Bidang Unggulan: Energi, Transportasi dan Lingkungan Kode/Nama Bidang Ilmu: 421/Teknik Sipil
LAPORAN AKHIR HIBAH PENELITIAN DOSEN MUDA JUDUL PENELITIAN PENGARUH TULANGAN KEKANGAN PER SATUAN PANJANG TERHADAP KUAT REKATAN DAN PANJANG PENYALURAN TULANGAN YANG TERTANAM PADA BETON
KETUA TIM Ir. Putu Deskarta MASc.
0025106101
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA NOVEMBER 2015
1
2
PENGARUH LUAS TULANGAN KEKANGAN PERSATUAN PANJANG TERHADAP KUAT REKATAN DAN PANJANG PENYALURAN TULANGAN YANG TERTANAM PADA BETON Putu Deskarta Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Indonesia
[email protected]
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian yang mempelajari pengaruh luas tulangan kekangan pada balok beton terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran tulangan yang tertanam pada beton tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pola hubungan antara luas tulangan kekangan persatuan panjang terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran dari tulangan, yang kemudian dibandingkan dengan formula yang diberikan oleh SNI 03-2847-2002. Diharapkan hasil dari penelitian ini nantinya dapat memberikan informasi tambahan pada formula SNI tersebut dalam menghitung panjang penyaluran tulangan pada elemen beton bertulang.
Untuk itu dibuat benda uji pull-out berupa tulangan ulir diameter 13mm yang ditanam pada balok beton ukuran penampang 150x150 cm dan panjang yang divariasikan sesuai dengan panjang tulangan yang ditanam. Balok beton diberi sengkang dengan jarak yang sama yaitu 49mm namun luas yang bervariasi. Variasi luas tulangan sengkang dibuat dalam 4 kelompok dengan rincian; kelompok 1 adalah benda uji tanpa sengkang, kelompok 2 dengan sengkang dia. 4.7mm, kelompok 3 dengan sengkang dia. 5.3mm dan kelompok 4 dengan sengkang dia. 6.5mm. Setiap kelompok terdiri dari 5 benda uji dengan sengkang yang sama namun panjang tulangan tertanam yang divariasikan mulai dari panjang 15 kali diameter tulangan (15d) sampai 33d. Beton yang dipakai adalah beton biasa dengan target kuat tekan 25 MPa.
3
Hasil pengujian benda uji pull-out menunjukkan bahwa semua kelompok menunjukkan hubungan antara tegangan rekatan terhadap panjang tulangan tertanam yang berbentuk kurva asymtotis dimana nilai asymtot dari tegangan dicapai pada panjang tulangan tertanam yang sama dengan angka panjang penyalurannya. Selanjutnya didapatkan nilai tegangan rekatan, pada tulangan tertanam yang sama dengan panjang penyaluran, meningkat sebanding dengan peningkatan luas tulangan kekangan persatuan panjang (A/s). Pada benda uji tanpa tulangan sengkang didapat tegangan rekatan sebesar 2.8 MPa. dan pada benda uji dengan nilai A/s sebesar 0.7 didapat tegangan rekatan 3.45 MPa. Perilaku sebaliknya terjadi pada panjang penyaluran, yang mana nilainya berkurang seiring dengan bertambahnya nilai A/s. Pada benda uji tanpa sengkang (A/s=0) didapat panjang penyaluran sebesar 33d dan pada benda uji dengan A/s = 0.7 didapat panjang penyaluran sebesar 27d.
Kata kunci: kuat rekatan, panjang penyaluran, tulangan kekangan
4
PRAKATA
Puji syukur Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat Nya, sehingga kami memiliki kesempatan untuk melakukan penelitian ini. Selanjutnya kami tim peneliti mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Rektor, Bapak Dekan Fakultas Teknik, dan Bapak Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana, yang telah memfasilitasi sehingga kami mampu melakukan penelitian. Tak lupa kami sampaikan terimakasih pula pada para pegawai lab material dan bahan yang telah memberikan bantuannya pada saat melakukan penelitian. Semoga hasil penelitian ini bisa memberikan maanfaat bagi pihak-pihak yang memerlukan dan dapat dijadikan bahan pertimbangan dalam pelaksanaan pengerjaan struktur beton bertulang. Kami mengharapkan penelitian ini dapat memberikan inspirasi bagi praktisi teknik sipil untuk melakukan penelitian lanjutan yang sejenis guna mendapatkan hasil yang lebih menyeluruh.
Bukit Jimbaran, November 2015 Hormat Kami
Putu Deskarta (Ketua Tim Peneliti)
5
DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN
……………………………………………
i
ABSTRAK
……………………………………………
ii
PRAKATA
……………………………………………
iii
DAFTAR ISI
……………………………………………
iv
DAFTAR TABEL
……………………………………………
v
DAFTAR GAMBAR
……………………………………………
vi
BAB I PENDAHULUAN
………………………………………………
1
1.1 Latar Belakang
………………………………………………
1
1.2 Rumusan Masalah
………………………………………………
3
1.3 Batasan Masalah
………………………………………………
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
………………………………………………
5
2.1 Panjang Penyaluran
………………………………………………
5
2.2 Panjang Lewatan
………………………………………………
5
2.3 Kuat Rekatan
………………………………………………
6
2.4 Kegagalan Tulangan
………………………………………………
7
2.5 Pengaruh Tulangan Kekangan
…………………………………………
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ………………………………
7 10
3.1 Tujuan Penelitian
…………………………………………….. 10
3.2 Manfaat Penelitian
…………………………………………….. 10
BAB IV METODA PENELITIAN
………………………………………………
12
4.1 Rancangan Benda Uji
.. …………………………………………….. 12
4.2 Pembuatan Benda Uji
.. …………………………………………….. 15
4.3 Metoda Pengujian
.. …………………………………………….. 16
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
…………………………………………….. 18
5.1 Hasil Pengujian
..…………………………………………….. 18
5.2 Pembahasan
.. …………………………………………….. 20
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
………………………………………….. 26
6.1 Kesimpulan
..…………………………………………….. 26
6.2 Saran-Saran
.. …………………………………………….. 26
DAFTAR PUSTAKA
.. …………………………………………….. 28 6
DAFTAR TABEL
…………..………………………………………………
7
………..………………………………………………
13
Tabel 5.1 Data Pengujian Kubus Beton ………………………………………………
18
Tabel 5.2 Data Pengujian Tulangan
………………………………………………
19
Tabel 5.3 Data Pengujian Pull-out
………………………………………………
19
Tabel 2.1 Tabel 4.1 Rincian Benda Uji
Tabel 5.4 Panjang Penyaluran Teoritis dan Experimen ……………………………
24
7
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
…………..………………………………………………
6
Gambar 2.2
…………..………………………………………………
6
Gambar 2.3
…………..………………………………………………
6
Gambar 2.4
Hubungan tegangan versus slip
………………………………………
8
Gambar 4.1
Benda uji pull-out
..……………………………………
14
Gambar 4.2
Foto benda uji pull-out
……..………………………………
15
Gambar 4.3
Ilustrasi pengujian
..……………………………………
16
Gambar 4.4
Foto pengujian pull-out
……..………………………………
17
Gambar 5.1
Kurva beban vs. L/d benda uji d-0
..………………………………
20
Gambar 5.2
Kurva beban vs. L/d benda uji d-4.7
..………………………………
20
Gambar 5.3
Kurva beban vs. L/d benda uji d-5.3
..………………………………
21
Gambar 5.4
Kurva beban vs. L/d benda uji d-6.5
..………………………………
21
Gambar 5.5
Kurva tegangan vs. L/d benda uji d-0 …..……………………………
21
Gambar 5.6
Kurva tegangan vs. L/d benda uji d-4.7
……………………………
21
Gambar 5.7
Kurva tegangan vs. L/d benda uji d-5.3
……………………………
21
Gambar 5.8
Kurva tegangan vs. L/d benda uji d-6.5
……………………………
21
Gambar 5.9
Kurva tegangan vs. L/d semua benda uji
…………………………
22
.…………………………
22
Gambar 5.10 Kurva tegangan rekatan vs. L/d Gambar 5.11 Kurva L/d vs. A/s
……………………………………… 23
8
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pada pembangunan sebuah struktur beton bertulang pelaksana bangunan akan selalu dihadapkan pada masalah penyambungan, penjangkaran maupun pengakhiran tulangan. Kekurang pahaman terhadap perilaku tulangan pada beton akan dapat berakibat pada runtuhnya bangunan saat pelaksanaan. Beberapa kasus keruntuhan bangunan gedung pada saat pelaksanaan, setelah dilakukan penelitian, ternyata bukan karena jumlah tulangannya yang kurang tapi karena sambungan tulangan tidak memiliki panjang overlapping yang cukup. Ada pula keruntuhan yang diakibatkan karena tulangan tidak diberikan panjang penjangkaran yang memadai. Pada kasus keruntuhan tersebut, kemungkinan pekerjanya tidak memahami bahwa diperlukan tambahan panjang tulangan untuk overlapping atau penjangkaran agar tulangan tersebut dapat terjepit atau terpegang pada beton saat menerima beban.
