SKRIPSI - digilib.uns.ac.id filePenelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

KAJIAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANGAN BAMBU WULUNG DENGAN TAKIKAN

TIDAK SEJAJAR

Study of Flexural Capacity of Concrete Beam with Unparallel Notched Wulung

Bamboo Reinforcement

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Oleh :

FAJAR HARI MUKTI NIM. I0107074

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013


commit to user

ii


commit to user

iii


commit to user

vi

ABSTRAK

Fajar Hari Mukti, 2013. KAJIAN KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANGAN BAMBU WULUNG DENGAN TAKIKAN TIDAK SEJAJAR. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Baja tulangan adalah produk hasil tambang yang keberadaannya suatu saat akan habis. Untuk mengatasi masalah tersebut, sebagai alternatif dicoba pemakaian tulangan bambu yang murah dan berkekuatan tinggi. Bambu adalah tanaman yang termasuk Bamboidae, salah satu anggota sub familia rumput, pertumbuhannya sangat cepat. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji 6 buah. Metode yang digunakan pada saat pengujian balok beton menggunakan four point loading. Benda uji yang digunakan adalah balok beton berukuran P = 1700 mm, L = 100 mm, T = 150 mm dengan diameter tulangan baja Ø = 10 mm dan tiga buah lagi menggunakan tulangan bambu wulung dengan takikan tidak sejajar P = 1500 mm dengan dimensi takikan aT (panjang) = 6 mm, hT (kedalaman) = 3 mm. Mutu beton yang direncanakan adalah f’c = 15 MPa. Uji lentur dilakukan pada umur 28 hari. Ditinjau dari kapasitas lenturnya, diperoleh momen nominal hasil pengujian balok beton dengan tulangan baja di Laboratorium sebesar 497,625 kg.m, sedangkan ditinjau dari hasil analisisnya diperoleh momen sebesar 366,7077 kg.m. Pada pengujian balok beton bertulangan bambu wulung dengan takikan tidak sejajar di Laboratorium diperoleh momen sebesar 92,125 kg.m, sedangkan ditinjau dari hasil anlisisnya diperoleh momen sebesar 68,55134 kg.m. Nilai faktor reduksi kekuatan balok beton bertulangan bambu wulung (Φ) diambil sebesar 0,44. Hal ini karena selain mengalami mekanisme lentur tanpa aksial, tulangan bambu yang digunakan juga dapat mengalami kembang-susut, reaksi kimia dalam campuran beton dapat mempengaruhi kekuatan tulangan bambu, dan konsentrasi serat bambu yang belum tentu seragam. Kata kunci : Baja tulangan, kapasitas lentur, tulangan bambu wulung dengan

takikan tidak sejajar.


commit to user

vii

ABSTRACT

Fajar Hari Mukti, 2013. STUDY OF FLEXURAL CAPACITY OF CONCRETE BEAM WITH UNPARALLEL NOTCHED WULUNG BAMBOO REINFORCEMENT. Thesis, Civil Engineering Department. Engineering Faculty of Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Reinforcement steel is mining product which its existence will run out in time. In order to solve that problem, as an alternative it will be tried to use bamboo reinforcement which has great endurance and low cost. Bamboo is a plant which is a kind of bamboidae, one of grass sub familia, it grows quickly.

This research use experimental method with 6 samples. The method which is used for testing the concrete beams is four point loading. The samples are concrete beams with Length = 1700 mm, Width = 100 mm, Height = 150 mm and the diameter of the reinforcement steel is Ø = 10 mm. The other three use reinforcement wulung bamboo with unparallel notches 1500 mm in lenght, dimension notches 6 mm in length (aT), 3 mm in depth (hT). The planned quality of the concrete is f’c = 15 MPa. The flexural test is held when concrete beams reach 28 days old.

The result shows that average flexural capacity of steel reinforced concrete beams is 497,625 kg.m, and analysis calculation results 366,7077 kg.m. Average flexural capacity of wulung bamboo reinforced concrete beams, based on test result, is 92,125 kg.m, and analysis calculation results 68,55134 kg.m. Factor of strength reduction (Φ) which is used for bamboo reinforced beams is 0,44. This is because of flexural mechanism which is occured to bamboo reinforced beam and another possibilities that may occur to bamboo reinforcement bar such as hygroscopic mechanism, chemical reaction in fresh concrete may give effect to strength of bamboo reinforcement bar, and fiber’s concentration of bamboo that can be un-uniformed.

