BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar 4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus Pengujian terhadap agregat halus atau pasir yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi pengujian kandungan zat organik, kadar lumpur, specific gravity, gradasi agregat dan berat jenis.
4.1.1.1. Kandungan Zat Organik Hasil pengujian yang diperoleh dari pengujian kadar zat organik.Pengujian dilakukan dengan mencampurkan pasir dan larutan NaOH 3 %, kemudian diaduk dan didiamkan selama ± 24 jam, menghasilkan warna cairan yang berada diatas pasir berwarna kuning muda. Hal ini menunjukkan bahwa kandungan zat organik dalam pasir sedikit. Dengan demikian sampel pasir dapat digunakan untuk beton dengan prosentase kandungan zat organik berkisar antara 0-10 % berdasarkan Tabel 3.3.
NaOH (kuning muda) Lumpur (abu-abu) Endapan pasir (kehitam-hitaman)
Gambar 4.1. Ilustrasi Hasil Pengujian Kandungan Zat Organik Agregat Halus
4.1.1.2. Kandungan Lumpur Berat pasir awal ( G0 )
= 100 gram
Berat pasir akhir/setelah dicuci dan dioven ( G1 )
= 98 gram
Kandungan Lumpur = =
Berat Awal - Berat akhir × 100% Berat Awal 100 - 98 100
× 100%
55
=2%
56
Berdasarkan hasil percobaan dan analisa data, diperoleh nilai kandungan lumpur dalam pasir sebesar 2 %. Menurut PBI 1971 kandungan lumpur maksimal dalam agregat halus adalah 5 % dari berat kering. Maka dapat disimpulkan bahwa pasir tersebut memenuhi syarat sebagai campuran beton.
4.1.1.3. Specific Gravity Agregat Halus Hasil Pengujian specific gravity disajikan seperti tabel 4.1 dibawah: Tabel 4.1. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Simbol
Keterangan
Berat ( gram )
a
Pasir kondisi SSD
500
b
Volumetric Flash + air + pasir
1005
c
Volumetric Flash + air
702
d
Pasir kering oven (110o C, 24 jam )
480 480
Bulk Specific Gravity
=
d a cb
=
Bulk Specific Gravity SSD
=
a a cb
= 500+702−1005
Apparent Specific Gravity
=
d d cb
=
Absorbtion
=
ad 100% d
=
500+702−1005 500
480
480+702−1005 500−480 480
100%
= 2,44
= 2,54
= 2,71
= 4,17%
Menurut ASTM C.128, specific gravity SSD yang disyaratkan adalah 2,5-2,7 sehingga agregat halus yang diuji tersebut sudah memenuhi syarat dan dapat digunakan sebagai campuran beton, karena mempunyai harga specific grafity SSD sebesar 2,54.
57
4.1.1.4. Gradasi Agregat Halus Hasil analisa gradasi pasir dapat dilihat pada Tabel 4.2. dan Gambar 4.2. Tabel 4.2. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus NO. 1 2 3 4 5 6 7 8
Berat Tertahan
Diamter Ayakan
Gram 0 22 66 411 768 1224 395 111 2997
9,5 4,75 2,36 1,18 0,85 0,3 0,15 Pan Jumlah
Kumulatif (%) 0 0,73 2,94 16,65 42,28 83,12 96,30 100,00 342,01
% 0 0,73 2,20 13,71 25,63 40,84 13,18 3,70 100
Berat Lolos Kumulatif (%)
ASTM C-33
100 99,27 97,06 83,35 57,72 16,88 3,70 0 457,99
100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10 0 -
Dari tabel diatas maka dapat dibuat grafik gradasi agregat halus seperti Gambar 4.2 100 90 80 70 60 50 40 30
20 10 0 0
1
2
3 Hasil Pengujian
4
5
6
ASTM Bawah
7
8
ASTM Atas
Gambar 4.2. Grafik Gradasi Agregat Halus
9
10
58 Modulus kehalusan pasir dihitung dengan menggunakan Persamaan 3.6. Modulus kehalusan pasir
% kehilangan
=
%Kumulatifberattertin ggal 100 100
=
342,01 100 = 2,42 100
=
3000 2997 x 100 % = 0,1 % < 1 % 3000
Modulus halus pasir berdasarkan SNI-0052-80 bahan untuk agregat halus adalah 1,5 - 3,8 sehingga agregat tersebut telah memenuhi persyaratan bahan campuran adukan beton karena modulus halus pasir diperoleh 2,42. Hasil grafik yang telah disajikan juga menunjukkan bahwa hasil pengujian agregat halus terletak diantara batas minimal dan batas maksimal, sehingga agregat tersebut memenuhi syarat untuk campuran adukan beton. Rekapitulasi hasil-hasil pengujian tersebut dalam Tabel 4.3. Tabel 4.3. Hasil Pengujian Agregat Halus Jenis Pengujian
Hasil Pengujian
Standar
Kesimpulan
Kuning Muda
0-10%
Memenuhi syarat
Kandungan lumpur
2%
Maks 5%
Memenuhi syarat
Bulk specific gravity
2,44 gr/cm3
-
-
Bulk specific gravity SSD
2,54 gr/cm3
2,5 - 2,7
Memenuhi syarat
Apparent spesific gravity
2,71 gr/cm3
-
-
4,17 %
-
-
2,42
1,5 – 3,8
Memenuhi syarat
Kandungan zat organik
Absorbtion Modulus Halus
Berdasarkan rekapitulasi, diperoleh hasil pengujian agregat halus yang keseluruhan berada pada standar yang telah ditetapkan, sehingga dapat digunakan sebagai bahan untuk campuran beton.
59 4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar Pengujian terhadap agregat kasar split (batu pecah) dalam penelitian ini meliputi pengujian bobot isi, berat jenis (spesific gravity), gradasi agregat kasar dan keausan (abrasi).
