),

untuk Avv tidak boleh kurang dari 0,0015 bw sv

untuk Avh tidak boleh kurang dari 0,0025 bw sv

ln = bentang bersih balok (mm)

sv, sh = jarak antar tulangan geser vertikal dan horizontal (mm), sv tidak boleh

melebihi 1/5 d dan sh tidak melebihi 1/3 d atau 450 mm. 2.2.3 Perilaku Balok Dengan Tulangan Geser

Kuat geser nominal pada balok tinggi dihitung seperti pada balok biasa dengan berdasarkan pada persamaan SK SNI T15-1991-03 pasal 3.4.1.1 :

Vu Vn(2.4)

Dimana : Vu=gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau

Karena penulangan geser pada penampang kritis dipakai sebagai pedoman utnuk perencanaan penulangan, maka Vu ditentukan cukup pada satu tempat saja seperti yang ditentukan pada SK SNI T15-1991-03 yaitu :

a. untuk beban merata, x = 0.15 ln d

b. untuk beban terpusat, x = 0.5 a , dimana a adalah bentang geser.

Vn=kuat geser nominal

= Vc + Vs

Dimana : Vc = kuat geser nominal beton

Vs = kuat geser nominal tulangan geserUntuk memperhitungkan kuat geser beton nominal SK SNI T15-1991-03 memperbolehkan menggunakan cara sederhana dengan menganggap sama seperti pada balok biasa,

(2.5)Atau dengan menggunakan cara yang lebih terinci sebagai berikut :

(2.6)

Dimana :Mu=momen terfaktor yang terjadi bersamaan dengan gaya geser terfaktor maksimum Vu pada penampang kritis.

(2.7)

(2.8)Sedangkan untuk menghitung besar Vs, adalah menggunakan rumus :

(2.9)Dimana :

Av= luas penampang tulangan geser vertikal

0.0015 bw s

s=jarak tulangan geser vertikal

syarat s : s 1/5 d 500 mm

Avh=luas penampang tulangan geser horizontal

0.0025 bw s2

s2=jarak tulangan geser vertikal

syarat s2 : s2 1/3 d 500 mmTulangan geser yang dipakai untuk menahan geser yaitu berupa sengkang dengan arah vertical.

Pada balok, sebelum terjadinya retak, sengkang praktis bebas dari tegangan tetapi setelah terjadinya retak diagonal sengkang ini berfungsi memperbesar daya pikul geser dari suatu gelagar dalam empat cara terpisah, antara lain :

a. sebagian besar dari gaya geser dipikul oleh sengkang yang memotong suatu retak tertentu.

b. Adanya sengkang yang membatasi perkembangan retak diagonal dan mengurangi perambatan retak tersebut kedalam daerah tekan

c. Sengkang juga melawan melebarnya retak, sehingga kedua permukaan retak tetap menempel secara dekat

d. Sengkang disusun sedemikian rupa sehingga dapat mengikat tulangan memanjang menjadi satu kesatuan dengan beton. Hal ini memberi sedikit sumbangan terhadap kemungkinan terbelahnya beton sepanjang tulangan memanjang dan meningkatkan bagian dari gaya geser yang dipikul melalui mekanisme pasak.

Menurut Nawy, G. Edward 1990 hal 134, untuk menyediakan kekuatan geser dengan jalan memperbolehkan suatu redistribusi dari gaya-gaya dalam yang menyebrangi retak miring yang mungkin terjadi maka penulangan geser mempunyai tiga fungsi utama :

1. Memikul sebagian dari geser Vs

2. Melawan pertumbuhan dari retak miring dan ikut menjaga terpeliharanya lekatan antara agregat ( atau perpindahan geser antara muka retak ) Va

3. Mengikat batang tulangan memanjang untuk tetap ditempatnya dan dengan demikian meningkatkan kapasitas pasak.

Defleksi dan Kekakuan Balok Tinggi ( Stiffnes Deep Beam )

Defleksi di suatu titik pada balok bergantung pada beban w, panjang bentang pada balok L, dan berbanding terbalik dengan kekakuan K balok. Kekakuan merupakan besaran yang tergantung pada jenis material yang digunakan dalam hal ini adalah Modulus Elastisitas E dan besaran penampang melintang atau Momen Inersia I.

