TINJAUAN KUAT LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN TAMBAHAN TULANGAN BAJA MENYILANG PASCA BAKAR DENGAN BERBAGAI VARIASI WAKTU

TINJAUAN KUAT LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN TAMBAHAN TULANGAN BAJA MENYILANG PASCA BAKAR DENGAN BERBAGAI VARIASI WAKTU

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana-1 Teknik Sipil

diajukan oleh : MUHAMMAD ABDUL AZIZ NIM : D 100 090 015

kepada:

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015 i

ii

PRAKATA

Assalaamu’alaikum Wr Wb. Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah S.W.T atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “TINJAUAN KUAT LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN TAMBAHAN TULANGAN BAJA MENYILANG PASCA BAKAR DENGAN BERBAGAI VARIASI WAKTU” Penyusunan tugas akhir ini bertujuan untuk untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana-1 Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada kesempatan ini tidak lupa penulis sampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak atas bantuan, petunjuk, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini. .

Dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1) Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T.Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2) Bapak Mochamad Solikin,S.T,M.T, Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3) Bapak Basuki, S.T, M.T., selaku Pembimbing Utama sekaligus sebagai Ketua Dewan Penguji, yang memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas Akhir ini. 4) Ibu Yenny Nurchasanah, S.T, M,T., selaku Pembimbing Pendamping sekaligus sebagai Sekretaris Dewan Penguji, yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya. 5) Bapak Muhammad Ujianto, S.T,M.T., selaku Anggota Dewan Penguji, yang telah memberikan arahan serta bimbingan.

iii

6) Bapak Suhendro Trinugroho,Ir.MT., selaku Pembimbing Akademik, yang telah memberi arahan. 7) Segenap jajaran bapak dan ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta terimakasih atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan. 8) Ibu dan bapak tercinta terimakasih atas doa dan nasehatnya, sehingga saya mampu menjalani semua ini. 9) Kakaku tersayang, yang selalu mendukung dan mendoakanku selama ini. 10) Teman – teman angkatan 2009 ayo kita sukses bersama. 11) Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dan semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amin. Wassalamu’alaikum Wr Wb.

Surakarta,

Agustus 2015

Penyusun

iv

Motto “ Jadikanlah sholat dan sabar sebagai penolongmu dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat kecuali bagi orang-orang yang khusyu”

“Sebaik-baik manusia adalah yang bermanfaat bagi manusia lainnya.”

“Inna ma’al ‘usri yusro”

“Engkau adalah penentu masa depanmu, bukan orang lain”

“Ibumu adalah wujud Tuhan yang tidak boleh kau sembah”

“Human being is a social creature. Every human needs friends. Love your friend!”

“Abadikan kebaikanmu dengan melupakannya”

v

 PERSEMBAHAN    Puji syukur alhamdulillahirobbil’alamin. Atas segala rahmat dan karunia yang telah Allah SWT berikan, sehingga saya dapat melewati segala proses dalam menyelesaikan studi untuk mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil.  Tugas akhir ini saya persembahkan kepada:  Ibuku Siti Aminah dan bapak Hariyadi tercinta, terimakasih atas cinta, doa, dukungan serta nasihat yang telah kau berikan. Ananda tahu bahwa adanya kekuatan dalam menjalani segala proses kehidupan ananda tak luput dari doa-doa yang kalian haturkan kepada Allah SWT.  Kakakku, Umar Abdul Khanif, terimakasih untuk dukungan dan semangat yang telah kau berikan. Terimakasih sudah menjadi inspirasiku.  Teruntuk Puspaku, terimakasih sudah menunggu, menemani, dan menyemangatiku.  Teruntuk teman-teman dan sahabatku,Harun, Bayung, Donny, Panji, Aan, dan Apri, sukses bro!  Kepada teman-teman berbaginasiSolo dan segenap komunitas sosial soloraya, kalian luar biasa...Ora Umum!  Teruntuk Muda Mandiri Group General Contractor: Aris, Ihya, mas Agung, mas Ihsan terimaksih untuk semua dukungan dan ilmunya.  Seluruh keluarga besar Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.  Kepada teman-teman Teknik Sipil 2009. Terimakasih untuk masa-masa kuliah yang begitu indah. I lof u all.

