TINJAUAN KINERJA PERKUATAN LENTUR RINGAN mencapai …eprints.ums.ac.id/55954/16/HALAMAN...
Transcript of TINJAUAN KINERJA PERKUATAN LENTUR RINGAN mencapai …eprints.ums.ac.id/55954/16/HALAMAN...
i
TINJAUAN KINERJA PERKUATAN LENTUR
BALOK BETON BERTULANG DENGAN PENAMBAHAN BAJA
RINGAN
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil
Disusun oleh :
MUSTOFA LATIFUL KHODIR
NIM: D100120115
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
iv
MOTTO
Katakanlah: "Adakah sama orang-orang yang mengetahui dengan orang-orang
yang tidak mengetahui?"
(Q.S. Az-Zumar:9)
Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-orang
yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat.
(Q.S. Al-Mujadilah: 11)
Jagalah Allah, niscaya Dia akan menjagamu. Jagalah Allah, niscaya kau dapati
Dia di hadapanmu. Jika engkau hendak meminta, mintalah kepada Allah, dan jika
engkau hendak memohon pertolongan, mohonlah kepada Allah.
(Al Hadits)
Di antara tanda keberhasilan diakhir adalah kembali kepada Allah di awal
(Ibnu Atha’illah al Iskandari )
Kejarlah sampai titik kejenuhan, bersungguh-sungguhnya dalam mengerjakan
tugas akhir karena perjuangan tiang mengkhianati hasil.
(Kedua Orang Tua)
v
PERSEMBAHAN
Karya ini saya persembahkan untuk :
Bapak Asihanto dan Ibu Parti tercinta, terimakasih atas do’a, support dan
kasih sayangnya. Semoga Allah memberikan balasan yang lebih dari apa yang
telah diberikan kepada saya dan semoga kami dijadikan anak yang selalu
berbakti di dunia dan akhirat. Aamiin.
Adik-adikku, Candra Gus Fatullah dan Rosa Oktavia Kharisma Putri
terimakasih atas do’a dan supportnya. Semoga selalu dalam lindungan Allah
dan berbakti kepada bapak dan ibu.
Keluarga besar eyang Pardi Parto Wirejo dan keluarga besar eyang Ahmad
Nawi. Terimakasih atas do’a dan supportnya.
Seluruh Dosen teknik sipil UMS yang telah mengajarkan ilmunya berdasarkan
keahlian pada bidang masing-masing.
Teknik Sipil UMS Angkatan 2012 yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu,
semoga tetap solid dan jangan lupa bersyukur
Jazakumullahu Khoiron katsiro. Semoga ilmu yang kami pelajari menjadi berkah
dan bermanfaat bagi umat. Aamiin.
vi
PRAKATA
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, puji dan syukur Penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT
yang telah melimpahkan segala rahmat, taufik dan hidayah-Nya, sehingga dapat
terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “TINJAUAN
KINERJA PERKUATAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG
DENGAN PENAMBAHAN BAJA RINGAN“. Tugas Akhir ini disusun guna
melengkapi sebagianpersyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 pada
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
Bersama dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun
mengucapkanbanyak terima kasih kepada :
1). Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD., selaku Dekan Fakultas Teknik
UniversitasMuhammadiyah Surakarta .
2). Bapak Mochamad Solikin, S.T, M.T, Ph.D., selaku Ketua Program Studi
Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3). Bapak Ir. Abdul Rochman, M.T., selaku Pembimbing Utama yang telah
memberikan dorongan, arahan serta bimbingan yang sangat bermanfaat bagi
Penulis.
4). Bapak Ir. Aliem Sudjatmiko, M.T., Bapak Budi Setiawan, S.T., M.T. dan
Alm. Bapak Basuki, S.T., M.T., selaku Anggota Dewan Penguji yang telah
memberikan dorongan, arahan serta bimbingan yang sangat bermanfaat bagi
Penulis.
5). Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Pembimbing Akademik.
6). Bapak dan Ibu dosen Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan.
