Struktur

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013 S - 157

PEMANFAATAN BETON SERAT ANYAMAN KAWAT SEBAGAI PERKUATANMETODE PREPACKED CONCRETE PADA BALOK BETON BERTULANG

(161S)

Nanang Gunawan Wariyatno1, Yanuar Haryanto2

1Program Studi Teknik Sipil, Universitas Jenderal Soedirman, Jl.Mayjen Sungkono KM 5 Blater PurbalinggaEmail: nanang_g@yahoo.com

2Program Studi Teknik Sipil, Universitas Jenderal Soedirman, Jl.Mayjen Sungkono KM 5 Blater PurbalinggaEmail: yanuar_haryanto@yahoo.com

ABSTRAK

Salah satu penyebab keruntuhan struktur adalah akibat adanya kesalahan pemakaian dimana beban-beban yang harus dipikul tidak sesuai dengan rencana fungsi awal bangunan. Usaha perkuatan perludilakukan untuk meningkatkan kapasitas struktur sehingga mampu menahan beban yang bertambahdan mencegah keruntuhan struktur. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji kapasitas lentur balokbeton bertulang dengan pemanfaatan beton serat anyaman kawat sebagai perkuatan metodeprepacked concrete. Penelitian dirancang dengan menguji 9 (sembilan) buah balok beton bertulangberukuran 12 cm x 25 cm x 100 cm masing-masing tanpa perkuatan 3 (tiga) buah, dengan perkuatanbeton normal 3 (tiga) buah dan dengan perkuatan beton serat 3 (tiga) buah. Perkuatan dilakukandengan pengecoran kembali balok beton bertulang setebal 4 cm pada sisi samping dan bawahdisertai penambahan tulangan. Berdasarkan analisis statistik, hanya 2 data untuk masing-masingperlakuan balok beton bertulang yang akan diperhitungkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwaperkuatan beton normal dan beton serat anyaman kawat masing-masing mampu meningkatkankapasitas lentur sebesar 72,646% dan 75,785% dibandingkan dengan balok tanpa perkuatan.Kapasitas lentur perkuatan beton serat anyaman kawat juga meningkat sebesar 1,82% dibandingkanperkuatan beton normal.

Kata kunci: beton, serat anyaman kawat, perkuatan balok beton, kapasitas lentur

1. PENDAHULUAN

Salah satu penyebab keruntuhan struktur menurut Feld dan Carper (1997), adalah akibat adanya kesalahanpemakaian dimana beban-beban yang harus dipikul tidak sesuai dengan rencana fungsi awal bangunan, misalnyabangunan yang diperuntukkan sebagai hunian beralih fungsi menjadi gedung perkantoran sehingga beban hidupnyaberlebihan. Contoh lain adalah adanya peningkatan volume bangunan secara keseluruhan, misalnya bangunan dualantai ditingkatkan menjadi empat lantai, yang mengakibatkan beban mati dari berat sendiri struktur akanbertambah. Usaha perkuatan perlu dilakukan untuk meningkatkan kapasitas struktur sehingga beban yang bertambahatau kelebihan beban yang ada mampu ditahan, dalam upayanya untuk mencegah keruntuhan struktur yangdimungkinan dapat terjadi.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Wang dan Salmon (1993) menyebutkan bahwa beton bertulang merupakan gabungan dua jenis bahan, yaitu betonyang memiliki kuat tekan tinggi tetapi kuat tariknya rendah, dan baja tulangan yang ditanam di dalam beton yangdapat memberikan kuat tarik yang diperlukan. Sedangkan Dipohusodo (1996) menerangkan definisi beton bertulangsebagai beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yangdiisyaratkan dengan atau tanpa penegangan, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua material bekerjabersama-sama dalam menahan gaya yang bekerja. Tulangan adalah batang baja berbentuk polos atau deform ataupipa yang berfungsi untuk menahan gaya tarik pada komponen struktur.