Tulangan pada elemen struktur beton bertulang dapat memberikan kekuatan tarik jika terdapat tulangan yang tertanam pada beton pada kedua arah ujungnya. Kekuatan tarik tulangan, pada suatu batas tertentu, sebanding dengan panjang tulangan yang tertanam, sehingga arah ujung yang memiliki panjang yang lebih kecil akan mementukan kekuatan tulangan. Oleh sebab itu untuk mendapatkan kekuatan tarik dari tulangan pada suatu penampang diperlukan panjang tulangan minimal yang dilewatkan dari penampang tersebut kearah ujung tulangan. Panjang minimal yang diperlukan untuk mendapatkan kekuatan tarik yang sama dengan kekuatan tulangan dinamakan panjang penyaluran.
Panjang penyaluran dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti; bentuk permukaan tulangan, diameter tulangan, kait (tekukan ujung) tulangan, kekuatan beton, tebal selimut beton, dan tulangan kekangan (sengkang) penampang. Penelitian yang membahas hal tersebut diatas khususnya untuk kondisi material yang sesuai dengan kondisi di Indonesia masih sangat terbatas. Karena panjang penyaluran berhubungan dengan kuat rekatan dari tulangan terhadap beton sekeliling nya, maka telah banyak dipelajari dan di teliti hubungan antara kuat rekatan 9
terhadap kuat tekan beton. Sebagai contoh, Eligehausen et al.[1983] mendapatkan kuat rekatan 2,6 √f’c dan Hawkins et al. [1982] mendapatkan nilai 5,0 √f’c untuk tulangan permukaan bergerigi. Perbedaan nilai tersebut diakibatkan karena perbedaan panjang batang tulangan yang dipakai pada penelitian. Eligehausen et al. menggunakan tulangan yang panjang sedang Hawkins et al.menggunakan tulangan yang pendek.
Pada kedua penelitian diatas tulangan diletakkan pada tengah-tengah penampang sehingga memiliki selimut beton yang besar (> 10 dia. tulangan). Akibatnya, kuat rekatan yang diberikan akan maksimum. Akan tetapi, pada elemen struktur beton bertulang, baja tulangan dipasang pada bagian tepi dengan tebal selimut beton yang terbatas, umumnya tidak lebih dari 50 mm. Dengan tebal selimut beton yang kecil, gaya kekangan yang diberikan oleh beton tidak maksimal. Karena makin kecil tebal selimut beton, makin kecil pula gaya kekangan yang terjadi pada tulangan. Karena gaya kekangan berhubungan langsung dengan kuat rekatan, maka kuat rekatan dari tulangan, pada batas tertentu, juga akan sangat dipengaruhi oleh tebal selimut betonnya. Makin tipis selimut betonnya, maka kuat rekatannya pun akan semakin kecil. Namun bagaimana hubungan antara kuat rekatan tulangan terhadap ketebalan selimut beton masih belum begitu jelas diketahui.
Pada tulangan bergerigi (deformed) bentuk gerigi dari tulangan umumnya berbeda antara suatu produk dengan produk lainnya. Bentuk gerigi akan sangat berpengaruh terhadap kuat rekatan atau panjang penyaluran dari tulangan. Peraturan Beton Bertulang Indonesia, SNI 032847-2002, memberikan formula untuk menghitung panjang penyaluran. Sebagai contoh, panjang penyaluran hasil dari formula tersebut, untuk tulangan berulir dengan fy = 360 MPa dalam beton dengan f’c= 20 MPa adalah sebesar 40 kali diameter tulangan untuk tulangan tanpa kait dan 20 kali diameter untuk tulangan dengan kait. Sayangnya SNI 03-2847-2002 tidak memberikan ketentuan menghitung panjang penyaluran untuk tulangan polos, sehingga timbul kesulitan dalam menentukan panjang penyaluran untuk tulangan tersebut. Selain itu formula tersebut juga tidak menyertakan bentuk gerigi sebagai variabel, sehingga pengaruh perbedaan dari bentuk gerigi ini terhadap kuat rekatan atau panjang penyaluran tidak dapat diketahui.
10
Selain itu elemen struktur beton bertulang juga memiliki tulangan kekangan dalam bentuk sengkang. Adanya tulangan kekangan ini memberikan peningkatkan kuat rekatan pada tulangan. Eligehausen et al. [1983] melaporkan peningkatan kuat rekatan sebesar dua kali lipat pada beton dengan tulangan kekangan, terhadap beton tanpa tulangan kekangan. Akan tetapi sistem pengekangan yang dikerjakan pada penelitian Eligehausen et al. berbeda dengan system pengekangan yang diberikan oleh sengkang elemen balok, sehingga pengaruh luas, serta jarak sengkang terhadap kuat rekatan atau panjang penyaluran tulangan pada beton masih belum jelas diketahui.
Ujung tulangan dari beton bertulang umumnya diberi kait untuk tulangan < 16mm dan tanpa kait untuk tulangan >= 16 mm. Adanya kait akan memberikan tambahan kekuatan sambungan atau penjangkaran. Ada berbagai jenis bentuk kait ujung yang dapat digunakan serta panjang kait pun dapat dibuat bervariasi. Hal ini tentunya akan berpengaruh terhadap kekuatan penjangkaran yang diberikan oleh kait tersebut. Pengaruh dari panjang serta bentuk kait terhadap tambahan kekuatan sambungan atau kekuatan penjangkaran juga belum begitu terinformasikan secara jelas. Untuk bisa merencanakan panjang penyaluran tulangan dengan kait, maka perlu diketahui kuat rekatan baja tulangan pada balok tersebut serta gaya jangkar yang diberikan oleh kait pada ujungnya.