Keywords : Flexural capacity, Steel reinforcement, Wulung bamboo reinforcement with unparallel notches


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan

hidayah-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Kajian

Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulangan Bambu Wulung dengan Takikan Tidak

Sejajar”, sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana di Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Pada kesempatan ini kami ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak

yang telah membantu dalam menyelesaikan penelitian skripsi dan penyusunan

laporannya. Kami mengucapkan terima kasih kepada:

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

3. Yang terhormat Bapak Agus Setiya Budi, S.T, M.T selaku Dosen Pembimbing I.

4. Yang terhormat Bapak Kusno Adi Sambowo, S.T, Ph.D selaku Dosen

Pembimbing II.

5. Yang terhormat Bapak Ir. Purwanto, M.T selaku Dosen Pembimbing Akademis.

6. Tim Penguji Pendadaran pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

7. Semua staff Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

8. Rekan-rekan satu kelompok yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini.

Kami menyadari bahwa dalam laporan ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena

itu kritik dan saran yang membangun selalu kami harapkan. Akhir kata, semoga

laporan ini bermanfaat bagi kami khususnya dan semua pihak pada umumnya.

Surakarta, November 2013

Penyusun


commit to user

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii

HALAMAN MOTTO ...................................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... v

ABSTRAK ........................................................................................................ vi

KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix

DAFTAR NOTASI ........................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xviii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2. Rumusan Masalah ....................................................................................... 3

1.3. Batasan Masalah ......................................................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................................ 3

1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................................... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka ......................................................................................... 5

2.2. Landasan Teori ............................................................................................ 9

2.2.1. Bambu Wulung ............................................................................... 9

2.2.2. Pengertian Beton ............................................................................. 18

2.2.3. Material Penyusun Beton ................................................................ 19

2.2.4. Mix Design ...................................................................................... 27

2.2.5. Baja Tulangan ................................................................................. 31

2.2.6. Balok ............................................................................................... 33


commit to user

x

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1. Uraian Umum .............................................................................................. 40

3.2. Alat dan Bahan ............................................................................................ 40

3.2.1. Bahan ............................................................................................... 40

3.2.2. Peralatan Penelitian ......................................................................... 42

3.3. Tahap dan Prosedur Penelitian .................................................................... 49

3.4. Pengujian Pendahuluan ............................................................................... 53

3.4.1. Pengujian Bahan Pembentuk Beton ................................................ 53

3.4.2. Pengujian Kuat Tekan Beton Normal ............................................. 60

3.4.3. Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan .............................................. 63

3.4.4. Pengujian Karakteristik Bambu ...................................................... 64

3.5. Pembuatan Benda Uji Kuat Lentur Balok .................................................. 67

3.6. Perawatan Benda Uji ................................................................................... 72

3.7. Pengujian Kuat Lentur ................................................................................ 72

BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Material ............................................................................. 78

4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ....................................................... 78

4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar ....................................................... 82

4.1.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja .................................................... 85

4.1.4. Hasil Pengujian Kuat Tarik Bambu Wulung .................................. 85

4.1.5. Modulus Elastisitas Bambu Wulung ............................................... 87

4.1.6. Hasil Pengujian Kuat Geser Bambu Wulung .................................. 87

4.1.7. Hasil Pengujian Kadar Air dan Kerapatan Bambu Wulung ............ 88

4.2. Rencana Campuran Adukan Beton ............................................................. 90

4.3. Hasil Pengujian Slump ................................................................................ 91

4.4. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ............................................................. 91

4.5. Hasil Pengujian Kuat Lentur dan Analisis Data ......................................... 92

4.6. Perhitungan Kapasitas Lentur Hasil Pengujian ........................................... 95

4.7. Analisis Tampang Kuat Lentur Balok Beton Bertulang ............................. 100

4.7.1. Balok Tulangan Baja ....................................................................... 100

4.7.2. Balok Tulangan Bambu Wulung Bertakikan Tidak Sejajar ............ 102


commit to user

xi

4.8. Pembahasan ................................................................................................. 105

4.8.1. Kuat Lentur Balok Beton Bertulang ............................................... 105

4.8.2. Pola Retak Balok Beton Bertulang ................................................. 108

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 112

5.2. Saran ........................................................................................................... 113