4.1.2.1. Specific Gravity Agregat Kasar Hasil pengujian specific gravity agregat kasar pada proses penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.4. Tabel 4.4. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar Simbol
Keterangan
Berat ( gram )
A
Berat kerikil kering oven
3000
B
Berat kerikil kondisi SSD
3181
C
Berat agregat dalam air
1922
Bulk Specific Gravity
=
a bc
=
3000 3181 1922
= 2,38
Bulk Specific Gravity SSD
=
b bc
=
3181 3181 1922
= 2,53
Apparent Specific Gravity
=
a ac
=
3000 3000 1917
Absorbtion
=
ba x100% a
=
3181 3000 x100% = 6,03% 3000
= 2,78
Menurut ASTM C.128-79, persyaratan bulk spesific gravity SSD agregat kasar antara 2.5 – 2.7, sehingga memenuhi syarat dan layak digunakan untuk campuran beton.
60 4.1.2.2. Gradasi Agregat Kasar Hasil pengujian gradasi agregat kasar pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.5. dan Gambar 4.3
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Diamter Ayakan 38 25 19 12,5 9,5 4,75 2,36 1,18 0,85 0,3 0,15 Pan Jumlah
Berat Tertahan Gram 0 0 732 1183 876 190 8 2 1 3 1 3 2999
% 0 0,00 24,41 39,45 29,21 6,34 0,27 0,07 0,03 0,10 0,03 0,10 100
Kumulatif (%) 0 0,00 24,41 63,85 93,06 99,40 99,67 99,73 99,77 99,87 99,90 100,00 879,66
Berat Lolos Kumulatif (%) 100 100,00 75,59 36,15 6,94 0,60 0,33 0,27 0,23 0,13 0,10 0 320,34
ASTM C-33 100 95-100 35-95 5-65 0-60 0-35 0-10 210 0 -
Dari tabel diatas dapat dibuat grafik gradasi agregat halus seperti Gambar 4.3 100 90 80 70 60 50
40 30 20 10 0 0
5
10 15 Hasil Pengujian
20 25 ASTM Atas
30 ASTM BAwah
Gambar 4.3. Grafik Gradasi Agregat Kasar
35
40
61 Berdasarkan grafik pengujian pada Gambar 4.3. maka agregat tersebut memenuhi syarat karena masuk dalam syarat ASTM C33. Dari grafik di Gambar 4.3. diperoleh modulus kehalusan kerikil sebagai berikut: Modulus halus kerikil
= =
Σ % berat kumulatif tertinggal Σ % berat tertinggal 879,66-100 100
= 7,830 Modulus halus kerikil diperoleh sebesar 7,80 sehingga agregat tersebut memenuhi syarat untuk campuran adukan beton, yaitu berkisar antara 5-8 (SK– SNI–T-151990-03). Rekapitulasi hasil-hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel 4.6. Tabel 4.6. Hasil Pengujian Agregat Kasar Jenis Pengujian Modulus Halus Butir Bulk Specific Gravity Bulk Specific Gravity SSD Apparent Specific Gravity Absorbtion Abrasi
Hasil Pengujian 7,80 2,38 2,53 2,78 6,03 % 44,32 %
Syarat (Standar) 5–8 50%
Kesimpulan Memenuhi syarat Memenuhi syarat
Berdasarkan rekapitulasi, didapatkan hasil pengujian agregat kasar yang keseluruhan berada pada standar yang disyaratkan, sehingga agregat kasar tersebut dapat digunakan sebagai bahan untuk campuran beton.
4.2. Hasil Perhitungan Rancang Campur Metode American Concerete Institute Perhitungan rancang campuran adukan beton dilakukan dengan metode American Concrete Institute, dengan faktor air semen yang digunakan adalah 0,30 dengan rencana kuat tekan beton mutu tinggi f’c ≥ 45 MPa. Dari perhitungan rancang campuran adukan beton metode ACI tersebut didapat kebutuhan bahan per 1 m3 yaitu:
62 a. Pasir
= 722,99
kg/m3
b. Agregat Kasar
= 969,68
kg/m3
c. Semen
= 409,17
d. Air
= 122,75 liter/m3+
Total
= 2224,58 kg/m3
kg/m3
Dari hasil tersebut maka dapat dihitung kebutuhan bahan tiap adukan yang berupa benda uji silinder dengan ukuran 15 x 30 cm dan balok lentur 8 cm x 12 cm x 100 cm yang akan diuji pada umur 28 hari. Untuk kebutuhan tiap adukan disajikan dalam Tabel 4.7 Tabel 4.7. Kebutuhan Bahan Campuran Adukan Beton Untuk Satu Benda Uji No
Jenis Agregat
Silinder
Balok
Satuan
1 2 3 4 5
Pasir Agregat Kasar Semen Kawat Galvanis 1% Air
3,8329 5,1407 2,1692 0,1179 0,6507
6,9407 9,3089 3,9280 0,2135 1,1784
Kg Kg Kg Kg Liter
Serat yang digunakan adalah serat kawat galvanis sebesar 1% dari berat benda uji beton silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Semen yang digunakan akan diganti sebagian kadarnya dengan serbuk kaca dan variasi penggantian yang digunakan adalah 0%, 2%, 4%, 6%, dan 8% dari kebutuhan semen. Berat benda uji silinder adalah = 11,7935 kg (vol silinder x berat total per m3) Serbuk Kaca 0 %
= 0/100 x Kebutuhan Semen = 0/100 x 2,1692
Serbuk Kaca 2 %
= 0
gram
= 0,0434 kg
= 43,4 gram
= 4/100 x Kebutuhan Semen = 4/100 x 2,1692
Serbuk Kaca 6 %
kg
= 2/100 x Kebutuhan Semen = 2/100 x 2,1692
Serbuk Kaca 4 %
=0
= 0,0868 kg
= 86,8 gram
= 6/100 x Kebutuhan Semen = 6/100 x 2,1692
= 0,1301 kg
= 130,01 gram
63 Serbuk Kaca 8 %
= 8/100 x Kebutuhan Semen = 8/100 x 2,1692
= 0,1735 kg
= 173,5 gram
Berat benda uji balok lentur adalah = 21,3560 (vol balok x berat total per m3) Serbuk Kaca 0 %
= 0/100 x Kebutuhan Semen = 0/100 x 3,9280
Serbuk Kaca 2 %
gram
= 0,0786 kg
= 78,6 gram
= 0,1571 kg
= 157,1 gram
= 6/100 x Kebutuhan Semen = 6/100 x 3,9280
Serbuk Kaca 8 %
= 0
= 4/100 x Kebutuhan Semen = 4/100 x 3,9280
Serbuk Kaca 6 %
kg
= 2/100 x Kebutuhan Semen = 2/100 x 3,9280
Serbuk Kaca 4 %
=0
= 0,2357 kg
= 235,7 gram
= 8/100 x Kebutuhan Semen = 8/100 x 3,9280
= 0,3142 kg
= 314,2 gram
4.3. Hasil Pengujian Slump Pada pengujian nilai slump penambahan serat kawat galvanis akan mempengaruhi tingkat workabilitas, nilai slump yang diperoleh dari pengujian beton mutu tinggi metode ACI yang berdiameter 1 mm dan panjang 70 mm adalah dengan rata-rata 25 mm dengan slump rencana 25- 50 mm.