1.2 Rumusan Masalah SNI 03-2847-2002 memberikan formula untuk menghitung panjang penyaluran. Akan tetapi formula pada peraturan tersebut tidak secara langsung
memperhitungkan kuat rekatan
tulangan, walaupun sebenarnya panjang penyaluran merupakan fungsi dari kuat rekatan. Sehingga untuk dapat menghitung panjang penyaluran tulangan maka perlu diketahui besar kuat rekatan tulangan pada beton. Dari beberapa variable yang mempengaruhi kuat rekatan, luas tulangan kekangan per satuan panjang adalah variable yang didapat dari hasil perhitungan, variable yang lain nya biasanya dipakai sebagai konstanta. Untuk itu perlu diketahui bagaimana pengaruh luas tulangan kekangan per satuan terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran tulangan pada beton. 11
Data-data kuat rekatan yang saat ini bisa didapat adalah berdasarkan pada penelitian tulangan tunggal yang ditanam pada tengah penampang beton sehingga memiliki selimut yang cukup besar. Sedangkan kasus yang dihadapi pada sambungan adalah; tulangannya tidak tunggal (melainkan overlap), terletak pada tepi penampang dengan tebal selimut beton yang terbatas, serta memiliki tulangan sengkang sebagai pengekang. Dari semua variable yang mempengaruhi kuat rekatan dan panjang penyaluran, variable luas tulangan kekangan sangat penting untuk diketahui karena variabel ini menyatakan luas serta jarak sengkang yang selalu merupakan hasil dari perhitungan. Variable yang lainnya umumnya berupa konstanta karena merupakan persyaratan dan data yang dipakai pada perencanaan.
Jadi permasalahannya
adalah bagaimana pengaruh luas tulangan kekangan terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran tulangan yang tertanam pada beton.
1.3 Batasan Masalah Hal-hal yang dapat mempengaruhi kuat rekatan sambungan lewatan adalah bentuk permukaan tulangan (polos atau berulir), jarak antar tulangan, kuat tekan beton, tebal selimut beton, serta luas dan jarak tulangan sengkang. Karena terlalu banyaknya variable yang mempengaruhi kuat rekatan, maka untuk itu penelitian ini di batasi hanya untuk jenis tulangan berulir. Diameter tulangan kekangan hanya dibatasi untuk satu jenis diameter dengan jarak yang divariasikan. Beton yang dipakai hanya satu jenis, yaitu beton dengan perbandingan volume campuran semen:pasir:kerikil, 1:2:3, seperti yang banyak dipakai di lapangan.
12
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Panjang Penyaluran Agar tulangan pada beton bertulang dapat memberikan kekuatan penuh pada daerah dekat ujung maka daerah tersebut harus memiliki panjang penyaluran yaitu panjang dari titik yang ditinjau keujung tulangan paling sedikit harus sama dengan λd. SNI 03-2847-2002 memberikan rumus untuk menghitung λd , salah satunya, untuk tulangan horizontal berulir dia ≤ 19 mm, dengan jarak antara tulangan ≥ d, selimut beton ≥ d dan memiliki tulangan sengkang sepanjang penyaluran dengan jarak tidak melebihi jarak minimum yaitu: 0,5 𝑓𝑦
λd =
𝑓𝑐′
𝑑𝑏
………………………………..(2.1)
Rumus yang hampir sama diberikan oleh peraturan Canada, CSA Satandard A23.3-94,yaitu: 0,468 𝑓𝑦
λd =
𝑓𝑐′
𝑑𝑏
………………………………..(2.2)
Untuk tulangan yang memiliki kait dengan kuat leleh 400 MPa, SNI dan CSA standard memberikan rumus yang sama yaitu: λd =100𝑑𝑏 / 𝑓𝑐′
………………………………..(2.3)
Dengan menggunakan formula SNI maka untuk tulangan dengan fy = 360 MPa dan beton dengan f’c = 20 MPa didapat besar panjang penyaluran λd sebesar 40*db untuk tulangan tanpa kait dan 20*db untuk tulangan dengan kait standar.
2.2 Panjang Lewatan Pada balok dengan tulangan yang disambung dengan cara lewatan (overlapping), peraturan SNI maupun CSA Standard menyarankan hal yang sama yaitu panjang lewatan sambungan sebesar 1,3*λd untuk kondisi umum atau dapat dipakai sebesar 1,0* λd jika tulangan yang dipakai ≥ 2 kali yang dibutuhkan pada daerah sambungan dan sambungan tidak dilakukan pada satu tempat.Jadi untuk mendapatkan kondisi kekuatan penuh pada sambungan lewatan maka diperlukan panjang lewatan sebesar 52*db untuk tulangan tanpa kait dan 26*db untuk tulangan dengan kait.Kedua peraturan diatas tidak memberikan penjelasan tentang berapa panjang penyaluran dan berapa panjang lewatan untuk tulangan polos.
13
2.3 Kuat Rekatan Untuk dapat mengetahui panjang penyaluran yang diperlukan suatu tulangan maka perlu diketahui terlebih dahulu bagaimana perilaku rekatan tulangan tersebut dalam beton dan berapa besar kuat rekatannya. Ada dua definisi tentang kuat rekatan yaitu; Pertama, tegangan rekatan rata-rata maximum pada permukaan tulangan, yaitu pada saat beban mencapai maximum. Untuk mencapai ini diperlukan slip yang cukup besar dan kondisi ini tidak mungkin diberikan oleh elemen beton bertulang karena panjang slip tidak lain adalah lebar retak dari baloknya. Kedua adalah tegangan rekatan kritis, yaitu tegangan rekatan rata-rata pada saat slip mencapai slip maximum yang diijinkan pada saat struktur dinyatakan sudah hendak runtuh. Beberapa peneliti menyarankan menggunakan nilai slip maximum yang diijinkan sebesar 0,25mm [1].