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 114

LAMPIRAN


commit to user

xii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

% = Persen

Φ = Faktor reduksi kekuatan

As = Luas penampang tulangan baja

ASTM = American Society for Testing and Material

Aw = Luas penampang tulangan bambu wulung

cm = Centimeter

Es = Modulus elastisitas tulangan baja

Ew = Modulus elastisitas tulangan bambu

fc’ = Kuat tekan beton

fy = Tegangan leleh/kuat tarik baja

fprop = Tegangan tarik proporsional/kuat tarik bambu wulung

gr = Gram

kN = Kilo Newton

kg = Kilogram

lt = Liter

mm = Milimeter

Mn = Momen nominal

MPa = Mega Pascal

Mr = Kapasitas lentur rencana

Mu = Kapasitas lentur balok

P = Beban lentur

PBI = Peraturan Beton Bertulang Indonesia

q = berat sendiri balok

SNI = Standar Nasional Indonesia


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Berat Jenis dari 6 Jenis Bambu (gr/cm2) ....................................... 11

Tabel 2.2. Kuat Tarik Bambu Kering Oven ................................................... 12

Tabel 2.3. Tegangan Tarik Bambu Tanpa Nodia Kering Oven ..................... 14

Tabel 2.4. Susunan Unsur Semen Portland ................................................... 20

Tabel 2.5. Jenis-jenis Semen Portland .......................................................... 21

Tabel 2.6. Tabel Perubahan Warna ................................................................ 22

Tabel 2.7. Persyaratan Gradasi Agregat Halus .............................................. 24

Tabel 2.8. Persyaratan Gradasi Agregat Kasar .............................................. 26

Tabel 2.9. Perkiraan Kuat Tekan Beton (MPa) dengan

Faktor Air Semen 0,50 .................................................................. 28

Tabel 2.10. Persyaratan Faktor Air-Semen Maksimum untuk

Berbagai Pembetonan dan Lingkungan Khusus ........................... 29

Tabel 2.11. Perkiraan Kebutuhan Air Per Meter Kubik Beton (liter) .............. 29

Tabel 2.12. Kebutuhan Semen Minimum untuk Berbagai

Pembetonan dan Lingkungan Khusus .......................................... 30

Tabel 2.13. Daerah Gradasi Agregat Halus ..................................................... 30


Tabel 3.2. Jumlah Sampel Uji Kuat Lentur Balok ......................................... 73

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kandungan Lumpur pada Pasir Seberat

100 gram ....................................................................................... 78


Tabel 4.3. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Halus .......................... 79

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus ....................................... 80

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar .......................... 82

Tabel 4.6. Hasil Pengujian Abrasi Agregat Kasar ......................................... 82

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar ....................................... 83

Tabel 4.8. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja .................................................. 85

Tabel 4.9. Hasil Pengujian Kuat Tarik Bambu Wulung ................................ 86

Tabel 4.10. Tegangan Tarik Proporsional Bambu Wulung ............................. 86

Tabel 4.11. Hasil Perhitungan MOE pada Uji Lentur ..................................... 87


commit to user

xiv

Tabel 4.12. Hasil Pngujian Kuat Geser Sejajar Serat Bambu Wulung ............ 88

Tabel 4.13. Hasil Pengujian Kadar Air dan Kerapatan Bambu Wulung ......... 89

Tabel 4.14. Kebutuhan Bahan untuk Benda Uji Kuat Lentur

Beton Bertulang ............................................................................ 90

Tabel 4.15. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Normal Umur 28 Hari .......... 91

Tabel 4.16. Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton dengan

Tulangan Baja ............................................................................... 92

Tabel 4.17. Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton dengan

Tulangan Bambu Wulung ............................................................. 92

Tabel 4.18. Beban dan Lendutan saat Retak Pertama ..................................... 93

Tabel 4.19. Beban dan Lendutan pada Pembebanan Maksimum .................... 93

Tabel 4.20. Hasil Perhitungan Kapasitas Lentur Balok dengan

Tulangan Baja ............................................................................... 97

