PERILAKU RUNTUH BALOK DENGAN TULANGAN TUNGGAL BAMBU TALI
TUGAS AKHIR
OLEH : Gusti Ayu Ardita Fibrianti 1004105096
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015
ABSTRAK .Baja merupakan bahan tambang yang tidak dapat diperbaharui. Maka dari itu saat ini sedang dikembangkan alternatif pengganti tulangan baja jika kelak nanti baja sudah tidak dapat diproduksi lagi. Bambu dipilih sebagai alternatif pengganti baja dipertimbangkan dari segi ekonomis. Bambu dikenal memiliki sifat-sifat yang baik untuk digunakan sebagai pengganti tulangan baja tarik antara lain batangnya kuat, lurus, keras, mudah dibelah mudah dibentuk dan ringan sehingga mudah diangkut. Penelitian kali ini dilakukan untuk mengetahui perilaku lentur dari balok beton dengan tulangan bambu. Tulangan diasumsikan sebagai tulangan tunggal. Pada penelitian ini benda uji yang digunakan berupa balok dengan dimensi 100 x 200 x 1500 mm berjumlah 12 buah yang dimana 9 benda uji dengan tulangan bambu dan 3 benda uji dengan tulangan baja dengan mutu beton f’c = 20 MPa. Luas tulangan balok beton dengan tulangan bambu adalah 150 mm2, 300 mm2 dan 450 mm2. Pengujian menggunakan dua tumpuan sederhana. Hal yang diamati adalah lendutan, dan momen runtuh maksimum. Hasil penelitian dan pengujian menunjukan bahwa penambahan rasio tulangan tarik dapat meningkatkan kapasitas lentur balok beton bertulangan tunggal pada bambu tali. Balok beton dengan tulangan tunggal dari bamboo tali mengalami keruntuhan lentur dengan adanya retak dibawah beban dan diantara beban terpusat. Retak pertama yang terjadi sangat panjang berkisar antara 70-100 mm kearah serat tekan pada beban 15 kN – 25 kN dan jumlahnya sangat jarang, sehingga lebar retak eksperimen yang terjadi cukup besar berkisar antara 30-60 mmBesarnya momen maksimum rata-rata balok tulangan bambu dengan rasio tulangan tarik0,72 % adalah sebesar 5,24 kNm, dengan rasio tulangan tarik 2,15 % adalah sebesar 11,19 kNm. Dengan meningkatkan rasio tulangan tarik maka dapat meningkatkan momen maksimum balok bertulangan bambu tali sebesar 22,77 %.Momen maksimum yang didapat dari hasil ekperimen leboh besar dari momen maksimum teoritis dengan menggunakan asumsi bahwa rumus-rumus perhitungan yang dipergunakan sama dengan perhitungan balok bertulangan baja.
Kata kunci
: Balok beton, tulangan tunggal, perilaku lentur, bambu tali.
ii
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, Ida Sang Hyang Widhi Wasa, karena berkat rahmat-Nyalah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Perilaku Runtuh Balok dengan Tulangan Tunggal Bambu Tali” dengan tepat waktu. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan studi di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak akan terwujud tanpa adanya bantuan, bimbingan, motivasi, serta doa dari berbagai pihak pada waktu penyusunan Tugas Akhir ini. Terimakasih penulis ucapkan kepada Bapak I Ketut Sudarsana, ST,Ph.D., dan Bapak Ir. Dharma Putra, MCE, selaku Dosen pembimbing, serta Bapak I Nyoman Aribudiman, ST.,MT., selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan dukungan, bantuan, saran dan bimbingannya sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Terimakasih kepada Bapak I Putu Wiryanta, ST dan I Wayan Sudita Yasa, ST selaku staf teknisi Laboratorium Struktur dan Bahan Program Studi Teknik Sipil Universitas Udayana yang telah membantu melaksanakan penelitian di laboratorium. Penulis tidak lupa mengucapkan terimakasih kepada Keluarga yang telah memberikan motivasi, semangat serta doa sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dan I Gusti Bagus Ngurah Somashrawa yang telah membantu, tidak pernah berhenti memberikan motivasi dan dukungan serta rekan-rekan seperjuangan (Rapita, Edy, Wegie, Agung) dan seluruh teman-teman mahasiswa Sipil Reguler ’11 yang telah banyak membantu pada saat penelitian di laboratorium. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, karena keterbatasan kemampuan dan wawasan yang dimiliki. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bermanfaat sangat penulis harapkan. Denpasar,