S.Pul [2010] meneliti hubungan antara kuat rekatan tulangan pada beton untuk beberapa diameter tulangan polos dan tulangan berulir. Tulangan di tanam dalam kubus beton 15x25 cm dengan panjang 30 x diameter tulangan dan selanjutnya dilakukan uji tarik pada tulangan.Beton yang dipakai memiliki kuat tekan cylinder karakteristik sebesar 35,6 MPa. Hubungan antara tegangan rekatan dan slip yang terjadi di tampilkan dalam bentuk grafik, salah satunya adalah seperti grafik pada gambar 2.1 dibawah ini. Selanjutnya nilai tegangan rekatan maksimum dan tegangan rekatan pada slip 0,25mm untuk berbagai jenis tulangan disimpulkan dalam bentuk tabel 2.1 berikut
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.1
14
Tabel 2.1 Diameter
Jenis
8 mm
Polos Ulir Polos Ulir Polos Ulir Polos Ulir
10 mm 12 mm 14 mm
Fs (slip 0,25mm) MPa 310 345 296 500 270 494 208 537
Fs (max) MPa 318 375 306 515 270 519 210 570
τb (slip 0,25mm) MPa 2,58 4,31 2,47 6,25 2,20 6,17 1,73 6,71
τb (max) MPa 2,65 4,69 2,55 6,44 2,20 6,49 1,75 7,13
2.4 Kegagalan Tulangan Tulangan yang ditanam dapat mengalami kegagalan atau keruntuhan akibat slip pada bagian penyaluran nya jika beban yang bekerja melebihi kuat rekatan dari tulangan tersebut. Bentuk keruntuhannya secara garis besar dapat dikelompokan menjadi dua jenis yaitu jenis keruntuhan untuk penyaluran yang pendek dan jenis keruntuhan untuk penyaluran yang panjang. Untuk tulangan dengan panjang penyaluran yang pendek,akan terjadi slip pada permukaan tulangan akibat hancurnya beton disekitar tulangan akibat tekan dan geser seperti yang ditunjukan pada gambar 2.2. Sedangkan untuk tulangan yang panjang penyalurannya panjang, keruntuhan
terjadi akibat beton mengalami tarik radial dan retak sehingga
mengakibatkan tulangan kehilangan daya rekatannya seperti yang diilustrasikan pada gambar 2.3.
2.5 Pengaruh Tulangan Kekangan Eligehausen et. Al. [1983] melakukan penelitian untuk mendapatkan hubungan antara tegangan rekatan terhadap luas tulangan kekangan pada benda uji yang berperilaku seperti tulangan balok yang mengangker pada kolom, seperti pada gambar 2.4. Tulangan kekangan yang dimaksud adalah tulangan yang tegak lurus terhadap tulangan yang dilakukan penarikan untuk mendapatkan kuat rekatannya. Luas tulangan kekangan divariasikan terhadap luas tulangan yang diuji. Hasil pengujian disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara tegangan rekatan terhadap slip pada ujung bebas untuk berbagai variasi luas tulangan kekangan seperti pada gambar 2.5. Dari hasil tersebut terlihat bahwa luas tulangan kekangan pada benda uji mempengaruhi kuat rekatan dari tulangan yang diuji. Benda uji yang menggunakan ratio luas tulangan kekangan
15
terhadap luas tulangan uji sebesar 25% memberikan kuat rekatan sekitar dua kali dari benda uji yang tidak menggunakan tulangan kekangan. Akan tetapi pada nilai ratio 100% atau lebih, kuat rekatan tidak bertambah lagi seiring dengan meningkatnya ratio. Artinya ada nilai optimum untuk ratio luas tulangan kekangan.
Gambar 2.4 Hubungan antara tegangan rekatan terhadap slip Eligehausen et. Al. [1983]
Menurut ACI 408, 1992, pengaruh tulangan kekangan terhadap panjang penyaluran diberikan dalam bentuk faktor Ktr , yang terdapat dalam persamaan, dimana Ktr menyatakan indeks tulangan transversal yang dinyatakan dalam persamaan; 𝐴𝑡𝑟 𝑓𝑦
𝐾𝑡𝑟 = 10 𝑠 𝑛 dimana;
………………………………..(2.4)
Atr : adalah luas total tulangan transversal dalam jarak s fy : adalah tegangan leleh tulangan transversal s
: adalah jarak tulangan transversal
n : jumlah tulangan memanjang yang dipasang sepanjang ld Dari persamaan 2.4 dapat dilihat bahwa indeks tulangan transversal berbanding terbalik dengan jarak sengkang dan berbanding lurus dengan luas dan kuat leleh tulangan sengkang. Ketebalan beton disekeliling tulangan bisa berupa tebal selimut beton dan jarak antara tulangan. Karena gaya transfer dari tulangan akan menjadi gaya tarik radial disekitar tulangan 16
maka tebal beton disekeliling tulangan memainkan peran penting pada kuat rekatan. Demikian pula dengan jarak antar tulangan, setiap tulangan dipegang oleh beton yang mengelilinginya, makin besar jarak tulangan maka makin luas beton yang memegangnya, sehingga jarak antar tulangan juga mempengaruhi kuat rekatan. SNI 03-2847-2002 menyertakan faktor tebal selimut dan jarak antar tulangan dalam perhitungan panjang penyaluran tulangan dalam bentuk persamaan;
𝑙𝑑 =
1,2𝑓𝑦 𝛼𝛽𝛾𝜆 𝑓𝑐′
(𝑐+𝐾 𝑡𝑟 ) 𝑑𝑏
𝑑𝑏
………………………………..(2.5)
Persamaan ini merupakan adopsi dari formula yang diberikan ACI 318, 08 dimana; db : adalah diameter tulangan : menyatakan faktor lokasi tulangan : menyatakan faktor pelapisan tulangan : menyatakan faktor ukuran tulangan λ : menyatakan faktor jenis beton c : menyatakan tebal selimut beton atau jarak tulangan (diambil yang terkecil) Ktr : menyatakan faktor tulangan transversal Dari persamaan 2.5 dapat
dilihat bahwa faktor tebal selimut beton atau jarak tulangan
berbanding terbalik dengan panjang penyaluran sehingga atau berbanding lurus dengan kuat rekatan, dengan batasan (c + Ktr) / db ≤ 2,5
17
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
3.1 Tujuan Penelitian
Panjang penyaluran adalah panjang tulang tertanam terkecil yang memberikan kuat penjangkaran setara dengan kuat leleh dari tulangan. Untuk mendapatkan nilai ini penelitian harus dilakukan dengan memvariasikan panjang tulangan yang tertanam pada saat mempelajari pengaruh variable-variabel lainnya seperti kuat tekan beton, diameter tulangan, pengekangan dan lain-lainnya. Sejauh yang diketahui, belum didapat refrensi penelitian yang memvariasikan panjang tulangan tertanam dalam meneliti pengaruh variable lainnya. Karena itu, dipandang perlu untuk memvariasikan panjang tulangan tertanam dalam melakukan penelitian variable lainnya.
Perilaku rekatan tulangan yang tertanam pada beton adalah sangat kompleks, selain betuk tulangan, kuat tekan beton dan tulangan kekangan, rekatan sangat dipengaruhi oleh regangan yang terjadi pada tulangan tersebut. Sedangkan regangan pada tulangan tidak seragam sepanjang tulangan tetapi bervariasi sesuai dengan kedalaman dari tulangan yang tertanam. Oleh sebab itu rekatan sepanjang tulangan juga tidak akan sama. Penelitian tentang tegangan rekatan yang ada lebih banyak menggunakan tulangan yang tertanam di tengah penampang beton. Akan tetapi pada kenyataannya tulangan dipasang pada tepi beton dengan ketebalan selimut tertentu, sehingga hasil penelitian tidak memberikan informasi kuat rekatan tulangan pada kenyataannya.
Selanjutnya, sudah umum diketahui bahwa tulangan kekangan memberikan pengaruh terhadap kuat rekatan dari tulangan yang tertanam. Banyak penelitian yang telah membahas tentang hal itu, namun seperti sebelumnya, tulangan utamanya diletakkan ditengah-tengah penampang sehingga tidak merepresentasikan kondisi yang sebenarnya.
