20080605103649muh.arfian nd
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
TINJAUAN TEGANGAN LEKAT BAJA TULANGAN ULIR (DEFORMED) DENGAN BERBAGAI VARIASI DIAMETER DAN PANJANG PENYALURAN PADA
BETON NORMAL
Diajukan Kepada Universitas Islam Indonesia Jogjakarta Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Derajat Sarjana Strata Satu (S1) Teknik Sipil
Muh. Arfian Nurdhiansyah 03 511 079
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA YOGYAKARTA
2008
TUGAS AKHIR
TINJAUAN TEGANGAN LEKAT BAJA TULANGAN ULIR (DEFORMED) DENGAN BERBAGAI VARIASI DIAMETER DAN PANJANG PENYALURAN PADA
BETON NORMAL
Diajukan Kepada Universitas Islam Indonesia Jogjakarta Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Derajat Sarjana Strata Satu (S1) Teknik Sipil
Disusun Oleh : Muh. Arfian Nurdhiansyah
03.511.079
Disetujui : Pembimbing :
A Kadir Aboe, Ir. MS. H Tanggal:
KATA PENGANTAR
Assalamu’alikum Wr.Wb
Puji sukur kami panjatkan kehadirat allah SWT, yang telah melimpahkan
rahmat dan hidayah-nyalah, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir
ini dengan judul “ Tinjauan tegangan lekat baja tulangan ulir (deformed) dengan
berbagai variasi diameter dan panjang penyaluran pada beton normal ”.
Penyusunan tugas akhir ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
jenjang kesarjanaan Strata 1 pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan, Universitas Islam Indonesia.
Selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir dan penyusunan laporan Tugas
Akhir, kami telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Untuk itu dalam kesempatan ini kami menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak dan Ibu yang selalu mendoakan saya (amin).
2. Bapak Dr. Ir. H Ruzardi, MS, selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan Universitas Islam Indonesia.
3. Bapak Ir. Faisol AM, MS, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Islam Indonesia.
4. Bapak Ir. H. A. Kadir Aboe, MS, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
5. Tim penguji Sidang dan Pendadaran pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas
Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia.
iii
6. Bapak/Ibu Dosen pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan Universitas Islam Indonesia.
7. Seluruh karyawan Laboratorium Bahan Konstruksi Teknik, Jurusan Teknik
Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia.
8. Seluruh karyawan Bagian Pengajaran, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik
Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia.
9. Mbak Astri, Mas Rosid, Dik Kiki, Dik Rasya, Anna yang telah memberikan
semangat dan motivasi sehingga terselesainya tugas akhir ini.
10. Teman-teman satu perjuangan teknik sipil angkatan 2003 yang selalu ada
disetiap suka maupun duka.
11. Teman-teman kos yang selalu memberi semangat dan Motivasinya.
Dan masih banyak pihak-pihak lain yang turut membantu saya dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini, baik secara moril maupun material yang tidak bisa
disebutkan satu persatu.
Kami menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih banyak
kekurangannya. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang bersifat
membangun demi perbaikan Laporan Tugas Akhir ini.
Dan akhirnya kami berharap semoga Laporan Tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi kita semua. Amin
Wassalamu’alaikum Wr,Wb
Yogyakarta, Januari 2008
Penyusun Muh. Arfian Nd
iv
MOTTO ”Sesungguhnya sholatku, ibadahku, hidup dan matiku hanyalah untuk Allah, penguasa semesta alam tiada sekutu bagi-Nya, dan demekian itulah yang diperintahakan kepadaku dan aku adalah orang yang pertama-tama menyerahkan diri kepada Allah”. (QS. Al An’Am: 162-163)
“ Gagal adalah tahapan keberhasilan. Kerja keras dan doa adalah kunci keberhasilan”
“ tiada kata terlambat selagi masih ada waktu,
niat dan usaha”
v
Halaman Persembahan
WxÇztÇ ÑxÜtáttÇ ut{tz|t wtÇ áâ}âw áçâ~âÜ UxÜ~tà Ä|ÅÑt{tÇ Üt{Åtà wtÇ ~tÜâÇ|t@açt
~âÑxÜáxÅut{t~tÇ _tÑÉÜtÇ gâztá T~{|Ü |Ç| ~xÑtwtM
~ Ayahku tercinta ~ Ibuku tercinta
~Kakak dan adiku tercinta
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul .................................................................................................. i
Lembar Pengesahan ............................................................................................ ii
Kata Pengantar .................................................................................................... iii
Lembar Motto ..................................................................................................... v
Lembar Persembahan .......................................................................................... vi
Daftar Isi ........................................................................................................... vii
Daftar Notasi ....................................................................................................... x
Daftar Tabel ........................................................................................................ xii
Daftar Gambar..................................................................................................... xiv
Daftar Lampiran .................................................................................................. xvi
Abstraksi ........................................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN............................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................... 3
1.4.1 Manfaat Teoritis .............................................................. 3
1.4.2 Manfaat Praktis ............................................................... 3
1.5 Batasan Masalah ...................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 5
BAB III LANDASAN TEORI....................................................................... 8
3.1 Pengertian Beton ...................................................................... 8
3.2 Material Penyusun Beton ........................................................ 8
3.2.1 Semen Portland ............................................................... 8
3.2.2 Agregat............................................................................ 10
3.2.3 Air .................................................................................. 12
vii
3.3 Baja Tulangan .......................................................................... 13
3.4 Sifat-sifat Beton ....................................................................... 15
3.4.1 Sifat-sifat Beton Segar .................................................... 15
3.4.2 Sifat-sifat Beton Setelah Mengeras................................. 16
3.5 Perawatan (Curring) ................................................................ 17
3.6 Kuat Tekan Beton .................................................................... 18
3.7 Tegangan Lekat........................................................................ 19
3.8 Pengujian Pencanbutan Keluar Pelekatan ............................... 26
BAB IV METODE PENELITIAN ............................................................... 27
4.1 Umum....................................................................................... 27
4.2 Bahan dan Benda Uji .............................................................. 27
4.2.1 Bahan ........................................................................... 27
4.2.2 Benda Uji .................................................................... 28
4.3 Peralatan Penelitian ................................................................. 29
4.4 Tahap Penelitian ...................................................................... 31
4.4.1 Tahapan persiapan ....................................................... 32
4.4.2 Tahap Pengujian Agregat Halus .................................. 32
1. Pengujian Kadar Lumpur ......................................... 32
2. Pengujian Berat Jenis (specific gravity) .................. 33
3. Pengujian Gradasi ................................................... 34
4.4.3 Tahap Pengujian Agregat Kasar .................................. 34
1. Pengujian Berat Jenis (specific gravity) .................. 34
2. Pengujian Gradasi ................................................... 35
3. Pengujian Kadar lumpur .......................................... 36
4.4.4 Tahap pengujian Baja Tulangan .................................. 37
4.5 Perancangan Adukan Beton .................................................... 37
4.6 Pembuatan Benda Uji .............................................................. 47
4.7 Perawatan Benda Uji (curring) ............................................... 48
4.8 Pengujian Kuat tekan ............................................................... 49
4.9 Pengujian Kuat Lekat .............................................................. 49
viii
4.10 Analisis Hasil ........................................................................... 50
4.10.1 Silinder Beton ............................................................... 50
4.10.2 Baja Tulangan ............................................................... 50
4.10.3 Bond Pull Out Test ........................................................ 52
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................. 55
5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton ................................................... 55
5.2 Pengujian Kuat Tarik Baja ....................................................... 56
5.3 Hasil Pengujian Kuat Lekat Baja Tulangan Ulir
dengan Beton ......................................................................... 57
5.3.1 Kuat Lekat Baja Tulangan Ulir diameter 10 mm
dengan Beton................................................................... 57
5.3.2 Kuat Lekat Baja Tulangan Polos diameter 12 mm
dengan Beton ................................................................. 61
5.4 Hubungan Panjang Penyaluran Terhadap Tegangan Lekat .... 64
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 68
6.1 Kesimpulan .............................................................................. 68
6.2 Saran-saran............................................................................... 69
Daftar Pustaka
Lampiran
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Unsur-unsur penyusun utama semen ................................................ 9
Tabel 3.2 Persyaratan gradasi agregat halus ASTM C 33-74a ......................... 11
Tabel 3.3 Persyaratan gradasi agregat kasar ASTM C 33-74a ......................... 12
Tabel 4.1 Tingkat pengendalian Pekerjaan ....................................................... 38
Tabel 4.2 Faktor pengendali deviasi standar..................................................... 39
Tabel 4.3 Nilai kuat tekan beton ....................................................................... 40
Tabel 4.4 Penetapan nilai slump ....................................................................... 42
Tabel 4.5 Kebutuhan air per meter kubik beton................................................ 43
Tabel 4.6 Kebutuhan semen minimum ............................................................. 44
Tabel 4.7 Pengelompokan benda uji ................................................................. 48
Tabel 4.8 Perhitungan sesar beton..................................................................... 52
Tabel 5.1 Hasil Pengujian Kuat tekan beton..................................................... 55
Tabel 5.2 Hasil Pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 10 mm......... 56
Tabel 5.3 Hasil Pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 13 mm......... 56
Tabel 5.4 Hasil Pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 16 mm......... 56
Tabel 5.5 Hasil Pengujian kuat tarik baja tulangan polos diameter 12 mm...... 56
Tabel 5.6 Sesar beton dengan baja tulangan ulir diameter 10 mm,
Ld = 100 mm..................................................................................... 58
Tabel 5.7 Kuat lekat rata-rata baja tulangan ulir ............................................... 61
Tabel 5.8 Sesar beton dengan baja tulangan polos diameter 12 mm,
Ld = 200 mm..................................................................................... 62
Tabel 5.9 Kuat lekat kritis dan maksimum baja tulangan polos diameter 12 mm,
Ld = 200 mm.................................................................................... 61
Tabel 5.10 Tegangan lekat per satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir
Diameter 10 mm ............................................................................. 65
Tabel 5.11 Tegangan lekat per satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir
Diameter 13 mm ............................................................................. 65
Tabel 5.12 Tegangan lekat per satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir
Diameter 16 mm ............................................................................. 66
xii
Tabel 5.13 Perbandingan panjang penyaluran eksperimen dengan
SKSNI T-15-1991-03........................................................................ 66
xiii
DAFTAR NOTASI
Ab : Luas tampang tulangan baja
A : Luas tampang beton silinder
a : Jarak antar puncak ulir dengn tulangan
b : Lebar puncak ulir
c : Jarak antar ulir
d : Diameter tulangan
db : Diameter nominal
d’b : Diameter dalam
d”b : Diameter luar
ƒb : Tegangan lekat/ kuat lekat permukaan
E : Modulus elastisitas baja tulangan
ε : Regangan
fas : Faktor air semen
f’c : Kuat tekan beton
f’cr : Kuat tekan beton rata-rata
fy : Tegangan leleh baja tulangan
Lo : Panjang penjepitan
Ld : Panjang penyaluran
P : Beban pada benda uji
Pleleh : Gaya tarik leleh baja
Pmaks : Gaya tarik leleh baja maksimum
SK SNI : Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia
∆ : Perpanjangan total baja dan beton
∆s : Perpanjangan baja
∆c : Sesar
υa : Tegangan lekat/kuat lekat disepanjang permukaan baja
υc : Tegangan lekat/kuat lekat baja tulangan ulir dan beton
∆T : Beban cabut uji pull-out
x
σleleh : Tegangan leleh baja
σmaks : Tegangan maksimum baja
% : Persen
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Diagram tegangan regangan hasil uji tarik (Paulay, 1975) ............ 14
Gambar 3.2 Panjang penjangkaran baja tulang pada suatu struktur .................. 20
Gambar 3.3 Panjang penyaluran baja tulangan.................................................. 20
Gambar 3.4 Tegangan pada baja tulangan ulir .................................................. 22
Gambar 3.5 Mekanisme kerusakan antara baja tulangan ulir dan beton ........... 23
Gambar 3.6 Sesar antara baja tulangan dan beton ............................................. 24
Gambar 3.7 Pengujian pencabutan keluar pelekatan, dengan distribusi-
Distribusi tegangan pelekatan ........................................................ 26
Gambar 4.1 Universal testing machine shimatzu UMH 30 ............................... 31
Gambar 4.2 Grafik faktor air semen .................................................................. 40
Gambar 4.3 Grafik mencari faktor air semen .................................................... 41
Gambar 4.4 Grafik persentase agregat halus terhadap agregat keseluruhan
untuk ukuran butir maksimal 20 mm .......................................... 45
Gambar 4.5 Grafik hubungan kandungan air, berat jenis agregat campuran
dan berat beton ............................................................................ 46
Gambar 4.6 Sketsa pengujian pull out ............................................................... 50
Gambar 4.7 Sesar antara baja tulangan dan beton ............................................. 51
Gambar 4.8 Kurva antara pembebanan dan sesar beton ..................................... 52
Gambar 4.9 Diagram alir tahap penelitian .......................................................... 54
Gambar 5.1 Kurva beban sesar beton maksimum (baja ulir diameter 10 mm,
Ld = 100 mm) ............................................................................ 59
xiv
Gambar 5.2 Kurva beban sesar beton kritis (baja ulir diameter 10 mm, Ld =
100 mm) ..................................................................................... 59
Gambar 5.3 Kurva beban sesar beton maksimum (baja polos diameter 12
mm, Ld = 200) mm .................................................................... 62
Gambar 5.4 Kurva beban sesar beton kritis (baja polos diameter 12 mm, Ld =
200 mm) ..................................................................................... 63
xv
ABSTRAKSI Hilangnya lekatan antara beton dan baja tulangan pada struktur
mengakibatkan keruntuhan total pada balok. Untuk menghindari hal tersebut perlu ditinjau nilai tegangan lekat beton dan baja tulangan agar diperoleh keseimbangan gaya antara baja tulangan dan beton. Salah satu persyaratan dalam struktur beton bertulang adalah adanya lekatan antara tulangan dan beton, sehingga apabila pada struktur beton tersebut diberikan beban tidak akan terjadi selip antara baja tulangan dan beton, asalkan tersedia panjang penyaluran dan diameter tulangan yang cukup.
Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimental laboratorium. Pada penelitian ini digunakan baja tulangan ulir yang ditanam pada benda uji silinder, variasi baja tulangan ulir yang digunakan berdiameter ulir 10 mm, 13 mm , 16 mm dan variasi panjang penyaluran 100 mm, 150 mm, 200 mm, terhadap beton normal. Masing-masing benda uji di uji dengan metode ”bond pull-out test”.
Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh tegangan lekat masing-masing diameter baja tulangan. Dari tegangan lekat tersebut dibutuhkan suatu panjang penyaluran untuk diameter baja tulangan D 10, D13 , D16 berturut-turut adalah 108,8012 mm, 113,4586 mm, 138,8582 mm.
Kata kunci: Tegangan lekat, baja tulangan ulir
xvii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beton sangat banyak digunakan secara luas sebagai bahan bangunan. Banyaknya
penggunaan beton dalam suatu konstruksi menuntut upaya penciptaan mutu yang
baik. Usaha yang serius terhadap upaya pengembangan teknologi perlu didukung
dengan penelitian guna menyempurnakan kekurangan-kekurangan yang dimiliki oleh
suatu bahan bangunan.
Ditinjau dari segi kekuatan, beton mempunyai keunggulan-keunggulan antara
lain relatif kuat menahan gaya tekan, mudah pengerjaan dan perawatannya, mudah
dibentuk sesuai dengan kebutuhan, tahan terhadap perubahan cuaca, lebih tahan
terhadap api dan korosi serta memiliki kuat desak yang tinggi. Namun demikian,
beton juga mempunyai kelemahan secara struktural yaitu kuat tarik yang rendah, sifat
yang getas, sehingga terbatas dalam penggunaannya. Untuk menahan gaya tarik,
beton diberi baja tulangan sehingga struktur beton merupakan kombinasi dari beton
dan baja atau disebut beton bertulang. Salah satu persyaratan dalam struktur beton
bertulang adalah adanya lekatan antara tulangan dan beton, sehingga apabila pada
struktur beton tersebut diberikan beban tidak akan terjadi selip antara baja tulangan
dan beton, asalkan tersedia panjang penyaluran dan diameter tulangan yang cukup.
Hilangnya lekatan antara beton dan baja tulangan pada struktur
mengakibatkan keruntuhan total pada balok. Untuk menghindari hal tersebut perlu
ditinjau nilai tegangan lekat beton dan baja tulangan agar diperoleh keseimbangan
gaya antara baja tulangan dan beton, yaitu gaya-gaya yang dapat ditahan antara baja
tulangan dan beton sama dengan gaya yang dapat ditahan baja tulangan pada batas
leleh. Tegangan lekat pada beton bertulang adalah satu sifat yang dimiliki pada
struktur beton bertulang, yang besarnya dapat dihitung berdasarkan gaya persatuan
1
luas nominal besi tulangan yang diselimuti oleh beton. Hal-hal yang dapat
mempengaruhi kekuatan lekat antara lain: diameter baja tulangan, panjang
penjangkaran, mutu beton, permukaan besi, kadar rongga yang membatasi antara besi
dan beton, dan sebagainya.
Di lapangan ada dua macam baja tulangan yaitu baja tulangan polos dan baja
tulangan ulir (deformed) yang digunakan untuk konstruksi bangunan. Baja tulangan
ulir (deformed) sering digunakan untuk struktur beton bertulang. Persyaratan dalam
struktur beton bertulang adalah adanya lekatan antara baja tulangan dan beton. Oleh
karena itu, diperlukan penelitian untuk mencari nilai tegangan lekat baja tulangan ulir
(deformed) pada beton bertulang.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, dapat dirumuskan
permasalahan sebagai berikut:
Berapa nilai kuat lekat beton dan tulangan baja ulir (deformed) dengan variasi
diameter tulangan dan panjang penyaluran.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pengaruh panjang penyaluran baja tulangan ulir (deformed)
terhadap kuat lekat pada beton normal.
2. Mengetahui pengaruh diameter baja tulangan ulir (deformed) terhadap
kuat lekat pada beton normal.
3. Mengetahui perilaku kelekatan baja tulangan ulir (deformed) dan beton
normal yang berhubungan dengan beban hingga baja mencapai luluh.
2
1.4 Manfaat Penelitian
1.4.1 Manfaat Teoritis
1. Memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi
khususnya teknologi beton bertulang.
2. Menambah pengetahuan tentang beton bertulang dalam struktur.
3. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam
perencanaan struktur beton bertulang agar lebih aman, ekonomis dan efisien.
1.4.2 Manfaat Praktis
Mengetahui perbedaan kuat lekat antara beton dan baja tulangan ulir
(deformed) dengan berbagai variasi panjang penyaluran dan diameter tulangan.
1.5 Batasan Masalah
Agar penelitian ini tidak terlalu luas dan lebih terarah, maka diadakan
batasan-batasan permasalahan sebagai berikut:
1. Beton yang digunakan adalah beton normal dengan kuat tekan beton (f’c) =
25 MPa.
2. Besarnya nilai slump yang direncanakan ± 10 cm.
3. Portland Cement yang dipergunakan adalah semen serbaguna (jenis I) dengan
merk Holcim kemasan 50 Kg.
4. Agregat halus (pasir) yang berasal dari Kali Boyong Merapi, Kaliurang.
Untuk agregat yang lolos saringan 5 mm sebagai agregat halus (pasir),
sedangkan agregat yang tertahan saringan 5 mm dianggap sebagai agregat
kasar (kerikil). Agregat yang digunakan dalam penelitian ini dalam keadaan
jenuh kering permukaan (saturated surface dry)
5. Air yang dipergunakan berasal dari laboratorium Bahan Konstruksi Teknik
Universitas Islam Indonesia.
3
6. Menggunakan baja tulangan ulir (deformed) dengan diameter 10 mm, 13 mm,
16 mm.
7. Menggunakan baja tulangan polos dengan diameter 12 mm sebagai
perbandingan.
8. Panjang penyaluran tulangan sebesar 100 mm, 150 mm, 200 mm.
9. Pengujian tegangan lekat menggunakan Universal Testing Machine ( UTM )
10. Jumlah benda uji sebanyak 33 buah untuk pengujian kuat lekat, masing-
masing sampel dibuat 3 buah benda uji, untuk pengujian kuat desak beton
sebanyak 3 buah benda uji.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Beton (concrete) terbuat dari semen (portland cement), air, agregat (berupa
batuan kasar dan halus) dalam proporsi perbandingan tertentu dengan ataupun tanpa
bahan tambah yang membentuk masa padat. (SK SNI T-15-1991-03)
Beton normal adalah beton yang mempunyai berat satuan 2200 Kg/m3 sampai
2500 Kg/m3 dan dibuat menggunakan agregat alam yang dipecah maupun tidak
dipecah. (SK SNI-03-2847-2002)
Beton didapat dari pencampuran bahan-bahan agregat halus dan kasar yaitu
pasir, batu, batu pecah atau bahan semacam lainnya, dengan menambahkan
secukupnya bahan perekat semen, dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan
reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Agregat
halus dan kasar, disebut sebagai bahan susun kasar campuran, merupakan komponen
utama beton. (Istimawan Dipohusodo, 1999:1)
Salah satu anggapan yang digunakan dalam perencanaan dan analisis struktur
beton bertulang ialah bahwa lekatan batang tulangan baja dengan beton yang
mengelilinginya berlangsung sempurna tanpa terjadi penggelinciran atau pergeseran.
Berdasarkan atas anggapan tersebut dan juga sebagai akibat lebih lanjut, pada waktu
komponen struktur beton bertulang bekerja menahan beban akan timbul tegangan
lekat yang berupa shear interlock pada permukaan singgung antara batang tulangan
dengan beton. Penambatan atau penjangkaran ujung batang tulangan baja akan
berlangsung dengan baik apabila batang tulangan tersebut tertanam kokoh di dalam
5
beton pada jarak kedalaman tertentu yang disebut sebagai panjang penyaluran batang
tulangan baja. (Istimawan, 1999:181)
Bahan kombinasi beton bertulang dimungkinkan karena adanya beberapa sifat
yang baik di dalam kerjasama antara beton dan baja tulangan. Sifat yang terpenting
adalah beton dan baja mempunyai tegangan lekat dan tegangan lentur yang cukup
besar. Tegangan lekat timbul antara baja dan beton jika baja ingin berubah tempat
terhadap beton. Gaya tarik dan tekan pada baja menimbulkan tegangan lekat di
tempat kontak baja dan beton. Jika tegangan lekat melalui suatu harga batas, baja
akan berubah tempat, akan bergeser. Perubahan tempat ini menimbulkan tegangan
luncur yang ingin menahan penggeseran. (Roosseno, 1954:30)
Suatu persyaratan dasar dalam konstruksi beton bertulang adalah adanya
lekatan (bond) diantara penulangan dan beton sekelilingnya, ini berarti dibawah
beban kerja tidak terjadi selip dari baja tulangan relatif terhadap beton sekeliling
boleh jadi tidak atau dapat mengakibatkan keruntuhan total dari balok. Sekalipun
terjadi pemisahan yang menyeluruh dari tulangan dan beton pada hampir keseluruhan
panjang, suatu balok dapat saja terus memikul beban selama tulangan tidak lepas
pada ujung-ujungnya. Pengangkeran mekanis dari ujung tulangan dapat digunakan
untuk mendapatkan integritas dari sistem, atau dimana mungkin, tulangan harus
diangkerkan dengan jalan menanamkannya melewati titik dimana beban
menimbulkan tarik maksimum, dengan jarak yang cukup untuk mengembangkan
kapasitas tarik penuh dari batang tulangan. (Wang, 1993:197)
Agar beton bertulang dapat berfungsi dengan baik sebagai bahan komposit
dimana batang baja tulangan saling bekerja sama sepenuhnya dengan beton, maka
perlu diusahakan supaya terjadi penyaluran gaya yang baik dari suatu bahan ke bahan
yang lain. Untuk menjamin hal ini diperlukan adanya lekatan yang baik antara beton
dengan penulangan, dan penutup beton yang cukup tebal. Agar baja tulangn dapat
6
menyalurkan gaya sepenuhnya melalui ikatan, baja harus tertanam di dalam beton
hingga suatu kedalaman tertentu yang dinyatakan dengan panjang penyaluran.
(Vis dan Gideon, 1993:66)
Percobaan pull-out dapat memberikan perbedaan yang baik antara efisien
lekatan berbagai jenis permukaan tulangan dan panjang penanamannya (embedment
length). Akan tetapi, hasilnya belum memberikan tegangan lekat sesungguhnya pada
struktur rangka. Pada percobaan ini beton mengalami tekan dan baja mengalami tarik,
dimana beton dan baja disekelilingnya mengalami tegangan yang sama.
(Nawy P.E, 1990:398)
7
8
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1 Pengertian Beton
Beton adalah pencampurn antara semen portland, air dan agregat dengan atau
tanpa bahan tambahan (admixture) tertentu. Material pembentuk beton tersebut
dicampur merata dengan komposisi tertentu menghasilkan suatu campuran yang
homogen sehingga dapat dituang dalam cetakan untuk dibentuk sesuai keinginan.
Campuran tersebut bila dibiarkan akan mengalami pengerasan sebagai akibat reaksi
kimia antara semen dan air yang berlangsung selama jangka waktu panjang atau
dengan kata lain campuran beton akan bertambah keras sejalan dengan umurnya.
3.2 Material Penyusun Beton
3.2.1 Semen Portland
Semen Portland adalah bahan berupa bubuk halus yang mengandung kapur
(CaO), Silika (SiO2), Alumina (Al2O3) dan oksida besi (Fe2O3). Komponen terbesar
penyusun semen adalah kapur (60%-65%). Semen portland dibuat dengan cara
membakar bahan dasar semen menjadi klinker yang kemudian digiling halus menjadi
semen dan ditambahkan gypsum.
Semen merupakan unsur terpenting dalam pembuatan beton, karena semen
berfungsi sebagai bahan pengikat untuk mempersatukan bahan agregat kasar dan
agregat halus menjadi satu massa yang kompak dan padat. Semen akan berfungsi
sebagai pengikat apabila diberi air, sehingga semen tergolong bahan pengikat
hidrolis.
Hampir dua pertiga bagian semen terbentuk dari zat kapur yang proporsinya
berperan penting terhadap sifat semen. Zat kapur yang berlebihan kurang baik untuk
semen, serta menyebabkan disintegrasi (perpecahan) semen setelah timbul ikatan.
9
Kadar kapur yang tinggi tapi tidak berlebihan cenderung memperlahan perkerasan
tetapi menghasilkan kekuatan awal yang tinggi. Kekurangan kapur menghasilkan
semen yang lemah dan bilamana kurang sempurna pembakarannya, menyebabkan
ikatan yang cepat.
Reaksi kimia antara semen Portland dengan air menghasilkan senyawa yang
disertai dengan pelepasan panas. Kondisi ini mengandung resiko besar terhadap
penyusutan beton yang berakibat pada keretakan beton. Reaksi semen dengan air
dibedakan menjadi dua, yaitu periode pengikatan dan periode pengerasan. Pengikatan
merupakan peralihan dari keadaan plastis menuju keadaan keras. Sedangkan
pengerasan adalah penambahan kekuatan setelah pengikatan selesai. (Kardiyono
Tjoekrodimuljo, 1995)
Ketika semen dicampur dengan air, timbul reaksi kimia antar unsur-unsur
penyusun semen dengan air. Reaksi ini menghasilkan bermacam-macam senyawa
kimia yang menyebabkan ikatan dan pengerasan. Unsur utama semen tersebut adalah
seperti tercantum dalam tabel 3.1 berikut ini:
Tabel 3.1 Unsur-unsur penyusun utama semen
Nama unsur Simbol Komposisi Kimia
Trikalsium Silikat
Dikalsium Silikat
Trikalsium Aluminat
Tetrakalsium Aluminoferrite
C3S
C2S
C3A
C4AF
3 CaO SiO2
2 CaO SiO2
3 CaO Al2O3
4 CaO Al2O3 Fe3O3
Sumber : Teknologi Beton Kardiyono Tjokrodimuljo, 1995
Menurut tipenya, semen portland dapat dibedakan menjadi lima macam, yaitu
sebagai berikut:
1. Tipe I :Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan
persyaratan khusus.