4.4. Hasil Pengujian dan Pembahasan Berat Jenis Berat jenis didapat dari berat sampel beton (W) dibagi volume beton (V). Contoh perhitungan berat jenis beton mutu tinggi metode ACI dengan campuran serbuk kaca dan berserat kawat galvanis adalah : berat beton
(W)
= 11,7935 kg
volume beton (V)
= 0,005299 m3
Berat jenis
=
11,7935 W = = = 2225,6086 kg/m3 0,005299 V
Hasil Perhitungan berat jenis masing – masing benda uji disajikan pada tabel 4.8.
64 Tabel 4.8. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton Mutu Tinggi dengan Campuran Serbuk Kaca dan Serat Kawat Galvanis Metode ACI Kadar Serbuk Kaca
No
Berat Jenis
(x 10-3m3)
Berat rerata 3 benda uji (kg)
Kode Benda
Volume
Uji
(%)
(kg/m3)
1
0
GST-0
5,29
12,200
2306,23
2
2
GST-2
5,29
12,500
2362,94
3
4
GST-4
5,29
12,400
2344,04
4
6
GST-6
5,29
12,300
2325,14
5
8
GST-8
5,29
12,300
2325,14
Rata-rata
2332,69
Berdasarkan hasil pengujian diatas diperoleh berat jenis berkisar 2306,23 kg/m3 sampai dengan 2362,94
kg/m3, sehingga termasuk beton normal. Menurut
Mulyono T (2004), beton normal adalah beton yang mempunyai berat jenis antara 2200 kg/m3 – 2500 kg/m3.
4.5. Hasil Pengujian dan Pembahasan Kuat Tekan Pengujian kuat tekan beton pada benda uji silinder ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm pada umur 28 hari dan diperoleh beban maksimum (Pmaks). Dengan beban maksimum tersebut dapat diperoleh kuat tekan beton dengan menggunakan Persamaan 4.1. f 'c
Pmaks A
(4.1)
dengan: f’c
= kuat desak beton (MPa)
Pmaks
= beban maksimum (N)
A
= luas penampang benda uji beton (mm2)
Sebagai contoh perhitungan diambil data dari benda uji silinder dengan persentase serbuk kaca sebesar 4% dan serat kawat galvanis 1,0 % sebagai berikut :
65 Pmaks
=
810000 N
A
=
0,25 × π × 152
=
17662,5 mm2
Maka kuat tekan betonnya adalah : f’c
=
810000 17662,5
= 45,86 MPa
Hasil pengujian kuat tekan beton pada benda uji silinder pada umur 28 hari selengkapnya dalam Tabel 4.9., Gambar 4.4. dan Gambar 4.5
Tabel 4.9. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton No
1
2
3
4
5
Kadar Serbuk (%)
0
2
4
6
8
Kode Benda Uji
GST 0%
GTS 2%
GST 4%
GST 6%
GST 8%
No Benda Uji 1 2 3 Rerata 1 2 3 Rerata 1 2 3 Rerata 1 2 3 Rerata 1 2 3 Rerata
A (mm2)
Pmaks (N)
17662,50 17662,50 17662,50
690000 730000 640000
17662,50 17662,50 17662,50
800000 770000 720000
17662,50 17662,50 17662,50
810000 760000 830000
17662,50 17662,50 17662,50
730000 660000 850000
17662,50 17662,50 17662,50
740000 770000 690000
f'c (MPa) 39,07 41,33 36,23 38,88 45,29 43,60 40,76 43,22 45,86 43,03 46,99 45,29 41,33 37,37 48,12 42,27 41,90 43,60 39,07 41,52
66
KUAT TEKAN BETON 45,2937
46
Kuat Tekan (MPa)
44
43,2177 42,2741 41,5192
42 40
KUAT TEKAN BETON
38,8771
38 36 34 0%
2%
4%
6%
8%
Serbuk Kaca (%)
Gambar 4.4. Diagram Hubungan Kuat Tekan Beton dengan Persentase Serbuk Kaca Untuk mengetahui prediksi pengaruh penggantian sebagian semen dengan serbuk kaca dan penambahan serat kawat galvanis terhadap kuat tekan (dalam persen), tahap pertama yang dilakukan yaitu mencari hubungan antara nilai kuat tekan dengan persentase serbuk kaca yang digunakan sehingga didapat persamaan garis polinomial yang dapat dilihat pada Gambar 4.5. Tahap kedua adalah mencari rasio hubungan antara nilai kuat tekan dengan persentase serbuk kaca dengan cara menggunakan persamaan yang muncul pada grafik polinomial, dimana fungsi didiferensialkan dan didapatkan variabel (misal x) yang merupakan nilai rasio kuat tekan terhadap persentase serbuk kaca. Persamaan Polinomial tersebut digunakan untuk memprediksi pengaruh persentase kadar serbuk kaca terhadap kenaikan nilai kuat tekan benda uji dengan nilai R yang mendekati 1 yang berarti persamaan mendekati kecocokan yang valid dengan data. Hasil prediksi pengaruh kadar serbuk kaca tersebut dalam Gambar 4.5.