(2.10)

Dengan demikian, lendutan bergantung pada w, L, 1/I, 1/E. Hubungan yang berlaku adalah :

Apabila wbertambah, maka bertambah

Apabila Lbertambah, maka bertambah

Apabila Ibertambah, maka berkurang

Apabila Ebertambah, maka bertambah

(Struktur : 1995, hal 273) Apabila elemen struktur melendut lebih besar daripada yang dibatasi, maka elemen tersebut dipandang tidak dapat diterima atau digunakan. Jika demikian halnya, kita harus memperbesar kekakuan (memperbesar I, momen inersia) meskipun tegangannya menjadi jauh lebih kecil daripada tegangan izin. Kita dapat saja menggunakan kriteria defleksi ini untuk mencari I secara langsung, yaitu dengan menyamakan lendutan yang terjadi dengan lendutan izin. Untuk diingat bahwa penentuan batas lendutan biasanya berdasarkan pada faktor kenyamanan, yang tentunya bergantung pada kondisi kultur pada lokasi bangunan tersebut.

Letak garis netral

(2.11)

Inersia pada saat retak

(2.12)

Defleksi balok diantara dua titik pembebanan

(2.13)Kekakuan yang terjadi pada balok tinggi dapat diambil dari hasil perbandingan pembebanan dengan defleksi yang terjadi pada saat terjadi crack pertama kali. Kekakuan geser (Kg) dapat dianalisa pada saat crack geser pertama terjadi.

(2.14)Dimana :

Pgeser =pembebanan pada saat terjadinya crack geser

geser=defleksi yang terjadi saat crack geser

Kekakuan menandakan bahwa balok sudah tidak dapat menahan gaya tarik yang ada, tegangan tarik beton lebih besar daripada tegangan tekan yang ada.

Bertambahnya kekakuan sehubungan dengan dijepitnya ujung balok, ataupun dengan membuatnya menerus diatas banyak tumpuan, merupakan hal yang sangat menguntungkan dalam mengurangi lendutan sehingga hal ini sangat sering dilakukan.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian

Penelitian ini dimulai pada minggu pertama bulan Juni 2006 sampai akhir Agustus 2006 dengan mengambil lokasi di Laboratorium Struktur Universitas Merdeka Malang pada tahap persiapan sampai pengecoran dan Laboratorium Struktur Universitas Muhammadiyah Malang pada tahap pengujian. Benda Uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah 16 beton silinder dengan dimensi (15 x 30) cm dan balok tinggi yang berukuran (130x400x1000)mm sebanyak 12 benda uji dengan spesifikasi sebagai berikut :

1. 3 (tiga) balok tanpa tulangan geser longitudinal , two point loading

2. 3 (tiga) balok dengan tulangan tulangan geser longitudinal 1 6 mm, two point loading

3. 3 (tiga) balok dengan tulangan tulangan geser longitudinal 2 6 mm, two point loading

4. 3 (tiga) balok dengan tulangan tulangan geser longitudinal 3 6 mm, two point loading

Gambar 3.1 : Setting Pembebanan Balok dengan two point loading

Tabel Spesifikasi Benda UjiBenda UjiDimensi (cm)Jumlah Tul. Geser LongitudinalRasio Bentang Geser (a/d)Jumlah Benda Uji

BTTB-013 x 40 x 10000.61

13 x 40 x 10000.81

13 x 40 x 100011

BTTB-113 x 40 x 10010.61

13 x 40 x 10010.81

13 x 40 x 100111

BTTB-213 x 40 x 10020.61

13 x 40 x 10020.81

13 x 40 x 100211

BTTB-313 x 40 x 10030.61

13 x 40 x 10030.81

13 x 40 x 100311

= 12

Gambar 3.2 : Penulangan pada Balok-uji

3.2 Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Beton fc 25 MPa dengan volume 0,9 m3, dengan agregat maksimum 20 mm, nilai slump 15 mm, fas 0,52.