10
2. Tipe II :Semen Portland yang penggunaannya memerlukan ketahanan sulfat
dan panas hidrasi sedang.
3. Tipe III :Semen Portland yang penggunaanya menuntut persyaratan kekuatan
awal yang tinggi.
4. Tipe IV : Semen Portland dengan panas hidrasi rendah.
5. Tipe V : Semen Portland dengan ketahanan sulfat tinggi.
Jika semen Portland dicampur dengan air, maka komponen kapur dilepaskan
dari senyawa, yang banyaknya mencapai sekitar 20% dari berat semen. Kondisi
tersebut yang bisa terjadi adalah lepasnya kapur dari semen yang dapat menyebabkan
terjadinya pemisahan struktur. Situasi ini harus dicegah dengan menambahkan pada
semen suatu mineral silika. Mineral yang ditambahkan ini akan bereaksi dengan
kapur bila ada uap air membentuk bahan yang kuat yaitu kalsium silikat.
3.2.2 Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi
dalam campuran mortar atau beton. Agregat ini menempati sebanyak 60%-80% dari
volume mortar atau beton. Meskipun hanya sebagai bahan pengisi, tetapi agregat
sangat berpengaruh terhadap sifat mortar atau beton. Bentuk, tekstur, dan gradasi
agregat mempengaruhi sifat pengikatan dan pengerasan beton segar. Sedangkan sifat
fisik, kimia, dan mineral mempengaruhi kekuatan, kekerasan dan ketahanan dari
beton, sehingga pemilihan agregat merupakan suatu bagian yang penting dalam
pembuatan mortar atau beton.
Maksud penggunaan agregat di dalam campuran beton ialah:
1. Menghemat penggunaan semen portland
2. Menghasilkan beton dengan kekuatan besar
3. Mengurangi penyusutan pada pengerasan beton
4. Dengan gradasi agregat yang baik dapat tercapai beton padat
11
5. Sifat mudah dikerjakan (wokabilitas) dapat diperiksa pada adukan beton
dengan gradasi yang baik.
Sifat yang paling penting dari suatu agregat adalah kekuatan hancur dan
ketahanan terhadap benturan, yang dapat mempengaruhi ikatan dengan pasta semen,
porositas, dan karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap
proses pembekuan pada musim dingin, dan ketahanan terhadap penyusutan.
Berdasarkan ukuran butiran, agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu
agregat halus dan agregat kasar.
a. Agregat Halus
Agregat halus untuk beton dapat berupa pasir alam hasil disintegrasi alami dari batu-
batuan (natural sand) atau berupa pasir buatan yang dihasilkan dari alat-alat pemecah
batuan (artificial sand) dengan ukuran kecil (0,15-5 mm). Agregat halus harus
memenuhi persyaratan gradasi agregat halus yang telah ditentukan.
Persyaratan gradasi agregat halus dapat dilihat dalam tabel 3.2 berikut ini:
Tabel 3.2 Prasyaratan gradasi agregat halus ASTM C 33-74a
Ukuran saringan (mm) Persentase lolos (%)
9,50
4,75
2,36
1,18
0,60
0,30
0,15
100
95-100
80-100
55-85
25-60
10-30
2-10
Sumber : Bahan dan Praktek Beton Murdock & Brook, 1979
12
b. Agregat Kasar
Agregat kasar didefinisikan sebagai butiran yang tertahan saringan 4,75 mm (No.4
standart ASMT). Agregat kasar sebagai bahan campuran untuk membentuk beton
dapat berupa kerikil atau batu pecah. Kerikil ialah bahan yang terjadi sebagai hasil
disintegrasi alami dari batu-batuan, sedangkan batu pecah ialah bahan yang diperoleh
dari hasil pemecahan batu yang paling besar. Agregat kasar juga harus memenuhi
persyaratan gradasi agregat kasar yang telah ditentukan.
Persyaratan gradasi untuk agregat kasar dapat dilihat pada tabel 3.3 berikut ini:
Tabel 3.3 Persyaratan gradasi agregat kasar ASTM C 33-74a
Ukuran saringan (mm) Persentase lolos (%)
25
19
12,5
9,5
4,75
2,36
95-100
-
25-60
-
0-10
0-5
Sumber : Bahan dan Praktek Beton Murdock & Brook, 1979
3.2.3 Air
Air merupakan bahan yang penting dalam pembuatan beton, karena air
diperlukan untuk bereaksi dengan semen. Air juga diperlukan untuk menjadi pelumas
antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan. Menurut Kole dan Kusuma (1993),
semen dapat mengikat air sekitar 40% dari beratnya. Dengan kata lain, air sebanyak
0,4 dari berat semen sudah cukup untuk membuat seluruh semen berhidrasi.
Campuran air yang berlebihan dapat menurunkan kualitas beton. Pada beton, semen
dan air yang berupa pasta akan mengikat agregat . Ruang yang tidak ditempati butiran
semen maupun agregat akan berupa rongga yang berisi air dan udara. Rongga-rongga
13
yang terbentuk akan tetap tinggal ketika beton telah mengeras, yang berakibat pada
penurunan kualitas beton.
Air diperlukan pada pembuatan beton agar terjadi reaksi kimia dengan semen
untuk membasahi agregat dan untuk melumas campuran agar mudah pengerjaannya,
umumnya air minum dapat dipakai untuk campuran beton (Nawy,1998).
Selain air dibutuhkan untuk reaksi pengikat, dipakai pula sebagai perawatan
sesudah beton dituang, dan keasaman tidak boleh pHnya > 6, juga tidak boleh terlalu
sedikir mengandung kapur (Gideon, Kole&Sagel, 1993)
Air yang digunakan harus memenuhi persyaratan kualitas air sebagai berikut
(Kardiyono, 1992):
1. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat
organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.
3. Tidak mengandung kolorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.
4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
3.3 Baja Tulangan
Beton tidak dapat menahan gaya tarik melebihi nilai tertentu tanpa mengalami
retak-retak. Untuk itu, agar beton dapat bekerja dengan baik dalam suatu sistem
struktur, perlu dibantu dengan memberinya perkuatan penulangan yang terutama akan
mengemban tugas menahan gaya tarik yang bakal timbul didalam sistem. Untuk
keperluan penulangan tersebut digunakan bahan baja yang memiliki sifat teknis
menguntungkan, dan baja tulangan yang digunakan dapat berupa batang baja lonjoran
ataupun kawat rangkaian las (wire mesh) yang berupa batang kawat baja yang
dirangkai dengan teknik pengelasan.
Di dalam setiap struktur beton bertulang, harus diusahakan supaya tulangan
baja dan beton dapat mengalami deformasi secara bersamaan, dengan maksud agar
terdapat ikatan yang kuat di antara keduanya. Agar dapat berlangsung lekatan erat
antara baja tulangan dengan beton, selain baja polos berpenampang bulat (BJTP) juga
14
digunakan batang deformasian (BJTD), yaitu batang tulangan baja yang
permukaannya dikasarkan secara khusus, diberi sirip teratur dengan pola tertentu atau
batang tulangan yang dipilin pada proses produksinya.
Gambar 3.1 Diagram tegangan regangan hasil uji tarik (Paulay, 1975)
Garis O-A menunjukkan fase elastis, dimana pada fase ini hubungan tegangan
regangan adalah linier. Titik A disebut batas proporsional, tegangan dititik A disedut
tegangan proporsional yang nilainya sangat dekat dengan tegangan leleh (fy) dengan
regangan sebesar 0,002. Kemiringan (sloop) garis O-A menunjukkan modulus
elastisitas (E) yang dikenal juga sebagai young modulus. Diatas batas elastis,
tegangan yang terjadi relatif konstan, sedangkan regangan terus bertambah hingga
mencapai titik B. Garis A-B menunjukkan keadaan plastis. Setelah melampaui titik B
tegangan dan regangan meningkat kembali dan mencapai tegangan maksimum dititik
C, dimana di C disebut tegangan ultimit (kuat tarik baja) dengan nilai regangan
berbeda tergantung mutu bajanya. Fase B-C disebut pergeseran regangan (strain
hardening). Setelah melampaui titik C, penampang baja mengalami penyempitan
(necking) yang mengakibatkan tegangan menurun dan akhirnya baja putus di D
dengan nilai regangan yang berbeda tergantung mutu bajanya. Fase C-D disebut
pelunakan regangan (strain softening).
15
3.4 Sifat-sifat Beton
3.4.1 Sifat-sifat Beton Segar
a. Mudah dikerjakan (wokability)
Kemudahan pengerjaan (wokability) merupakan tingkat kemudahan adukan
beton untuk diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan tanpa mengurangi
homogenitas beton, dan beton tidak terurai (bleeding) yang berlebihan untuk
mencapai kekuatan yang direncanakan. Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat
kemudahan dikerjakan antara lain:
1. Jumlah air yang dipakai dalam campuran beton. Makin banyak air yang
dipakai makin mudah beton segar dikerjakan.
2. Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan
adukan beton, karena diikuti dengan bertambahnya air campuran untuk
memperoleh nilai fas yang tetap.
3. Gradasi campuran pasir dan kerikil. Apabila mengikuti gradasi campuran
yang telah disarankan oleh peraturan, maka adukan beton akan mudah
dikerjakan.
4. Pemakaian butir-butir batuan yang bulat mempermudah cara pengerjaan
beton.
5. Pemakaian butir maksimum kerikil yang dipakai juga berpengaruh terhadap
tingkat kemudahan pengerjaan.
6. Cara pemadatan adukan beton. Bila dilakukan dengan alat getar, maka
diperlukan tingkat kelecakan (keenceran) yang berbeda.
Faktor utama yang mempengaruhi wokability adalah kandungan air di dalam
campuran, sedangkan faktor lainnya adalah gradasi agregat, bentuk, dan tekstur
permukaan agregat, proporsi campuran serta kombinasi gradasi. Tingkat kemudahan
pengerjaan berkaitan erat dengan tingkat kelecakan (keenceran) adukan beton. Untuk
mengetahui tingkat kelecakan adukan beton biasanya dilakukan dengan percobaan
slump. Makin besar nilai slump berarti adukan beton semakin encer dan ini berarti
semakin mudah dikerjakan. Pada umumnya nilai slump berkisar antara 5 - 12,5 cm.
16
b. Pemisahan Kerikil (segregation)
Kecenderungan butir-butir kerikil memisahkan diri dari campuran adukan
beton disebut segregation. Campuran beton yang kelebihan air dapat menyebabkan
segregasi, dimana terjadi pengendapan partikel yang berat ke dasar beton segar dan
partikel-partikel yang lebih ringan akan menuju ke permukaan beton segar. Hal-hal
tersebut akan mengakibatkan beberapa keadaan pada beton yaitu terdapat lubang-
lubang udara, beton menjadi tidak homogen dan permeabilitas serta keawetan
berkurang.
c. Pemisahan Air (bleeding)
Kecerendungan campuran untuk naik ke atas (memisahkan diri) pada beton
segar yang baru saja dipadatkan disebut bleeding. Hal ini disebabkan
ketidakmampuan bahan solid dalam campuran untuk menahan seluruh air campuran
ketika bahan itu bergerak ke bawah.
Air naik ke atas sambil membawa semen dan butir-butir halus pasir, yang
pada akhirnya setelah beton mengeras akan tampak sebagai selaput. Lapisan ini
dikenal sebagai laitance. Bleeding biasanya terjadi pada campuran beton basah
(kelebihan air) atau campuran adukan beton dengan nilai slump tinggi.
3.4.2 Sifat-sifat Beton Setelah Mengeras
a. Kekuatan (strength)
Kekuatan beton meliputi kekuatan tekan, kekuatan tarik dan kekuatan geser.
Faktor air semen (fas) sangat mempengaruhi kuat tekan beton, semakin kecil fas
semakin tinggi kuat tekan beton. Kekuatan beton semakain meningkat dengan
bertambahnya umur beton akan terus berjalan walaupun lambat.
b. Ketahanan
Beton dikatakan mempunyai ketahanan yang baik apabila bertahan lama
dalam kondisi tertentu tanpa mengalami kerusakan selama bertahun-tahun. Kondisi
yang dapat mengurangi daya tahan beton dapat disebabkan faktor dari luar dan dari
17
dalam beton itu sendiri. Faktor luar antara lain cuaca, suhu yang ekstrem, erosi,
kembang dan susut akibat basah atau kering yang silih berganti dan pengaruh bahan
kimia. Faktor dari dalam yaitu reaksi agregat dengan senyawa alkali.
c. Rangkak dan Susut
Pembebanan dalam jangka waktu panjang dengan tegangan yang konstan
akan mengakibatkan deformasi yang terjadi secara lambat, yang disebut rangkak
(creep). Rangkak dipengaruhi oleh umur beton, regangan, faktor air semen, dan
kekuatan beton.
Proses susut (shringkage) didefinisikan sebagai perubahan bentuk volume
yang tidak berhubungan dengan beban. Apabila beton mengeras, berarti beton
tersebut megalami susut. Hal-hal yang mempengruhi susut antara lain mutu agregat
dan faktor air semen. Pada umumnya proses rangkak selalu dihubungkan dengan
susut karena keduanya terjadi bersamaan dan seringkali memberi pengaruh yang
sama, yaitu deformasi yang bertambah sesuai dengan bertambahnya waktu.
3.5 Perawatan (curring)
Pengadaan air mempengaruhi reaksi kimia yang terjadi selama proses
pengikatan dan pengerasan beton. Meskipun dalam keadaan normal, air yang tersedia
dalam jumlah memadai untuk hidrasi penuh selama pencampuran, namun perlu
adanya jaminan bahwa masih ada air yang tertahan atau jenuh untuk memungkinkan
kelanjutan reaksi kimia. Penguapan dapat menyebabkan suatu kehilangan air yang
cukup berarti sehingga mengakibatkan terjadinya proses hidrasi, dengan konsekuensi
berkurangnya kekuatan. Disamping itu penguapan juga dapat menyebabkan
penyusutan kering yang terlalu awal dan cepat sehingga berakibat timbul tegangan
tarik yang menyebabkan retak, kecuali bila beton telah mencapai kekuatan yang
cukup untuk menahan tegangan yang terjadi.
