TINJAUAN KUAT LENTUR BALOK BETON DENGAN TULANGAN MODEL RANGKA DARI KAYU MERANTI DENGAN VARIASI JARAK ANTAR BEGEL
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagaian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh : SAPTO SUGIYONO NIM : D 100 100 087
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
i
HALAMAN PERSETUJUAN Tugas akhir yang berjudul “TINJAUAN KUAT LENTUR BALOK BETON DENGAN TULANGAN MODEL RANGKA DARI KAYU MERANTI DENGAN VARIASI JARAK ANTAR BEGEL” telah disetujui oleh pembimbing Tugas Akhir dan diterima untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh gelar S-1 pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh : Nama : Sapto Sugiyono NIM
: D 100 100 087
Disetujiui pada : Hari
: Senin
Tanggal :
iv
MOTTO
“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya” (QS. Al Baqarah 286) “Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan sesuatu kaum sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri” (QS. Ar Ra’d 11) If you fall a thousand times, stand up millions of times because you don’t know how close youy are to success. There’s no limit of struggling, if the chance never comes, build it! Suatu kegagalan bukanlah akhir dari segalanya. Musuh yang paling berbahaya di atas dunia ini adalah penakut dan bimbang. Teman yang paling setia hanyalah keberanian dan keyakinan yang teguh. (Andrew Jackson) Tidak adanya keyakinanlah yang membuat orang takut menghadapi tantangan , dan saya percaya pada diri saya sendiri. ( Muhammad Ali) Tiada doa yang lebih indah selain doa agar skripsi ini cepat selesai. Jenius adalah 1% inspirasi dan 99% keringat, tidak ada yang bisa menggantikan kerja keras. Usaha, kerja keras, dan doa tidak akan pernah mengkhianati hasil akhir.
v
PRAKATA
Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir dengan judul : Tinjauan Kuat Lentur Balok Beton Dengan Tulangan Model Rangka Dari Kayu Meranti Dengan Variasi Jarak Antar Begel. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh oleh mahasiswa jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta sebagai syarat untuk mencapai derajat sarjana S-1 Teknik sipil. Penyusunan Tugas Akhir ini didasarkan dari penelitian di Laboratorium Universitas
Muhammadiyah
Surakarta
dengan
bimbingan
dari
teknisi
laboratorium serta bimbingan dosen pembimbing, oleh karenanya dalam kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Ika Setianingsih, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik. 2. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Mochammad Solikhin, S.T., M.T., Ph.D., selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 4. Ibu Yenny Nur Chasanah, S.T., M.T., selaku Sekretaris Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 5. Bapak Basuki, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I. 6. Bapak Ir. Abdul Rochman, M.T., selaku Dosen Pembimbing II. 7. Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., Selaku Dosen Penguji. 8. Pimpinan dan staf Loboratorium Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. 9. Ayah, Ibu, dan Kakakku yang selalu melimpahkan kasih sayang, doa restu dan dorongan, baik moril maupun materiil dalam menyusun laporan ini. 10. Teman-teman angkatan 2010 di Program Studi Teknik Sipil Agung, Agus, Ambar, Andi, Aroyan, Aswan, Ashar, Bambang, Eka, Firman,Hafis, Kiki,
vi
Luhur, Mamik, Muslim, Nur Naim yang telah memberikan bantuan dan semangat pada penyusun. 11. Semua pihak yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang telah membantu terselesainya laporan ini. Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, maka dengan segala kerendahan hati, saran dan kritik yang membangun sangat penyusun harapkan guna penyempurnaan laporan di masa yang akan datang.
Surakarta, 30 Agustus 2016
Sapto Sugiyono
vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN DEPAN .....................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................
ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .........................................
iii
HALAMAN PERSETUJUAN .....................................................................
iv
MOTTO .........................................................................................................
v
PRAKATA .....................................................................................................
vi
DAFTAR ISI .................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
xii
DAFTAR TABEL .........................................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI ........................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xvi
ABSTRAKSI .................................................................................................. xvii BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................