7). Bapak dan Ibu serta keluarga besar tercinta yang selalu memberikan support,
baik secara moral, material, dan spiritual.
vii
8). Teman – teman teknik sipil angkatan 2012 seperjuangan, terimakasih atas
dukungannya.
9). Semua pihak– pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan
Tugas Akhir ini.
Penyusun menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun harapkan
penyusun guna penyempurnaan Tugas Akhir ini. Besar harapan penyusun semoga
Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penyusun, pembaca dan umum.
Wassalamu’alaykum wa rahmatullahi wa barakatuh.
Surakarta, 20 Agustus 2017
Penyusun
viii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ....................................... iii
MOTTO ....................................................................................................... iv
PERSEMBAHAN ........................................................................................ v
PRAKATA ................................................................................................... vi
DAFTAR ISI ................................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ....................................................................................... xv
DAFTAR GRAFIK ..................................................................................... xvii
DAFTAR NOTASI....................................................................................... xviii
ABSTRAKSI................................................................................................. xx
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................... 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................... 5
A. Pengertian Beton ......................................................................... 5
B. Bahan Penyusun Beton................................................................ 5
1. Semen ( Portland ) ................................................................ 6
2. Agregat .................................................................................. 6
3. Air.......................................................................................... 6
C. Baja Tulangan ............................................................................. 7
D. Baja Ringan ................................................................................. 7
1. Bahan dasar baja ringan........................................................ 7
A. Latar Belakang Masalah............................................................... 1
B. Rumusan Masalah ......................................................................... 2
C. Tujuan Penelitian......................................................................... 2
D. Manfaat Penelitian....................................................................... 2
E. Batasan Masalah.......................................................................... 2
F. Keaslian Penelitian...................................................................... 3
ix
2. Metode pembentukan baja ringan......................................... 8
2a). Press brake .................................................................... 9
2b). Roll forming................................................................... 9
2c). Punching........................................................................ 9
BAB III LANDASAN TEORI ................................................................ 10
A. Umum.......................................................................................... 10
B. Bahan Penyusun Beton................................................................ 10
1. Air ......................................................................................... 10
2. Semen.................................................................................... 10
3. Agregat.................................................................................. 12
3a). Agregat halus................................................................. 12
3b). Agregat kasar................................................................. 12
C. Baja Tulangan dan Baja Ringan .................................................. 13
1. Baja tulangan......................................................................... 13
2. Baja ringan ............................................................................ 13
D. Kuat Tarik Baja............................................................................. 15
E. Kuat Tekan Beton ........................................................................ 16
F. Kuat Lentur Beton / Modulus of Repture..................................... 16
G. Momen Nominal Balok Beton Bertulang..................................... 17
H. Perencanaan Begel Balok Beton Bertulang................................ 19
I. Perhitungan Tulangan Balok Beton Bertulang............................. 21
1). Hitungan momen nominal...................................................... 21
2). Perencanaan begel.................................................................. 22
3). Kuat tumpu nominal paku beton............................................ 23
J. Perhitungan Teoritis Balok Beton Bertulang .............................. 23
K. Perencanaan Campuran Beton Menurut ACI .............................. 23
BAB IV METODE PENELITIAN ........................................................ 27
A. Umum.......................................................................................... 27
B. Bahan dan Peralatan Penelitian ................................................... 27