Perlu dilakukan perawatan untuk mempertahankan kelembaban beton, sejak
adukan dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras. Dalam hal ini agar beton
18
berada dalam suhu yang dikehendaki pada waktu yang ditentukan dan diperhatikan
agar terhindar dari perbedaan suhu yang besar baik dalam betonnya sendiri maupun
dalam hubungannya dengan keadaan sekelilingnya. Perawatan yang baik akan
memperbaiki kualitas beton. Disamping lebih kuat dan lebih awet terhadap agresi
kimia, beton yang dirawat dengan baik akan lebih tahan terhadap aus dan lebih kedap
air.
3.6 Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton adalah besarnya beban persatuan luas. Kuat tekan beton
ditentukan oleh perbandingan semen, agregat halus, agregat kasar, air dan berbagai
campuran lainnya. Perbandingan air terhadap semen merupakan faktor utama dalam
menentukan kuat tekan beton.
Besarnya kuat tekan beton dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:
1. Jenis semen dan kualitasnya, mempengaruhi kuat tekan rata-rata dan kuat
batas beton.
2. Jenis dan lekak-lekuk bidang permukaan agregat, penggunaan agregat batu
pecah akan meningkatkan kuat teka dibanding penggunaan kerikil halus dari
sungai.
3. Perawatan beton harus diperhatikan, sebab kehilangan kekuatan akibat
pengeringan sebelum waktunya adalah sekitar 40%.
4. Suhu mempengaruhi kecepatan pengerasan, semakin tinggi suhu semakin
cepat pengerasan pada beton.
5. Umur, pada keadaan normal kekuatan beton bertambah dengan umurnya.
Kecepatan bertambahnya kekuatan, bergantung pada jenis semen yang
digunakan, misal semen dengan almina yang tinggi akan menghasilkan beton
dengan kuat hancur pada umur 24 jam sama dengan semen portland biasa
umur 28 hari. Pengerasan berlangsung terus secara lambat sampai beberapa
tahun.
19
3.7 Tegangan Lekat
Sebuah batang dengan penanaman yang cukup di dalam beton, tidak dapat
dicabut keluar. Apabila setelah gesekan diujung yang dibebani berlangsung cukup
jauh untuk menyalurkan pelekatan pada suatu panjang yang besar, batang ini
mencapai kekuatan lelehnya dan gagal akan ditarik, kemudian batang ini dinyatakan
sebagai diangker penuh dalam beton (Ferguson, 1984)
Kuat lekat merupakan kombinasi kemampuan antara baja tulangan dan beton
yang menyelimutinya dalam menahan gaya-gaya yang dapat menyebabkan lepasnya
lekatan antara baja tulangan dan beton (Winter, 1993)
Pada penggunaan sebagai salah satu komponen bangunan, beton selalu
diperkuat dengan batang baja tulangan yang diharapkan baja dapat bekerja sama
dengan baik, sehingga hal ini akan menutup kelemahan yang ada pada beton yaitu
kurang kuat dalam menahan gaya tarik, sedangkan beton hanya diperhitungkan untuk
menahan gaya tekan.
Menurut Nawy (1986), kuat lekat antara baja tulangan dan beton yang
membungkusnya dipengaruhi oleh faktor:
1. Adhesi antara elemen beton dan bahan penguatnya yaitu tulangan baja.
2. Efek gripping (memegang) sebagai akibat dari susut pengeringan beton
disekeliling tulangan, dan saling geser antara tulangan dengan beton di
sekelilingnya.
3. Efek kualitas beton dan kekuatan tarik dan tekannya.
4. Efek mekanis penjangkaran ujung tulangan.
5. Diameter tulangan.
Kuat lekat antara beton dan baja tulangan akan berkurang apabila mendapat
tegangan yang tinggi karena pada beton terjadi retak-retak. Hal ini apabila terus
berlanjut akan dapat mengakibatkan retakan yang terjadi pada beton menjadi lebih
lebar dan biasanya bersamaan dengan itu akan terjadi defleksi pada balok. Dalam hal
ini fungsi dari beton bertulang menjadi hilang karena baja tulangan telah terlepas dari
beton. Meskipun demikian, penggelinciran yang terjadi antara baja tulangan dan
20
beton disekelilingnya kadang tidak mengakibatkan keruntuhan balok secara
menyeluruh. Hal ini disebabkan karena ujung-ujung baja tulangan masih berjangkar
dengan kuat, sekalipun telah terjadi pemisahan diseluruh batang baja tulangan.
Baja tulangan
P = beban
Ld = Panjang penjangkaran
Gambar 3.2 Panjang penjangkaran baja tulangan pada suatu struktur
Dasar utama teori panjang penyaluran adalah dengan memperhitungkan suatu
baja tulangan yang ditanam di dalam masa beton. Sebuah gaya F diberikan pada baja
tulangan tersebut. Gaya ini selanjutnya akan ditahan antara baja tulangan dengan
beton di sekelilingnya. Tegangan lekat bekerja sepanjang baja tulangan yang tertanam
di dalam massa beton, sehingga total gaya yang harus dilawan sebelum batang baja
tercabut keluar dari masa beton adalah sebanding dengan luas selimut baja tulangan
yang tertanam dikalikan dengan kuat lekat antara beton dengan baja tulangan. Untuk
lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.3.
Masa Beton
Baja Tulangan Ld
Gambar 3.3 Panjang penyaluran baja tulangan
P
d
21
Mengacu pada gambar 3.3, dapat dirumuskan gaya tarik yang dapat ditahan
oleh lekatan baja tulangan dengan beton. Untuk menjamin lekatan antara baja
tulangan dan beton tidak mengalami kegagalan, diperlukan adanya syarat panjang
penyaluran. Agar terjadi keseimbangan antara gaya horisontal, maka beban (N) yang
dapat ditahan sama dengan luas penampang baja dikalikan dengan kuat lekatnya.
P = Ld . π . d . fb (1)
Dengan mendistribusikan nilai P = fs . Ab maka didapat persamaan :
Ab . fs = Ld . π . d . fb (2)
Agar terjadi keseimbangan maka pada perencanaan selalu bertujuan dicapainya
tegangan leleh (fy) pada baja. Oleh karena itu fs dalam persamaan (2) diubah menjadi
fy.
Ab . fy = Ld . π . d . fb (3)
Kemudian dengan mengganti nilai Ab dengan 2
4dπ (untuk satu batang bulat) didapat
panjang penyaluran (Ld) :
Ld = fbdf by
4.
(4)
dengan : P = beban (N)
Ab = luas baja tulangan (mm2)
fy = tegangan baja leleh (Mpa)
d = diameter baja tulanang (mm)
Ld = panjang penyaluran (mm)
fb = kuat lekat/tegangan lekat (Mpa)
Rumus yang digunakan untuk menghitung tegangan lekat baja tulangan ulir
berbeda dengan baja tulangan polos karena bentuk permukaannya. Baja ulir dapat
meningkatkan kapasitas lekatan karena penguncian dua ulir dan beton di
22
sekelilingnya. Tegangan lekat yang terjadi diantara dua ulir adalah gabungan dari
beberapa tegangan dibawah ini:
1. Tegangan lekat yang dihasilkan dari adhesi di sepanjang permukaan baja
tulangan.
2. Tegangan lekat permukaan.
3. Tegangan lekat yang bekerja di permukaan beton silinder yang berbatasan
dengan baja tulangan ulir.
Hubungan antara tegangan dan gaya dapat dilihat dari rumus:
∆T = π.d’b (b+c).νa + π cbbbb cdf
ddνπ ...
4"
2'2"
≈−
(6)
Nominal Diameter
(Sumber : R. Park and T. Paulay 1974)
Gambar 3.4 Tegangan pada baja tulangan ulir
Tegangan lekat yang dihasilkan dari adhesi di sepanjang permukaan baja
tulangan sangat kecil dibandingkan dengan tegangan lekat permukaan yang
mengelilingi ulir. Oleh karena itu, υa dapat diabaikan untuk tujuan praktis. Hubungan
antara dua komponen penting tegangan lekat, ƒb dan υc dapat disederhanakan sebagai
berikut :
1. Karena b ≈ 0,1 c
2. Karena a ≈ 0,05 , luas permukaan dari salah satu ulir adalah : 'bd
addd
bbb ..
4
2'2"
ππ ≈−
(7)
23
(Sumber : R. Park and T. Paulay 1974)
Gambar 3.5 Mekanisme kerusakan antara baja tulangan ulir dan beton
Keterangan gambar:
1. Untuk gambar 3.5 (a) → a/c > 0,15
2. Untuk gambar 3.5 (b) → a/c < 0,10
Dari Gambar 3.5 didapat rumus:
∆T = π.db.a.ƒb ≈ π.db.c.υc (8)
Maka :
bc fca
≈υ (9)
Dengan : ∆T = beban (N)
a = jarak antara puncak ulir dengan tulangan (mm)
b = lebar puncak ulir (mm)
c = jarak antar ulir (mm)
db = diameter nominal (mm)
= diameter dalam (mm) 'bd
= diameter luar (mm) "bd
ƒb = tegangan lekat/kuat lekat permukaan (MPa)
υa = tegangan lekat/kuat lekat disepanjang permukaan baja (Mpa)
υc = tegangan lekat/kuat lekat baja tulangan ulir dan beton (Mpa)
24
Menurut Park dan pauly (1975), yang disebut dengan tegangan lekat kritis
adalah tegangan terkecil yang menyebabkan terjadinya selip pada ujung yang
dibebani sebesar 0,25 mm (0,01 inchi) dan sebesar 0,05 mm (0,002 inchi) pada balok.
∆c
∆
Gambar 3.6 Sesar antara baja tulangan dan beton
Dari Gambar 3.6 dapat dirumuskan bahwa sesar (∆c) yang terjadi setelah pembeban
adalah:
∆c = ∆ - ∆s (10)
Dengan : ∆c = sesar
∆ = pertambahan panjang total
∆s = pertambahan panjang baja
Pertambahan panjang baja dicari dengan rumus :
EALopL..
=∆ (11)
Dengan : ∆L = pertambahan panjang baja
P = beban
Lo = panjang mula-mula baja
E = modulus young
A = luas penampang baja
Menurut SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.5.2 menentukan bahwa panjang
penyaluran Ld untuk batang tulanga baja tarik deformasian dan tulangan rangkai las
adalah sebagai berikut :
Ld = Ldb x faktor modifikasi (12)
25
Dengan : Ld = panjang penyaluran
Ldb = panjang penyaluran dasar
a. Panjang penyaluran dasar :
1. Batang D-35 atau lebih kecil : 0,02 Ab fy / cf '
2. Batang D-45 : 25 fy / cf '
3. Batang D-55 : 40 fy / cf '
4. Kawat berulir : 3/8 db.fy/ cf '
b. Faktor modifikasi diambil :
1. Tulangan atas : 1,4
2. Tulangan dengan fy > 400 Mpa : 2-(400/fy)
3. Beton ringan bila kuat tarik belah fct < 1 : cf ' /(1,8fct)
4. Beton ringan tanpa menentukan kekuatan tarik
Beton ringan berpasir : 1,18
Beton ringan tanpa pasir : 1,33
5. Penulangan mendatar spasi pkp 150 mm, : 0,80
Jarak bersih antara tulangan < 70 mm
6. Tulangan dalam lilitan spiral diameter > 5mm
Dan jarak lilitan < 100 mm : 0,75
3.8 Pengujian Pencabutan Keluar Pelekatan
Suatu batang ditanamkan dalam sebuah silinder dari beton dan gaya yang
dibutuhkan untuk mencabut batang itu keluar atau membuatnya bergeser secara
berlebihan diukur. Dalam gambar diperlihatkan rambatan sesar dan tegangan lekat
pada pengujian pencabutan keluar pelekatan (Bond Pull-out Test). Dari gambar
26
tersebut tampak bahwa sesar antara baja tulangan dan beton merambat dari ujung
yang dibebani ke bagian ujung yang tak dibebani (Ferguson, 1986).
Gambar 3.7 Pengujian pencabutan keluar pelekatan, dengan distribusi-
distribusi tegangan pelekatan.
27
BAB IV
METODE PENELITIAN
4.1 Umum
Hasil akhir dari suatu penelitian ditentukan oleh metode yang digunakan pada
penelitian tersebut. Penelitian dapat berjalan dengan sistemetis dan lancar serta
mencapai tujuan yang diinginkan tidak terlepas dari metode penelitian yang
disesuaikan dengan prosedur, alat dan jenis penelitian. Berikut ini akan diuraikan
pelaksanaan metode penelitian yang meliputi :
1. Persiapan bahan penelitian
2. Alat-alat yang digunakan
3. Pelaksanaan penelitian
4. Hasil penelitian
Pada penelitian ini digunakan benda uji silinder dengan variasi penanaman
baja ulir diameter 10 mm, 13 mm, 16 mm sedalam 100 mm, 150 mm dan 200 mm.
Dengan menggunakan beton kuat desak rencana 25 MPa. Sampel terdiri dari dua
kelompok yaitu untuk pengujian dengan kuat desak dan pengujian untuk kuat lekat
yaitu dengan bond pull-out test.
4.2 Bahan dan Benda Uji
4.2.1 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Semen Portland tipe I
Semen sebagai bahan pengikat adukan beton dipilih semen tipe I merek
Holcim. Pengamatan dilakukan secara visual terhadap kemasan kantong 50
kg, tertutup rapat, bahan butirannya halus serta tidak terjadi penggumpalan.
28
2. Agregat Halus (pasir)
Pada penelitian ini agregat halus diambil dari kali Boyong Merapi, Kaliurang.
Sebelum dipakai sebagai benda uji, pasir diuji untuk mengetahui kelayakan
dan data teknis meliputi kandungan lumpur, gradasi pasir dan berat jenis.