1
A. Latar Belakang ..............................................................................
1
B. Rumusan Masalah .........................................................................
2
C. Tujuan Penelitian ..........................................................................
2
D. Manfaat Penelitian ........................................................................
2
E. Batasan Masalah ............................................................................
3
F. Keaslian Penelitian ........................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
4
A. Pengertian Beton ...........................................................................
4
B. Jenis Beton ....................................................................................
4
C. Faktor Yang Mempengaruhi Kuat Lentur Beton ..........................
5
1. Faktor air semen ......................................................................
5
2. Perbandingan semen agregat ...................................................
6
3. Kualitas agregat .......................................................................
6
4. Umur beton .............................................................................
6
5. Jenis semen .............................................................................
6
D. Macam – macam Penulangan Beton .............................................
6
viii
1. Penulangan tunggal .................................................................
6
2. Penulangan rangkap (ganda) ...................................................
6
3. Penulangan balok T .................................................................
7
E. Penjelasan Tentang Sengkang / Begel Pada Balok Bertulang ......
7
F. Perilaku Lentur Balok Beton Bertulang ........................................
8
1. Analisis perilaku lentur balok beton bertulang ........................
8
2. Hubungan beban dan lendutan .................................................
13
3. Retak pada balok .....................................................................
15
4. Keruntuhan pada balok ...........................................................
17
BAB III LANDASAN TEORI ......................................................................
18
A. Pengertian Beton ...........................................................................
18
B. Bahan Penyusun Beton .................................................................
18
1. Semen portland .......................................................................
18
2. Agregat ....................................................................................
19
3. Air ...........................................................................................
19
4. Kayu meranti ...........................................................................
20
5. Baja tulangan ...........................................................................
21
C. Perencanaan Campuran Beton ......................................................
21
D. Penulangan Balok ..........................................................................
24
E. Pengujian Kuat Tarik Baja ............................................................
27
F. Pengujian Balok Beton ..................................................................
27
1. Kuat lentur beton .....................................................................
28
2. Kuat tekan beton .....................................................................
28
3. Modulus of rupture ..................................................................
29
4. Momen kapasitas hasil pengujian balok .................................
30
5. Momen kapasitas teoritis balok ...............................................
30
BAB IV METODE PENELITIAN ..............................................................
32
A. Lokasi Penelitian ...........................................................................
32
B. Bahan Yang Digunakan ................................................................
32
1. Agregat halus ..........................................................................
32
2. Agregat kasar ..........................................................................
32
ix
3. Air ...........................................................................................
33
4. Semen ......................................................................................
33
5. Baja tulangan ...........................................................................
33
6. Kayu meranti ...........................................................................
34
7. Paku dan lem kayu ..................................................................
34
C. Alat Yang Digunakan ....................................................................
35
1. Ayakan ....................................................................................
35
2. Penggetar ayakan ....................................................................
35
3. Timbangan ...............................................................................
36
4. Concrete mixer ........................................................................
36
5. Oven ........................................................................................
37
6. Kerucut conus ..........................................................................
37
7. Mesin uji Los Angeles .............................................................
38
8. Cetakan silinder .......................................................................
38
9. Gelas ukur ...............................................................................
39
10. Mesin uji kuat lentur ...............................................................
39
11. Mesin uji kuat tekan ................................................................
40
12. Mesin uji kuat tarik .................................................................
40
13. Cetakan balok ..........................................................................
41
14. Kerucut Abram’s .....................................................................
41
15. Peralatan penunjang lainnya ...................................................
41
D. Tahapan Penelitian ........................................................................
42
E. Pelaksanaan Penelitian ..................................................................
44
1. Pemeriksaan bahan ..................................................................
44
2. Perhitungan rencana campuran beton .....................................
49
3. Pengujian kuat tarik tulangan baja ..........................................
50
4. Pembuatan benda uji ...............................................................
51
5. Pengujian slump ......................................................................
52
6. Perawatan benda uji ................................................................
53
7. Pengujian kuat tekan beton .....................................................
53
8. Pengujian kuat lentur beton .....................................................
54
x
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..............................
