PENELITIAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN DAN TANPA PEMAKAIAN SIKAFIBRE Wira Kusuma1 dan Besman Surbakti2 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl.Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Email :
[email protected] Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan
ABSTRAK Salah satu cara untuk menambah kuat tarik pada balok dengan memasang tulangan pada daerah tarik. Fiber sendiri merupakan bahan yang memiliki daya tarik yang cukup tinggi. Penelitian ini dilakukan dengan 2 (dua) buah balok beton bertulang yang mana 1 buah balok beton bertulang biasa, dan 1 buah balok dengan penambahan fiber. Pengujian balok dilakukan diatas 2 (dua) perletakan sendi dan rol untuk pengujian kuat lentur, regangan, lendutan, retak, sudut akibat lendutan.Dari hasil pengujian didapat penambahan fiber mengurangi lendutan sebesar 25 %, dan pengurangan panjang retak total sebesar 53 %. Hal ini menandakan penambahan fiber dapat membantu meningkatkan kinerja balok beton bertulang itu sendiri. Kata Kunci : Fiber. Balok Beton Bertulang. Regangan. Lendutan. Retak.
ABSTRACT There’s a way to strengthen the tensile strength of a beam with steel reinforcement on tensile area. Fibre is a material which have a good tensile strength. This research is using 2 (two) reinforced beams which the first beam is a common reinforced beam and the second beam with an addition of fibre. The test is done on hinge and roll to test it’s bend, strain, deformation, crack, curvature angle. From the test with an addition of fibre it decrease it’s deformation about 25 % and helps the total crack length about 53%. It means that fibre addition can helps to improve the performance of reinforced beam. Key Word : Fibre. Concrete Reinforced Beam. Strain. Deformation. Crack.
1. PENDAHULUAN Pada zaman sekarang ini, ada dua jenis material struktur yang umum digunakan : beton dan baja. Kedua jenis material tersebut kadang kala saling membantu satu sama lain, namun bisa juga berdiri sendiri-sendiri, sehingga banyak struktur dengan bentuk dan fungsi yang serupa dapat dibangun dengan beton dan/atau baja. Beton sendiri memiliki keunggulan seperti : a. Kuat tekan tinggi b. Kemudahan dalam bentuk c. Harga yang relative terjangkau d. Daya tahan yang baik e. Biaya perawatan rendah Namun selain memiliki keunggulan diatas, beton juga memiliki kekurangan seperti : a. Beton cenderung retak b. Berat sendiri yang cukup berat c. Pelaksanaan mempengaruhi kualitas beton d. Kuat tarik rendah Namun, seiring dengan kemajuan dan perkembangan teknologi beton kekurangan-kekurangan yang ada pada beton dapat diminimalkan. Salah satu topik yang menarik untuk diteliti adalah keretakan pada beton. Keretakan pada beton dapat diminimalkan dengan menambahkan campuran beton (concrete admixtures) jenis fiber kedalam molen sebelum pengecoran. Keuntungan dari fiber yaitu daya tarik yang kuat serta dapat mengurangi retak susut pada beton. Salah satu bagian pada konstruksi yang penting adalah balok, sehingga perlu dilakukan penelitian terhadap balok yang menggunakan fiber dan tanpa menggunakan fiber.
Tujuan penelitian ini adalah : a. Membandingkan kuat tekan beton dengan test silinder dan balok beton bertulang. b. Menganalisa serta membandingkan regangan dan beban yang terjadi. c. Menganalisa serta membandingkan lendutan dan retak yang terjadi. d. Menganalisa serta membandingkan sudut kurvatur yang terjadi.
2. METODE Penelitian menggunakan 2 buah sampel. Sampel I adalah balok beton bertulang dengan menggunakan fiber sebanyak 600 gram/m3 beton yang diproduksi oleh PT. Sika Indonesia, dan sampel II adalah balok beton bertulang tanpa menggunakan fiber. Penelitian dilakukan dengan memberi beban sebanyak 2 buah sepanjang L/3 dengan besar masing-masing ½ P menggunakan alat Hydraulic Jack. Serta dilakukan pengetesan kuat tekan benda uji silinder dengan ukuran diameter 15 cm tinggi 30 cm.