3. Agregat kasar (kerikil)
Kerikil memiliki diameter antara 5 mm sampai dengan 20 mm. Pemilihan
agregat berdasarkan kekuatan dan keuletan agregat yang tergantung dari
bahan pembentuk batuannya. Agregat kasar yang digunakan berasal dari
Clereng Kulonprogo, Yogyakarta.
4. Air
Air yang digunakan berasal dari jaringan air bersih Laboratorium Bahan
Konstruksi Teknik, FTSP UII. Pemakaian air tidak diuji secara khusus, sebab
secara visual air di Laboratorium BKT telah memenuhi syarat untuk material
penyusun beton.
5. Baja Tulangan
Pada penelitian ini digunakan baja tulangan ulir (deformed) D10, D13, D16
dan baja tulangan polos diameter 12 mm sebagai pembanding yang dibeli
dipasaran.
4.2.2 Benda Uji
Benda uji yang digunakan pada penelitian ini adalah beton silinder dengan
kuat desak rencana 25 MPa. Variasi penanaman baja tulangan ulir diameter 10 mm,
13 mm, 16 mm sedalam 100 mm, 150 mm dan 200 mm. Sedangkan untuk baja
tulangan polos diameter 12 mm dengan penanaman 200 mm. Perawatan sampel
dengan cara direndam dalam air selama 27 hari, dan 1 hari diangin-anginkan. Sampel
terdiri dari dua kelompok yaitu untuk pengujian dengan kuat desak dan pengujian
untuk kuat lekat yaitu dengan bond pull-out test.
a. Benda uji Silinder beton yang berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm dibuat
sebanyak 3 buah dan digunakan untuk menguji kuat tekan beton.
29
b. Silinder beton dengan diameter 150 mm tinggi 300 mm ditanam baja tulangan
ulir (deformed) ditengahnya D10, D13, D16 dengan variasi panjang
penyaluran 100 mm, 150 mm, 200 mm. Benda uji tersebut dibuat sebanyak 3
buah untuk masing-masing diameter dan panjang penyaluran. Selanjutnya
dilakukan pengujian kuat lekat (bond strength). Sebagai perbandingan, maka
digunakan tulangan polos dengan diameter 12 mm dengan penanaman 200
mm.
4.3 Peralatan
Beberapa alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi alat untuk
mempersiapkan material dan benda uji untuk pengujian. Peralatan yang dipakai
tersebut berada di Laboratorium Bahan Konstruksi Teknik FTSP UII.
1. Saringan/ayakan
Dalam penelitian ini menggunakan dua saringan, yaitu saringan yang
digunakan untuk memperoleh kerikil (agregat kasar) dengan diameter ukuran
maksimum 20 mm, dan saringan yang digunakan untuk memperoleh pasir
(agregat halus) dengan diameter maksimum 5 mm.
2. Mesin siever
Mesin yang digunakan untuk menggetarkan susunan ayakan yang dipasang
berurutan sesuai ukuran diameter untuk mendapatkan variasi butiran modulus
halus pasir.
3. Timbangan
Timbangan digunakan untuk mengukur berat bahan penyusun beton (semen,
pasir, kerikil dan air) serta bahan uji berupa silinder.
4. Mesin aduk beton (rotating drum mixer)
Mesin ini digunakan untuk mengaduk bahan susun beton seperti semen,
kerikil, pasir dan air.
30
5. Mesin uji desak beton (Compressing Testing Machine)
Mesin uji desak dengan merk ADR 3000 kapasitas 2000 kN, digunakan untuk
menguji kuat desak beton.
6. Cetakan benda uji
Cetakan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cetakan silinder, ukuran
diameter 150 mm dan tinggi 300mm, cetakan silinder terbuat dari bahan
logam yang sisi-sisinya dapat dilepas satu sama lain dengan cara melepas
baut-bautnya.
7. Kerucut abrams
Pengukuran kelecakan adukan beton dalam percobaan slump digunakan
kerucut abrams. Kerucut yang berlubang pada kedua ujungnya mempunyai
diameter bawah 20 cm, diameter atas 10 cm, serta tinggi 30 cm. Alat ini juga
dilengkapi dengan tongkat baja berdiameter 1,6 cm, panjang 60 cm serta
bagian ujung tongkat dibulatkan sebagai alat penumbuk.
8. Mistar dan kaliper
Mistar dipakai untuk mengukur penurunan beton segar pada pengujian slump,
sedangkan kaliper digunakan untuk mengukur diameter tulangan baja dan
dimensi benda uji.
9. Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air yang dibutuhkan untuk
membuat adukan beton.
10. Sekop
Sekop yang digunakan adalah sekop besar dan sekop kecil yang berfungsi
untuk memasukkan adukan beton ke dalam mixer dan juga untuk
memasukkan adukan beton ke dalam cetakan silinder.
11. Dial gauge
Alat yang digunakan untuk mengetahui besarnya gaya dan regangan yang
terjadi pada saat pull-out. Tingkat ketelitian alat ini yang dapat terbaca adalah
0,01 mm.
31
12. Mesin uji tarik
Mesin uji kuat tarik digunakan untuk mengetahui kuat leleh dan kuat tarik
baja tulangan. Selain itu mesin ini juga digunakan dalam pengujian pull-out.
Dalam penelitian ini digunakan Universal Testing Machine (UTM).
13. Alat bantu lainnya seperti ember, alat pemotong baja dan bak air untuk
merendam (merawat) benda uji selama perawatan.
Gambar 4.1 Universal Testing Machine
4.4 Tahap Penelitian
Sebagai penelitian yang ilmiah, penelitian ini harus dilaksanakan dalam
sistimatika dan urutan yang jelas dan teratur sehingga hasilnya dapat
dipertanggungjawabkan. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bahan
Konstruksi Teknik, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Islam
Indonesia, Yogyakarta. Pelaksanaan percobaan dibagi dalam beberapa tahap, yaitu:
32
4.4.1 Tahap Persiapan
Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian
dipersiapkan terlebih dahulu agar penelitian dapat berjalan dengan lancar.
4.4.2 Tahap Pengujian Agregat Halus
Pengujian bahan ini meliputi pemeriksaan kadar Lumpur, berat jenis serta
gradasi agregat halus.
1. Pengujian Kadar Lumpur
Kadar Lumpur agregat halus tidak boleh lebih dari 5% dari berat
keringnya. Pengujian kadar Lumpur dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a. Pasir dikeringkan dalam oven.
b. Pasir kering oven ditimbang seberat W1.
c. Memasukkan pasir tersebut ke dalam tabung gelas ukur.
d. Melakukan proses pencucian dengan cara sebagai berikut :
1. Menuangkan air ke dalam tabung berisi pasir setinggi ± 12 cm
diatas permukaan pasir.
2. Menutup tabung rapat-rapat
3. Mengocok tabung sebanyak 20 kali
4. Membuang airnya dengan hati-hati tanpa ada pasir yang ikut
terbuang.
5. Mengulangi percobaan ini beberapa kali sampai airnya jernih.
e. Menuang pasir kedalam wadah, jika masih terdapat air dibuang
dengan menggunakan pipet.
f. Mengeringkan pasir dalam cawan tersebut dalam oven dengan suhu
110 0 C selama 24 jam.
g. Mendiamkannya setelah 24 jam hingga mencapai suhu ruang.
h. Menimbang pasir yang sudah dikeringkan dalam oven. (berat pasir =
W2 gram)
33
Kandungan Lumpur dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
%1001
21 xW
WW −
2. Pengujian Berat Jenis (specific gravity)
Pengujian berat jenis dilakukan dengan cara sebagi berikut:
a. Ambil pasir dalam kondisi jenuh permukaan (SSD) sebanyak 500 gram.
b. Memasukkan pasir tersebut kedalam piknometer kemudian ditambahkan
air hingga 90 % volume piknometer.
c. Memutar mutar piknometer sehinnga gelembung udara pada pasir telah
keluar semua.
d. Menimbang piknometer yang berisi pasir dan air tersebut, (kode Bt)
e. Mengeluarkan pasir dari piknometer dan memasukkan ke cawan dengan
membuang air terlebih dahulu. Jika dalam cawan masih ada air keluarkan
dengan menggunakan pipet.
f. Memasukkan pasir dalam cawan ke dalam oven dengan suhu 110˚ C
selama 24 jam.
g. Mengisi piknometer yang kosong dan bersih dengan air sampai penuh dan
menimbangnya (kode B)
h. Menimbang pasir yang telah dimasukkan ke dalam oven (kode Bk)
i. Berat jenis jenuh kering muka = BtB −+ 500
500 (gr/cm3)
j. Berat jenis curah = BtB
Bk−+ 500
(gr/cm3)
k. Penyerapan air = %100500 xBk
Bk− (%)
3. Pengujian Gradasi
34
Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui susunan diameter
butiran pasir dan prosentase modulus kehalusan butir yaitu menunjukkan
tinggi rendahnya tingkat kehalusan butir dalam suatu agregat.
Pengujian gradasi dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a. Menyiapkan pasir kering oven dalam suhu 110 ˚C
b. Mengambil dan menimbang pasir sebanyak 2000 gr
c. Mengmbil dan menyusun saringan dengan susunan diameter dari
bawah ke atas: pan; 0,15 mm; 0,30 mm; 0,60 mm; 1,2 mm; 2,4
mm; 4,8 mm; 10,00 mm; 20,00 mm; 40,00 mm.
d. Meletakkan saringan pada mesin penggetar atau vibrator
e. Memasukkan pasir pada ayakan paling atas kemudian
menghidupkan vibrator selama ± 15 menit.
f. Menuangkan sisa butiran yang tertahan pada masing-masing
ayakan diatas cawan dan menimbangnya satu persatu.
g. Mencatat dan menimbang hasil setiap ayakan.
h. Perhitungan modulus halus butir (MHB) dengan menggunakan
rumus di bawah ini:
MHB = % berat tertinggal komulatif / 100
4.4.3 Tahap Pengujian Agregat Kasar
Pengujian bahan ini meliputi pemeriksaan berat jenis kerikil, analisis saringan
dan modulus halus butir (gradasi), adapun penjelasannya adalah sebagai berikut:
1. Pengujian Berat Jenis (specific gravity)
Pengujian berat jenis (specific gravity) dilakukan dengan cara sebagai
berikut:
a. Mengambil kerikil (sampel) kemudian dicuci untuk menghilangkan
kotoran.
35
b. Membuat kerikil tersebut sehingga dalm kondisi jenuh kering
permukaan.(kode Bj)
c. Mengambil kerikil yang telah jenuh kering muka sebanyak 5000 gr.
d. Memasukkan kerikil ke dalam kontainer dan direndam selama 24 jam
e. Setelah 24 jam, menimbang kontainer dan kerikil dalam keadaan
terendam dalam air. (kode Ba)
f. Menuangkan kerikil kedalam cawan dan memasukkannya ke dalam
oven dengan suhu 110 0C selama 24 jam.
g. Menimbang kerikil yang telah di oven. (kode Bk)
h. Berat jenis jenuh kering muka = BaBj
Bj−
(gr/cm3)
i. Berat jenis curah = BaBj
Bk−
(gr/cm3)
j. Penyerapan = %100xBk
BkBj − (%)
2. Pengujian Gradasi
Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui susunan variasi
diameter agregat kasar dan modulus kekasarannya dan membuat grafik
hubungan antar dimeter ayakan dengan keadaan komulatif butiran yang lolos.
Pengujian gradasi agregat kasar dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a. Menyiapkan kerikil yang telah dioven selama 24 jam dengan suhu
110˚C seberat 3000 gr.
b. Menyiapkan satu set ayakan dan menyusun berurutan mulai dari
diameter bawah ke atas : pan; 0,15 mm; 0,30 mm; 0,60 mm; 1,2 mm;
2,4 mm; 4,8 mm; 10,00 mm; 20,00 mm; 40,00 mm.
c. Menuangkan kerikil ke dalam ayakan paling atas dan menutup rapat-
rapat susunan ayakan tersebut dan diletakkan di mesin getar.
d. Menghidupkan mesin getar selama ± 15 menit.
36
e. Menimbang dan mencatat berat agregat kasar yang tertinggal diatas
masing-masing ayakan.
f. Perhitungan modulus halus butir (mhb) dengan menggunakan rumus
di bawah ini:
MHB = % berat tertinggal komulatif / 100
3. Pengujian Kadar Lumpur
Kadar Lumpur agregat kasar tidak boleh lebih dari 1% dari berat
keringnya. Pengujian kadar Lumpur dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a. Krikil dikeringkan dalam oven.
b. Krikil kering oven ditimbang seberat W1.
c. Mencuci krikil tersebut didalam saringan 200.
d. Menuang krikil kedalam wadah, jika masih terdapat air dibuang
dengan menggunakan pipet.
e. Mengeringkan krikil dalam cawan tersebut dalam oven dengan suhu
110 0 C selama 24 jam.
f. Mendiamkannya setelah 24 jam hingga mencapai suhu ruang.
g. Menimbang krikil yang sudah dikeringkan dalam oven. (berat krikil =
W2 gram)
h. Kandungan Lumpur dapat dihitung dengan menggunakan rumus
berikut: %1001
21 xW
WW −
4.4.4 Tahap Pengujian Baja Tulangan
Pengujian baja tulangan digunakan untuk mengetahui tegangan leleh,
tegangan maksimum baja tulangan sehingga nilai kuat tarik baja dan mutu kelas
bajanya dapat diketahui.
Pelaksanaan penggujian baja adalah sebagai berikut:
a. Menghitung diameter baja tulangan lalu menghitung luasnya (A)
37
b. Meletakkan pada alat uji tarik lalu memberikan beban (P)
c. Mencatat beban saat baja terjadi leleh, beban maksimum baja dan beban saat
baja mengalami putus.
Untuk mendapatkan nilai tegangan leleh baja, dilakukan pengujian tarik baja dengan
alat UTM (Universal Testing Machine) dan dihitung dengan persamaan:
A
Plelehleleh =σ
A
Pmaksmaks =σ
εσ
=E
Dengan : =lelehσ tegangan leleh baja
=maksσ tegangan maksimum baja
gaya tarik leleh baja =lelehP
gaya tarik leleh baja maksimum =maksP
A = luas penampang
E = Modulus elastis.