Tabel 4.21. Hasil Perhitungan Kapasitas Lentur Balok dengan

Tulangan Bambu Wulung Bertakikan Tidak Sejajar .................... 98

Tabel 4.22. Perhitungan Uji Outlier Data ........................................................ 99

Tabel 4.23. Kapasitas Lentur Rata-rata Balok Beton Bertulangan Baja ......... 99

Tabel 4.24. Kapasitas Lentur Rata-rata Balok Beton Bertulangan

Bambu Wulung Takikan Tidak Sejajar ........................................ 100

Tabel 4.25. Rekapitulasi Momen pada Balok

Hasil Analisis dan Pengujian ........................................................ 105

Tabel 4.26. Kapasitas Lentur Balok Beton

dengan 3 Variasi Tipe Tulangan Bambu Wulung ........................ 108


commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bambu Wulung (Gigantochloa atroviolacea) ............................ 9

Gambar 2.2. Diagram Tegangan-Regangan Bambu dan Baja ........................ 13

Gambar 2.3. Pengambilan Spesimen Bambu .................................................. 13

Gambar 2.4. Batang Bambu Menerima Gaya Tarik ........................................ 14

Gambar 2.5. Batang Bambu Menerima Gaya Tekan Sejajar Serat ................. 15

Gambar 2.6. Batang Bambu Menerima Gaya Geser ....................................... 16

Gambar 2.7. Batang Bambu Menerima Beban Lentur .................................... 16

Gambar 2.8. Diagram Tegangan-Regangan Hasil Uji Tarik Baja .................. 32

Gambar 2.9. Distribusi Tegangan dan Regangan pada Penampang Beton ..... 34

Gambar 2.10. Distribusi Tegangan dan Regangan pada Penampang Beton ..... 36

Gambar 3.1. Semen Portland .......................................................................... 40

Gambar 3.2. Pasir ............................................................................................ 41

Gambar 3.3. Kerikil ......................................................................................... 41

Gambar 3.4. Tulangan Baja ............................................................................. 42

Gambar 3.5. Bambu Wulung ........................................................................... 42

Gambar 3.6. Neraca Digital ............................................................................. 43

Gambar 3.7. Timbangan “Bascule” ................................................................. 43

Gambar 3.8. Ayakan untuk Sieve Analysis ..................................................... 44

Gambar 3.9. Mesin Penggetar Ayakan ............................................................ 44

Gambar 3.10. Oven ......................................................................................... 45

Gambar 3.11. Corong Konik ........................................................................... 45

Gambar 3.12. Mesin Los Angeles ................................................................... 45

Gambar 3.13. Kerucut Abrams ....................................................................... 46

Gambar 3.14. (a) Cetakan Balok dan (b) Cetakan Silinder ............................ 46

Gambar 3.15. Universal Testing Machine (UTM) .......................................... 46

Gambar 3.16. Compression Testing Machine (CTM) .................................... 47

Gambar 3.17. Loading Frame ......................................................................... 47

Gambar 3.18. Tranducer ................................................................................. 48

Gambar 3.19. Hydraulic Jack dan Load Cell ................................................. 48

Gambar 3.20. Dial Gauge ............................................................................... 48


commit to user

xvi

Gambar 3.21. Setting Up Alat Pengujian Lentur Balok .................................. 49

Gambar 3.22. Bagan Alir Tahap-Tahap Penelitian ......................................... 52

Gambar 3.23. Proses Pencucian Sampel ......................................................... 54

Gambar 3.24. Pengujian Kadar Zat Organik .................................................. 55

Gambar 3.25. Volumetricflash Berisi Air dan Agregat ................................... 56

Gambar 3.26. Neraca Timbang ....................................................................... 58

Gambar 3.27. Penimbangan Berat Semen ...................................................... 60

Gambar 3.28. Penyaringan Agregat ................................................................ 61

Gambar 3.29. Menimbang Berat Agregat ....................................................... 61

Gambar 3.30. Pengadukan Beton .................................................................... 61

Gambar 3.31. Pembuatan Benda Uji Silinder ................................................. 62

Gambar 3.32. Pembebanan Benda Uji pada Pengujian Kuat Tekan ............... 62

Gambar 3.33. Pengujian Kuat Tekan Beton ................................................... 63