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................ ................................ ................... .i HALAMAN PENGESAHAN ................................ ................................ ..... .ii PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................ ........ .ii PRAKATA ................................ ................................ ................................ .... iii DAFTAR ISI ................................ ................................ ................................ vii DAFTAR GAMBAR ................................ ................................ .................... x DAFTAR GRAFIK ................................ ................................ ...................... xii DAFTAR TABEL ................................ ................................ ........................ xiii DAFTAR NOTASI ................................ ................................ ....................... xv DAFTAR LAMPIRAN ................................ ................................ ................ xvi ABSTRAK ................................ ................................ ................................ .... xvii BAB I

PENDAHULUAN ................................ ................................ .......... 1 A. Latar Belakang ................................ ................................ ........... 1 B. Rumusan Masalah ................................ ................................ ...... 2 C. Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................ .................. 2 1. Tujuan penelitian ................................ ................................ .... 2 2. Manfaat penelitian ................................ ................................ .. 3 D. Batasan Masalah ................................ ................................ ........ 3 E. Keaslian Penelitian ................................ ................................ .... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................ ................................ . 5 A. Beton ................................ ................................ .......................... 5 B. Balok Beton Bertulang................................ ............................... 5 C. Kuat Beton terhadap Gaya Tekan ................................ .............. 5 D. Kuat Lentur Balok ................................ ................................ ..... 6 E. Perkuatan Balok Beton ................................ .............................. 7 F. Pengaruh Kebakaran Terhadap struktur Beton .......................... 7 vii

BAB III LANDASAN TEORI ................................ ................................ ..... 9 A. Umum ................................ ................................ ....................... 9 B. Bahan Penyusun Beton ................................ ............................. 9 1. Semen Portland ................................ ................................ .. 9 2. Agregat ................................ ................................ ............... 11 3. Air................................ ................................ ....................... 14 C. Pengujian Tarik Baja ................................ ............................... 14 D. Pengujian Beton ................................ ................................ ........ 16 1. Kuat tekan beton ................................ ................................ . 16 2. Kuat lentur balok beton ................................ ...................... 16 3. Momen kapasitas balok beton bertulang ............................ 17

BAB IV METODE PENELITIAN ................................ .............................. 19 A. Bahan Penelitian ................................ ................................ ........ 19 B. Peralatan Penelitian ................................ ................................ ... 20 C. Pelaksanaan Penelitian ................................ ............................... 30 1. Pemeriksaaan bahan ................................ ........................... 30 2. Perhitungan rencana campuran ................................ .......... 35 3. Hasil perhitungan campuran adukan beton ........................ 36 4. Jumlah kebutuhan bahan ................................ .................... 36 5. Pembuatan dan perawatan benda uji ................................ .. 36 6. Pembakaran benda uji ................................ ........................ 40 7. Pemeriksaaan berat jenis beton ................................ .......... 41 8. Pengujian kuat tekan beton ................................ ................ 41 9. Pengujian kuat tarik baja tulangan ................................ ..... 43 10. Pengujian kuat lentur pada balok beton bertulang ............. 43

viii

BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................ 47 1. Pengujian kualitas agregat halus ................................ .......... 47 2. Pengujian kualitas agregat kasar ................................ .......... 49 3. Pengujian gradasi agregat ................................ ................... 50 4. Adukan beton ................................ ................................ ....... 52 5. Pengujian kuat tarik tulangan ................................ ............ 59 6. Pengujian kuat lentur balok ................................ ................. 60