ε = Regangan baja.
4.5 Perancangan Adukan Beton
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode “ The British
Mix Design Method ” atau lebih dikenal di Indonesia dengan cara DOE
(Department Of Environment). Langkah-langkahnya sebagai berikut:
1. Menetapkan kuat tekan beton yang disyaratkan pada 28 hari (fc’)
Kuat tekan beton ditetapkan sesuai dengan persyaratan perencanaan
strukturnya dan kondisi setempat di lapangan. Kuat beton yang disyaratkan
adalah kuat tekan beton dengan kemungkinan lebih rendah hanya 5% saja dari
nilai tersebut.
38
2 Menetapkan nilai deviasi standar ( Sd )
Standar deviasi ditetapkan berdasarkan tingkat mutu pengendalian
pelaksanaan pencampuran betonnya, makin baik mutu pelaksanaan makin
kecil nilainya.
a. Jika pelaksana tidak mempunyai data pengalaman atau mempunyai
pengalaman kurang dari 15 buah benda uji, maka nilai deviasi standar
diambil dari tingkat pengendalian mutu pekerjaan seperti tabel 4.1 :
Tabel 4.1 Tingkat pengendalian pekerjaan
Tingkat pengendalian mutu
pekerjaan
Sd (MPa)
Memuaskan 2,8
Sangat baik 3,5
Baik 4,2
Cukup 5,6
Jelek 7,0
Tanpa kendali 8,4
b. Jika pelaksana mempunyai data pengalaman pembuatan beton serupa
minimal 30 buah silinder yang diuji kuat tekan rata-ratanya pada umur 28
hari, maka jumlah data dikoreksi terhadap nilai deviasi standar dengan
suatu faktor pengali pada tabel 4.2 :
Tabel 4.2 Faktor Pengali deviasi standar
Jumlah data 30 25 20 15 <15
Faktor pengali 1,0 1,03 1,08 1,16 Tidak boleh
3 Menghitung nilai tambah margin (M)
39
M = k. Sd
Keterangan : M = nilai tambah
K = 1,64
Sd = standar deviasi
Rumus di atas berlaku jika pelaksana mempunyai data pengalaman pembuatan
beton yang diuji kuat tekannya pada umur 28 hari. Jika tidak mempunyai data
pengalaman pembuatan beton atau mempunyai pengalaman kurang dari 15
benda uji, nilai M langsung diambil 12 MPa.
4 Menetapkan kuat tekan rata-rata yang direncanakan.
Rumusnya :
f’cr = f’c +M
Keterangan : f’cr = kuat tekan rata-rata
f’c = kuat tekan yang disyaratkan
M = nilai tambah
5 Menetapkan jenis semen
6 Menetapkan jenis agregat (pasir dan kerikil)
7 Menetapkan faktor air semen
Cara menetapkan faktor air semen diperoleh dari nilai terendah ketiga cara,
yaitu :
a) Cara Pertama:
40
Gambar 4.2 Grafik faktor air semen
Misal, kuat tekan selinder ( f’cr = 32 MPa ) pada saat umur beton 28 hari.
Jenis semen tipe I atau garis utuh. Caranya tarik garis lurus dan memotong
28 hari didapatkan faktor air semen (Gambar 4.2)
b) Cara Kedua
Diketahui jenis semen I, jenis agregat kasar batu pecah. Kuat tekan rata-
ratanya pada umur 28 hari, maka gunakan tabel 4.3 :
Tabel 4.3 Nilai kuat tekan beton
Umur Beton Jenis
semen
Jenis agregat
kasar (kerikil) 3 7 28 91
Alami 17 23 33 40 I, II, III
Batu pecah 19 27 37 45
Alami 21 28 38 44 IV
Batu pecah 25 33 44 48
41
Dari tabel 4.3 diperoleh nilai kuat tekan = 37 MPa, yaitu jenis semen I,
kerikil batu pecah dan umur beton 28 hari. Kemudian, dengan faktor air
semen 0,5 dan f’cr = 37 MPa, digunakan grafik penentuan faktor air
semen dibawah ini. Caranya, tarik garis ke kanan mendatar 37, tarik garis
ke atas 0,5 dan berpotongan pada titik A. Buat garis putus-putus dimulai
dari titik A ke atas dan ke bawah melengkung seperti garis yang di atas
dan di bawahnya.
Dibaca setelah membaca nilai kuat tekan dari gambar 4.2
Gambar 4.3 Grafik mencari faktor air semen
c) Cara Ketiga :
Dengan melihat persyaratan untuk berbagai pembetonan dan lingkungan
khusus, beton yang berhubungan dengan air tanah mengandung sulfat dan
untuk beton bertulang terendam air. Dengan cara ini diperoleh :
42
1. Untuk pembetonan di dalam ruang bangunan dan keadaan
keliling non korosif = 0,60.
2. Untuk beton yang berhubungan dengan air tanah, dengan jenis
semen tipe I tanpa pozzolan untuk tanah mengandung SO3
antara 0,3 - 1,2 maka fas yang diperoleh = 0,50.
3. Untuk beton bertulang dalam air tawar dan tipe semen I yaitu
faktor air semennya = 0,50.
Dari ketiga cara di atas ambil nilai yang terendah.
8. Menetapkan faktor air semen minimum
Cara ini didapat dari ketiga cara di atas ambil nilai faktor air semen yang
terkecil.
9. Menetapkan nilai slump
Nilai slump didapat sesuai dari pemakaian beton, hal ini dapat diketahui dari
tabel 4.4 :
Tabel 4.4 Penetapan Nilai Slump (cm)
Pemakaian Beton Maks Min
Dinding, pelat pondasi dan pondasi telapak
bertulang 12,5 5,0
Pondasi telapak tidak bertulang koison, struktur
dibawah tanah 9,0 2,5
Pelat, balok, kolom dan dinding 15,0 7,5
Pengerasan jalan 7,5 5,0
Pembetonan masal 7,5 2,5
10. Menetapkan ukuran besar butir agregat maksimum (kerikil).
11. Menetapkan jumlah kebutuhan air
43
Untuk menetapkan kebutuhan air per meter kubik beton digunakan
Tabel 4.5 :
Tabel 4.5 Kebutuhan air per meter kubik beton (liter)
Slump (mm) Besar ukuran
maks kerikil
(mm)
Jenis
Batuan 0-10 10-30 30-60 60-180
Alami 150 180 205 225 10
Batu pecah 180 205 230 250
Alami 135 160 180 195 20
Batu pecah 170 190 210 225
Alami 115 140 160 175 40
Batu pecah 155 175 190 205
Dalam tabel di atas, bila agregat halus dan agregat kasar yang dipakai
memiliki jenis yang berbeda (alami dan pecahan), maka jumlah air yang
diperkirakan diperbaiki dengan rumus : A = 0,67 Ah + 0,33 Ak
Dengan : A = jumlah air yang dibutuhkan, liter/m3
Ah = jumlah air yang dibutuhkan menurut jenis agregat halusnya
Ak = jumlah air yang dibutuhkan menurut jenis agregat kasarnya
12. Menetapkan kebutuhan semen
Berat semen per meter kubik = maksimumsemenairFaktordibutuhkanyangairJumlah
13. Menetapkan kebutuhan semen minimum
Kebutuhan semen minimum ditetapkan berdasar tabel 4.6 :
44
Tabel 4.6 Kebutuhan semen minimum
Kandungan semen min.
Ukuran maks agregat (mm) Berhubungan dengan Tipe semen
40 20
Air tawar Semua tipe I-V 280 300
Tipe + pozzolan (15 -
40%) / S.P pozzolan
340 380
Air payau
Tipe II atau V 290 330
Air laut Tipe II atau V 330 370
14. Menetapkan kebutuhan semen yang sesuai
Untuk menetapkan kebutuhan semen, lihat langkah l (kebutuhan semen dan
kebutuhan semen minimumnya), maka yang dipakai harga terbesar diantara
keduanya.
15. Penyesuaian jumlah air atau faktor air semen
Jika jumlah semen pada langkah l dan m berubah, maka faktor air semen
berubah yang ditetapkan dengan :
a) Jika akan menurunkan faktor air semen, maka faktor air semen dihitung
lagi dengan cara jumlah air dibagi jumlah semen minimum.
b) Jika akan menaikan jumlah air lakukan dengan cara jumlah semen
minimum dikalikan faktor air semen.
16. Menentukan golongan pasir
Golongan pasir ditentukan dengan cara menghitung hasil ayakan hingga dapat
ditemukan golongannya.
17. Menentukan perbandingan pasir dan kerikil.
Untuk menentukan perbandingan antara pasir dan kerikil dapat dicari dengan
bantuan grafik dibawah ini. Dengan melihat nilai slump yang direncanakan,
ukuran butir maksimum, zona pasir, dan faktor air semen :
45
Gambar 4.4 Grafik persentase agregat halus terhadap agregat keseluruhan
untuk ukuran butir maksimal 20 mm
18. Menentukan berat jenis campuran pasir dan kerikil
a) Jika tidak ada data, maka agregat alami (pasir) diambil 2,7 dan untuk
kerikil (pecahan) diambil 2,7.
b) Jika mempunyai data, dihitung dengan rumus :
Bj campuran = ( P/100 ) x Bj pasir + ( K/100 ) x Bj kerikil
Diketahui : Bj campuran = berat jenis campuran
P = persentase pasir terhadap agregat campuran
K = persentase kerikil terhadap agregat campuran
19. Menentukan berat beton
Untuk menentukan berat beton digunakan data berat jenis campuran dan
kebutuhan air tiap meter kubik, setelah ada data, kemudian dimasukan
kedalam gambar 4.5 :
46
Gambar 4.5 Grafik hubungan kandungan air, berat jenis
agregat campuran dan berat beton
Misalnya, jika berat jenis campuran 2,6
Kebutuhan air tiap meter kubik = 219
Caranya, tentukan angka 219 dan tarik garis keatas memotong garis berat
jenis 2,6 dan tarik garis ke kiri, dan temukan berat jenis betonnya 2325 kg/m3.
20. Menentukan kebutuhan pasir dan kerikil
Berat pasir + berat kerikil = berat beton – kebutuhan air – kebutuhan semen.
21. Menentukan kebutuhan pasir
Kebutuhan pasir = kebutuhan pasir dan kerikil x persentase berat pasir.
22. Menentukan kebutuhan kerikil
Kebutuhan kerikil = kebutuhan pasir dan kerikil – kebutuhan pasir.
47
4.6 Pembuatan Benda Uji
Langkah-langkah pembuatan benda uji tersebut adalah sebagai berikut:
a. Membuat adukan beton dengan kuat desak rencana 25 MPa.
b. Campuran dimasukkan ke dalam alat aduk dan diaduk sampai merata
c. Untuk mengetahui kuat tekan beton dibuat benda uji silinder dengan diameter
150 mm, tinggi 300 mm masing-masing sebanyak 3 buah untuk beton normal
d. Untuk keperluan penelitian kuat lekat dibuat benda uji silinder beton dengan
diameter 150 mm, tinggi 300 mm, dibagian tengah ditanam baja tulangan
dengan kedalaman tertentu.
e. Baja tulangan yang ditanam di dalam benda uji silinder beton yaitu baja
tulangan ulir dengan rincian sebagai berikut:
1. Diameter 10 mm ditanam dalam benda uji silinder beton sepanjang
100 mm, 150 mm dan 200 mm masing-masing sebanyak 3 buah.
2. Diameter 13 mm ditanam dalam benda uji silinder beton sepanjang
100 mm, 150 mm dan 200 mm masing-masing sebanyak 3 buah.
3. Diameter 16 mm ditanam dalam benda uji silinder beton sepanjang
100 mm, 150 mm dan 200 mm masing-masing sebanyak 3 buah.
f. Baja tulangan polos dengan diameter 12 mm digunakan sebagai perbandingan
dengan penanaman 200 mm sebanyak 3 buah.
g. Benda-benda uji tersebut disimpan mengikuti standar perawatan beton
(Curring) yang ada yaitu dengan merendam benda uji di dalam bak berisi air
selama 27 hari, setelah itu benda uji diangin-anginkan sampai benda uji
berumur 28 hari.
h. Setelah berumur 28 hari dilakukan pengujian kuat tekan dan pull out dengan
menggunakan Universal Testing Machine.
48
Agar lebih jelas, banyaknya sampel yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat
pada tabel 4.7
Tabel 4.7 Pengelompokan benda uji
variasi sampel beton normaldimeter
D 10 mm
D 13 mm
D 16 mm
P 12 mm 200 mm 3
penyaluranvariasi panjang
150 mm100 mm
200 mm
333
100 mm150 mm200 mm
333
150 mm200 mm
100 mm 333
333
sampel kuat desakJumlah sampel
4.7 Perawatan Benda Uji (Curring)
Perawatan beton adalah suatu pekerjaan menjaga agar permukaan beton segar
selalu lembab sejak adukan beton dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras.
Hal ini dimaksudkan untuk menjamin agar proses reaksi hidrasi berlangsung dengan
sempurna sehingga timbulnya retak-retak dapat dihindarkan dan mutu beton dapat
terjamin.
Pada penelitian ini perawatan beton adalah dengan merendam beton dalam air
sampai menjelang waktu pengujian. Satu hari sebelum dilakukan pengujian, benda uji
diangkat dan diangin-anginkan sehingga didapat benda uji dalam keadan kering.
Kekuatan beton akan bertambah selama terdapat cukup air yang bisa menjamin
berlangsungnya hidrasi semen secara baik.
49
4.8 Pengujian Kuat Tekan
Pengujian dilakukan dengan Compressing Testing Machine terhadap benda uji
yang berumur 28 hari dengan memberikan tekanan terhadap benda uji sampai runtuh.
Beban yang memecahkan (P) dibagi dengan luas sisi terdesak (A) diperoleh kuat
desak beton tersebut.
Langkah-langah dalam pengujian ini adalah :
1) Menyiapkan silinder beton yang akan diuji yang telah diukur dimensinya,
meletakkan silinder beton pada alat uji tekan.