Beton serat (fiber reinforced concrete) menurut ACICommittee 554 IR-96 (1996) didefinisikan sebagai srukturbeton dengan bahan susun semen, agregat halus dan agregat kasar serta sejumlah kecil serat (fiber). Ide dasarpenambahan serat adalah memberi tulangan pada beton dengan serat, yang disebarkan secara merata untukmencegah retakan-retakan yang terjadi akibat pembebanan. Dengan tercegahnya retakan-retakan yang terlalu dini,kemampuan bahan untuk mendukung tegangan-tegangan dalam (aksial, lentur, dan geser) yang terjadi akan jauhlebih besar.

Struktur

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

S - 158 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013

Penelitian beton serat kasa kasar dari baja menunjukkan bahwa pada penambahan prosentase kasa 0,8% dari volumebeton menghasilkan peningkatan kekuatan tarik belah rata-rata sebesar 31,48% dan pada beton dengan penambahanserat kasa halus (alumunium) sebesar 0,2% terhadap volume beton menghasilkan kuat tarik belah yang lebih besarlagi, yaitu sebesar 55,56% terhadap beton normal (Purnomo, 2003). Penelitian lanjutan dari Arsyad (2003) yangmengkaji kapasitas lentur dan geser balok beton bertulang dengan penambahan serat anyaman kasa halus sebesar0,2% memperlihatkan peningkatan sebesar 37,24% untuk kapasitas lentur dan peningkatan sebesar 30,60% untukkapasitas geser.

Wariyatno dan Haryanto (2008) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa dengan adanya penambahan seratanyaman kawat kasa sebesar 0,2%, nilai sisa kuat tekan pada suhu 400oC dan 800oC dibandingkan suhu ruangberturut-turut adalah sebesar 78,31% dan 54,19%. Sedangkan untuk beton normal nilai sisa kuat tekan pada suhuyang sama berturut-turut adalah sebesar 77,98% dan 60,78%. Spesifikasi serat anyaman kasa halus disajikan padaTabel 1.

Tabel 1. Spesifikasi serat kasa halus

Keterangan Spesifikasi

NAMA BAHAN Kasa Alumunium TB

Material Alumunium

Berat Jenis (ton/m3) 2,2989

Titik cair ( C) 660,2

Kuat Tarik (kg/mm2) 11,6

Kuat Mulur (kg/mm2) 11,0(sumber: Surdia dan Saito, 2000)

3. METODE PENELITIAN

Metodeprepaced concrete diadopsi sebagai perkuatan untuk meningkatkan kapasitas lentur balok beton bertulangsebagaimana telah diteliti sebelumnya oleh Mediyanto (2000), yang menyimpulkan bahwa perkuatan metodelprepacked concrete pada balok beton bertulang menggunakan bahan beton seratpolyester dengan kandungan serat0,75% dapat meningkatkan kapasitas momen ultimit sebesar 127,32%. Pada penelitian ini kondisi perlakuan yangakan dikenakan yang merupakan variabel bebas adalah bahan perkuatan pada balok beton bertulang, yaitu bahanbeton normal dan bahan beton serat anyaman kawat (kasa) dengan kandungan 0,2%. Sebagai kontrol adalah balokbeton normal bertulang tanpa perkuatan, sedangkan variabel tetap yang akan dikaji adalah beban maksimum dankapasitas lentur.

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: timbangan, ayakan, gelas ukur, alat pengaduk beton (mixer),cetakan benda uji silinder, cetakan benda uji balok, alat uji workability, Compression Testing Machine, SplitCylinder Testing Machine, Flexural Testing Machine, dial gauge, alat uji tarik baja tulangan. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan antara lain: semen, agregat halus, agregat kasar baja tulangan, serat anyaman kawat (kasa),air, papan bekisting. Spesifikasi benda uji disajikan pada Tabel 2 sedangkan penampang benda uji dapat dilihat padaGambar 1.

Tabel 2. Spesifikasi benda uji

No. Benda UjiKeterangan

Kode Jenis Uji Jumlah

3.Balok beton bertulang sebelumdiperkuat

BNL Uji Lentur 3

4.Balok beton bertulang setelahdiperkuat menggunakan beton normal

BPN Uji Lentur 3

5.Balok beton bertulang setelahdiperkuat menggunakan beton serat

BPF Uji Lentur 3

TOTAL 21

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24

Slum

p (

cm

)

Gambar

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian slump betonPengujianslump bertujuan untuk mengetahuikemudahan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang dan dipadatkan, semakin besar nilaisemakin encer dan mudah dikerjakan. Perbandingansama mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan beton segar (Tjokrodimuljo, 1996). Hasil pengujiandilihat pada Gambar 2.