2. Baja tulangan dengan diameter 6 mm dan diameter 10 mm

3. Form work (bekisting) balok uji dari multipleks 10 mm dengan rangka dari kayu meranti 3/5

4. Kawat bendrat untuk baja tulangan

5. Cat dari kapur putih / kapur padam

6. Solar

7. Karung Goni

3.3 Instrumen Penelitian

Adapun peralatan-peralatan yang digunakan pada pelaksanaan penelitian ini antara lain :

1. Loading Frame dengan kapasitas 25 ton

2. Hidraulic Jack dan Hidraulic Pump yang berkapasitas 50 ton

3. Load Cell, kapasitas 30 ton

4. Load Indicator type digital dengan ketelitian 5 kg

5. Dial Gauge, maksimal pembacaan 30 mm dengan tingkat ketelitian 0,01 mm

6. Dial Holder type magnetic

7. Cetakan Silinder berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm

8. Compression Testing Machine, kapasitas 200 ton

9. Kerucut Slump

10. Vibrator

11. Lup

12. Electrical Strain Gauges

13. Digital Strain Indicator dengan tingkat ketelitian 10-6 in/in

3.4 Pelaksanaan Penelitian

3.4.1 Persiapan

Dalam melaksanakan penelitian, diperlukan adanya tahapan tahapan pekerjaan yang berguna untuk mendukung kelancaran penelitian tersebut. Aadapun tahapan tahapan pekerjaan yang dimaksud dimulai dari tahap persiapan yang meliputi :

1. Persiapan Bahan

Pada tahap ini bahan bahan yang akan kita gunakan sebagai material penyusun beton diuji kelayakannya apakah memenuhi standar yang ditetapkan atau tidak. Pemilihan material yang mempunyai kualitas yang baik akan berpengaruh baik juga terhadap kualitas beton yang dihasilkan. Selain pengujian juga ditentukan kebutuhan tiap bahan guna mencapai volume yang direncanakan dalam hal ini adalah sebesar 0,9 m3.

2. Persiapan Alat

Tahapan ini meliputi pengenalan alat baik dari segi kapasitas alat, cara kerja alat dan tingkat ketelitian alat yang akan digunakan selain untu mengetahui tingkat kelayakan pakai alat tersebut.

3. Persiapan Tenaga Kerja

Persiapan tenaga kerja juga penting selain persiapan alat terutama untuk penelitian beton yang memerlukan tenaga yang banyak untuk menekan biaya dan waktu penelitian.

3.4.2 Pengujian Tulangan

Pengujian tulangan yang dilakukan adalah uji tarik yang tujuannya adalah untuk mengetahui mutu baja tulangan yang akan digunakan dalam hal ini adalah baja tulangan dengan diameter 6 mm dan 10 mm.

3.4.3 Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji meliputi beberapa tahap pekerjaan, yaitu :

1. Pembuatan Form Work / Bekisting

Form Work atau yang lebih dikenal dengan Bekisting adalah cetakan yang digunakan untuk membuat beton. Bahan dan alat yang digunakan adalah :

a. Multipleks 9 mm

b. Usuk 3/5

c. Paku

d. Gergaji

e. Palu

f. Meteran

g. Penggaris Siku

h. Pensil

i. Ketam

2. Pembesian

Pembesian adalah pekerjaan perakitan tulangan baik untuk tulangan pokok, tulangan geser longitudinal dan sengkang. Bahan dan alat yang digunakan antara lain :

a. Baja tulangan 10 mm

b. Baja tulangan 6 mm

c. Gergaji Besi

d. Pleser atau pembengkok tulangan

e. Tang / Catut, untuk mengencangkan bendrat

f. Paku, untuk mengencangkan bendrat

g. Bendrat, sebagai pengikat tulangan

h. Meteran

i. Kapur Tulis

3. Pembuatan tumpuan dan angkur tumpuan.

Benda uji ini menggunakan tumpuan sederhana yaitu sendi dan rol, dimana untuk sendi digunakan pipa besi yang dilas pada plat besi berukuran (10x13) cm. Pemasangan tumpuan pada balok adalah dengan menggunakan angkur tumpuan berbentuk U dari tulangan 10 mm.