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ................................ ...................... 69 A. Kesimpulan ................................ ................................ ................ 69 B. Saran ................................ ................................ .......................... 71 DAFTAR PUSTAKA ................................ ................................ .................... 72 LAMPIRAN

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1. Analisis perhitungan balok ................................ ............................... 6 Gambar III.1. Skema pengujian tarik baja ................................ ............................ 15 Gambar III.2. Skema pengujian tekan beton ................................ ......................... 16 Gambar III.3. Skema pengujian kuat lentur balok ................................ ................ 17 Gambar IV.1. Bahan- bahan penelitian ................................ ................................ . 20 Gambar IV.2. Satu set ayakan standar ................................ ................................ .. 21 Gambar IV.3. Penggetar ayakan (siever) ................................ .............................. 21 Gambar IV.4. Timbangan ................................ ................................ ...................... 21 Gambar IV.5. Gelas ukur ................................ ................................ ...................... 22 Gambar IV.6. kerucut conus ................................ ................................ ................. 22 Gambar IV.7. Oven ................................ ................................ ............................... 23 Gambar IV.8. Desicator ................................ ................................ ........................ 23 Gambar IV.9. Volumetric flash ................................ ................................ ............. 24 Gambar IV.10. Mesin uji Los Angeles ................................ ................................ .. 24 Gambar IV.11. Bak penampung Beton ................................ ................................ . 25 Gambar IV.12. Molen ................................ ................................ ............................ 25 Gambar IV.13. Kerucut Abram’s ................................ ................................ .......... 26 Gambar IV.14. Cetakan beton silinder ................................ ................................ .. 26 Gambar IV.15. Bekisting balok beton bertulang ................................ ................... 27 Gambar IV.16. Kawat pengikat ................................ ................................ ............. 27 Gambar IV.17. Cetok dan tongkat baja ................................ ................................ . 28 Gambar IV.18. Mesin uji tekan beton ................................ ................................ ... 28 Gambar IV.19. U.T.M. Alat uji tarik baja tulangan ................................ ............. 29

x

Gambar IV.20. Mesin uji lentur balok beton bertulang ................................ ........ 29 Gambar IV.21. Peralatan penunjang ................................ ................................ ..... 30 Gambar IV.22. Contoh pemasangan tulangan pada benda uji balok .................... 39 Gambar IV.23. Pengujian kuat tekan beton ................................ ......................... 43 Gambar IV.24. Pengujian kuat tarik baja ................................ .............................. 43 Gambar IV.25. Bagan alur penelitian ................................ ................................ .... 46 Gambar V.1. Alat Thickness Gauge ................................ ................................ ...... 50 Gambar V.2. Hasil Test slump ................................ ................................ ............. 53 Gambar V.3. Balok beton sebelum dan sesudah dibakar ................................ ...... 54 Gambar V.4. Hasil penimbangan silinder beton ................................ ................... 55 Gambar V.5. Bahan uji silinder beton sebelum dan sesudah ditekan ................... 59 Gambar V.6. Uji tarik tulangan baja ø 8 mm ................................ ........................ 59 Gambar V.7. Uji tarik tulangan baja ø 6 mm ................................ ........................ 60 Gambar V.8. Uji kuat lentur balok dengan menggunakan UTM .......................... 61

xi

DAFTAR GRAFIK

Grafik V.1. Hubungan Ukuran Ayakan dengan Persentase Kumulatif Lolos Saringan Agregat Halus ................................ ............................... 51 Grafik V.2. Hubungan Ukuran Ayakan dengan Persentase Kumulatif Lolos Saringan Agregat Kasar ................................ ............................... 52 Grafik V.3. Perbandingan antara momen kapasitas teori dengan penelitian laboratorium ................................ ................................ ................ 65

xii

DAFTAR TABEL

Tabel III.1. Komposisi bahan utama semen ................................ .......................... 10 Tabel III.2. Gradasi agregat halus ................................ ................................ ......... 12 Tabel III.3. Gradasi agregat kasar ................................ ................................ ......... 13 Tabel IV.1. Perhitungan campuran adukan beton untuk tiap benda uji ................ 36 Tabel IV.2. Kebutuhan bahan benda uji ................................ ................................ 36 Tabel V.1. Tabel pengujian terhadap kandungan bahan organik .......................... 47 Tabel V.2. Data pengujian Saturated Surface Dry ................................ ................ 47 Tabel V.3. Pemeriksaan berat jenis agregat halus ................................ ................. 48 Tabel V.4. Pengujian kandungan lumpur pada pasir................................ ............. 48 Tabel V.5. Penelitian keausan agregat kasar ................................ ......................... 49 Tabel V.6. Pemeriksaan berat jenis agregat kasar ................................ ................. 49 Tabel V.7. Perhitungan persentase kumulatif berat pasir lolos ............................. 50 Tabel V.8. Perhitungan persentase kumulatif berat kerikil lolos .......................... 51 Tabel V.9. Nilai Slump untuk berbagai pekerjaan beton ................................ ....... 52 Tabel V.10. Nilai Slump penelitian ................................ ................................ ....... 53 Tabel V.11. Hasil pengamatan pembakaran benda silinder beton ........................ 53 Tabel V.12. Hasil pengamatan pembakaran balok beton ................................ ...... 54 Tabel V.13. Berat jenis silinder beton normal ................................ ...................... 55 Tabel V.14. Perhitungan kuat tekan silinder beton dengan Hammer Test ............ 56 Tabel V.15. Perhitungan kuat tekan balok beton dengan Hammer Test ............... 57 Tabel V.16. Perhitungan kuat tekan beton dengan CTM ................................ ...... 58 Tabel V.17. Pengujian kuat tarik baja ø 8 mm ................................ ...................... 59 Tabel V.18. Pengujian kuat tarik baja ø 6 mm ................................ ...................... 60

xiii

Tabel V.19. Momen kapasitas balok beton dari hasil pengujian........................... 60 Tabel V.20. Momen kapasitas balok beton dari hasil perhitungan secara teoritis. 62 Tabel V.21. Momen kapasitas balok beton secara pengujian laboratorium dan teoritis ................................ ................................ .............................. 65

xiv

DAFTAR NOTASI A

= Luas permukaan benda uji yang tertekan, (mm 2).

As baja = Luas penampang batang tulangan baja Ø 8 (mm 2). b

= Lebar balok (mm).

d

= Tinggi efektif penampang balok (mm).

d s’

= Jarak antara pusat berat tulangan tarik pada baris paling dalam dan tepi serat beton tekan.

f ‘c

= Kuat tekan beton (MPa).

fy baja

= Kuat tarik baja tulangan Ø 8 pada saat leleh , (MPa).

h

= Tinggi balok, (mm).

L

= Jarak antar tumpuan, (m).

l

= Panjang balok, (cm)

Mmaks = Momen maksimum balok (kN.m). Mkap. = Momen Kapasitas balok (kN.m). Pmaks

= Beban maksimum yang menyebabkan keruntuhan balok, (kN).

q

= Berat sendiri beton, (kN/mm).

Ø

= Diameter tulangan baja atau kawat, (mm).

c

= Berat jenis beton (Ton/m 3).