1. Bahan penelitian.................................................................... 27
1a). Semen portland .............................................................. 27
x
1b). Agregat halus ................................................................. 28
1c). Agregat kasar ................................................................. 28
1d). Besi tulangan ................................................................. 29
1e). Baja ringan..................................................................... 29
1f). Air ................................................................................... 30
2. Peralatan penelitian ............................................................... 30
2a). Oven ............................................................................... 30
2b). Timbangan ..................................................................... 31
2c). Ayakan standar............................................................... 31
2d). Penggetar ayakan .......................................................... 32
2e). Kerucut conus................................................................. 32
2f). Mesin uji Los Angeles ..................................................... 32
2g). Gelas ukur ...................................................................... 33
2h). Cetakan silinder ............................................................. 33
2i). Bekisting balok................................................................ 34
2j). Molen .............................................................................. 34
2k). Kerucut abram’s............................................................. 35
2l). Bak perendaman benda uji ............................................. 35
2m). Mesin uji kuat tekan ...................................................... 36
2n). Mesin uji kuat tarik ........................................................ 36
2o). Mesin uji kuat lentur ...................................................... 36
2p). Peralatan penunjang lain .............................................. 37
C. Tahapan Penelitian ...................................................................... 37
1. Tahap I................................................................................... 37
2. Tahap II ................................................................................. 37
3. Tahap III................................................................................ 38
4. Tahap IV................................................................................ 38
5. Tahap V................................................................................. 41
D. Pelaksanaan Penelitian ................................................................ 43
1. Pemeriksaan bahan................................................................ 43
1a). Pemeriksaan kualitas agregat halus .............................. 43
xi
1b). Pemeriksaan kualitas agregat kasar.............................. 46
2. Perhitungan rencana campuran beton ................................... 46
3. Pengujian kuat tarik baja ....................................................... 49
4. Pembuatan bekisting ............................................................. 49
5. Pembuatan benda uji ............................................................. 50
5a). Persiapan ....................................................................... 50
5b). Cara kerja pembuatan benda uji ................................... 50
6. Pengujian slump .................................................................... 52
6a). Peralatan yang digunakan ............................................. 52
6b). Cara kerja pengujian ..................................................... 52
7. Perawatan benda uji .............................................................. 53
8. Pengujian kuat tekan beton ................................................... 54
9. Pengujian kuat lentur beton................................................... 55
9a). Variasi A ........................................................................ 55
9b). Variasi B ........................................................................ 56
9C). Variasi C ....................................................................... 56
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................... 58
A. Hasil Pengujian Bahan ............................................................... 58
1. Pengujian agregat halus ........................................................ 58
1a). Kandungan zat organik.................................................. 58
1b). Kandungan lumpur ........................................................ 59
1c). Berat jenis dan penyerapan air...................................... 59
1d). Gradasi agregat halus ................................................... 60
2. Pengujian agregat kasar ........................................................ 61
2a). Keausan agregat kasar .................................................. 61
2b). Berat jenis dan penyerapan air agregat kasar .............. 62
2c). Gradasi agregat kasar ................................................... 62
B. Mix Design Campuran Beton ..................................................... 64
C. Pengujian Slump ........................................................................ 65
D. Berat Jenis Beton ........................................................................ 65
E. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja................................................. 66
xii
F. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ............................................ 66
G. Hasil Pengujian Kuat Lentur ....................................................... 67
1. Pola keruntuhan benda uji .................................................... 67
1a). Pola keruntuhan benda uji A ......................................... 67
1b). Pola keruntuhan benda uji B ......................................... 67
1c). Pola keruntuhan benda uji C ......................................... 68
2. Analisis kekakuan balok........................................................ 68
2a). Analisis kekakuan teoritis .............................................. 69
2b). Analisis kekakuan eksperimen ....................................... 70
3Analisis retak awal .................................................................... 70
4Analisis beban ultimate ............................................................. 72
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ 75
A. Kesimpulan ................................................................................. 75
B. Saran .......................................................................................... 76
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar III.1. Kurva tegangan regangan baja biasa....................................... 14
Gambar III.2. Kurva tegangan regangan baja ringan..................................... 14
Gambar III.3. Uji kuat tarik baja.................................................................... 15
Gambar III.4. Uji kuat tekan beton silinder ................................................... 16
Gambar III.5. Uji kuat lentur balok beton bertulang normal ......................... 17
Gambar III.6. Skema hitungan momen desain balok..................................... 18
Gambar III.7. Skema hitungan begel balok beton bertulang ......................... 20
Gambar IV.1. Semen portland ....................................................................... 28
Gambar IV.2. Agregat halus .......................................................................... 28
Gambar IV.3. Agregat kasar .......................................................................... 29
Gambar IV.4. Tulangan besi .......................................................................... 29
Gambar IV.5. Baja ringan .............................................................................. 30
Gambar IV.6. Oven ........................................................................................ 30
Gambar IV.7. Timbangan .............................................................................. 31
Gambar IV.8. Ayakan standar........................................................................ 31
Gambar IV.9. Penggetar ayakan .................................................................... 32
Gambar IV.10. Kerucut conus ....................................................................... 32
Gambar IV.11. Mesin los angeles.................................................................. 33
Gambar IV.12. Gelas ukur ............................................................................. 33
Gambar IV.13. Cetakan agregat..................................................................... 34
Gambar IV.14. Bekisting balok ..................................................................... 34
Gambar IV.15. Molen .................................................................................... 35
Gambar IV.16. Kerucut abram’s ................................................................... 35
Gambar IV.17. Bak perendaman benda uji .................................................... 35
Gambar IV.18. Mesin uji kuat tekan.............................................................. 36
Gambar IV.19. Mesin uji kuat tarik ............................................................... 36
Gambar IV.20. Mesin uji kuat lentur ............................................................. 37
Gambar IV.21. Peralatan penunjang lain ....................................................... 37
Gambar IV.22. Uji kuat lentur balok beton bertulang normal ....................... 39
xiv
Gambar IV.23. Uji kuat lentur balok beton bertulang normal + baja ringan . 39
Gambar IV.24. Uji kuat lentur balok beton bertulang retak + baja ringan .... 39
Gambar IV.25. Detail penulangan benda uji A.............................................. 40
Gambar IV.26. Detail penulangan benda uji B .............................................. 40
Gambar IV.27. Detail penulangan benda uji C .............................................. 40
Gambar IV.28. Bagan alur penelitian ............................................................ 42
Gambar IV.29. Pengujian tarik tulangan baja................................................ 49
Gambar IV.30. Bekisting balok ..................................................................... 50
Gambar IV.31. Pembuatan benda uji ............................................................. 52
Gambar IV.32. Pengujian slump .................................................................... 53
Gambar IV.33. Perendaman benda uji ........................................................... 54
Gambar IV.34. Pengujian kuat tekan beton ................................................... 55
Gambar IV.35. Pengujian kuat lentur ............................................................ 57
Gambar V.1. Retak awal balok A .................................................................. 72
Gambar V.2. Retak awal balok B................................................................... 72
Gambar V.3. Balok A setelah mencapai beban ultimate ............................... 74