4. Pemasangan Strain Gauge

Strain Gauge adalah suatu komponen eksternal yang dipasang pada tulangan, baik itu tulangan pokok, tulangan geser longitudinal ataupun sengkang yang digunakan untuk mengukur regangan tulangan yang digunakan pada saat benda uji menerima beban.

5. Pengecoran

Setelah pembuatan bekisting dan pembesian selesai, maka tahap selanjutnya adalah pengecoran. Adapun bahan dan peralatan yang digunakan adalah :

a. Pasir

b. Kerikil

c. Semen

d. Air

e. Molen, kapasitas 0.125 m3f. Bucket ( tampungan), digunakan untuk menampung beton segar yang dituang dari molen

g. Ember

h. Cangkul

i. Sekop

j. Vibrator

k. Kerucut Abraham ( slump test ), untuk mengetahui tingkat kekentalan dan kelecakan beton

l. Cetakan silinder, ( 15 x 30 ) cm

6. Perawatan

Perawatan beton dilakukan dimulai minimal 1 (satu) hari setelah pengecoran sampai pada beton berumur 28 hari. Ada beberapa cara yang dilakukan dalam perawatan ini salah satunya adalah dengan menyelimuti beton dengan karung goni basah.

7. Pembongkaran Form Work (Bekisting)

Pembongkaran Form Work dilakukan 14 (empat belas) hari setelah pengecoran.

8. Pengecatan atau Pengapuran Benda Uji

Pengecatan atau pengapuran benda uji bertujuan agar permukaan benda uji menjadi putih sehingga diharapkan dapat mempermudah pengamatan terhadap retak yang terjadi pada saat benda uji dibebani.

3.4.4 Alur Penelitian

Gambar 3.3 : Diagram Alir Penelitian3.4.5 Setting Pengujian

Gambar 3.4 : Setting Pengujian Balok dengan Loading Frame

Setting Pengujian

Pengujian balok uji dilakukan dengan memakai loading frame seperti terlihat pada gambar 3.4. Pembacaan yang dilakukan pada pengujian adalah data beban yang diberikan setiap kenaikan 250 kg, beban saat retak awal balok, beban saat kondisi ultimit tercapai, displacemen pada titik beban ( tepi atas dan tepi bawah balok). Pengamatan yang dilakukan adalah pola retak yang terjadi mulai retak awal, retak diagonal sampai beban pasca retak balok. Pengujian balok dilakukan pada setiap variasi penulangan geser dengan a/d mulai 0,6 ; 0,8 dan 1,0 dengan pemberian dua titik beban pada balok seperti terlihat pada gambar 3.1.

3.4.6 Kendala dan Hambatan

Dalam pelaksanaan penelitian, ditemui beberapa kendala yang menghambat mulai dari tahap persiapan sampai pada pengujian. Beberapa kendala yang penulis maksud antara lain :

1. Terbatasnya sarana Laboratorium Struktur Laboratorium Universitas Merdeka Malang terutama dalam pengadaan alat-alat pengujian material dan pengujian benda uji itu sendiri.

2. Kurangnya kontrol pada saat pelaksanaan pengecoran yang menyebabkan perhitungan hasil mix design tidak dapat benar-benar diaplikasikan.

3. Bagi penulis, penelitian ini tergolong baru dan cukup berat jika diukur dari besar dan beratnya benda uji dan dari segi pemahaman penulis sendiri

BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengujian

TABEL DATA HASIL PENGUJIAN SILINDER BETON

No. Benda UjiBeratPpuncakKuat Tekan (fc')Kuat Tekan

(Kg)KNMpaRata-rata (fc')