55
A. Hasil Pengujian Bahan ..................................................................
55
B. Pengujian Slump ............................................................................
56
C. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja ...................................................
57
D. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ...............................................
57
E. Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton ....................................
58
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
64
A. Kesimpulan ...................................................................................
64
B. Saran ..............................................................................................
65
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1.
Pembebanan balok dalam keadaan lentur murni ....................
9
Gambar II.2.
Gaya-gaya bidang momen dan lintang pada balok ................ 10
Gambar II.3.
Balok menahan momen ultimit .............................................. 11
Gambar II.4.
Blok tegangan ekivalen .......................................................... 11
Gambar II.5.
Penampang balok tulangan rangkap ....................................... 12
Gambar II.6.
Hubungan beban – defleksi pada balok ................................. 13
Gambar III.1.
Penulangan baja dengan variasi jarak begel 10 cm ................ 25
Gambar III.2.
Penulangan baja dengan variasi jarak begel 12,5 cm ............. 25
Gambar III.3.
Penulangan baja dengan variasi jarak begel 15 cm ................ 25
Gambar III.4.
Penulangan kayu meranti dengan jarak begel 10 cm ............. 26
Gambar III.5.
Penulangan kayu meranti dengan jarak begel 12,5 cm .......... 26
Gambar III.6.
Penulangan kayu meranti dengan jarak begel 15 cm ............. 26
Gambar III.7.
Skema pengujian kuat tarik baja ............................................ 27
Gambar III.8.
Skema pengujian kuat lentur .................................................. 28
Gambar III.9.
Skema besarnya momen maksimal ........................................ 28
Gambar III.10. Skema pengujian kuat tekan beton ......................................... 29 Gambar III.11. Penulangan benda uji ............................................................. 30 Gambar III.12. Distribusi regangan dan tegangan pada balok ........................ 31 Gambar IV.1.
Agregat halus ......................................................................... 32
Gambar IV.2.
Agregat kasar ......................................................................... 32
Gambar IV.3.
Air .......................................................................................... 33
Gambar IV.4.
Semen ..................................................................................... 33
Gambar IV.5.
Baja tulangan .......................................................................... 34
Gambar IV.6.
Kayu meranti .......................................................................... 34
Gambar IV.7.
Paku dan lem kayu ................................................................. 34
Gambar IV.8.
Ayakan ................................................................................... 35
Gambar IV.9.
Penggetar ayakan ................................................................... 35
Gambar IV.10. Timbangan .............................................................................. 36 Gambar IV.11. Concrete mixer ....................................................................... 36
xii
Gambar IV.12. Oven ....................................................................................... 37 Gambar IV.13. Kerucut conus ......................................................................... 37 Gambar IV.14. Mesin uji Los Angeles ............................................................ 38 Gambar IV.15. Cetakan silinder ...................................................................... 38 Gambar IV.16. Gelas ukur .............................................................................. 39 Gambar IV.17. Mesin uji kuat lentur .............................................................. 39 Gambar IV.18. Mesin uji kuat tekan ............................................................... 40 Gambar IV.19. Mesin uji kuat tarik ................................................................ 40 Gambar IV.20. Cetakan balok ......................................................................... 41 Gambar IV.21. Kerucut Abram’s .................................................................... 41 Gambar IV.22. Peralatan penunjang lainnya .................................................. 41 Gambar IV.23. Bagan alir penelitian .............................................................. 42 Gambar V.1.
Grafik perbandingan rata-rata kuat lentur balok beton bertulang baja ......................................................................... 61
Gambar V.2.
Grafik perbandingan rata-rata kuat lentur balok beton bertulang kayu ........................................................................ 61
Gambar V.3.
Grafik perbandingan rata-rata kuat lentur balok beton tulangan baja dengan balok beton tulangan kayu .................. 62
Gambar V.4.
Grafik perbandingan prosentase selisih momen lentur balok beton tulangan baja dengan balok beton tulangan kayu ......... 62
xiii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel III.1.
Nilai kuat acuan (MPa) ………………………………………
20
Tabel III.2.