Oleh sebab itu dilakukan penelitian pengaruh tulangan kekangan per satuan panjang terhadap kuat rekatan dan panjang penyalur tulangan yang tertanam pada beton. Penelitian ini 18
bertujuan untuk mempelajari bagaimana pengaruh luas tulangan kekangan per satuan panjang tersebut terhadap kuat rekatan dari tulangan tertanam dan selanjutnya bagaimana hubungannya dengan panjang penyaluran dari tulangan yang tertanam pada beton tresebut. Dengan diketahuinya data hubungan tersebut, akhirnya diharapkan dapat dibuat formula untuk menghitung kuat rekatan dan panjang penyaluran terhadap variable luas tulangan kekangan per satuan panjang.
3.2 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian adalah untuk mendapatkan hubungan antara luas tulangan kekangan per satuan panjang terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran tulangan yang tertanam pada beton. Dengan diketahuinya hubungan tersebut selanjutnya dapat dibuat sebuah formula formula untuk menghitung kuat rekatan dan panjang penyaluran.
19
BAB 4 METODA PENELITIAN 4.1 Rancangan Benda Uji Untuk mengetahui pengaruh tulangan kekangan terhadap kuat rekatan dan panjang penyaluran tulangan pada beton maka dibuat dua jenis benda uji yaitu benda uji pull-out , benda uji material beton dan baja tulangan. Pada benda uji pull-out, sebuah tulangan ditanam pada satu sisi balok beton dengan tebal selimut yang konstan akan tetapi panjang tulangan, jarak sengkang dan kondisi ujung yang bervariasi. Dengan perkiraan memakai mutu beton f’c 25 Mpa dan mutu baja fy 330, maka panjang penyaluran berdasarkan rumus SNI 03-28472002 seperti pada sub bab 2.6 diperkirakan sebesar 31,7 d.
4.1.1 Benda Uji Pull-out Pengujian pull-out adalah pengujian dengan menarik langsung tulangan yang tertanam pada balok beton. Dari pengujian ini akan didapat data hubungan antara beban dan slip (pergeseran) yang akan dipakai untuk mempelajari perilaku rekatan tulangan. Pada benda uji ini, tulangan ditanam sedemikian rupa sehingga memiliki tebal selimut beton 3 kali diameter tulangan. Balok beton yang dipakai berukuran penampang 150x150 mm dan panjang sesuai dengan panjang tulangan yang ditanamkan. Untuk menghindari efek tepi, maka pada semua benda uji pull-out, tulangan diberi daerah bebas rekatan sepanjang 30 mm pada kedua ujung beton dengan cara membungkusnya dengan pipa plastic kedap sebelum beton dicor. Ilustrasi dari benda uji pull-out ditunjukkan pada gambar 4.1.
Panjang penyaluran adalah panjang tulangan tertanam minimum yang memberikan kekuatan penjangkaran setara dengan kuat leleh dari tulangan yang tertanam tersebut. Untuk bisa mendapatkan panjang penyaluran tersebut, dari setiap variasi luas sengkang, maka panjang tulangan yang tertanam pada beton harus divariasikan. Jadi variabel yang di jadikan perubah dalam menentukan kuat rekatan ini adalah, jarak tulangan kekangan dan panjang tulangan tertanam.
Dengan memakai variabel perubah seperti diatas maka akan dibuat benda uji pull-out yang dibagi menjadi 4 kelompok yaitu; kelompok 1 tanpa tulangan sengkang, kelompok 2 memakai 20
sengkang diameter 4,7 mm kelompok 3 mengunakan sengkang diameter 5,3 mm, dan kelompok 4 mengunakan sengkang diameter 6,5 mm. Setiap kelompok terdiri dari 5 jenis variasi panjang tulangan tertanam, sehingga total ada 20 buah benda uji. Semua benda uji menggunakan tulangan utama yang sama yaitu diameter 13mm. Jarak sengkang untuk semua benda uji tersebut sama sebesar 3 kali diameter tulangan utama.
Kelompok 1 terdiri dari 5 benda uji tanpa sengkang dengan tulangan utama diameter 13mm. Panjang tulangan utama yang tertanam divariasikan mulai 21 kali diameter tulangan utama (21d) sampai 33d. Perkiraan panjang penyaluran menurut rumus SNI untuk baja fy 330 Mpa dan beton f’c 25 Mpa
didapat 31,7 d. Mengingat bahwa rumus pada peraturan umumnya
konservativ maka panjang penyaluran maksimum yang dipakai diambil 33 d. Untuk itu dibuat serial benda uji dengan panjang penyaluran mulai dari 21 d sampai 33 d. Kelompok 2 terdiri dari 5 benda uji yang menggunakan sengkang diameter 4.7mm dengan tulangan utama diameter 13mm. Panjang tulangan utama yang tertanam divariasikan mulai 18 kali diameter tulangan utama (18d) sampai 30d. Kelompok 3 terdiri dari 5 benda uji yang menggunakan sengkang diameter 5.3mm dengan tulangan utama diameter 13mm. Panjang tulangan utama yang tertanam divariasikan mulai 15 kali diameter tulangan utama (15d) sampai 27d. Kelompok 4 terdiri dari 5 benda uji yang menggunakan sengkang diameter 6.5mm dengan tulangan utama diameter 13mm. Panjang tulangan utama yang tertanam divariasikan mulai 12 kali diameter tulangan utama (12d) sampai 24d.
Tabel 4.1. Rincian benda uji Benda Uji S0P21 S0P24 S0P27 S0P30 S0P33 S4.7P18 S4.7P21
Tulangan utama Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13
Dia. sengkang Tanpa sengkang Tanpa sengkang Tanpa sengkang Tanpa sengkang Tanpa sengkang 4.7 mm 4.7 mm
Panjang tertanam 21 d / 273 mm 24 d / 312 mm 27 d / 351 mm 30 d / 390 mm 33 d / 273 mm 18 d / 234 mm 21 d / 273 mm
Jarak sengkang Tanpa sengkang Tanpa sengkang Tanpa sengkang Tanpa sengkang Tanpa sengkang 3 d / 49 mm 3 d / 49 mm 21
S4.7P24 S4.7P27 S4.7P30 S75.3P15 S75.3P18 S75.3P21 S75.3P24 S75.3P27 S6.5P12 S6.5P15 S6.5P18 S6.5P21 S6.5P24
Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13 Ulir d 13
4.7 mm 4.7 mm 4.7 mm 6 mm 6 mm 6 mm 6 mm 6 mm 6 mm 6 mm 6 mm 6 mm 6 mm
24 d 27 d 30 d 15 d 18 d 21 d 24 d 27 d 12 d 15 d 18 d 21 d 24 d
/ / / / / / / / / / / / /
312 mm 351 mm 390 mm 195 mm 234 mm 273 mm 312 mm 351 mm 156 mm 195 mm 234 mm 273 mm 312 mm
3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d
/ / / / / / / / / / / / /
49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm 49 mm
Gambaran benda uji ditunjukkan pada gambar 4.1 berikut. Tulangan pengaku 150mm
150mm
Gambar potongan melintang
Ujung tulangan Ld 30mm
30mm
Gambar perspektif benda uji
Gambar perspektif tulangan
Gambar 4.1 Benda uji pull-out 4.1.2 Benda Uji Material Pengujian material adalah pengujian kuat tekan beton dan kuat tarik tulangan utama dan tulangan sengkang. Untuk pengujian kuat tekan beton dibuat 3 buah kubus beton dengan ukuran masing masing 150x150x150 mm. Benda uji kubus beton dibuat dari campuran semen, pasir kerikil dan air. Perbandingan campuran semen : pasir : kerikil adalah 1:2:3 dalam satuan berat. Faktor air semen yang dipkai adalah 0,5. Untuk pengujian kuat tarik batang tulangan dibuat 1 buah benda uji untuk setiap jenis tulangan. dengan menarik langsung tulangan yang tertanam pada balok beton. Dari pengujian ini akan didapat data kuat tekan beton kubus dan kuat leleh dari batang tulangan.