A .I.11343524.6324.20

A.I.213,942023.78

A.II.11343024.35

A.II.21346526.3325.34

A.III.112.940522.93

A.III.21344525.1924.35

A.III.313.244024.91

A.IV.11342023.78

A.IV.213.548027.1825.19

A.IV.413.243524.63

A.V.113.249027.74

A.V.213.547026.6126.61

A.V.313.345025.48

A.VI.112.847026.61

A.VI.213.243524.6325.01

A.VI.31342023.78

Rata-rata13.1225.12

Berdasarkan hasil pengujian kuat tekan beton yang tercapai maka ditetapkan bahwa

nilai : fc' = 25Mpa

berat jenis beton=2474kg/m3

Tabel Hasil Pengujian Balok Tinggi

Benda UjiJumlah TulanganBentang Geser Pfirst-crack PpuncakRegangan MaksimumDefleksiDefleksi

Geser Longitudinal(a/d)(KN)(KN)Tulangan PokokGeser LongitudinalSengkang(mm)(mm)

(x 0.000001)(x 0.000001)(x 0.000001)pada Pupada Pcr

00.6114451693525190945.692.68

BTTB-000.8112701334014615731.741.25

016890963510113751.341

10.613985202104.882.53

BTTB-110.8123001685062412511036.334.17

117730109156.823.96

20.617360225604.624.23

BTTB-220.8125751949010532567427.774.32

218350140105.982.48

30.618930245628.285.18

BTTB-330.8139502444016143476864.251.75

3112920166109.585.66

4.2 Perhitungan Kapasitas Geser Nominal (Vn) Balok Tinggi

Perhitungan Kapasitas Geser Nominal (Vn) BTTB-0

Data :

dimensi balok tinggi :

H=400mm

B=130mm

Ln=1000mm

tul. Utama=10mm

tul. GL=6mm

jml. Tul. GL=0lonjor

sengkang=6mm, dengan s =100mm

d'=30mm

d=340mm

f'c=25MPa

fy=493MPa

qbs=124.8kg/m

Qbs=1248N

a. untuk a/d =0.6

a =204mm

1. Kuat Geser Beton (Vc)

dari hasil pengujian didapatkan :

Vu =85299N

Mu =1/2 Vu. a

=8700498N mm

Mu=8700498

Vu.d85299x340

=0.3

Check :

3.5 - 2.5Mu

2.5

Vu.d

2.752.5

Not OK!!

jadi digunakan nilai :2.5

w=As

b.d

=4*1/4..102

130x340

=0.007111

Vu.d

=85299x340

Mu8700498

=3.33

dengan menggunakan rumus umum Vc diatas, maka didapat :

Vc=123826.5N

dengan syarat :

Vc(1/2*f'c^0.5)*bw*d

123826.53N552500NOK!!

dipakai nilai Vc =123826.5N

2. Kuat Geser Tulangan Geser (Vs)

Av=luas tulangan vertikal (sengkang)

=2*1/4..6^2

=56.57mm2

syarat minimum :

Av0.0015 bw.s

56.57mm219.5mm2OK!!

karena tidak terdapat tul geser longitudinal, maka kuat geser hanya dipikul oleh sengkang sebesar :

Vs=31143.51N

jadi, Kapasitas Geser Nominal Balok (Vn) sebesar :

Vn =Vc+Vs

=123826.5+31143.5

=154970N

Tabel Rekapitulasi Vn pada BTTB-0

rasio a/dVn

0.6154970.04N

0.8143745.56N

1126424.13N

Rekapitulasi Nilai Kapasitas Geser dari semua Balok Uji

rasioBTTB-0BTTB-1BTTB-2BTTB-3BTTB-0

0.6154970.04197424.39282333.07409696.10BTTB-1

% peningkatan Vn0.0027.4082.19164.37BTTB-3

Dari grafik diatas terlihat bahwa pada rasio penulangan yang sama yaitu a/d = 0.6 terjadi peningkatan nilai Kapasitas Geser Nominal Balok Tinggi sebesar 27.4%, 82.19% dan 164.37% berturut-turut mulai dari BTTB-1, BTTB-2 dan BTTB-3 dimana nilai peningkatan maksimum terjadi pada tipe balok BTTB-3.