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Pemeriksaan kandungan organik ................................ ................ L.1 Lampiran Pemeriksaan kandungan lumpur pada pasir................................ L.2 Lampiran Pemeriksaan berat jenis agregat halus ................................ .......L.3 Lampiran Pemeriksaan ssd (saturated surface dry) pasir ........................... L.4 Lampiran Pemeriksaan gradasi pasir ................................ ........................... L.5 Lampiran Grafik gradasi agregat halus ................................ ....................... L.6 Lampiran Pemeriksaan keausan agregat kasar ................................ ............L.7 Lampiran Pemeriksaan berat jenis agregat kasar ................................ ........L.8 Lampiran Pemeriksaan gradasi agregat kasar ................................ .............L.9 Lampiran Grafik gradasi agregat kasar ................................ .............. ....L.10 Lampiran Campuran adukan beton & test slump ................................ ........ L.11 Lampiran Hasil proses pembakaran ................................ ............................ L.12 Lampiran Pengujian berat jenis silinder beton ................................ ............ L.13 Lampiran Pengujian Hammer Test silinder beton ................................ ....... L.14 Lampiran Pengujian Hammer Test balok beton ................................ .......... L.15 Lampiran Pengujian kuat tekan beton dengan CTM..................................L. 16 Lampiran Pengujian kuat tarik baja ................................ ............................ L.17 Lampiran Pengujian kuat lentur balok beton ................................ .............. L.18 Lampiran Analisis perhitungan Momen Kapasitas Balok ........................... L.20 Lampiran Gambar-gambar penelitian ................................ ......................... L.31

xvi

TINJAUAN KUAT LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN TAMBAHAN TULANGAN BAJA MENYILANG PASCA BAKAR DENGAN BERBAGAI VARIASI WAKTU

ABSTRAKSI Pemanasan yang dialami beton akibat terbakar akan mengakibatkan perubahan mendasar dari sifat-sifat beton. Beton akan mengalami retak, terkelupas (spalling), dan kehilangan kekuatan. Kehilangan kekuatan terjadi karena perubahan komposisi kimia secara bertahap pada pasta semennya. Peristiwa kebakaran akan meninggalkan ketakutan akan runtuhnya suatu bangunan akibat tidak dapat diyakini suatu kondisi dimana bangunan tersebut masih aman atau tidak dari sudut kontruksi bangunan. Oleh karena itu tulangan balok perlu diperkuat dengan penambahan baja tulangan yang dipasang menyilang yang bertujuan untuk menambah kekuatan lentur balok dan mengurangi resiko pertambahan retak memanjang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya kuat lentur balok beton bertulang dengan penambahan baja tulangan yang dipasang menyilang sebelum dan sesudah dibakar dan perbandingan kuat lentur balok beton bertulang secara pengujian dengan kuat lentur balok beton bertulang secara analisis. Bahan yang digunakan dalam penelitian balok beton bertulang ini adalah pasir, semen, krikil, air,dan tulangan baja. Perencanaan beton dengan berdasarkan perbandingan antara semen, pasir, dan kerikil adalah 1:2:3 yang menghasilkan f’c = 16,26 MPa. Faktor air semen (f.a.s) yang digunakan adalah 0,5. Dalam penelitian ini,varisasi waktu pembakaran adalah 0, 30, 60, 90, 120 menit. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa momen kapasitas balok beton bertulang tanpa pembakaran sebesar 15,532 kN.m., momen kapasitas balok beton bertulang dengan pembakaran selama 30 menit 14,531 kN.m, momen kapasitas balok beton bertulang dengan pembakaran selama 60 menit 12,495 kN.m, momen kapasitas balok beton bertulang dengan pembakaran selama 90 menit 8,859 kN.m, momen kapasitas balok beton bertulang dengan pembakaran selama 120 menit 7,207 kN.m Hasil momen kapasitas secara teoritis balok beton bertulang tanpa pembakaran 14,876 kN.m, momen kapasitas balok beton dengan pembakaran selama 30 menit 14,534 kN.m, momen kapasitas balok beton bertulang dengan dengan pembakaran selama 60 menit 13,975 kN.m, momen kapasitas balok beton bertulang dengan pembakaran selama 90 menit 13,794 kN.m, momen kapasitas balok beton bertulang dengan pembakaran selama 120 menit 13,424 kN.m. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa selalu terjadi penurunan kekuatan lentur balok bertulang seiring dengan bertambahnya waktu pembakaran. Kata kunci : Balok beton bertulang, Pasca bakar, Momen kapasitas balok

xvii