22
4.2 Pembuatan Benda Uji Untuk membuat benda uji pull-out pertama-tama dipersiapkan cetakan, yang dibuat dari multiplex 18mm, sesuai dengan bentuk benda uji. Batang tulangan dan sengkang kemudian dirakit sesuai dengan jenis benda uji, dan untuk membuat rangkaian tulangan menjadi kokoh di tambahkan tulangan pengaku diameter 6mm pada bagian atas. Gambaran bentuk rangkaian tulangan dapat dilihat pada gambar 4.1. Posisi tulangan diletakan pada tengah penampang dengan tebal selimut 30mm dari sisi bawah. Pada benda uji pull-out, tulangan dibuat bebas rekatan beton sepanjang 30mm pada kedua ujung beton untuk menghindari pengaruh ujung pada analisa data hasil pengujian.
Tulangan yang telah dirakit diletakkan didalam cetakan kemudian dilakukan pengecoran beton, yang telah dibuat sesuai dengan campuran yang direncanakan. Posisi bekisting pada pengecoran beton dalam keadaan rebah, sedemikian rupa sehingga tulangan utama berada pada sisi bawah. Selain itu dari beton yang sama dicetak juga tiga beton kubus ukuran 150x150x150mm. Cetakan dibuka setelah beton berumur 1 hari dan selanjutnya dilakukan perawatan dengan membungkus semua benda uji (termasuk kubus beton) dengan karung basah. Satu hari sebelum pengujian karung basah pembungkus benda uji dilepaskan untuk membuat benda uji menjadi kering. Foto-foto dari benda uji pull-out dan beam-splice ditunjukan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Foto Benda Uji Pull-Out
23
4.3 Metode Pengujian Untuk mendapatkan kuat rekatan dan panjang penyaluran maka dilakukan pengujian pull-out, yaitu menarik ujung tulangan pada benda uji yang bertumpu pada tumpuan. Pengujian benda uji pull-out dilakukan pada benda uji setelah berumur 28 hari. Pengujian dilakukan pada mesin uji tarik dengan melakukan penarikan tulangan dan penekanan beton seperti yang diilustrasikan pada gambar 4.3.
30mm
Ld 30mm 250mm
Gambar 4.3 Ilustrasi Pengujian
4.4 Pengujian Benda Uji 4.4.1 Pengujian Tulangan dan Kubus Beton Pengujian tarik batang tulangan diameter 11mm dilakukan pada mesin Computer Servo Hydraulic Universal untuk mendapatkan perilaku kekuatan tarik dari tulangan tersebut. Kedua ujung dari tulangan dipegang oleh penjepit (grip) kemudian dilakukan penarikan tulangan dengan kecepatan 0,1kN/sec. Panjang bersih, panjang batang antara kedua ujung penjepit, dari batang yang ditarik adalah 150 mm. Benda uji tarik hanya satu buah karena dianggap perilaku batang tulangan tidak bervariasi terlalu jauh. Data beban dan deformasi dari pengujian langsung diplot dalam bentuk grafik hubungan beban terhadap deformasi.
Pengujian tekan dilakukan pada benda uji cylinder beton yang berumur 32 hari. Ada tiga buah buah cylinder beton yang diuji. Sebelum pengujian, cylinder beton diberikan capping terlebih dahulu untuk mendapatkan permukaan yang rata. Pengujian dilakukan pada mesin uji tekan dengan kecepatan 10 kN/sec.
24
4.4.2 Pengujian Benda Uji Pull-Out Pengujian benda uji pull-out dilakukan pada benda uji yang berumur 32 hari. Pengujian dilakukan pada mesin uji tarik Computer Servo Hydraulic Universal dengan melakukan penarikan tulangan dan penekanan beton seperti yang diilustrasikan pada gambar 4.2. Panjang tulangan bebas yang berada diantara beton dan penjepit tulangan sebesar 260 mm. Photo dari pengujian pull-out ditunjukan pada gambar 4.3. Data hasil pengujian berupa beban dan deformasi dicatat secara langsung oleh computer yang terhubung dengan mesin uji.
Gambar 4.4 Foto Pengujian Pull-out
25
BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Pengujian 5.1.1 Hasil Pengujian Material A. Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian material beton dilakukan dengan memberikan uji tekan pada benda uji kubus beton. Pengujian dilakukan di Laboratorium Material dan Bahan Prodi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana. Hasil pengujian berupa data beban tekan hancur dari masingmasing kubus beton yang ditampilkan pada tabel 5.1. Kuat tekan kubus didapatkan dari membagi beban tekan dengan luas penampang kubus. Dan selanjutnya kuat tekan sylinder didapat dengan mengalikan kuat tekan kubus dengan faktor 0,83. Berikut ini adalah hasil pengujian kuat tekan kubus. Tabel 5.1 Data Pengujian Kubus Beton Benda Uji
Luas Tampang 2
15x15x15
mm
K1 K2 K3 Rata-rata
22500 22500 22500
bk
Beban Hancur kN
N/mm
670 650 680
29.8 28.9 30.2 29.6
fc 2
N/mm
2
24.7 24.0 25.1 24.6
Kuat tekan cylinder rata-rata yang didapat adalah sebesar 24.6 Mpa. Nilai ini mendekati kuat tekan yang direncanakan yaitu sebesar 25 Mpa.
B. Pengujian Kuat Tarik Leleh Batang Tulangan Untuk memdapatkan kuat tarik leleh batang tulangan, dibuat benda uji berupa batang tulangan dengan panjang 40 cm untuk masing-masing diameter tulangan. Kemudian dilakukan pengujian tarik pada masing-masing benda uji tersebut dengan menggunakan mesin uji tarik servo hydraulic merk Hung-Ta. Pengujian dilakukan di Laboratorium Material dan 26
Bahan Prodi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana. Pengujian dilakukan dengan menarik batang tulangan sampai putus. Selanjutnya beban leleh di cari dengan memplot regangannya pada nilai offset 0,2%. Hasil pengujian berupa data beban leleh dari masingmasing tulangan ditampilkan pada tabel 5.2. Selanjutnya tegangan leleh tulangan didapatkan dari membagi beban leleh dengan luas penampang tulangan. Tabel 5.2 Data Pengujian Tulangan Benda Uji
Luas Tampang mm
d-13 d-6.5 d-5.3 d-4.7
Beban Leleh
fy
kN
N/mm
47.8 8.3 5.6 4.3
360.0 250.0 253.7 247.7
2
132.8 33.2 22.1 17.4
2
5.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Pull-Out Hasil pengujian benda uji pull-out untuk adalah berupa data berupa beban tarik maksimum yang diberikan oleh benda uji. Selanjutnya beban tarik maksimum yang diberikan oleh masing-masing benda uji dirangkum dan ditunjukkan dalam bentuk tabel.