67
KUAT TEKAN BETON 50 45,2937 43,2177
Kuat Tekan (MPa)
45
42,2741
41,5192
38,8771
40
y = -2729,75x2 + 240,08x + 39,18 R² = 0,84
35 30 25 20 0%
2%
3,72%
4%
6%
8%
10%
Serbuk Kaca (%)
Gambar 4.5. Grafik Fungsi Polinomial Pengujian Kuat Tekan Dari grafik diatas didapat nilai fungsi y(x) sebagai berikut : y = -2729,75x2 + 240,08x + 39,18 Nilai optimum kuat tekan kemudian dihitung dengan cara : dy/dx = 0 0 = -5459,5x + 240,08, sehingga diperoleh x = 0,04397 Nilai x = 0,04397 disubstitusikan ke persamaan y = -2729,75x2 + 240,08x + 39,18 y = -2729,75 (0,04397)2 + 240,08 (0,04397) + 39,18 didapat nilai sebesar 44,4587. Jadi berdasarkan grafik fungsi polinomial saat x = 0,04397 atau dalam persen yaitu 4,397% didapatkan nilai kuat tekan sebesar 44,4587 MPa.
68 Tabel 4.10. Perubahan Kuat Tekan Kode Benda Uji
f'c (MPa)
Perubahan (%)
GST 0 %
38,8771
0,00%
GST 2 %
43,2177
11,17%
GST 4 %
45,2937
16,50%
GST 6 %
42,2741
8,74%
GST 8 %
41,5192
6,80%
Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan, didapat kuat tekan dengan variasi kadar serbuk kaca sebesar 0 %; 2 %; 4 %; 6 %; dan 8% yang diuji pada umur 28 hari berturut-turut adalah 38,8771 MPa; 43,2177 MPa; 45,2937 MPa; 42,2741 MPa; dan 41,5192 MPa. Berdasarkan grafik fungsi polinomial didapatkan nilai kuat tekan sebesar 44,4587 MPa pada saat x = 0,04397 atau dalam persen 4,397% kadar serbuk kaca. Kuat tekan maksimum didapat pada saat kadar serbuk kaca sebesar 4% yang menghasilkan nilai kuat tekan sebesar 45,2937 MPa atau terjadi kenaikan kuat tekan sebesar 16,50% dibandingkan dengan beton mutu tinggi metode ACI tanpa campuran serbuk kaca dan serat kawat galvanis..
69 4.6.
Hasil Pengujian dan Pembahasan Kuat Tarik Belah
Pengujian kuat tarik belah beton menggunakan CTM (Compression Testing Machine) pada benda uji silinder umur 28 hari didapat beban maksimum (Pmaks). Dari pembebanan maksimum yang diberikan, kekuatan tarik belah dihitung berdasarkan Persamaan 4.2. ft
2P .Ls.D
(4.2)
Dengan : ft
= kuat tarik belah beton (N/mm2)
P
= beban maksimum yang diberikan (N)
D
= diameter silinder (mm)
Ls
= tinggi silinder (mm)
Sebagai contoh perhitungan diambil data dari benda uji silinder GSTB 2 %. Dari lampiran diperoleh data sebagai berikut: P maks
= 210000 N
Ls
= 300 mm
D
= 150 mm
Maka kuat belah betonnya adalah :
2×210000 ft
=
×300×150
= 2,97 MPa
Hasil pengujian kuat tarik belah beton pada benda uji silinder umur 28 hari selengkapnya disajikan dalam Tabel 4.11.
70 Tabel 4.11. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton
Kadar Serbuk (%)
No
1
0
Kode Benda Uji
GSTB 0%
No Benda Uji
Ls (mm)
D (mm)
Pmaks (N)
ft (MPa)
1
300
150
160000
2,26
2
300
150
170000
2,41
3
300
150
160000
2,26 2,31
Rerata
2
2,00
GSTB 2%
1
300
150
160000
2,26
2
300
150
210000
2,97
3
300
150
200000
2,83 2,69
Rerata
3
4,00
GSTB 4%
1
300
150
200000
2,83
2
300
150
200000
2,83
3
300
150
200000
2,83 2,83
Rerata
4
6,00
GSTB 6%
1
300
150
160000
2,26
2
300
150
200000
2,83
3
300
150
200000
2,83 2,64
Rerata
5
8
GSTB 8%
1
300
150
180000
2,55
2
300
150
180000
2,55
3
300
150
180000
2,55
Rerata
2,55
71 4.7. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan Deform Pengujian kuat tarik baja dilakukan di laboratorium bahan Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pengujian untuk mendapatkan kualitas baja tulangan yang terpasang di balok benda uji. Pengujian menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM) dan hasil pengujianya didapat gaya leleh. Contoh perhitungan tulangan baja berdiameter 13 mm. Gaya pada saat kondisi leleh = 4248 kgf = 42480 N Luas penampang
=
1 4
𝜋 𝐷2 =
1 4
𝑥
22 7
𝑥 132 = 132,73 mm2
Sehingga : leleh
=
Pleleh 42480 = A 132,73
=
320 Nmm2
Hasil pengujian kuat tarik tulangan baja selengkapnya dilihat pada Tabel 4.12.