Agustus 2015
Penulis
iii
DAFTAR ISI Halaman judul …………………………………………………………………i Abstrak ………………………………………………………………… ii Ucapan Terima Kasih ………………………………………………………… iii Daftar Isi ………………………………………………………………… iv Daftar Gambar ………………………………………………………… vi Daftar Tabel ………………………………………………………………… vii Daftar Notasi ………………………………………………………………… viii BAB I PENDAHULUAN ………………………………………………………… 1 1.1 Latar Belakang ………………………………………………………… 1 1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………………… 3 1.3 Tujuan Penelitian ………………………………………………………… 3 1.4 Manfaat Penelitian ………………………………………………… 3 1.5 Batasan Masalah ………………………………………………………… 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ………………………………………………… 5 2.1 Balok ………………………………………………………………… 5 2.2 Beton ………………………………………………………………… 5 2.3 Baja Tulangan ………………………………………………………… 6 2.4 Balok Beton Bertulangan Bambu ………………………………………… 7 2.5 Bambu ………………………………………………………………… 8 2.5.1 Bambu Tali ………………………………………………… 8 2.5.2 Kuat Tarik Bambu ………………………………………… 9 2.5.3 Kelebihan dan Kelemahan Bambu ………………………… 12 2.6 Landasan Teori ………………………………………………………… 13 2.6.1 Kapasitas Lentur Balok ………………………………………… 13 2.6.2 Teori Lendutan ………………………………………………… 16 2.6.3 Lendutan Yang Diijinkan balok ………………………………… 18 2.6.4 Analisa Lebar Retak ………………………………………… 20 2.6.5 Analisa Data ………………………………………………… 22 2.6.5.1 Rata-rata Mean ………………………………… 22 2.6.5.2 Standar Deviasi ………………………………… 22 2.6.5.3 Covarian ………………………………………… 23
BAB III METODE PENELITIAN ………………………………………………… 24 3.1 Tempat Penelitian ………………………………………………………… 24 3.2 Metode Pengambilan Sampel dan Data ………………………………… 24 3.2.1 Pengambilan Sampel ………………………………………… 24 3.2.2 Pengukuran atau Pengambilan Data………………..…………… 24 3.3 Prosedur Penelitian ………………………………………………… 24 3.4 Alat dan Bahan Penelitian ………………………………………………… 26 3.4.1 Alat ………………………………………………………… 26 iv
3.4.2 Bahan …............……………………………………………… 26 3.4.3 Rencana Benda Uji ………………………………………… 27 3.5 Pelaksanaan Penelitian ………………………………………………… 30 3.5.1 Pemeriksaan Bahan …............……………………………… 30 3.5.2 Pengujian Kuat Tarik Bambu Tali ……………………………… 32 3.5.3 Pengujian Nilai Slump ….............……………………………… 34 3.5.4 Perawatan Benda Uji …………………………………………… 34 3.5.5 Proses Pengujian …………………..…………………………… 35 3.5.5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton …….…………………… 36 3.5.5.2 Pengujian Kuat Lentur Balok …….…………………… 36 3.6 Analisis Data ……………….………………………………………… 38 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………………… 39 4.1 Analisa Bahan-Bahan Beton ………………………………………… 39 4.2 Agregat Halus ………………………………………………………… 39 4.3 Agregat Kasar ………………………………………………………… 41 4.4 Pengujian Kuat Tekan Balok ………………………………………… 42 4.5 Pengujian Kuat Tarik Bambu ………………………………………… 43 4.6 Pengujian Kuat Tarik Baja ………………………………………… 46 4.7 Hasil Pengujian Lentur Balok Beton Bertulang …………….…………… 46 4.7.1 Model Keruntuhan Balok ....……………………………… 46 4.7.2 Hubungan Beban dengann Lendutan ……………...…………… 49 4.7.3 Kuat Lentur Balok Beton Bertulangan Bambu Tali .........……… 54 4.7.4 Perbandingan Momen Maksimum Eksperimen dengan Teoritis . 55 4.7.5 Momen Maksimum Hasil Eksperimen ………………………… 56 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………………………………………… 58 5.1 Kesimpulan ………………………………………………………… 58 5.2 Saran ………………………………………………………………… 58 DAFTAR PUSTAKA
………………………………………………… 59
LAMPIRAN A PEMERIKSAAN BAHAN ………………………… 60 LAMPIRAN B DATA HASIL PEMERIKSAAN BAHAN ………… 68 LAMPIRAN C PERENCANAAN CAMPURAN BETON ………… 74 LAMPIRAN D PERHITUNGAN MODULUS ………………………… 84 LAMPIRAN E ANALISIS PENAMPANG ....................................… 87 LAMPIRAN F HASIL UJI TEKAN BALOK ………………………… 97 LAMPIRAN G DOKUMENTASI ………………………………………… 107 LAMPIRAN H SURAT-SURAT