Mutu Dimensi Balok Tulangan Tarik Tulangan Tekan Tulangan Sengkang Jumlah Silinder Fiber
Tabel 1. Perbandingan antar benda uji Benda Uji I K-225 15 x 20 x 320 cm 2D20 2D12 D6-12 cm 6 buah Ada
Pengetesan balok beton bertulang dan silinder pada umur 28 hari.
Gambar 1. Penampang memanjang benda uji
Gambar 2. Penampang melintang benda uji
Benda Uji II K-225 15 x 20 x 320 cm 2D20 2D12 D6-12 cm 6 buah Tidak Ada
Gambar 3. Penempatan beban, pen pembaca regangan dan dial lendutan
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Pengujian karakteristik beton terdiri dari 2 macam : a. Pengujian beton segar b. Pengujian sifat mekanik beton. Pengujian slump test dilakukan untuk melihat kelecakan dari campuran beton. Tabel 2. Hasil nilai slump test Benda Uji Nilai Slump Tanpa Fiber 13 cm Dengan Fiber 12 cm Beton memiliki nilai kuat tekan yang lebih besar dibandingkan kuat tariknya. Kuat tekan dan rekah beton dipengaruhi oleh komposisi dan kekuatan masing-masing bahan penyusunnya dan lekatan pasta semen pada agregat. Nilai kuat tekan dan rekah beton didapatkan melalui pengujian standard, menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu pada benda uji silinder beton sampai hancur. Tabel 3. Hasil pengujian kuat tekan Benda Uji Tanpa Fiber Dengan Fiber
Kode
Berat Benda Uji Beton (kg)
Kuat Tekan (kg/cm2)
II A II B II C IA IB IC
12,5 12,6 12,8 12,6 12,2 12,5
178 206 172 182 189 205
Kuat Tekan Rata-rata (kg/cm2) 185
192
Tabel 4. Hasil pengujian kuat rekah Benda Uji Tanpa Fiber Dengan Fiber
Kode
Berat Benda Uji Beton
Kuat Rekah (kg/cm2)
II A II B II C IA IB IC
12,4 12,5 12,4 12,2 12,6 12,5
17 18,4 18,7 18,5 19,8 22,9
Kuat Rekah Rata-rata (kg/cm2) 18,0
20,4
Pengukuran lendutan pada balok beton bertulang diukur dengan dial indikator. Pada pengujian ini pembebanan awal diberikan sebesar 500 kg hingga mencapai keruntuhan. Dari hasil pengujian pembebanan terhadap lendutan terlihat terbentuknya retakan-retakan baru dan pertambahan panjang / lebar retakan dari sebelumnya ditandai perubahan lendutan yang meningkat. 8000 7000 6000 5000 Beban (kg) 4000 3000 2000 1000 0
dial lendutan kiri dial lendutan tengah dial lendutan kanan 0
500
1000
1500
2000
2500
Lendutan (x0,01 mm)
Grafik 1. Hubungan beban – lendutan balok tanpa fiber 8000 7000 6000 5000 Beban (kg) 4000 3000 2000 1000 0
dial lendutan kiri dial lendutan tengah dial lendutan kanan 0
500
1000
1500
2000
Lendutan (x0,01 mm)
Grafik 2. Hubungan beban – lendutan balok dengan fiber
8000 7000 6000 5000 Beban (kg) 4000 3000 2000 1000 0
Teoritis Balok Tanpa Fiber
0
1000
2000
3000
4000
Lendutan (x0,01 mm) Grafik 3. Perbandingan hubungan beban – lendutan balok tanpa fiber secara teoritis
8000 7000 6000 5000 Beban (kg) 4000 3000 2000 1000 0
Teoritis Balok Dengan Fiber
0
1000
2000
3000
4000
Lendutan (x0,01 mm) Grafik 4. Perbandingan hubungan beban – lendutan balok dengan fiber secara teoritis Regangan pada balok diukur dengan alat strain meter. Penempatan pengukuran diambil seperti gambar berikut :
Gambar 4. Posisi penempatan strain meter
8000 7000 6000 5000 Beban (kg) 4000 3000 2000 1000 0
Balok Tanpa Fiber Balok Dengan Fiber
0
0.001
0.002
0.003
0.004
Regangan (mm/mm)
Grafik 5. Hubungan beban – regangan masing – masing balok
8000 7000 6000 5000 Beban (kg) 4000 3000 2000 1000 0
Percobaan Teori
0
0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 Regangan (mm/mm)