Tabel 4.12. Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja No
Diameter
Luas
Gaya Leleh
Tegangan
Rata-
Terukur
Penampang
(N)
Leleh
rata
(mm)
(mm2)
(MPa)
(MPa)
1
13
132,73
42480
320
2
13
132,73
42480
320
3
13
132,73
42480
320
320
4.8. Hasil Pengujian Kuat Lentur dan Analisis Data 4.8.1. Hasil Pengujian Pengujian kuat lentur balok menggunakan benda uji dengan dimensi lebar 80 mm, tinggi 120 mm dan panjang 1000 mm. Benda uji yang digunakan adalah 15 buah balok dengan masing-masing sebanyak 3 buah untuk satu variasi, variasi kadar serbuk kaca yang digunakan adalah 0 %, 2 %, 4 %, 6 %, dan 8 %. Hasil dari pengujian adalah berupa data yang meliputi nilai beban pada saat terjadi retak pertama, beban saat leleh,beban maksimum yang dapat ditahan oleh benda uji, lendutan saat retak pertama, lendutan saat leleh dan lendutan maksimum.
72 Dial gauge yang digunakan pada proses pengujian ini sebanyak 1 buah dan diletakkan di tengah bentang yang berjarak 45 cm dari tumpuan. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.13. Tabel 4.13. Hasil Pengujian Kuat Lentur
Kode Benda Uji
GSL – 1 (0 %) GSL – 2 (0 %) GSL – 3 (0 %) GSL – 1 (2 %) GSL – 2 (2 %) GSL – 3 (2 %) GSL – 1 (4 %) GSL – 2 (4 %) GSL – 3 (4 %) GSL – 1 (6 %) GSL – 2 (6 %) GSL – 3 (6 %) GSL – 1 (8 %) GSL – 2 (8 %) GSL – 3 (8 %)
Beban saat leleh (kN)
42,5 45 42,5 47,5 45 47,5 50 45 47,5 42,5 47,5 47,5 42,5 47,5 45
Beban Saat Retak Pertama (kN)
Lendutan Saat Retak Pertama (mm)
Pmaks (kN)
Lendutan Saat Beban maksimum (mm)
20
18,5
45
25,0
22,5
22,0
47,5
27,1
17,5
19,6
45
24,7
32,5
16,0
50
21,0
25
19,2
47,5
23,4
25
18,0
47,5
23,0
37,5
25,0
52,5
32,1
27,5
20,6
47,5
32,0
32,5
16,8
52,5
25,0
30
19,5
45
26,1
22,5
19,0
47,5
28,0
20
19,6
50
27,2
25
20,0
45
25,4
20
27,9
47,5
34,1
20
25,1
47,5
320
Posisi Runtuh
1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang 1/3 tengah bentang
73 4.8.2. Analisis Data 4.8.2.1. Momen Nominal Pengujian Perhitungan momen nominal hasil pengujian ini menggunakan konsep statika dimana simple beam dibebani dengan beban merata q dan beban terpusat sebesar 1/2 P pada sepertiga bentangnya seperti Gambar 4.6. Dari perhitungan ini kita dapat mengetahui momen maksimal yang terjadi. Beban yang digunakan dalam perhitungan momen nominal adalah beban saat beton mengalami leleh yaitu saat beban menghasilkan lendutan yang terbaca pada dial gauge dari konstan menjadi turun tidak konstan dan kembali menjadi konstan.
Gambar 4.6 Diagram Gaya Pembebanan
74 Dengan panjang L = 900 mm maka reaksi perletakan dan momen dapat dihitung seperti: Reaksi Tumpuan: ΣMB
=0 1
1
= R AV . 900 - 2 P. 600 - 2 P . 300 - q. 950 . 450𝑃+ q. 950 .
RAV
=
RAV
=2 𝑃 + 2
950 2
+ q . 50 .
50 2
950 50 - q . 50 . 2 2
900 1
1
q (9502 − 502 ) 900
= RBV
Momen : Momen maksimum sama dengan momen nominal, momen maksimum terjadi di tengah bentang, maka: Mmax = R AV . 450 −
1 2
𝑃 .150 − 𝑞. 500 .
500 2
Mmax = Mn (momen nominal) Perhitungan momen nominal benda uji GSL–1 (0%), hasil pengujian sebagai berikut: Data: b
= 0,08 m
h
= 0,12 m
Berat sendiri beton
= 2400 kg/m3
Pleleh
= 42,5 KN
= 42500 N
½ Pmaks
= 17,5 KN
= 17500 N
maka: q = 0,08 x 0,12 x 2400 = 23,04 kg/m = 0,2304 N/mm = 0,2304 kN/m Mn
= R AV . 450 −
1 2
𝑃 .150 − 𝑞. 500 .
500 2
1 q (9502 − 502 ) 1 1 500 2 = (( 𝑃 + ). 450) − 𝑃 .150 − 𝑞. 500 . 2 900 2 2 1 0,2304 (9502 − 502 ) 1 1 2 = (( 42500 + ) . 450) − 42500 .150 2 900 2 − 0,2304. 500 .
500 2
75 = 6398040 𝑁. 𝑚𝑚 = 6,39804 𝑘𝑁. 𝑚 Untuk perhitungan momen nominal hasil pengujian setiap balok benda uji selengkapnya disajikan pada Tabel 4.14.