Selain itu di
perhatikan pula bagaimana mode keruntuhan dari benda uji pada saat beban maksimum tersebut. Tabel 5.3 menunjukkan nilai beban maksimim dan moda keruntuhan dari masingmasing benda uji pull-out. Tabel 5.3 Data Pengujian Pull-Out Benda Uji S0P21 S0P24 S0P27 S0P30 S0P33 S4.7P18 S4.7P21 S4.7P24 S4.7P27
Panjang (d) / (mm) 21 d / 273 mm 24 d / 312 mm 27 d / 351 mm 30 d / 390 mm 33 d / 273 mm 18 d / 234 mm 21 d / 273 mm 24 d / 312 mm 27 d / 351 mm
Beban Maks. (kN) 43.8 44.2 44.8 45.3 48.9 41.3 42.5 43.8 44.9
Teg. Rekatan (MPa) 3.93 3.47 3.13 2.85 2.79 4.32 3.81 3.44 3.13
Moda Keruntuhan Slip Slip Slip Slip Slip Slip Slip Slip Slip 27
S4.7P30
30 d / 390 mm
S5.3P15 S5.3P18
15 d / 195 mm 18 d / 234 mm
S5.3P21 S5.3P24 S5.3P27 S6.5P12 S6.5P15 S6.5P18 S6.5P21 S6.5P24
21 d 24 d 27 d 12 d 15 d 18 d 21 d 24 d
/ / / / / / / /
273 mm 312 mm 351 mm 156 mm 195 mm 234 mm 273 mm 312 mm
48.9 37.2
3.07 4.67
Slip Slip
39.4 41.4 43.1 47.5 31 34.2 36.9 39.2 43.9
4.12 3.72 3.38 3.32 4.87 4.30 3.86 3.52 3.45
Slip Slip Slip Slip Slip Slip Slip Slip Slip
5.2 Pembahasan 5.2.1 Beban Tarik Maksimum Untuk benda uji pull-out dengan panjang tulangan tertanam panjang penyaluran, maka pada beban maksimum tulangan utama didalamnya akan mengalami keruntuhan akibat pergeseran (slip), sehingga hasil pengujian benda uji akan memberikan nilai beban maksimum beban leleh dari tulangan. Akan tetapi jika panjang tulangan tertanam > panjang penyaluran maka gaya rekatannya akan lebih besar dari kuat leleh tulangan sehingga tulangan utama yang akan mengalami keruntuhan tarik. Kondisi ini tidak diharapkan pada penelitian ini karena yang di fokuskan adalah mencari panjang penyaluran tulangan yaitu panjang terkecil yang memberikan kuat rekatan yang setara dengan kuat leleh dari tulangan. Hubungan antara panjang tulangan tertanam dengan beban maksimum yang diberikan untuk masing-masing kelompok benda uji ditunjukkan pada grafik 5.1 sampai dengan 5.4.
50
d-0
kN
45
45
40
40
35
35
L/d
30 10
20
d-4.7
kN 50
30
Gambar 5.1
40
L/d
30 10
15
20
25
30
35
Gambar 5.2 28
kN
kN
d-5.3
50 45
45
40
40
35
35
L/d
30 10
15
20
d-6.5
50
25
30
L/d
30 10
15
20
25
Gambar 5.4
Gambar 5.3 5.2.2 Tegangan Rekatan
Dari beban maksimum yang didapat, kemudian dihitung tegangan rekatan dari tulangan yang tertanam yaitu dengan membagi beban terhadap luas permukaan tulangan. Selanjutnya dibuat kurva hubungan antara tegangan rekatan terhadap panjang tulangan dari masingmasing kelompok yang di tunjukkan pada grafik 5.5 sampai 5.8. Grafik 5.9 merupakan gabungan dari ke empat kelompok yang ditunjukkan dalam satu grafik untuk melihat perbandingan perilaku tiap-tiap kelompok.
5.00
t( MPa)
d-0
5.00
4.00
4.00
3.00
3.00
2.00
2.00
1.00
1.00
L/d
0.00 10
15
20
25
30
t( MPa)
L/d
0.00
35
10
15
t( MPa)
d-5.3
4.00
3.00
3.00
2.00
2.00
1.00
1.00
L/d
0.00 15
20
25
30
35
d-6.5
t( MPa) 5.00
4.00
10
20
Gambar 5.6
Gambar 5.5 5.00
d-4.7
25
Gambar 5.7
30
L/d
0.00 10
15
20
25
Gambar 5.8 29
t( MPa) 6.00 5.00 d-0
4.00
d-4.7
3.00
d-5.3
2.00
d-6.5
1.00 0.00
L/d 10
15
20
25
30
35
Gambar 5.9 Dari grafik hubungan antara panjang tulangan terhadap tegangan rekatan dari setiap kelompok tulangan sengkang yang sama didapat bahwa nilai tegangan gesernya menurun seiring dengan bertambah panjangnya tulangan dan mencapai nilai asymtotis pada panjang tulangan yang sama dengan panjang penyaluran. Khusus untuk kelompok tulangan sengkang dia. 5.7 dan 6.5 tidak didapat nilai beban maksimum yang mendekati kuat leleh tulangan yaitu 49 kN. Untuk itu dicari nilai extrapolasi beban maksimum dengan menggunakan nilai tegangan geser terkecil (nilai asymtotis) yang didapat dengan pendekatan. Kemudian dari tegangan geser tersebut dihitung panjang penyalurannya. Gambar 5.10 menunjukkan hubungan antara tegangan rekatan terhadap A/s pada kondisi panjang penyaluran. Dari kurva terlihat nilai mendekati asymtotis pada A/s lebih besar dari 0.7 yaitu sebesar 3.45 MPa.
A/s - Teg.Rekatan
t (MPa) 3.60 3.40 3.20 3.00 2.80 2.60 2.40 2.20
A/s
2.00 0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
Gambar 5.10 30
5.2.3 Panjang Penyaluran Panjang penyaluran adalah panjang terkecil yang memberikan kuat lekatan tulangan yang sama dengan kuat leleh dari tulangannya. Panjang penyaluran ini dihasilkan dari perkalian luas permukaan terhadap kuat rekatan rata-rata dari tulangan. Selanjutnya kuat rekatan ini dipengaruhi oleh tegangan kekangan yang diberikan oleh sengkang yang merupakan fungsi dari luas tulangan sengkang dan jarak nya. Makin besar luas tulangan sengkang akan makin besar pula tegangan kekang yang diberikan. Sebaliknya makin besar jarak sengkang, makin berkurang tegangan kekangan yang diberikan. Oleh sebab itu nilai variable luas tulangan sengkang per satuan jarak sengkang akan menentukan nilai panjang penyaluran. Untuk itu dibuat kurva hubungan antara penjang penyaluran terhadap luas tulangan sengkang persatuan panjang jarak sengkang (A/s) yang ditampilka pada gambar 5.11.