Grafik 6. Hubungan beban – regangan secara teori dengan percobaan balok tanpa fiber 8000 7000 6000 5000 Beban (kg) 4000 3000 2000 1000 0
Percobaan Teori
0
0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 Regangan (mm/mm)
Grafik 7. Hubungan beban – regangan secara teori dengan percobaan balok dengan fiber Retak vertikal yang memanjang dari sisi tarik balok akan terjadi pada balok jika terjadi pembebanan. Hal ini dikarenakan regangan tarik yang terjadi pada sisi bawah penampang sudah melebihi regangan tarik beton. Agar lebih mudah penggambaran pola retak yang terjadi pada balok maka balok dibagi menjadi beberapa segmen seperti pada gambar berikut :
Gambar 5. Pembagian segmen balok
Gambar 6. Retak pada balok tanpa fiber
Gambar 7. Retak pada balok dengan fiber
Dari percobaan didapat pula data lebar retak maksimum dan panjang retak yang terjadi Tabel 5. Lebar retak maksimum Lebar Retak Maksimum (cm) 0,44 0,33
Balok Tanpa Fiber Dengan Fiber
8000 7000 6000 5000 Beban (kg) 4000 3000 2000 1000 0
Segmen ke46 20
Balok Tanpa Fiber Balok Dengan Fiber 0
100
200
300
400
Panjang Retak (cm) Grafik 8. Hubungan beban – panjang retak Sedangkan sudut yang terjadi akibat lendutan adalah Tabel 6. Sudut yang terjadi akibat lendutan Balok Sudutͦ Teori 5,63° Tanpa Fiber 6,34° Dengan Fiber 5,22°
4. SIMPULAN DAN SARAN Dari hasil pengujian dapat disimpulkan hal – hal sebagai berikut : a. Penambahan fiber sebesar 600 gram/m3 beton dapat mempengaruhi kuat tekan beton, kuat rekah beton, dan kelecakan beton segar. Kuat tekan beton meningkat sebesar 4%. Kuat rekah beton meningkat sebesar 13%. Nilai slump turun sebesar 7%. b. Lendutan yang terjadi akibat penambahan fiber mengalami penurunan pada pembebanan yang sama, P = 7000 kg, sebesar 25%. c. Regangan yang terjadi akibat pada balok tanpa fiber = 0,00305, sedangkan pada balok dengan fiber = 0,00286 pada beban maksimum. d. Panjang retak yang terjadi akibat penambahan fiber mengalami pengurangan sebesar 53%. Dari pengujian ada beberapa saran yang dianggap perlu sebagai berikut : a. Untuk memperoleh hasil pengujian yang lebih baik perlu kiranya menambah jumlah balok benda uji. b. Untuk mendapat nilai regangan yang lebih baik, seharusnya pembacaan nilai regangan dilakukan sepanjang balok
5. DAFTAR PUSTAKA Case, John and A.H.Chilver. 1971. Strength of Materials And Structures. London: Edward Arnold. Dipohusodo, Istimawan. 1996. Struktur Beton Bertulang. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.
Kosmatka, Steven H. and Panarese, William C. 1988. Design and Control of Concrete Mixtures. USA: Portland Cement Association. Mollaahmadi, E. Haji-Kazemi, H. Arefi, M.R., Javaheri, M.R. (2011). “An experimental investigation into the effect of polypropylene fibers on mechanical properties of concrete”. Journal of American Science. Hal. 577 – Hal 582. Mehta, P. Kumar. 1986. Concrete Structure, Properties, and Materials. Berkeley: University of California. Neville, A. M. and Brooks, J.J. 1987. Concrete Technology. England: Longman Scientific & Technical. Nugraha, Paulus. 1989. Teknologi Beton. Surabaya: Penerbitan Universitas Kristen Petra. SK SNI 03-2847-2002. 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. Bandung. Yohanes, L. Adianto, D. Joewono, Tri Basuki. (2006). “Penelitian Pendahuluan Hubungan Penambahan Serat Polymeric Terhadap Karakteristik Beton Normal”. Civil Engineering Dimension. Vol.8. Hal 34 – Hal 40.