v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Hubungan tegangan-regangan beton ………………………… 6 Gambar 2.2 Hubungan tegangan-regangan baja ………………………… 7 Gambar 2.3 Bambu tali …………………………………………....…… 9 Gambar 2.4 Hubungan tegangan-regangan bambu dan baja ………………… 11 Gambar 2.5 Asumsi lentur ………………………………………………… 13 Gambar 2.6 Regangan baja pada keadaan batas lentur ………………… 14 Gambar 2.7 Hubungan antara beban dan lendutan ………………………… 17 Gambar 2.8 Grafik hubungan beban dan lendutan pada balok ………… 17 Gambar 3.1 Prosedur penelitian kuat lentur balok ………………………… 25 Gambar 3.2 Rencana penulangan balok ………………………………… 29 Gambar 3.3 Rencana pembuatan benda uji ……………………………….... 29 Gambar 3.4 Kode untuk tiap benda uji balok ………………………………… 29 Gambar 3.5 Pembuatan bambu tulangan ………………………………… 31 Gambar 3.6 Mesin uji tarik ……………………………………………….... 33 Gambar 3.7 Benda uji tarik bambu ………………………………………… 34 Gambar 3.8 Pengujian slump ………………………………………………… 35 Gambar 3.9 Alat uji desak dan uji lentur ……………………………….... 36 Gambar 3.10 Crack Detector dan Dial Gauge ……………………….... 36 Gambar 3.11 Pengujian kuat tekan beton ……………………………….... 37 Gambar 3.12 Pengujian kuat lentur balok ……………………………….... 38 Gambar 4.1 Hasil gradasi agregat halus ……………………………….... 41 Gambar 4.2 Hasil gradasi agregat kasar ……………………………….... 42 Gambar 4.3 Hasil pengujian kuat tarik bambu ………………………………. 44 Gambar 4.4 Tegangan-regangan BT TB …………………………………….. 45 Gambar 4.5 Tegangan-regangan BT B ………………………………… 45 Gambar 4.6 Pengujian kuat lentur balok bertulangan bambu tali ……….... 47 Gambar 4.7 Balok tulangan baja dengan luas tulangan 150 mm2 ………… 47 Gambar 4.8 Balok tulangan bambu dengan luas tulangan 150 mm2 ……….... 48 Gambar 4.9 Balok tulangan baja dengan luas tulangan 300 mm2.………….... 48 Gambar 4.10 Balok tulangan baja dengan luas tulangan 400 mm2 ……….... 48 Gambar 4.11 Hubungan beban dan lendutan balok tulangan baja dengan luas tulangan 150 mm2 ……………………………………….... 49 Gambar 4.12 Hubungan beban dan lendutan balok tulangan bambu dengan luas tulangan 150 mm2 ……………………………………….... 50 Gambar 4.13 Hubungan beban dan lendutan balok tulangan bambu dengan luas tulangan 300 mm2 ……………………………………….... 51 Gambar 4.14 Hubungan beban dan lendutan balok tulangan bambu dengan luas tulangan 450 mm2…………………….…………………….... 52 Gambar 4.15 Hubungan beban dan lendutan rata-rata ……………….... 53 Gambar 4.16 Hubungan antara rasio tulangan tarik dengan momen maksimum balok ……………………………………………………….... 56
vi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tegangan tarik bambu tanpa buku kering oven ………………… 9 Tabel 2.2 Tegangan tarik rata-rata bamboo kering oven ………………… 10 Tabel 2.3 Tebal minimum balok non pratekan atau pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung ………………………………………………… 19 Tabel 2.4 Lendutan ijin maksimum ………………………………………… 20 Tabel 2.5 Lebar retak toleransi menurut ACI Committee 244 ………………… 21 Tabel 4.1 Pengujian kuat tekan silinder beton ………………………………… 43 Tabel 4.2 Rangkuman hasil uji tarik bambu tali ………………………… 45 Tabel 4.3 Hasil pengujian balok bertulangan bambu tali …………………. 45 Tabel 4.4 Perbandingan momen maksimum eksperimen dengan momen maksimum teoritis …………………………………………………..………. 45 Tabel 4.5 Momen maksimum balok dengan tulangan tunggal bambu tali………. 46
vii
DAFTAR NOTASI a A As Abm b c Cc Cs d d’ D Ec Es Ebm f’c fs fr fu fy h L M Mn P Pu Py Ts Tbm εc εbm εs εy
Tinggi blok tegangan Luas benda uji Luas tulangan tarik baja Luas tulangan tarik bambu Lebar balok Jarak sumbu netral penampang keserat paling tertekan Gaya tekan beton Gaya tekan baja Tinggi efektif balok Jarak dari tepi serat tertekan kepusat tulangan tekan Diameter baja tulangan Modulus elastisitas beton Modulus elastisitas baja Modulus elastisitas bambu Kuat tekan beton Tegangan baja tarik Modulus keruntuhan beton Tegangan tarik ultimit Tegangan leleh Tinggi balok Panjang balok Momen Momen nominal Gaya, beban Beban ultimit Beban leleh Gaya tarik pada baja Gaya tarik pada bambu Regangan beton Regangan bambu tarik Regangan baja tarik Regangan leleh baja
viii