A/s - L
L(d) 34.0 32.0 30.0 28.0 26.0 24.0 22.0
A/s
20.0 0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
Gambar 5.11
Dari kurva gambar 5.11 terlihat bahwa panjamg penyaluran pada beton tanpa tulangan sengkang adalah 33d dan selanjutnya panjang penyaluran akan semakin berkurang dengan memberikan tulangan sengkang. Kurva hubungan antara A/s terhadap panjang penyaluran mendekati asymtotis pada nilai A/s yang besar. Pada nilai A/s lebih besar dari 0.7 nilai panjang penyaluran akan konstan pada angka sekitar 27d.
31
Membandingkan formula pada SNI 03-2847-2002 yang menyertakan faktor tebal selimut dan jarak antar tulangan dalam perhitungan panjang penyaluran tulangan dalam bentuk persamaan 2.4 dan 2.5 yaitu; 𝐴𝑡𝑟 𝑓𝑦
𝐾𝑡𝑟 = 10 𝑠 𝑛
𝑙𝑑 =
dan
0,9𝑓𝑦 𝛼𝛽𝛾𝜆 𝑓𝑐′
(𝑐+𝐾 𝑡𝑟 ) 𝑑𝑏
𝑑𝑏
dengan batasan (c + Ktr) / db ≤ 2,5 Perhitungan panjang penyaluran menurut rumus 2.4 dan 2.5 diatas menggunakan fc = 24.6 MPa dan fy = 360 MPa, sesuai dengan hasil pengujian ditampilkan dalam tabel 5.4 berikut. Dalam tabel tersebut juga dibandingkan dengan panjang penyaluran hasil experiment. Tabel 5.4 Panjang Penyaluran Teoritis dan Experimen Benda Uji
Atr
Fys
s
n
d-0
0
0
~
1
d-4.7
17.4
248
49
d-5.3
22.1
254
d-6.5
33.2
250
Ktr
L/d Teoritis Experimen
c
(c+Ktr)/d
0
30
2.31
37.74
33.0
1
8.78
30
2.98
29.20
30.0
49
1
11.43
30
3.19
27.33
27.8
49
1
16.94
30
3.61
24.12
27.0
Dari tabel 5.4 terlihat bahwa hasil teoritis lebih besar sekitar 10% dibandingkan dengan hasil experimen pada benda uji tanpa sengkang, namun pada benda uji dengan tulangan sengkang hasil teorits lebih kecil antara 2% sampai 12% dari hasil experimen. Melihat batasan nilai (c+Ktr) / db ≤ 2,5 maka terlihat bahwa benda uji d-4.7 dan d-5.3 memberikan hasil toritis yang mendekati hasil experiment, akan tetapi pada benda uji d-6.5 hasil teoritis lebih kecil 12% dari hasil experiment. Sesuai dengan batasan nilai (c+Ktr)/db ≤ 2,5 maka cukup beralasan bahwa benda uji d-6.5 yang memiliki nilai (c+Ktr)/db = 3.61 memberikan hasil teoritis yang paling menyimpang. Hasil experiment menunjukkan bahwa batasan nilai
(c+Ktr)/db adalah sekitar 3.2 sesuai
dengan hasil yang ditunjukan oleh benda uji d-5.3 yang memiliki nilai (c+Ktr)/db = 3.19 memberikan nilai L/d = 27.8 dan benda uji d-6.5 yang memiliki nilai (c+Ktr)/db = 3.61 namun 32
memberikan nilai L/d = 27.0 yaitu hamper sama dengan benda uji d-5.3. Nilai batasan ini agak berbeda sedikit dengan batasan nilai (c+Ktr)/db yang tercantum dalam SNI yaitu sebesar 2.5. Perbedaan nilai teoritis dengan nilai experiment kemungkinan disebabkan karena pada pengujian pull-out ada bagian selimut beton yang mengalami tekan akibat dari system pengujian, sedangakan rumus teoritis dipakai pada keadaan tulangan diselimuti oleh beton yang mengalami tarik.
33
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian, pengolahan data dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Tegangan rekatan dari tulangan sangat dipengaruhi oleh panjang tulangan yang tertanam pada beton. Makin panjang tulangan tertanam, makin kecil tegangan rekatannya. Tegangan rekatan tersebut akan menurun seirng dengan panjang tulangan tertanam, dan mendekati nilai asymtotis pada panjang tulangan tertanam sebesar nilai panjang penyaluran dari tulangan tersebut. 2. Tegangan rekatan pada kondisi panjang tulangan tertanam sama dengan panjang penyaluran adalah sebesar 2.8 MPa. untuk beton tanpa sengkang dan 3.47 MPa. untuk beton dengan luas sengkang per satuan panjang (A/s) = 0,7 3. Panjang penyaluran berbanding terbalik denga luas tulangan sengkang persatuan panjang (A/s). Makin besar nilai A/s maka nilai panjang penyaluran akan berkurang. Panjang penyaluran untuk beton tanpa tulangan adalah sebesar 33d kemudian mengecil dengan adanya tulangan kekangan sehingga mencapai nilai 27d untuk tulangan kekangan dengan A/s = 0,7. 4. Nilai panjang penyaluran yang didapatkan dari hasil penelitian cukup mendekati nilai yang didapati dari hasil teoritis menggunakan formula SNI 03-2847-2002. Akan tetapi hasil penelitian menunjukkan ada perubahan pada pemakaian batasan nilai (c+Ktr)/db dari 2.5 menjadi 3.2. sehingga formula tersebut dapat dipakai untuk tulangan sengkang yang lebih rapat dengan nilai (c+Ktr)/db sampai 3.2.
6.2 Saran-Saran Setelah meninjau hasil-hasil dari penelitian ini beserta kesimpulannya maka berikut ini ada beberapa saran yang di anjurkan bagi para praktisi teknik sipil sebagai berikut: 1. Pemakaian formula SNI 03-2847-2002 yang membahas perhitungan panjang penyaluran tulangan (ld) dapat dimungkinkan untuk batasan nilai (c+Ktr)/db sampai 3.2. 34
2. Karena system pengujian ini menyebabkan adanya tekan pada selimut beton yang membuat hasilnya tidak sesuai dengan kondisi kenyataannya, maka perlu dilakukan penelitian dengan menggunakan system dimana benda uji tidak sampai mengalami tekan pada selimut betonnya, yaitu salah satunya dengan benda uji beam splice.
35
DAFTAR PUSTAKA Canadian Portland Cement Association, 1995, Concrete Design Handbook, 2nd edition BSN, Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Gedung, SNI 03-2847-2002
S. Pul, 2010, Loss of concrete steel bond strength under monotonic and cyclic loading of light weight and ordinary concrete, Iranian Journal of Science and Technology, Vol 34, pp 397406
S. Pul, Husem, M., Gorkem, S. E. & Yozgat, E. (2007). Lightweight and ordinary concretesteel bond strength.2nd. International Symposium on Connection between Steel and Concrete, Proceedings book, Vol. 2, pp. 1141-1150, Stuttgart, Germany.
Standar Nasional Indonesia (SNI) SNI 03-2847-2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, pasal 14.2.3
36