Perbandingan campuran bahan penyusun beton (berat) …….
21
Tabel III.3.
Nilai deviasi standar (kg/cm2) ………………………………
22
Tabel III.4.
Hubungan faktor air semen dan kuat tekan rata-rata silinder beton pada umur 28 hari …………………………………….
22
Tabel III.5.
Faktor air semen maksimum ………………………………..
23
Tabel III.6.
Nilai Slump ………………………………………………….
23
Tabel III.7.
Ukuran maksimum agregat ………………………………….
23
Tabel III.8.
Perkiraan kebutuhan air berdasarkan nilai Slump dan ukuran maksimum agregat …………………………………………..
Tabel III.9.
24
3
Perkiraan kebutuhan agregat kasar per m beton berdasarkan ukuran maksimum agregat dan modulus halus pasir ………..
24
Tabel V.1.
Pemeriksaan agregat halus …………………………………..
55
Tabel V.2.
Pemeriksaan agregat kasar …………………………………..
56
Tabel V.3.
Pengujian Slump ……………………………………………..
56
Tabel V.4.
Pengujian kuat tarik baja ……………………………………..
57
Tabel V.5.
Pengujian kuat tekan beton …………………………………..
57
Tabel V.6.
Pengujian kuat lentur balok beton bertulang baja ……………
58
Tabel V.7.
Pengujian kuat lentur balok beton bertulang model rangka dari kayu meranti …………………………………………………..
Tabel V.8.
58
Hasil perbandingan momen lentur balok beton menggunakan tulangan baja dengan balok beton menggunakan tulangan model rangka dari kayu meranti dengan jarak sengjang 10 cm ……..
Tabel V.9.
59
Hasil perbandingan momen lentur balok beton menggunakan tulangan baja dengan balok beton menggunakan tulangan model rangka dari kayu meranti dengan jarak sengkang 12,5 cm.60
Tabel V.10.
Hasil perbandingan momen lentur balok beton menggunakan tulangan baja dengan balok beton menggunakan tulangan model rangka dari kayu meranti dengan jarak sengkang 15 cm …....
xiv
60
DAFTAR NOTASI
A
= Luas penampang benda uji (cm2)
b
= Lebar balok rata-rata pada penampang runtuh (mm)
d
= Tinggi balok rata-rata pada penampang runtuh (mm)
D
= Diameter benda uji (cm)
d
= Jarak antara tepi serat beton tekan dan pusat berat tulangan tarik (mm)
ds
= Jarak pusat tulangan tarik dan tepi serta beton tarik (mm)
FAS
= Faktor air semen
f’ cr
= Kuat tekan rata-rata rencana (MPa)
fc’
= Kuat tekan benda uji (kg/cm2)
fy
= Tegangan leleh baja (MPa)
fmaks
= Tegangan maksimal baja (MPa)
Flt
= Kuat lentur (MPa)
h
= Tinggi benda uji (mm)
K
= Kadar lumpur yang terkandung didalam pasir (%)
l
= Panjang bentang diantara kedua balok tumpuan (mm)
L
= Panjang benda uji (cm)
MR
= Modulus of Rupture (kN/mm2)
MHB = Modulus halus butir Mkap
= Momen lentur rencana balok (N/mm)
m
= Nilai margin
p
= beban maksimum yang mengakibatkan keruntuhan balok uji (N)
q
= Berat sendiri balok (N/mm)
s
= Standar deviasi
V
= Volume beton (cm3)
W
= Berat beton setelah ditimbang (gram)
γc
= Berat jenis beton (gr/cm3)
ρ
= Rasio tulangan balok
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I
: Pemeriksaan Agregat Halus ………………………………
L-1
Lampiran II
: Pemeriksaan Agregat Kasar ………………………………
L-2
Lampiran III : Hasil Pengujian Slump ……………………………………
L-3
Lampiran IV : Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ……………………….
L-4
: Hasil Pengujian Kuat Lentur Balok Beton ………………..
L-5
Lampiran VI : Foto Pengujian …………………………………………….