2) Mesin uji desak dihidupkan, pembebanan diberikan berangsur-angsur, sehingga
benda uji tersebut hancur pada beban maksimal.
4.9 Pengujian Kuat Lekat
Pengujian kuat lekat (bond all test) dilakukan dengan menggunakan Universal
Testing Machine (UTM) terhadap benda uji yang telah berumur 28 hari dengan cara
menarik baja tulangan yang tertanam dalam silinder beton kemudian mencatat gaya
yang dibutuhkan.
Langkah-langkah pengujian ini adalah sebagai berikut :
1. Silinder diletakkan pada mesin UTM, dengan baja tulangan menjulur ke atas.
2. Baja diklem kemudian pembebanan segera diberikan.
3. Diantara dua penjepit diletakkan dial gauge untuk mengetahui sesaran yang
terjadi.
4. Panjang tulangan diantara dua penjepit diukur.
5. Beban tarik dijalankan.
6. Membaca dan mencatat nilai beban tarik (P) dan panjang pelolosan.
50
Ganbar 4.6 Sketsa pengujian pull out
4.10 Analisis Hasil
4.10.1 Silinder Beton
Pengujian kuat tekan akan diperoleh hasil berupa nilai kuat tekan beton
tersebut (f’c). Kuat tekan beton digunakan untuk menentukan apakah beton dapat
digunakan sebagai bahan struktural atau tidak, di samping itu juga untuk menghitung
nilai panjang penyaluran baja di dalam beton.
b
maks
AP
cf =' (4.2)
Dengan :
Ab = Luas penampang silinder beton (mm2)
ƒ’c = Kuat desak beton (MPa)
Pmaks = Beban maksimum silinder beton (N)
4.10.2 Baja Tulangan
Pengujian baja tulangan untuk mengetahui tegangan leleh, tegangan
maksimum, dan juga untuk menghitung perpanjangan baja yang terjadi.
Perpanjangan baja dihitung dengan menggunakan rumus :
51
EAIoP
s ..
=∆ (4.3)
Dengan :
∆s = perpanjangan baja (mm)
P = beban (N)
lo = jarak penjepitan (mm)
A = luas penampang baja (mm2)
E = modulus elastis (MPa)
Perpanjangan baja tulangan diperlukan untuk menghitung sesar yang terjadi
pada beton, karena perpanjangan yang tercatat pada saat pengujian pull out adalah
pertambahan panjang pada baja di tambah dengan sesar baja tulangan dengan beton,
sehingga sesar yang terjadi pada beton dapat dihitung yaitu perpanjangan total
dikurangi perpanjangan baja.
∆c
∆
Gambar 4.7 Sesar antara baja tulangan dan beton
Rumus untuk menghitung sesar beton adalah :
∆c = ∆ - ∆s (4.4)
Dengan : ∆c = sesar beton (mm0
∆ = perpanjangan total baja dan beton (mm)
∆s = perpanjangan baja (mm)
52
4.10.3 Bond pull out test
Langkah-langkah penghitungan yang dilakukan dalam pengujian kuat lekat adalah :
1. Melakukan pengujian dari pembebanan sampai pembebanan maksimal.
Tabel 4.8 Perhitungan sesar beton
Pembebanan
(P)
Dial
∆
Perpanjangan baja
AxEPxios =∆
Sesar beton
∆c = ∆ - ∆s
P1
P2
P3
Pmaks
∆1
∆2
∆3
∆mak
∆s1
∆s2
∆s3
∆smak
Sesar 1
Sesar 2
Sesar 3
Sesarmaks
2. Hasil dari pembebanan dapat dibuat grafik antara pembebanan dengan sesar
beton.
Gambar 4.4 Kurva regresi pembebanan-sesar beton
• • • • • 0 1 2 3 4 5
Sesar (mm)
P(N
)
Y = ax2 + bx + c
53
3. Dalam grafik didapat regresi, dengan memanfaatkan fasilitas add trendline pada
microsoft excel sehingga beban yang menyebabkan sesar beton sebesar 0,25 mm
dapat diketahui dengan cara memasukkan nilai x = 0,25 pada persamaan regresi.
4. Nilai beban saat sesar beton 0,25 mm digunakan untuk menghitung nilai tegangan
lekat permukaan antara beton dan baja.
adTfb
b ..π∆
=
5. Nilai tegangan lekat permukaan digunakan untuk menghitung kuat lekat antara
baja tulangan ulir dan beton.
bc fca
=ν
54
Skema bagan alir tahap-tahap penelitian :
Uji: -Berat jenis -Gradasi Kadar lumpur
Uji : - Berat Jenis - Gradasi - Kadar lumpur
Pengujian kuat tekan
Gambar 4.4 Diagram Alir Tahap Penelitian
55
55
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Hasil pemeriksaan agregat halus, pemeriksaan agregat kasar, perencanaan
adukan beton dapat dilihat dalam lampiran. Pada bab ini hanya akan menganalisis
hasil pengujian kuat desak beton, kuat tarik baja dan pengujian kuat lekat baja
tulangan dengan beton.
5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian kuat tekan beton dilakukan saat beton berumur 28 hari. Dari
pengujian yang dilakukan dengan alat Compressing Testing Machine didapatkan
beban maksimum (P maks). Salah satu perhitungan untuk mencari kuat tekan benda
uji silinder beton adalah sebagai berikut :
P = 441,6 KN
= 441600 N
d = 150 mm
A = ¼ x π x d2
= ¼ x π x 1502 = 17671,46 mm2
f’c = AP =
46,17671441600 = 24,9894 MPa
Hasil pengujian kuat tekan beton selengkapnya disajikan dalam table 5.1
Tabel 5.1 Hasil pengujian kuat tekan beton
BN - 1 441,6 17671,46 24,9894BN - 2 492,0 17671,46 27,8415BN - 3 489,0 17671,46 27,6717
Luas tampang (mm2)
Kuat tekan (Mpa)
Kuat tekan rata-rata (MPa)
26,8342Normal
Jenis beton
Kode benda
Beban maksimum (KN)
56
Dari tabel 5.1 di atas terlihat adanya variasi kuat tekan beton berkisar pada
24,9894 MPa sampai dengan 27,8415 MPa. Setelah seluruh nilai kuat tekan dirata-
rata, maka didapatkan hasil sebesar 26,8342 MPa. Nilai yang dihasilkan dalam
pengujian lebih kuat bila dibandingkan dengan kuat tekan yang direncanakan
sebelumnya, yaitu 25 MPa. Banyak faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton,
perbandingan air terhadap semen merupakan faktor utama dalam menentukan kuat
tekan beton.
Dari perhitungan perancangan adukan beton didapat berat jenis beton adalah
2300 Kg/m3. Dalam SK SNI-03-2847-2002 menyatakan bahwa beton normal adalah
beton yang mempunyai berat jenis 2200 Kg/m3 sampai 2500 Kg/m3.
5.2 Pengujian Kuat Tarik Baja
Pengujian kuat tarik baja ini dilakukan untuk mengetahui nilai tegangan baja
pada saat mengalami kondisi leleh, nilai tegangan baja pada saat kondisi maksimum,
dan untuk mengetahui maodulus elastis dari baja tersebut. Pengujian dilaksanakan
dengan alat UTM (Universal Testing Machine).
Hasil pengujian kuat tarik baja dapat di lihat dalam tabel 5.2., tabel 5.3.,tabel
5.4., tabel 5.5.
Tabel 5.2 Hasil pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 10 mm
1 8,6782 59,1492 19700 28600 333,0561 483,52312 8,6407 58,6391 19600 28500 334,2479 486,0237
19650 28550 333,6520 484,7734
Beban maksimum (N)
Tegangan leleh (MPa)
Tegangan maksimum (MPa)
Rata-rata
Sampel Diameter (mm)
Luas tampang (mm2)
Beban leleh (N)
E = 180478,1 MPa
Tabel 5.3 Hasil pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 13 mm
1 11,9648 112,4338 35000 55750 311,2942 495,84732 11,9648 112,4338 37000 56250 329,0825 500,2943
36000 56000 320,1884 498,0708
Tegangan leleh (MPa)
Tegangan maksimum (MPa)
Luas tampang (mm2)
Rata-rata
Sampel Diameter (mm)
Beban leleh (N)
Beban maksimum (N)
E = 210209,7 MPa
57
Tabel 5.4 Hasil pengujian kuat tarik baja tulangan ulir diameter 16 mm
1 10,3500 84,1337 41000 62000 487,3193 736,92192 10,4000 84,9486 42700 60000 502,6569 706,3095
41850 61000 494,9881 721,6157
Tegangan leleh (MPa)
Tegangan maksimum (MPa)
Luas tampang (mm2)
Rata-rata
Sampel Diameter (mm)
Beban leleh (N)
Beban maksimum (N)
E = 192829,9 Mpa
Tabel 5.5 Hasil pengujian kuat tarik baja tulangan polos diameter 12 mm
1 11,3000 100,2874 33000 52750 329,0543 525,98832 11,3000 100,2874 34500 52500 344,0113 523,4954
33750 52625 336,5328 524,7419
Tegangan leleh (MPa)
Tegangan maksimum (MPa)
Luas tampang (mm2)
Rata-rata
Sampel Diameter (mm)
Beban leleh (N)
Beban maksimum (N)
E = 179047,7 MPa
5.3 Hasil Pengujian Kuat Lekat Baja Tulangan Ulir dengan Beton
Pengujian ini dilaksanakan sampai dengan beban kritis dan beban maksimum.
Menurut Park dan pauly (1975), yang disebut dengan tegangan lekat kritis adalah
tegangan terkecil yang menyebabkan terjadinya selip pada ujung yang dibebani
sebesar 0,25 mm (0,01 inchi). Beban maksimum terjadi setelah baja mengalami
tegangan leleh dan masih dapat meningkatkan kekuatannya sampai mencapai
tegangan maksimum.
5.3.1 Kuat lekat baja tulangan ulir diameter 10 mm dengan beton
Pengujian Pull out antara baja tulangan ulir diameter 10 mm dengan beton
menggunakan benda uji sebanyak 9 buah dengan kedalaman 100 mm, 150 mm, 200
mm. Salah satu data benda uji adalah sebagai berikut :
a = 1,1 mm
c = 7,9 mm
d’b = 8,3 mm
d”b = 10,5 mm
58
maka:
addd
bbb ..
4
2'2"
ππ ≈−
1.1..4
3,85,10 22
bdππ ≈−
Diameter nominal (db) = 9,4 mm
Luas tampang baja (A) = 69,3977231 mm2
Panjang penanaman (Ld) = 100 mm
Jarak penjepitan (L0) = 350 mm
Modulus elastis (E) = 180478,146 MPa
Dari pengujian pull out diperoleh data seperti terlihat pada table 5.6
Tabel 5.6 Sesar beton dengan baja tulangan ulir D = 10 mm, Ld = 100 mm P (N) ∆ (mm) x 10-2 ∆s (mm) ∆c = ∆ - ∆s (mm)
0 0 0 0 2500 83 0,069862 0,760138451 5000 115 0,139723 1,010276902 7500 137 0,209585 1,160415353 10000 162 0,279446 1,340553804 12500 198 0,349308 1,630692255 15000 217 0,419169 1,750830706 17500 250 0,489031 2,010969157 18500 285 0,516975 2,333024538 18750 520 0,523962 4,676038383 19000 825 0,530948 7,719052228 19000 1027 0,530948 9,739052228 20000 1125 0,558892 10,69110761 21000 1262 0,586837 12,03316299 21250 1532 0,593823 14,72617683 22500 1723 0,628754 16,60124606 23000 2000 0,642726 19,35727375 24000 2285 0,670671 22,17932913 24500 2619 0,684643 25,50535682 25000 2990 0,698615 29,20138451 25250 3115 0,705602 30,44439836 25000 3285 0,698615 32,15138451 25000 3360 0,698615 32,90138451
59
22500 3465 0,628754 34,02124606 20000 3535 0,558892 34,79110761 17500 3730 0,489031 36,81096916
Dari tabel 5.6 di atas didapat kurva hubungan antara beban dan sesar beton
seperti yang terlihat pada gambar 5.1. Regresi dari kurva tersebut memberikan
persamaan:
y = 3356,9 x2 + 2481,8 x -336,92
dengan:
y = beban (N)
x = sesar beton (mm)
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0 10 20 30 40
Sesar beton (mm)
Beb
an P
(N)
Gambar 5.1 Kurva beban-sesar beton maksimum (baja diameter 10 mm,Ld =
100 mm)
60
y = 3356,9x2 + 2481,8x - 336,92
R2 = 0,9861
-5000
0
5000
10000
15000
20000
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Sesar beton (mm)
Beb
an P
(N)
Gambar 5.2 Kurva beban-sesar beton kritis (baja diameter=10 mm,
Ld = 100 mm)
Dari persamaan regresi :
y = 3356,9 x2 + 2481,8 x – 336,92
dengan x = 0.25 mm diperoleh:
y = 3356,9 (0,252) + 2481,8 (0,25) – 336,92
= 575,7798 N
∆T = π . db . a . ƒb
ƒb = ad
T
b ..π∆
vc = bfca
ƒb kritis = 1,1.4,9.
7798,575π
= 17,725 MPa
vc kritis = 725,179,71,1 = 2,468039 Mpa
P luluh = 21589,5 N
ƒb luluh = 1,1.4,9.5,21589
π = 664,6181 MPa
61
vc luluh = 6181,6649,71,1 = 92,5417 MPa
Pmaks = 28492,88 N
ƒb maks = 1,1.4,9.
88,28492π
= 877,1346 MPa
vc maks = 1346,8779,71,1 = 122,1327 MPa
Tegangan lekat yang didapatkan dari perhitungan merupakan tegangan lekat
yang terjadi diantara dua ulir. Tegangan lekat yang sebenarnya adalah tegangan lekat
yang terjadi disepanjang baja tulangan yang tertanam atau yang terselimuti oleh
beton. Hasil ini didapatkan dengan cara membagi tegangan lekat yang terjadi diantara
dua ulir dengan hasil pembagian antara panjang tulangan yang tertanam dalam beton
dengan jarak antar puncak ulir.