rasioBTTB-0BTTB-1BTTB-2BTTB-3

0.8143745.5551186199.8980271108.5837398471.6122

% peningkatan Vn029.5388.60177.21

Demikian juga halnya yang terlihat pada a/d = 0.8, nilai maksimum terjadi pada tipe balok dengan penambahan 3 tulangan geser longitudinal di tiap sisi memanjangnya memberikan peningkatan nilai Vn sebesar 177.21% diikuti dengan peningkatan sebesar 88.6% dan 29.53% untuk balok dengan jumlah penulangan geser 2 dan 1.rasioBTTB-0BTTB-1BTTB-2BTTB-3

1.0126424.1265168878.4694253787.1551381150.1837

% peningkatan Vn033.58100.74201.49

Pada rasio penulangan a/d = 1, terlihat peningkatan yang sangat signifikan terjadi pada balok tipe BTTB-3 dan BTTB-2 dimana prosentase kenaikan Vn melebihi 100%, tepatnya 201.49% dan 100.74% sedangkan BTTB-1 terlihat kenaikan Vn sebesar 33.58%.Kesimpulan dari ketiga grafik diatas adalah : bahwa dengan adanya variasi jumlah tulangan geser longitudinal, akan berpengaruh pada besar Vs dan pada akhirnya akan memberikan nilai Vn yang besar pula. Vn maksimum terdapat pada tipe balok BTTB-3 dengan 3 tulangan geser longitudinal.4.3 Grafik Hubungan Pu dengan Defleksi pada tiap balok dengan a/d yang sama

Dari ketiga grafik diatas, tidak terlihat jelas hubungan antara besar Pu terhadap Defleksi pada masing-masing balok dengan a/d yang sama. Hal ini dimungkinkan karena kurangnya ketelitian pada saat pengujian.4.4 Perhitungan Kekakuan Geser (Kg) Pada Balok Tinggi

Rumus umum :

diambil contoh pada BTTB-0, dengan a/d = 0.6

dari pengujian, didapat hasil :

Pgeser=96350N/mm

geser=1.34mm

Kg=Pgeser

geser

=35951.49N/mm

perhitungan Kg dengan menggunakan rumus empiris :

Data Perencanaan :

L=1000mm

b=130mm

h=400mm

d=340mm

a=340mm

tul=10mm

f'c=25Mpa

fy=524MPa

Ec=4700.f'c^0.5

=23500Mpa

Es=210000Mpa

n=Es/Ec

=8.93617

As=4*1/4..d2

=314.29mm2

Letak garis netral

b.c3+ n. As.c - n.As.d = 0

2

130.c3+ 89,362 . 314,29 .c - 89,362 . 314,29 .340 = 0

2

c=50.038mm

Icr=b.c3+ n. As.(d - c)2

3

=5476850mm4

defleksi balok diantara dua titik beban :

=P.a(3L2 - 4a2)