Tabel 4.14. Hasil Perhitungan Momen Nominal Hasil Pengujian
No
Kode Benda Uji
P leleh
1/2 P Leleh
Momen Nominal Pengujian Hasil
Rerata (kN-m)
(kN)
(kN)
(kN-m)
1
GSL - 1 (0 %)
42,5
21,25
6,39804
2
GSL - 2 (0 %)
45
22,5
6,77304
3
GSL - 3 (0 %)
42,5
21,25
6,39804
4
GSL - 1 (2 %)
47,5
23,75
7,14804
5
GSL - 2 (2 %)
45
22,5
6,77304
6
GSL - 3 (2 %)
47,5
23,75
7,14804
7
GSL - 1 (4 %)
50
25
7,52304
8
GSL - 2 (4 %)
45
22,5
6,77304
9
GSL - 3 (4 %)
47,5
23,75
7,14804
10
GSL - 1 (6 %)
42,5
21,25
6,39804
11
GSL - 2 (6 %)
47,5
23,75
7,14804
12
GSL - 3 (6 %)
47,5
23,75
7,14804
13
GSL - 1 (8 %)
42,5
21,25
6,39804
14
GSL - 2 (8 %)
47,5
23,75
7,14804
15
GSL - 3 (8 %)
45
22,5
6,77304
6,52304
7,02304
7,14804
6,89804
6,77304
76
4.8.2.2. Momen Nominal Hasil Analisis (Menurut SNI 03-2847-2013) Momen nominal (Mn) menurut SNI 03-2847-2013 adalah kuat kuat momen nominal dengan asumsi bahwa semua tulangan pada penampang yang ditinjau mencapai kuat leleh yang disyaratkan. Distribusi regangan dan tegangan pada balok beton menurut SNI 03-2847-2013 dapat dilihat pada Gambar 4.7 Balok Tulangan Tunggal
Gambar 4.7. Distribusi Regangan dan Tegangan Lentur pada Balok Beton Menurut (SNI 03-2847-2013) Berdasarkan Gambar 4.7 Dapat dihitung momen nominal yang terjadi pada balok lentur, sebagai contoh berikut contoh perhitungan balok beton dengan penggunaan kadar serbuk kaca 0%. Data: b = 80 mm ;
h = 120 mm ; p = 20 mm ;
fc’ = 38,88 N/mm2 ;
Øsengkang = 8 mm
Øtulangan = 13 mm
fy Leleh Baja = 320 N/mm2 (Hasil Pengujian di Laboratorium) Ebaja = 200000 N/mm2 d = h – ( p + Øsengkang + ½ Øtulangan ) d = 120 – (20 + 8 + ½ x 13) d = 85,5 mm As = 2 x (¼ л 132) = 265,46 mm2
77 Cb =
0,003 𝑓𝑦 0,003+ 𝐸
𝑑=
0,003 0,003+
4000 (2.105 )
𝑥 85,5 = 55,76 𝑚𝑚
β1 = 0,85 – 0,008 (fc’- 30) fc’ > 30 Mpa
(SNI 03-2847-2013)
β1 = 0,85 – 0,008 (38,88 – 30) β1 = 0,77896 𝑎𝑏 = 𝛽1 𝐶𝑏 = 0,77896 𝑥 55,76 = 43,4355 𝑚𝑚 Asb =
0,85 𝑓𝑐 ′ 𝑏 𝑎𝑏 𝑓𝑦
=
0,85 𝑥 38,88𝑥 80 𝑥43,4355 320
= 358,8639 𝑚𝑚2
Syarat: As ≤ 0,75 Asb 265,46 ≤ 0,75 𝑥 358,8639 265,46 𝑚𝑚2 < 269,1479 𝑚𝑚2 ( 𝑂𝐾) Maka Momen Nominal: 𝑎=
(𝐴𝑠 𝑓𝑦) (265,46 𝑥320) = = 32,1308 𝑚𝑚 ′ 0,85 𝑓𝑐 𝑏 0,85 𝑥 38,88 𝑥 80
Cek fs = fy 𝑎 32,1308 = = 0,3758 𝑑 85,5 𝑎𝑏 600 600 = 𝛽1 ( ) = 0,77896 ( ) = 0,5080 𝑑 600 + 𝑓𝑦 600 + 320 𝑎 𝑎𝑏 ≤ 𝑑 𝑑 0,3758 ≤ 0,5080 → maka fs = fy (asumsi OK) Momen nominal : Mn = (𝐴𝑠 𝑓𝑦) (𝑑 − (𝑎/2)) 𝑀𝑛 = (265,46 𝑥 320) 𝑥 (85,5 − (32,1308/2)) 𝑀𝑛 = 5898377 𝑁𝑚𝑚 𝑀𝑛 = 5,898377 𝑘𝑁 . 𝑚 Berdasarkan perhitungan di atas, syarat untuk batasan luas tulangan tarik baja telah memenuhi syarat menurut SNI 03-2847-2013, sedangkan untuk hasil perhitungan momen nominal secara analisis selengkapnya dirangkum ke dalam Tabel 4.15.