L-6
Lampiran V
xvi
ABSTRAKSI TINJAUAN KUAT LENTUR BALOK BETON DENGAN TULANGAN MODEL RANGKA DARI KAYU MERANTI DENGAN VARIASI JARAK ANTAR BEGEL Balok beton bertulang adalah salah satu bagian konstruksi bangunan gedung yang kekuatannya tergantung pada mutu beton serta penulangan baja di dalamnya. Pada umumnya penulangan balok beton terdiri dari tulangan lentur dan tulangan geser. Tulangan lentur dipasang secara horizontal dari sumbu balok dan berfungsi menahan beban momen lentur, sedangkan tulangan geser atau begel dipasang secara melintang terhadap sumbu balok beton dan berfungsi sebagai penahan beban gaya geser. Balok beton menggunakan tulangan model rangka pada dasarnya sama dengan balok beton tulangan baja biasa perbedaan diantara keduanya adalah balok beton menggunakan tulangan model rangka ada penambahan tulangan miring antara tulangan vertikal yang berfungsi secara struktural. Sebuah pemikiran yang kreatif untuk melakukan penelitian ini sehingga memberikan kontribusi yang positif terhadap kekuatan balok beton bertulang sehingga akan lebih bermanfaat untuk penelitian kedepannya. Penelitian ini memodifikasi tulangan utama dan begel yang biasanya menggunakan tulangan baja, diganti dengan tulangan model rangka dari kayu meranti dan selanjutnya dilakukan pengujian kuat lentur pada balok beton tersebut dan hasilnya kemudian dabandingkan dengan kuat lentur balok beton menggunakan tulangan baja biasa. Penelitian ini menggunakan beton dengan kuat rencana 20 MPa, benda uji balok beton bertulang berukuran lebar 10 cm x tinggi 20 cm serta panjang 120 cm. Tulangan lentur dan geser menggunakan baja diameter 6 mm dan 4 mm. pengujian dilakukan antara lain : uji kuat tekan beton, dan uji kuat lentur beton. Pengujian kuat lentur balok beton bertulang harus dipastikan keruntuhan lentur dan bukan keruntuhan geser. Hasil pengujian yang didapatkan menunjukkan ada selisih kuat lentur pada balok beton bertulangan baja dengan balok beton menggunakan tulangan model rangka dari kayu meranti. Selisih kuat lentur balok beton berkisar antara (32,47% - 69,72%) Kata kunci : tulangan model rangka, kayu meranti, kuat lentur, balok, beton ABSTRACT Reinforced concrete beams is one part of building construction whose strength depends on the quality of concrete and steel reinforcement inside. In general reinforcement concrete beam consisting of flexural and shear reinforcement. Flexural mounted horizontally on the beam axis and serves to hold the load bending moment, whereas shear reinforcement or stirrups mounted transverse to the beam axis of concrete and serves as a load-bearing shear force. Reinforced concrete beams using the model order is basically the same with ordinary steel reinforcement concrete beam difference between them is the reinforcement of concrete beams using no additional reinforcement frame models xvii
skew between the vertical bars that function structurally. A little creative thinking to do this research so as to provide a positive contribution to the strength of reinforced concrete beams that will be more beneficial for future research. This study modifies the main reinforcement and begel who usually use steel reinforcement, reinforcement is replaced with a model framework of meranti and further testing on the concrete beam flexural strength and the results then dabandingkan the flexural strength of concrete blocks using ordinary steel reinforcement. This research use with strong concrete plan of 20 MPa, reinforced concrete beam specimen width 10 cm x height 20 cm and a length of 120 cm. Flexural and shear using steel 6mm diameter and 4 mm. testing was conducted, among others: the concrete compressive strength test and flexural strength testing of concrete. Testing of flexural strength of reinforced concrete beam flexural failure must be ensured and no shear failure. The test results obtained show no difference in the flexural strength of concrete beams bertulangan steel reinforcement concrete beams using the model order of meranti. Difference concrete beam flexural strength ranging between (32.47% - 69.72%) Keywords : reinforcement frame models, meranti, flexural strength, beams, concrete
xviii