24.Ec.Icr

=13455.93mm

Kg=Pgeser

geser

=3580.20N/mm

untuk mempermudah, perhitungan dilakukan dengan cara pentabelan dataBTTB-2

BTTB-3

Tabel Perhitungan Kekakuan Geser Balok Tinggi

BalokancAsPP/2EcIcrempexpKgempKgexp% perbedaan

mmmmmm2NNMpamm4mmmmkN/mmkN/mm

BTTB-02048.9450.04314.2916935084675235005476850.1315.855.695343.8114881.3764.09

2728.9450.04314.2913340066700235005476850.1315.881.744199.7638333.3389.04

3408.9450.04314.299635048175235005476850.1313.461.343580.2035951.4990.04

BTTB-12048.9450.04314.29202100101050235005476850.1318.914.885343.8120706.9774.19

2728.9450.04314.2916850084250235005476850.1320.066.334199.7613309.6468.45

3408.9450.04314.2910915054575235005476850.1315.246.823580.208002.2055.26

BTTB-22048.9450.04314.29225600112800235005476850.1321.114.625343.8124415.5878.11

2728.9450.04314.2919490097450235005476850.1323.207.774199.7612541.8366.51

3408.9450.04314.2914010070050235005476850.1319.575.983580.2011714.0569.44

BTTB-32048.9450.04314.29245620122810235005476850.1322.988.285343.8114832.1363.97

2728.9450.04314.29244400122200235005476850.1329.104.254199.7628752.9485.39

3408.9450.04314.2916610083050235005476850.1323.209.583580.208669.1058.70

rasioBTTB-0BTTB-1BTTB-2BTTB-3

0.614881.3720706.9724415.5814832.13

peningkatan Kgexp

%039.1564.07-0.33

rasioBTTB-0BTTB-1BTTB-2BTTB-3

0.838333.313309.612541.828752.9

penurunan Kgexp

%065.2867.2824.99

rasioBTTB-0BTTB-1BTTB-2BTTB-3

1.035951.498002.2011714.058669.10

penurunan Kgexp

%077.7467.4275.89

Secara teori, nilai kekakuan akan berbanding lurus dengan penambahan jumlah tulangan geser longitudinal. Sama seperti pada point 4.3 yaitu pada grafik hubungan Pu dengan Defleksi , nilai kekakuan yang ditunjukkan pada ketiga grafik diatas pada tiap balok dengan Pu masing-masing pada a/d yang sama juga tidak menunjukkan hubungan yang jelas dikarenakan kurangnya ketelitian dalam pengujian.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian mengenai Balok Tinggi yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :

1. Dari hasil perhitungan kapasitas geser pada bab sebelumnya, pengaruh penambahan tulangan geser longitudinal sangat jelas terlihat dengan adanya peningkatan Kapasitas Geser (Vn) dimana peningkatan yang maksimum terjadi pada tipe balok BTTB-3. Hal ini dikarenakan semakin banyak penambahan tulangan geser, tegangan geser yang pada awalnya hanya dipikul sengkang, didistribusikan ke tulangan-tulangan geser yang menyebabkan peningkatan kapasitas geser balok itu sendiri terhadap beban yang bekerja diatasnya.

2. Penambahan jumlah tulangan geser longitudinal akan mengubah perilaku balok tinggi tersebut menjadi balok lentur, yang ditunjukkkan dengan peningkatan regangan pada tulangan pokok (410) yang ditunjukkan pada hasil pembacaan Strain Gauges pada a/d = 0.8 yaitu sebesar 146s pada BTTB-0, 624s pada BTTB-1, 1053s pada BTTB-2 dan 1614s pada BTTB-3.

3. Nilai kekakuan geser yang didapat dari hasil eksperimen lebih besar bila dibandingkan dengan nilai kekakuan geser secara empiris, hanya saja baik secara eksperimen maupun empiris hasil perhitungan tersebut tidak dapat memperlihatkan hubungan yang jelas antara defleksi , besarnya beban yang diterima dan jumlah pemberian tulangan geser longitudinal karena beberapa faktor terutama kurangnya ketelitian saat pengujian.5.2 Saran

Agar penelitan mengenai balok tinggi selanjutnya dapat lebih baik dan akurat, maka penulis menyarankan hal-hal sebagai berikut :

1. Adanya penambahan variasi jumlah tulangan geser longitudinal sampai batas yang diijinkan (Pmax) dan rasio a/d, penggunaan sengkang miring dan parameter-parameter lain yang berpengaruh terhadap kapasitas geser balok tinggi.

2. Dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kuat lentur balok tinggi karena dari hasil penelitian ini diperlihatkan perubahan perilaku balok tinggi lebih kearah balok lentur setelah diberikan variasi penulangan geser.

3. Adanya jadwal yang terencana dengan baik agar penelitian dapat selesai tepat pada waktunya.

4. Perhitungan Mix Design yang tepat agar diperoleh benda uji sesuai rencana

5. Material, perlengkapan dan peralatan dipersiapkan dengan baik dengan memperhatikan kualitas dan kelayakan pakai agar mendapat hasil penelitian yang akurat.

6. Dibutuhkan konsentrasi dan ketelitian yang tinggi terutama pada saat pengujian.

7. Persiapan yang matang baik dari mental maupun pengetahuan karena penelitian ini tergolong penelitian yang baru dan cukup berat.