Kurva hubungan beban dan sesar pada benda uji lain dengan dimeter 10 mm,
13 mm, 16 mm dan panjang penanaman 100 mm, 150 mm, 200 mm, beserta datanya
dapat dilihat pada lampiran 6.
Tegangan lekat rata-rata selengkapnya antara baja tulangan ulir diameter 10
mm, 13 mm, 16 mm panjang penanaman 100 mm, 150 mm, 200 mm, dengan beton
dapat dilihat pada tabel 5.7.
Tabel 5.7 Kuat lekat rata-rata baja tulangan ulir
Tulangan Ld Kuat lekat rata-rata (MPa) (mm) (mm) Kritis Leleh maksimum
100 0,1906 7,6416 9,9254 D10 150 0,2355 5,0875 6,7831 200 0,2569 3,6554 5,1566 100 0,2321 8,8718 11,6318 D13 150 0,2625 6,1487 9,2054 200 0,3076 4,4772 6,8622 100 0,3177 - 11,0007
62
D16 150 0,3940 8,1373 9,6396 200 0,3418 6,2556 8,4085
Untuk baja tulangan ulir, dengan diameter yang sama (sama-sama diameter 10
mm, 13 mm, 16 mm) dan panjang penyaluran berbeda (100 mm,150 mm, 200 mm),
tegangan lekat saat baja tulangan luluh semakin kecil. Ini disebabkan oleh gaya yang
dibutuhkan untuk mencapai baja tulangan hingga luluh relatif sama untuk setiap baja
tulangan dengan diameter dan mutu baja yang sama, sedangkan luas selimut baja
yang tertanam bervariasi sesuai dengan panjang penyalurannya.
Untuk baja tulangan ulir, dengan diameter yang berbeda ( 10 mm, 13 mm, 16
mm) dan panjang penyaluran yang sama (sama-sama panjang penyaluran 100 mm,
150mm, 200 mm), tegangan lekat baja tulangan ulir saat beban luluh semakin besar,
Ini disebabkan karena luas lekat untuk setiap diameter berbeda-beda.
5.3.2 Kuat lekat baja tulangan polos diameter 12 mm dengan beton
Pengujian Pull out antara baja tulangan polos diameter 12 mm dengan beton
menggunakan benda uji sebanyak 3 buah dengan kedalaman penanaman 200 mm.
Salah satu data benda uji adalah sebagai berikut :
Diameter nominal (db) = 11,3 mm
Luas tampang baja (A) = 100,2874 mm2
Panjang penanaman (Ld) = 200 mm
Jarak penjepitan (L0) = 340 mm
Modulus elastis (E) = 179047,7 MPa
Dari pengujian pull out diperoleh data seperti terlihat pada tabel 5.8
Tabel 5.8 Sesar beton dengan baja tulangan ulir diameter 12 mm, Ld = 200 mm
P (N) ∆ (mm) x 10-2 ∆s (mm) ∆c = ∆ - ∆s (mm) 0 0 0 0
250 17 0,004316 0,16568395 500 49 0,008632 0,481367899
63
750 65 0,012948 0,637051849 1000 88 0,017264 0,862735799 1250 115 0,02158 1,128419748 1500 130 0,025896 1,274103698 1750 147 0,030212 1,439787647 2000 165 0,034528 1,615471597 2250 195 0,038844 1,911155547 2500 210 0,043161 2,056839496 2750 230 0,047477 2,252523446 3000 255 0,051793 2,498207396 2750 285 0,047477 2,802523446 2500 305 0,043161 3,006839496 2000 320 0,034528 3,165471597 2000 360 0,034528 3,565471597 1750 400 0,030212 3,969787647 1500 557 0,025896 5,544103698 1250 650 0,02158 6,478419748 1000 785 0,017264 7,832735799
Gambar 5.3 Kurva beban-sesar beton maksimum ( baja diameter 12mm,
Ld = 200 mm) Dari tabel 5.8 di atas didapat kurva hubungan antara beban dan sesar beton
seperti yang terlihat pada gambar 5.4. Regresi dari kurva tersebut memberikan
persamaan:
y = 52,931 x2 + 1097,5 x + 13,741
Dengan:
64
y = Beban (N)
x = Sesar beton (mm)
Gambar 5.4 Kurva beban-sesar beton kritis (baja diameter 12 mm, Ld = 200
mm)
Dari persamaan regresi :
y = 52,931 x2 + 1097,5 x + 13,741
Dengan x = 0,25 mm diperoleh :
y = 52,931 (0,252) + 1097,5 (0,25) + 13,741
= 308,0241 N
P = Ld . π . d . fb
ƒb = dbLd
P..π
ƒb kritis = 3,11.200.
0241,308π
= 0,04085 MPa
P mak = 33155 N
ƒb mak = 3,11.200.
33155π
= 4,3973 MPa
65
Tabel 5.9 Kuat lekat kritis dan maksimum baja tulangan polos diameter 12 mm, ld = 200 mm
Benda Uji
Beban pada sesar 0.25
mm (N)
db (mm)
Kuat lekat
(MPa)
Kuat lekat
rata-rata (MPa)
1 308,0241 11,3000 0,040852 301,1376 11,3000 0,042413 319,5784 11,3000 0,04501
0,0428
Benda Uji
Beban maksimum
(N)
db (mm)
Kuat lekat
(MPa)
Kuat lekat
rata-rata (MPa)
1 33155,0000 11,3000 4,39732 35118,0000 11,3000 4,94623 34627,2500 11,3000 4,8771
4,7402
Tegangan lekat maksimum untuk panjang penyaluran 200 mm yang
dihasilkan oleh baja tulangan ulir (diameter 10 mm, 13 mm, 16 mm) lebih besar
dibandingkan dengan baja tulangan polos (diameter 12 mm). Sedangkan untuk
tegangan lekat kritisnya, baja tulangan ulir dapat mencapai 8 kali lebih besar dari baja
tulangan polos. Karena baja tulangan ulir mengandalkan baji (tonjolan-tonjolan)
terhadap beton sehingga dapat meningkatkan kapasitas lekataanya, sedangkan baja
tulangan polos hanya mengandalkan luas permukaan yang tertanam pada beton.
5.4 Hubungan Panjang Penyaluran Terhadap Tegangan Lekat
Panjang penyaluran adalah panjang yang diperlukan untuk mengembangkan
tegangan baja hingga mencapai tegangan luluh, merupakan fungsi dari tegangan
leleh, diameter, dan tegangan lekat baja tulangan dengan beton. Panjang penyaluran
menentukan tahanan terhadap tergelincirnya tulangan dari ikatan dengan beton. Agar
batang dapat menyalurkan gaya sepenuhnya melalui ikatan, maka baja harus tertanam
di dalam beton hingga suatu kedalaman tertentu yang dinyatakan dengan panjang
penyaluran.
66
Sehingga dalam perencanaan panjang penyaluran di gunakan tegangan lekat
saat baja tulangan mencapai luluh. Sedangkan tegangan lekat bervariasi saat baja
tulangan menacapai luluh dengan diameter yang sama. Ini disebabkan oleh luas
bidang kontak baja tulangan dengan beton juga bervariasi, sedangkan gaya yang di
butuhkan untuk mencapai baja tulangan hingga luluh relatif sama untuk setiap baja
tulangan dengan diameter yang sama. Maka untuk memudahkan dalam perhitungan
diambil tegangan lekat per satu satuan panjang (10 mm) panjang penyaluran.
Tabel 5.10 Tegangan lekat per satu satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir
diameter 10 mm
Ld (mm)
A lekat (mm2)
fb rata-rata (MPa)
fb, Ld=10 mm (MPa)
fb, Ld=10 mm rata-rata (MPa)
100 2953,0946 7,6416 76,4160 150 4429,6419 5,0875 76,3125 200 5906,1892 3,6554 73,1360
75,2882
Py = As . fy
= A lekat . fb
As . fy = A lekat . fb
= π . db . Ld . fb
¼ . π . db2 . fy = π . db . Ld . fb
Ld = fb
fydb..41
= 2882,75
6520,333.4,9.41
= 108,8012 mm
67
Tabel 5.11 Tegangan lekat per satu satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir diameter 13 mm
Ld (mm)
A lekat (mm2)
Fb rata-rata (MPa)
Fb, Ld=10 mm (MPa)
Fb, Ld=10 mm rata-rata (MPa)
100 3958,4034 8,8718 88,7180 150 5937,6051 6,1487 92,2300 200 7916,8135 4,4772 89,5439
90,1639
Ld = fb
fydb..41
= 1639,90
1884,320.6,12.41
= 113,4586 mm
Tabel 5.12 Tegangan lekat per satu satuan panjang (10 mm) baja tulangan ulir
diameter 16 mm
Ld (mm)
A lekat (mm2)
Fb rata-rata (MPa)
Fb, Ld=10 mm (MPa)
Fb, Ld=10 mm rata-rata (MPa)
150 7327,7648 8,1373 122,0595 200 9770,3531 6,5560 131,1200 126,5897
Ld = fb
fydb..14
= 5897,126
9881,494.6,15.41
= 138,8582 mm
Panjang penyaluran yang didapatkan dari masing-masing diameter tulangan
dibandingkan dengan syarat yang di berikan oleh SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.5.2
untuk baja tulangan ulir dengan diameter kurang dari 36 mm.
68
Tabel 5.13 Perbandingan panjang penyaluran eksperimen dengan SKSNI T-15-1991-03
Panjang penyaluran, Ld (mm) SKSNI T-15-1991-03 Diameter
(mm) Pengujian
(0,02 Ab fy)/ ≤
0,06 db fy Syarat minimum
10 108,8012 196,5948 30013 113,4586 245,7296 30016 138,8582 423,6077 300
cf '
Berdasarkan nilai yang diberikan pada tabel 5.13 dapat dilihat bahwa panjang
penyaluran yang di syaratkan oleh SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.5.2 lebih besar 2 kali
hingga 3 kali jika dibandingkan dengan hasil pengujian. Ini menunjukkan bahwa
SKSNI T-15-1991-03 memberikan nilai 2 kali sebagai nilai Safety factor. Nilai safety
factor tersebut dalam rangka untuk memperhitungkan kelembaban udara dan
kemungkinan terdapatnya udara yang terperangkap di bawah tulangan
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
1. Dasar perancangan struktur untuk menentukan panjang penyaluran adalah
tegangan lekat pada saat baja mencapai luluh.
2. Tegangan lekat maksimum untuk panjang penyaluran 200 mm yang
dihasilkan oleh baja tulangan ulir (diameter 10 mm, 13 mm, 16 mm) lebih
besar 16,81 % dibandingkan dengan baja tulangan polos (diameter 12 mm).
Sedangkan untuk tegangan lekat kritisnya, baja tulangan ulir dapat mencapai 8
kali lebih besar dari baja tulangan polos.
3. Untuk baja tulangan ulir, dengan diameter yang sama (sama-sama diameter 10
mm, 13 mm, 16 mm) dan panjang penyaluran berbeda (100 mm,150 mm, 200
mm), tegangan lekat saat baja tulangan luluh semakin kecil, dengan
penurunan sebesar 16,87 %.
4. Untuk baja tulangan ulir, dengan diameter yang berbeda ( 10 mm, 13 mm, 16
mm) dan panjang penyaluran yang sama (sama-sama panjang penyaluran 100
mm, 150mm, 200 mm), tegangan lekat baja tulangan ulir saat beban luluh
semakin besar, sebesar 11,45 %.
5. Sesar beton yang dihasilkan baja tulangan polos lebih besar dari pada baja
tulangan ulir dengan panjang penyaluran yang sama (200 mm).
6. Panjang penyaluran yang di syaratkan oleh SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.5.2
lebih besar 2 kali hingga 3 kali jika dibandingkan dengan hasil pengujian.
68
6.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang ada maka perlu adanya penelitian lanjutan
untuk melengkapi dan mengembangkan tema penelitian ini. Saran-saran yang dapat
diberikan untuk penelitian-penelitian selanjutnya adalah :
1. Perlu dilakukan penelitian kuat lekat beton dan baja tulangan ulir dengan
beton selain beton normal.
2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi panjang penyaluran
yang lebih banyak pada baja tulangan yang mempunyai diameter yang
sama, guna memperoleh hasil yang lebih valid.
3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang kuat lekat beton dan baja
tulangan ulir dengan variasi kuat tekan beton.
69
DAFTAR PUSTAKA
Nawy,E.G., 1990,“BETON BERTULANG SUATU PENDEKATAN DASAR“,
Eresco, Bandung. _______________, 1991, ”SK SNI T-15-1990-03, TATA CARA
PERHITUNGAN STRUKTUR BETON UNTUK BANGUNAN GEDUNG”, Departemen Pekerjaan Umum, Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung.
_______________, 2005, ”BUKU PEDOMAN TUGAS AKHIR DAN
PRAKTEK KERJA”, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.
Istimawan Dipohusodo, 1994, “STRUKTUR BETON BERTULANG“, Gramedia,
Jakarta. Kardiyono Tjokrodimuljo, 1992, “TEKNOLOGI BETON“, Jurusan Teknik Sipil,
Universitas Gadjah Mada. Park, R. And Paulay, T., 1975, “REINFORCED CONCRETE STRUCTURES“,
Jhon Wiley and Sons, Inc.,New York. Wang, C.K. and Salmon, C.G., (alih bahasa : Binsar Hariandja), 1993, ”DISAIN
BETON BERTULANG“, Erlangga, Jakarta. McCormac, Jack.C., 2000, “DISAIN BETON BERTULANG“, Erlangga, Jakarta. Kurniawati, Rina dan Winarni, 2000, Tugas Akhir S1, “PRILAKU LEKATAN
TULANGAN DEFORM PADA BETON SERAT BENDRAT“, FTSP-UII Yogyakarta.
Zulkifli dan Amir, 2001, Tugas Akhir S1, “KOMPARASI KUAT LEKAT
BETON DENGAN VARIASI KUAT DESAK BETON TERHADAP BAJA TULANGAN“, FTSP-UII Yogyakarta.