78
Tabel 4.15. Hasil Perhitungan Momen Nominal Secara Analisis Menurut SNI 03-2847-2013 No
Kadar Serbuk Kaca ( % )
Mn (kN.m)
1
0
5,8984
2
2
6,0354
3
4
6,0915
4
6
6,0078
5
8
5,9851
4.8.2.3. Momen Nominal Hasil Analisis Menurut Usulan Suhendro (1991) Distribusi regangan dianggap linear, dengan regangan maksimum diserat beton terdesak diambil 0,0035. Pada bagian desak digunakan diagram berbentuk parabola, yang mirip dengan diagram tegangan-regangan dari pengujian desak silinder, distribusi regangan dan tegangan pada balok beton fiber penuh menurut usulan dari Suhendro dapat dilihat pada Gambar 4.8. Balok Tulangan Tunggal
Gambar 4.8. Distribusi Regangan dan Tegangan Lentur Pada Balok Beton Bertulang yang Diberi Fiber Penuh. (Usulan Suhendro, 1991)
79 Dimana notasi yang dipakai : f’cf
= kuat desak beton fiber (kg/cm2)
ftf
= kuat tarik beton fiber (kg/cm2)
fys
= tegangan luluh baja tulangan (kg/cm2)
As
= luas baja tulangan (cm2)
c
= jarak garis netral ke serat terluar di bagian desak (cm)
h
= tinggi balok (cm)
d
= tinggi efektif balok (cm)
Dc
= resultan gaya desak pada fiber (kg)
Tc
= resultan gaya tarik pada beton fiber (kg)
Ts
= resultan gaya tarik pada baja tulangan (kg)
Sebagai contoh perhitungan dilakukan pada benda uji balok lentur dengan kadar serbuk kaca 0%. D adalah sebagai berikut: f’cf
= 388,8 kg/cm2
ftf
= 23,11 kg/cm2
fys
= 3200 kg/cm2
As
= 2,6546 cm2
d
= 8,55 cm
h
= 12 cm
b
= 8 cm
Berdasarkan asumsi diatas dilakukan analisis kuat batas sebagai berikut : Dc
= 0,67 f’cf c b
Tc
= 0,85 (h - c) 0,85 ftf b
Ts
= As fys
Persyaratan kesetimbangan gaya dalam memberikan hubungan : Dc – Tc – Ts = 0 (0,67 f’cf c b) - (0,85 (h - c) 0,85 ftf b) - (As fys) = 0 (0,67 . 388,8 . c . 8) - (0,85 . (12 - c) . 0,85 . 23,11 . 8) - (2,6546 . 3200) = 0 2083,968 c - (1603,534 – 133,628 c) – 8494,867 = 0 2217,596 c – 10098,4 = 0
80 2217,596 c = 10098,4 c = 10098,4/ 2217,596 = 4,55 cm Jadi nilai c yang didapat dari persamaan tersebut, c = 4,55 cm. Dari nilai c yang diketahui tersebut dimasukan ke nilai Dc, Tc, Ts, maka: dc
= 0,67 f’cf c b = 0,67 x 388,8 x 4,55 x 8 = 9489,891 kg
Tc
= 0,85 (h - c) 0,85 ftf b = 0,85 x (12 – 4,55) x 0,85 x 23,11 x 8 = 995,025 kg
Ts
= As fys = 2,6546 x 3200 = 8494,867kg
Regangan pada tulangan dapat dihitung dari: εs = 0,0035 .(
d-c c
)= 0,0035 x (
9 - 4,55 4,55
)= 0,00307
Memberikan tegangan sebesar: fs = εs Es = 0,00307 x 2100000 = 6450,133 kg/cm2 , Sehingga baja tulangan sudah leleh karena, fs = 6450,133 kg/cm2 > fys = 3200 kg/cm2 z1 = Tc (ℎ − z2 =Ts ( 𝑑 − Mn = z1 + z2
3 8 3 8
𝑐 − 𝑐)
(h−𝑐) 2
)
81 Momen nominal yang dapat didukung oleh tampang tersebut adalah Mn = Tc (ℎ −
3 8
𝑐 −
(h−𝑐)
3
2
8
Mn = 995,025 × (12 −
× ( 8,55 −
)+𝑇(𝑑 −
3 8
× 4,55 –
𝑐)
(12−4,55) 2
) + 8494,87
3 × 4,55 ) 8
Mn = 64661,2998 kg.cm = 6,466139 kN.m Berdasarkan perhitungan di atas, hasil perhitungan momen nominal secara analisis menurut Suhendro (1991) selengkapnya dirangkum ke dalam Tabel 4.16. Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Momen Nominal Secara Analisis Menurut Usulan Suhendro (1991) No
Kadar Serbuk Kaca ( % )
Mn (kNn.m)
1
0
6,46613
2
2
6,71996
3
4
6,82495
4
6
6,67401
5
8
6,62460
Hasil perhitungan momen nominal secara analisis berdasarkan SNI dan usulan Suhendro (1991), serta momen nominal hasil pengujian kuat lentur selengkapnya dirangkum dalam Tabel 4.17.
82 Tabel 4.17. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Momen Nominal Pengujian dan Analisis Momen Nominal (kN.m) No
Kadar Serbuk Kaca (%)
1
0
2
2
3
4
4
6
5
8
Pengujian 6,52304
Suhendro SNI (tarik (tarik tidak diperhitungkan) diperhitungkan) 6,46613 5,89838
7,02304
6,71995
6,03541
7,14804
6,82495
6,09153
6,89804
6,67401
6,00783
6,77304
6,62460
5,98515
Berdasarkan rangkuman hasil perhitungan momen nominal pengujian dan analisis pada Tabel 4.17. maka dapat dibuat perbandingan kapasitas lentur balok antara momen nominal hasil pengujian dan momen nominal hasil analisis (Suhendro dan SNI) pada Gambar 4.9. dan 4.10.