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim,2005,Design of Beams for Shear, Dept. of Civil Engineering University of Pretoria

2. Denpongpan, Thammanoon,2001, Effect of Reversed Loading on Shear Behavior of Reinforced Concrete, Januari 2001

3. Nawy E.G,1990, Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar, Eresco,Bandung

4. Zhang, Z., C.T.Hsu, and John Moren, 2004, Shear Strengthening of Reinforced Concrete Deep Beam using Carbon Fiber-Reinforced Polymer Laminates, Journal of Composites for Construction, Vol 8, No.5, September/October 2004, pp.403-414.

5. Tan, K.H., C.Y Tang, and K.Tong, 2004, Shear Strength Prediction of Pierced Deep Beams with Inclined Web Reinforcement, Magazine of Concrete Research, Vol.56, Issue.8, pp.443-452.

6. Zararis, Prodromos.D., 2003, Shear Compression Failure in Reinforced Concreted Deep Beams, Journal of Structural Engineering, Vol.129, No.4, April 2003, pp 544-553.

7. Leong, C.L., and Tan. K.H, 2003, Proposed Revision on CIRIA Design Equation for Normal and High Strength Concrete Deep Beams, Magazine of Concrete Research, Vol.55 Issue.3, pp 267-278.

8. Watanabe, Ken., Mitsuyasu Iwanami, Hiroshi Yokota, and Junichiro Niwa, 2002, Estimation of The Localized Compressive Failure Zone of Concrete by AE Method, Proceeding of the 1st fib Congress, Osaka, Session 13, October 2002, pp.117-124.

9. Tan, K.H and Weng, L.W, 1999, High-strength Concrete Deep Beams with Different Web Reinforcement under Combined Loading, Australian Conference on the Mechanics of Structures and Materials, 8-10 December 1999, Sydney.

10. Teng, Susanto., Fung-Kew.K., Soon-Ping. P., Lingwei W.G, and Tan K.H, 1996, Performance of Strengthened Concrete Deep Beams Predamaged in Shear, ACI Structural Journal, Vol.93, No.2, March-April 1996, pp159-171.

11. Winter, George and Arthur H.N,1993, Perencanaan Struktur Beton Bertulang, Pradnya Paramita, Jakarta

12. Departemen Pekerjaan Umum,1991, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, Yayasan LPMB, Bandung.

d

Ln

a

h

a

100 cm

13 cm

40 cm

2 EMBED Equation.3 10 mm

4 EMBED Equation.3 10 mm

EMBED Equation.3 6-100 mm

BTTB-0

100 cm

13 cm

40 cm

2 EMBED Equation.3 10 mm

4 EMBED Equation.3 6 mm

EMBED Equation.3 6-100 mm

BTTB-2

100 cm

40 cm

EMBED Equation.3 6-100 mm

13 cm

2 EMBED Equation.3 10 mm

4 EMBED Equation.3 10 mm

2 EMBED Equation.3 6 mm

BTTB-1

100 cm

13 cm

40 cm

2 EMBED Equation.3 10 mm

6 EMBED Equation.3 6 mm

EMBED Equation.3 6-100 mm

BTTB-3

Mulai

Perencanaan Balok Tinggi :

Perhitungan dimensi

Perhitungan jumlah tulangan

Analisa penampang

Persiapan Bahan dan Alat

Pembuatan Bekisting, Pembesian dan Pemasangan Strain Gauge

Pengecoran

Pelepasan Bekisting umur 7 hari

Perawatan Benda Uji

Cek apakah

benda uji mengalami keropos

pengujian

Analisa Data

Selesai

grouting

Ya

Tidak

Load Cell

Balok Uji

L

Hidraulic Jack

Actuator Frame

Dial gauge

Pin Supporting

a

Loading Frame

Load Indicator

Hidraulic Pump

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

PAGE

_1215576609.unknown

_1218113285.unknown

_1218377753.unknown

_1218812928.unknown

_1218813285.unknown

_1218815292.unknown

_1218381022.unknown

_1218113516.unknown

_1218113791.unknown

_1218113418.unknown

_1215600271.unknown

_1218112180.unknown

_1215576704.unknown

_1193035040.unknown

_1193035595.unknown

_1215575787.unknown

_1193035095.unknown

_1170976144.unknown

_1193031232.unknown

_1189405027.unknown

_1170975015.unknown

_1167575854.unknown