Gambar 3.34. Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja ....................................... 64

Gambar 3.35. Ilustrasi Pengujian Kuat Tarik Bambu Sejajar Serat ............... 65

Gambar 3.36. Benda Uji Pendahuluan Kuat Tarik Bambu Sejajar Serat ....... 65

Gambar 3.37. Benda Uji Pendahuluan Kuat Geser Bambu Sejajar Serat ....... 66

Gambar 3.38. Benda Uji Kadar Air ................................................................ 67

Gambar 3.39. Sketsa Penulangan Balok ......................................................... 67

Gambar 3.40. Detail Penulangan Balok, (a) Potongan I-I dan

(b) Potongan II-II ..................................................................... 68

Gambar 3.41. (a) Sketsa Tulangan Bambu dengan Takikan Tak Sejajar

(b) Sketsa Penampang Tulangan Bambu ................................. 68

Gambar 3.42. Pemotongan Bambu ................................................................. 68

Gambar 3.43. Pembuatan Tulangan Bambu ................................................... 69

Gambar 3.44. Bilah Tulangan Bambu yang Telah Diberi Takikan ................ 69

Gambar 3.45. Proses Merangkai Tulangan ..................................................... 69

Gambar 3.46. Pemasangan Tulangan pada Bekisting Balok .......................... 70

Gambar 3.47. Penimbangan Material ............................................................. 70

Gambar 3.48. Proses Pencampuran Beton ...................................................... 70

Gambar 3.49. Pengukuran Nilai Slump ........................................................... 71

Gambar 3.50. Pengecoran Balok .................................................................... 71


commit to user

xvii

Gambar 3.51. Perawatan Beton ...................................................................... 72

Gambar 3.52. Sketsa Pengujian Kuat Lentur Balok ....................................... 73

Gambar 3.53. Pemasangan Balok pada Perletakan ......................................... 74

Gambar 3.54. Penggambaran Garis Kotak-kotak pada Sisi Kiri dan

Kanan Balok ............................................................................. 74

Gambar 3.55. Alat Pendistribusi Beban .......................................................... 74

Gambar 3.56. Pemasangan Load Cell ............................................................. 75

Gambar 3.57. Pemasangan Dial Gauge .......................................................... 75

Gambar 3.58. Travo 110 Volt ......................................................................... 75

Gambar 3.59. Tranducer ................................................................................. 76

Gambar 3.60. Pemompaan Hydraulic Pump .................................................. 76

Gambar 3.61. Pengujian Kuat Lentur Balok ................................................... 76

Gambar 3.62. Penggambaran Pola Retakan yang Terjadi .............................. 77

Gambar 3.63. Keruntuhan Balok .................................................................... 77

Gambar 4.1. Grafik Gradasi Agregat Halus .................................................. 81

Gambar 4.2. Grafik Gradasi Agregat Kasar .................................................. 84

Gambar 4.3. Grafik Perbandingan Hubungan Beban dan Lendutan antara

Balok dengan Tulangan Baja dan Bambu Wulung Takikan Tidak

Sejajar pada Dial Gauge 1 ....................................................... 94







Gambar 4.6. Rencana Pengujian Balok Uji dan Diagram Gayanya ............. 95

Gambar 4.7. Distribusi Tegangan dan Regangan pada Balok ...................... 100

Gambar 4.8. Distribusi Tegangan dan Regangan pada Balok ...................... 102

Gambar 4.9. Detail Takikan pada Tulangan Bambu ..................................... 102

Gambar 4.10. Pola Retak Balok Beton Normal Bertulangan Baja ................. 110

Gambar 4.11. Pola Retak Balok Beton Bertulangan Bambu Wulung Takikan

Tidak Sejajar ............................................................................ 111


commit to user

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A. Hasil Pengujian Material Pembentuk Beton

Lampiran B. Perhitungan Mix Design

Lampiran C. Hasil Uji Pendahuluan Bambu dan Baja

Lampiran D. Hasil Pengujian Kapasitas Lentur Balok Beton

Lampiran E. Dokumen Administrasi Skripsi

SKRIPSI - digilib.uns.ac.id filePenelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji...

Documents

Transcript of SKRIPSI - digilib.uns.ac.id filePenelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji...