kinerja beton serat menggunakan uji · precast tubbings ... 2.2.6 garis leleh pada pelat ..... 22...

13
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI TOUGHNESS PANEL PADA KANDUNGAN SERAT YANG BERBEDA (performance of fiber reinforced concrete containing various fiber dosages on panel toughness test) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh: ERIRIA IMAM SAPUTRA I 0110043 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

Upload: vuquynh

Post on 06-Mar-2019

230 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI

TOUGHNESS PANEL PADA KANDUNGAN SERAT YANG

BERBEDA

(performance of fiber reinforced concrete containing various fiber dosages on

panel toughness test)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh:

ERIRIA IMAM SAPUTRA

I 0110043

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

Page 2: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Page 3: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Page 4: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penyusunan

tugas akhir ini dengan baik.

Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta. Penyusun menyusun tugas akhir dengan judul “KINERJA BETON

SERAT MENGGUNAKAN UJI TOUGHNESS PANEL PADA

KANDUNGAN SERAT YANG BERBEDA”. Penelitian ini dilakukan untuk

mengetahui pengaruh kadar serat terhadap deformasi yang terjadi pada panel

beton serat. Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada:

1. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

2. Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT selaku dosen pembimbing I.

3. Achmad Basuki, ST, MT. selaku dosen pembimbing II.

4. Ir. Suyanto, M.M. selaku dosen Pembimbing Akademis.

5. Segenap dosen penguji skripsi.

6. Segenap rekan skripsi, Udin dan Nur.

7. Segenap rekan mahasiswa S1 Reguler Angkatan 2010 Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan. Oleh

karena itu, penyusun mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi

kesempurnaan penelitian selanjutnya.

Surakarta, April 2015

Penyusun

Page 5: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ v

DAFTAR TABEL ............................................................................................ vi

DAFTAR NOTASI ........................................................................................... vi

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ...................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah ................................................................................ 2

1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 3

1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................. 3

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 4

1.5.1. Manfaat Teoritis ................................................................................... 4

1.5.2. Manfaat Praktis .................................................................................... 4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................................. 5

2.2. Landasan Teori .................................................................................... 7

2.2.1 Beton .................................................................................................... 7

2.2.2 Beton Serat ........................................................................................... 8

2.2.2.1 Serat Baja ............................................................................................. 11

2.2.2.2 Serat Polypropelene ............................................................................. 12

2.2.2.3 Serat Kaca ............................................................................................ 12

2.2.2.4 Serat Asbetos ....................................................................................... 12

2.2.2.5 Serat Kevlar ......................................................................................... 12

2.2.2.6 Serat Karbon ........................................................................................ 13

2.2.3 Beton Serat dalam Rekayasa Terowongan........................................... 13

2.2.3.1 Steel Fibre Reinforced Shotcrete ......................................................... 14

2.2.3.2 Precast Tubbings ................................................................................. 15

2.2.4 Material Penyusun Beton ..................................................................... 16

2.2.4.1. Semen ................................................................................................... 16

Page 6: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

2.2.4.2 Agregat ................................................................................................. 17

2.2.4.3 Air ........................................................................................................ 18

2.2.5 Uji Toughness Panel ............................................................................ 19

2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ......................................................................... 22

BAB 3. METODE PENELITIAN

3.1 Benda Uji Penelitian ............................................................................ 26

3.2 Alat Uji Penelitian ............................................................................... 27

3.3 Tahap dan Prosedur Penelitian ............................................................ 28

3.4 Pengujian Bahan Dasar Beton ............................................................. 31

3.4.1. Agregat Halus ....................................................................................... 31

3.4.1.1 Pengujian Kadar Lumpur ...................................................................... 31

3.4.1.2 Pengujian Gradasi Agregat Halus ......................................................... 31

3.4.1.3 Pengujian Kadar Zat Organik ............................................................... 32

3.4.1.4 Pengujian Spesific Gravity Agregat Halus ........................................... 32

3.4.2 Agregat Kasar ...................................................................................... 34

3.4.2.1 Pengujian Abrasi ................................................................................... 34

3.4.2.2 Pengujian Gradasi Agregat Kasar ......................................................... 34

3.4.2.3 Pengujian Spesific Gravity Agregat Kasar ........................................... 34

3.5 Perencanaan Rancang Campur (Mix Design) ...................................... 35

3.6 Pembuatan Benda Uji .......................................................................... 36

3.7 Pengujian Benda Uji ............................................................................ 36

3.7.1 Pengujian Panel Test ............................................................................ 36

3.7.2 Analisis Persebaran Serat ..................................................................... 38

BAB 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian Pendahuluan .............................................................. 39

4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus ............................................................ 39

4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar ............................................................ 41

4.2 Hasil Pengujian Beton Segar ............................................................... 42

4.2.1 Hasil Pengujian Slump .......................................................................... 42

4.2.2 Hasil Pemeriksaan Distribusi Serat....................................................... 43

4.3 Pengujian Panel Tes .............................................................................. 45

4.4 Analisis Retak Pelat .............................................................................. 50

Page 7: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

4.4.1 Pelat Beton Tanpa Serat ....................................................................... 50

4.4.2 Pelat dengan Kadar Serat 20 kg/m3 ..................................................... 50

4.4.3 Pelat dengan Kadar Serat 40 kg/m3 ...................................................... 51

4.4.4 Pelat dengan Kadar Serat 60 kg/m3 ...................................................... 52

4.4.5 Pelat dengan Kadar Serat 80 kg/m3 ..................................................... 52

4.5 Pengaruh Kadar Serat pada Kinerja Beton Serat ditinjau dari Uji Lentur

dan Kuat Tarik Belah ........................................................................... 54

4.5.1 Perbandingan Hasil Uji Panel Tes terhadap Uji Lenturi...................... 54

4.5.2 Perbandingan Hasil Uji Panel Tes terhadap Uji Kuat Tarik Belah...... 56

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 58

5.2 Saran .................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 60

Page 8: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Berbagai Jenis Serat ................................................................... 12

Gambar 2.2. Penggunaan beton berserat baja dalam pengerjaaan berbagai

konstruksi tunneling ................................................................... 14

Gambar 2.3. Contoh konstruksi tunneling menggunakan steel fibre reinforced

concrete ...................................................................................... 15

Gambar 2.4. Contoh konstruksi tubbing menggunakan steel fibre reinforced

concrete........................................................................................ 16

Gambar 2.5. Perbandingan pengujian metode fourth point loading dengan

metode third point loading........................................................... 20

Gambar 2.6. Perbandingan pengujian lentur metode third point loading dengan

Uji toughness panel. ................................................................... 20

Gambar 2.7. Perbandingan pengujian Uji toughness panel berdasar metode

ASTM serta EFNARC. ................................................................ 21

Gambar 2.8. Contoh keluaran Uji Panel Tes. ................................................... 22

Gambar 2.9. Contoh aplikasi shotcrete pada Uji Panel Tes.. ........................... 23

Gambar 2.10. Proses terbentuknya Garis Leleh pada Pelat Isotropis.. .............. 24

Gambar 2.11. Contoh benda uji penelitiaan setelah dilakukannya uji toughness

panel.. .......................................................................................... 25

Gambar 3.1. Benda Uji Panel 10 x 60 x 60 cm ............................................... 27

Gambar 3.2. Serat Baja Dramix RC 80/60 Tipe End Hooked ......................... 27

Gambar 3.3. Bagan Alir Tahap-Tahap Penelitian .......................................... 30

Gambar 3.4. Pengujian Panel Test ................................................................. 37

Gambar 3.5. Sampel dan Diagram Pengujian ................................................ 37

Gambar 4.1. Kurva Gradasi Agregat Halus ................................................... 40

Gambar 4.2. Kurva Gradasi Agregat Kasar ................................................... 42

Gambar 4.3. Nilai Slump Beton Beton Serat dengan Berbagai Dosis Serat ... 43

Gambar 4.4. Jumlah Serat Tipe RC 80/60 BN pada Beton Segar dengan

Berbagai Dosis Serat .................................................................. 44

Page 9: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

Gambar 4.5. Lendutan Pertama dan Lendutan Ultimit Pelat dengan Berbagai

Dosis Serat .................................................................................. 46

Gambar 4.6. Kurva Beban-Lendutan Beton Serat Dosis 0 kg Serat Baja ....... 46

Gambar 4.7. Kurva Beban-Lendutan Beton Serat Dosis 20 kg Serat Baja RC

80/60 BN per m3 Beton .............................................................. 47

Gambar 4.8. Kurva Beban-Lendutan Beton Serat Dosis 40 kg Serat Baja RC

80/60 BN per m3 Beton .............................................................. 47

Gambar 4.9. Kurva Beban-Lendutan Beton Serat Dosis 60 kg Serat Baja RC

80/60 BN per m3 Beton .............................................................. 48

Gambar 4.10. Kurva Beban-Lendutan Beton Serat Dosis 80 kg Serat Baja RC

80/60 BN per m3 Beton .............................................................. 48

Gambar 4.11. Contoh Perhitungan Kapasitas Energi berdasarkan Kurva Beban-

Lendutan ..................................................................................... 49

Gambar 4.12. Kapasitas Energi Pelat dengan Berbagai Dosis Serat ................ 50

Gambar 4.13. Retak Pelat Beton Tanpa Serat ................................................... 50

Gambar 4.14. Retak Pelat dengan kadar 20 kg/m3 ............................................ 50

Gambar 4.15. Retak Pelat dengan kadar 40 kg/m3 ............................................ 51

Gambar 4.16. Retak Pelat dengan kadar 60 kg/m3 ............................................ 52

Gambar 4.17. Retak Pelat dengan kadar 80 kg/m3 ............................................ 52

Gambar 4.18. Kuat Lentur Beton Normal dan Beton Serat dengan Berbagai Dosis

Serat ............................................................................................ 55

Gambar 4.19. Kuat Tarik Belah Beton Normal dan Beton Serat dengan Berbagai

Dosis Serat .................................................................................. 56

Page 10: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Pozzolan Portland Cement .................................. 17

Tabel 3.1. Benda Uji Penelitian ......................................................................... 26

Tabel 3.2. Pengaruh Kandungan Zat Organik Terhadap Penurunan Kekuatan

Beton.................................................................................................. 32

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ......................................................... 39

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus .......................................... 40

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Agregat Kasar ......................................................... 41

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar .......................................... 41

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Nilai Slump ............................................................. 42

Tabel 4.6. Hasil Pemeriksaan Distribusi Serat Beton Segar .............................. 44

Tabel 4.7. Hubungan Beban – Lendutan Pelat dengan Kadar Serat yang Berbeda

........................................................................................................... 45

Tabel 4.8. Luasan Absorpsi Pelat dengan Kadar Serat yang Berbeda ............... 49

Tabel 4.9. Rekapitulasi Hasil Pengujian ............................................................ 54

Page 11: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xv

DAFTAR NOTASI

ASTM : American Standard for Testing and Materials

SK SNI : Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia

EFNARC : European Federation of National Associations Representing for

Concrete

PUBI : Peraturan Beton Bertulang Indonesia

SSD : Saturated Surface Dry

f.a.s : faktor air semen

ft : Kuat Tarik Belah

Wk : berat beton kondisi kering oven

A : luas penampang sampel beton

L : ketebalan sampel beton

G0 : berat pasir sebelum dicuci

G1 : berat pasir setelah dicuci

C : kadar semen dalam kg/m3 beton

Vk : volume kerikil

Vp : volume pasir

Vs : volume semen

Vbp : volume bahan padat

S : simpangan baku

Ø : diameter

MPa : Mega Pascal

% : Persen

t : Ton

J : Joule

Page 12: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ABSTRAK

Eriria Imam Saputra, 2015. KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI

TOUGHNESS PANEL PADA KANDUNGAN SERAT YANG BERBEDA. Tugas Akhir.

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Beton merupakan bahan yang paling banyak digunakan untuk konstruksi. Material ini memiliki

kuat tekan tinggi, sebaliknya kelemahannya adalah kuat tarik yang sangat kecil, mudah retak

karena getas. Berbagai bangunan infrastruktur misalnya terowongan memerlukan material

daktail, yaitu dengan mencampurkan serat baja kedalam beton. Skripsi ini menyajikan uji

toughness panel beton serat baja berdasarkan metode EFNARC dengan berbagai kandungan

serat.

Empat campuran beton serat 20 kg/m3, 40 kg/m 3,60 kg/m

3, dan 80 kg/m

3 beton dan satu

campuran beton tanpa serat sebagai pembanding disiapkan. Beton serat berbahan beton normal

yang dicampur serat baja berbentuk end-hooked DRAMIX RC80/60 BN. Setiap campuran beton

dicetak dalam tiga panel berukuran 600 mm x 600 mm x 100 mm. Benda uji diuji beban pada

umur 28 hari. Kurva hubungan beban-deformasi masing–masing benda uji dicatat dan

dibandingkan.

Hasil pengujian menunjukan bahwa serat mempengaruhi kurva beban– deformasi. Beton tanpa

serat retak dan langsung runtuh setelah mencapai beban maksimal. Sedangkan benda uji beton

serat menunjukkan keruntuhan daktail, dimana setelah beban maksimal tercapai masih

dilanjutkan kurva beban–deformasi akibat proses cabut serat dari beton serat yang retak.

Pengaruh kandungan serat adalah semakin tinggi kandungan serat semakin tinggi kurva beban-

deformasi benda uji. Semakin tinggi dosis serat maka energi untuk keruntuhan benda uji makin

tinggi. Pada pengujian ini energi tertinggi ditunjukkan oleh benda uji 80 kg/m3dengan energi

56,604 Joule. Kandungan serat juga mempengaruhi pola retak benda uji. Semakin tinggi

kandungan serat, jumlah retak yang terjadi semakin banyak. Interaksi beton dan serat cenderung

memunculkan retak baru sebelum terjadi keruntuhan pada saat pemberian beban pada benda uji.

Kata kunci :betonserat, uji toughness panel, EFNARC, seratbaja, energi absorpsi

Page 13: KINERJA BETON SERAT MENGGUNAKAN UJI · Precast Tubbings ... 2.2.6 Garis Leleh pada Pelat ..... 22 BAB 3. METODE PENELITIAN . 3.1. Benda Uji Penelitian

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ABSTRACT

Eriria Imam Saputra, 2015. PERFORMANCE OF FIBER REINFORCED CONCRETE

CONTAINING VARIOUS FIBER DOSAGES ON PANEL TOUGHNESS TEST. Thesis.

Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University Surakarta.

Concrete is the most widely used material for construction. This material has a high compressive

strength, on the other hand its weakness is a low tensile strenght and easily crack due to brittle.

Various building infrastructure such as tunnels require a ductile material such as steel fiber

reinforced concrete by mixing steel fiber into concrete. This thesis presents a toughness test of

steel fiber reinforced concrete panels containing various fiber dosage based on EFNARC

method.

Four fiber reinforced concrete mixture of 20 kg/m3, 40 kg/m3, 60 kg/m

3,and 80 kg/m

3 and a

concrete mix without fiber as a comparison were prepared. Fiber reinforced concrete mixed with

normal concrete made of steel fiber-end hooked shaped of DRAMIX RC80/60 BN. Each

concrete mixture was molded in three panels of 600 mm x 600 mm x 100 mm. The samples were

tested on 28 days of concrete age. Load – deformation curve of each sample were recorded and

compared.

The test results showed that the fiber affects the load-deformation curve. The plain concrete

cracked and immediately collapsed after reaching the maximum load. While the samples of fiber

reinforced concrete showed a ductile collapse, where after the maximum load was reached the

load-deformation curve still existed due to the fiber pulling process from the cracked concrete.

The effect of fiber content is the higher the fiber content the higer load-deformation curve of the

samples. The higher dose of the fiber, the absorbed energy for the samples to collapse is also

higher. In this test the highest energy was recorded by the 80 kg/m3

sample with 56.604 Joule

energy. The fiber content also affects the crack pattern of the samples. The higher the fiber

content, the amount of crack is also higer. Interaction of concrete and fiber tend to propogate a

new crack before it collapses when the load is given to the sample was loaded.

Keywords: fiber reinforced concrete, toughness test panels, EFNARC, steel fiber, energy

absorption