Hasil Perhitungan Mn 8
Momen Nominal (kNm)
7 6 5 4 3 2 1 0
0%
2%
4%
6%
8%
Pengujian
6,52304
7,02304
7,14804
6,89804
6,77304
Suhendro
6,46612
6,71995
6,82495
6,67401
6,6246
SNI
5,89837
6,03541
6,09153
6,00782
5,98515
Gambar 4.9. Diagram Perbandingan Momen Nominal Hasil Pengujian dengan Hasil Analisis
83
8 y = -290,18x2 + 25,089x + 6,5659 R² = 0,8764
Momen Nominal (kN.m)
7,5 7 6,5
y = -154x2 + 13,675x + 6,4845 R² = 0,8661
6
y = -82,009x2 + 7,2906x + 5,9089 R² = 0,8523
5,5 5 4,5 4 0%
2%
4%
6%
8%
Kadar Serbuk Kaca(%) Pengujian
Suhendro
10% SNI
Gambar 4.10. Grafik Fungsi Polinomial Perbandingan Momen Nominal Hasil Analisis dengan Hasil Pengujian Dari grafik diatas didapat nilai fungsi y(x) sebagai berikut : Mn Analisis Pengujian y = -290,18x2 + 25,089x + 6,5659 Dari persamaan diatas, nilai kuat lentur dapat dihitung dengan dy/dx= 0, maka: 0 = – 580,36x + 25,089 Didapat nilai x = 0,04323 Nilai x yang diperoleh disubstitusikan kembali ke persamaan y = -290,18x2 + 25,089x + 6,5659 y = -290,18 (0,04323)2 + 25,089 (0,04323) + 6,5659 didapatkan nilai y yang berarti nilai Mn sebesar 7,1082 kN.m Mn Analisis Kuat Tarik Diabaikan (SNI 03-2847-2013) y = -82,009x2 + 7,2906x + 5,9089 Nilai kuat lentur kemudian dihitung dengan cara dy/dx = 0 0 = -164,018x + 7,2906 Dari persamaan tersebut didapatkan nilai x= 0,04445
84 Nilai x yang diperoleh disubstitusikan kembali ke persamaan y = -82,009x2 + 7,2906x + 5,9089 y = -82,009 (0,04445)2 + 7,2906 (0,04445) + 5,9089 dan didapatkan nilai y yang berarti nilai Mn sebesar 6,0709 kN.m Mn Analisis Kuat Tarik Diperhitungkan (Suhendro) y = - 154x2 + 13,675x + 6,4845 Nilai optimum kuat Lentur kemudian dihitung dengan cara dy/dx = 0 0 = - 308x + 13,675 Dari persamaan tersebut didapatkan nilai x= 0,04439 Nilai x yang diperoleh disubstitusikan kembali ke persamaan y = - 154x2 + 13,675x + 6,4845 y = - 154 (0,04439)2 + 13,675 (0,04439)+ 6,4845 didapatkan nilai y yang berarti nilai Mn sebesar 6,7880 kN.m 4.8.2.4. Pembahasan Berdasarkan analisa diatas, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: a.
Hasil momen nominal berdasarkan pengujian pada benda uji balok yang variasi penggantian semen dengan serbuk kaca sebesar 0%, 2%, 4%, 6%, dan 8% berturut turut adalah 6,52304 kNm; 7,02304 kNm; 7,14804 kNm; 6,89804 kNm dan 6,77304 kNm.
b.
Hasil momen nominal berdasarkan analisis SNI dengan kuat tarik beton diabaikan pada benda uji balok yang variasi penggantian semen dengan serbuk kaca sebesar 0%, 2%, 4%, 6%, dan 8% berturut turut adalah 5,89837 kNm; 6,03541 kNm; 6,09153 kNm; 6,00782 kNm dan 5,98515 kNm.
c.
Hasil momen nominal berdasarkan analisis Suhendro dengan kuat tarik beton diperhitungkan (usulan Suhendro,1991) pada benda uji balok yang variasi penggantian semen dengan serbuk kaca sebesar 0%, 2%, 4%, 6%, dan 8% berturut turut adalah 6,46612 kNm; 6,71995 kNm; 6,82495 kNm; 6,67401 kNm dan 6,6246 kNm.
d.
Dari hasil analisa regresi terhadap hasil dari ketiga analisis perhitungan tersebut didapatkan Mn Pengujian sebesar 7,1082 kN.m pada x= 0,04323 (4,323%), analisis SNI tanpa memperhitungkan kuat tarik beton didapatkan
85 Mn sebesar 6,0709 kN.m pada x= 0,04445 (4,445%), dan analisa SNI dengan memperhitungkan kuat tarik beton (Suhendro) didapatkan Mn sebesar 6,7880 kN.m pada x= 0,04439 (4,439%). Tabel 4.18. Perbandingan Perhitungan Momen Nominal Hasil Analisis Kuat Tarik Diabaikan dengan Hasil Pengujian
No
Kadar Serbuk Kaca (%)
1
0
2
2
3
4
4
6
5
8
Mn Analisis Kuat Tarik Diabaikan (kN.m)
Mn Hasil Pengujian (kN.m)
Peningkatan Momen Nominal (%)
5,89837
6,52304
10,591
6,03541
7,02304
16,364
6,09153
7,14804
17,344
6,00782
6,89804
14,818
5,98515
6,77304
13,164
Tabel 4.19. Perbandingan Perhitungan Momen Nominal Hasil Analisis Kuat Tarik Diperhitungkan dengan Hasil Pengujian
No
Kadar Serbuk Kaca (%)
1
0
2
2
3
4
4
6
5
8
Mn Analisis Kuat Tarik Diperhitungkan (kN.m)
Mn Hasil Pengujian (kN.m)
Peningkatan Momen Nominal (%)
6,46612
6,52304
0,880
6,71995
7,02304
4,510
6,82495
7,14804
4,734
6,67401
6,89804
3,357
6,6246
6,77304
2,241
86 4.8.3. Pola Retak Balok Beton Bertulang Hasil pengujian kuat lentur balok diperoleh pola retak pada benda uji yang berada di 1/3 bentang tengah. Pengujian pada balok uji menghasilkan pola retak yang hampir seragam yang terjadi pada bagian 1/3 bentang tengah, sehingga dapat dikatakan pola retak yang terjadi merupakan retak lentur. Dari pengamatan pola retak yang terjadi pada benda uji, retak dimulai dari bawah balok pada daerah tarik balok. Bersamaan dengan meningkatnya beban aksial yang diberikan, retak bertambah panjang dan lebar lalu terjadi retak-retak baru disepanjang badan balok, retak yang terjadi berupa retak lentur karena arah retak tegak lurus sumbu balok dan juga terjadi di 1/3 tengah bentang. Retak ini terjadi karena beban yang bekerja di atas balok bertambah besar sehingga tegangan tarik pada beton melampaui kekuatan tarik beton, maka timbul retakan di bagian yang tertarik dan retakan ini semakin lama akan menyebar ke atas.