Gambar V.4. Balok B setelah mencapai beban ultimate................................ 74
Gambar V.5. Balok C setelah mencapai beban ultimate................................ 74
xv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel III.1. Komponen bahan baku semen type 1 ........................................ 11
Tabel III.2. Ukuran baja tulangan beton polos............................................... 13
Tabel III.3. Nilai deviasi standar ................................................................... 24
Tabel III.4. Hubungan factor air-semen dan kuat tekan rata-rata silinder
beton pada umur 28 hari .............................................................. 24
Tabel III.5. Faktor air semen maksimal ........................................................ 25
Tabel III.6. Nilai slump .................................................................................. 25
Tabel III.7. Ukuran maksimum agregat ........................................................ 26
Tabel III.8. Perkiraan kebutuhan air berdasarkan nilai slump dan ukuran
maksimum agregat...................................................................... 26
Tabel III.9. Perkiraan kebutuhan agregat kasar permrter kubik beton,
berdasarkan ukuran maksimum agregat dan modulus halus
pasirnya, dalam m3 ..................................................................... 26
Tabel IV.1. Variasi jenis dan jumlah benda uji ............................................. 38
Tabel IV.2. Proporsi campuran beton ........................................................... 49
Tabel V.1. Pengujian terhadap kandungan zat organik ................................. 58
Tabel V.2. Pengujian kandungan lumpur ...................................................... 59
Tabel V.3. Pengujian berat jenis dan penyerapan air .................................... 59
Tabel V.4. Pengujian gradasi agregat halus .................................................. 60
Tabel V.5. Pengujian keausan agregat .......................................................... 61
Tabel V.6. Pengujian berat jenis dan penyerapan agregat kasar ................... 62
Tabel V.7. Pengujian gradasi agregat kasar .................................................. 63
Tabel V.8. Hasil perhitungan campuran beton .............................................. 64
Tabel V.9. Hasil pengujian slump ................................................................. 65
Tabel V.10. Hasil pengujian berat jenis beton .............................................. 65
Tabel V.11. Hasil pengujian kuat tarik baja .................................................. 66
Tabel V.12. Hasil pengujian kuat tekan beton .............................................. 66
Tabel V.13. Hasil analisis kekakuan secara teoritis ...................................... 69
Tabel V.14. Hasil analisis kekakuan secara eksperimen ............................... 70
xvi
Tabel V.15. Hasil perhitungan beban retak awal secara teoritis dan
eksperimen ................................................................................. 71
Tabel V.16. Hasil perhitungan beban ultimate secara teoritis dan
eksperimen ............................................................................... 73
xvii
DAFTAR GRAFIK
Halaman
Grafik V.1. Gradasi agregat halus ................................................................. 61
Grafik V.2. Gradasi agregat kasar ................................................................. 64
Grafik V.3. Perbandingan kuat tekan beton .................................................. 67
xviii
DAFTAR NOTASI
A = luas penampang struktur, mm2.
As = luas tulangan longitudinal tarik, mm2.
A’s = luas tulangan longitudinal tekan, mm2.
Asb = luas tulangan bagi
As,maks = batas maksimum luas tulangan tarik pada perencanaan beton bertulang
As,min = batas minimum luas tulangan tarik pada perencanaan beton bertulang
As,u = luas tulangan yang diperlukan berdasarkan hasil hitungan
Av,u = luas tulangan begel yang diperlukan dari hasil hitungan
amaks,leleh= tinggi a maksimum pada batas tulangan tarik sudah leleh, mm
a’min,leleh= tinggi a minimum pada batas tulangan tekan sudah leleh, mm
b = lebar penampang struktur, mm
d = jarak antara tepi serat beton tekan dan pusat berat tulangan tarik, mm
ds = jarak antara pusat berat tulangan tarik dan tepi serta beton tarik, mm.
ds1 = jarak antara tepi serat beton tarik dan pusat berat tulangan tarik pada
baris pertama, mm.
Ec = 4700. √f′c = modulus elastisitas beton, MPa.
Es = modulus elastisitas baja tulangan = 200000 MPa.
h = tinggi penampang struktur, mm.
I = momen inersia penampang struktur, mm4.
Kmaks = faktor momen pikul maksimum, MPa.
Md = momen desain penampang struktur, Nmm.
Mn = momen nominal aktual penampang struktur, Nmm.
m = jumlah tulangan maksimum per baris selebar balok atau kolom.
MOR = Modulus of Repture, MPa.
n = jumlah total batang tulangan pada hitungan balok atau kolom.
S = suatu jarak sebesar 1 meter atau 1000 mm.
Sb = tebal selimut beton atau lapis lindung beton, mm.
Sn = jarak bersih antar tulangan pada arah horisontal, mm.
U = kuat perlu atau beban terfaktor, N, N/m atau Nmm.
Vc = gaya geser yang dapat ditahan oleh beton, N.
xix
Vn = gaya geser nominal pada struktur beton bertulang, N.
Vu = gaya geser perlu atau gaya geser terfaktor, N.
αs = konstanta yang digunakan untuk menghitung gaya geser oleh beton.
β = rasio sisi panjang terhadap sisi pendek penampang kolom, daerah beban
terpusat, atau daerah reaksi pada perhitungan pondasi telapak.
ε'c = regangan tekan beton.
ε's = regangan tarik baja tulangan.
λ = faktor beton agregat ringan.