2 10 mm

6 70 mm

120 mm

2 10 mm

a. Penampang sebelum diperkuat

(KoNTekS 7)

Surakarta, 24-26 Oktober 2013

11.625

9.00Beton Nomal

Beton Serat

Gambar 1. Benda uji balok beton bertulang untuk uji lentur

HASIL DAN PEMBAHASAN

bertujuan untuk mengetahuiworkability adukan beton. Nilaislump merupakan sifat dari tingkatkemudahan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang dan dipadatkan, semakin besar nilaislumpsemakin encer dan mudah dikerjakan. Perbandingan bahan-bahan maupun sifat bahan-bahan itu secara bersamasama mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan beton segar (Tjokrodimuljo, 1996). Hasil pengujian

Gambar 7. Hasil pengujianslump

6 70 mm 2 10 mmI

I

1000 mm

250 mm

2 10 mm

120 mm

290 mm

200 mm

a. Penampang sebelum diperkuat b. Penampang setelah diperkuat

Struktur

S - 159

Beton Nomal

Beton Serat

merupakan sifat dari tingkatkemudahan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang dan dipadatkan, semakin besar nilaislump berarti adukan beton

bahan maupun sifat bahan-bahan itu secara bersama-sama mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan beton segar (Tjokrodimuljo, 1996). Hasil pengujianslump dapat

250 mm

10 mm

250 mm

b. Penampang setelah diperkuat

Struktur

S - 160

Pengujianslump menunjukkan bahwa rerata nilaiPenurunan nilaislump terjadi setelah dilakukan penambahan kadar serat anyaman kawat ke dalam adukan betonmenjadi 9,0 cm. Penggunaan serat pada adukan beton mengakibatkoleh air bertambah, sehingga jumlah air bebas yang sangat berpengaruh pada kelecakan beton menjadi semakinberkurang. Sehingga hal tersebut menyebabkan proses pencampuran adukan semakin sulit dan kelecakan adukanbeton semakin menurun (Sudarmoko, 1993). Namun, dengan nilai slumpmenunjukkan bahwa campuran beton tersebut masih dapat dikerjakan dengan mudah.

Pengujian kapasitas lentur balok beton bertulang

Pengujian kapasitas lentur balok beton bertulang dilakukan setelah umur 28 hari dengan metodedengan meningkatkan beban dimulai dari nol hingga mencapai beban maksimumterjadi untuk setiap interval beban. Pengujian dilakukan terhpengujian kapasitas lentur balok beton bertulang

Gambar

Berdasarkan pengujian didapatkan kapasitas lenturperkuatan serat (BPS) berturut turut sebesar 16,725 kNm, 28,875 kNm, dan 29,4 kNm. Hal tersebut menunjukkankapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN) dan balok perkuatan serat (BPS) mengalami peningkatan sebesar72,65% dan 75,79% dibandingkan dengan balok normal (BN). Hal itu terutama disebabkan luas tulangan tarik balokbeton bertulang setelah diperkuat (BPN dan BPS) lebih besar dibandingkan luas tulangan tarik balok beton sebelumdiperkuat (BN).

Kkapasitas lentur balok perkuatan serat (BPS)dengan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN), yaitu dari 28,875 kNm menjadi 29,40 kNm. Hal tersebutdisebabkan adanya pengaruh penambahan serat anyaman kawat dalam campuraterbentuknya aksifiber bridging yang akan menghambat penyebaran retak.

Berdasarkan analisis teoritis penampang diperoleh kapasitas lentur(BPN), balok perkuatan serat (BPS) berturuttersebut menunjukkan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN) dan balok perkuatan serat (BPS) mengalamipeningkatan sebesar 116,96% dan 216,22% dibandingkan dengan balok normal (BN). Hal iluas tulangan tarik balok beton bertulang setelah diperkuat (BPN dan BPS) lebih besar dibandingkan luas tulangantarik balok beton sebelum diperkuat (BN).

Kapasitas lentur balok perkuatan serat (BPS)dengan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN), yaitu dari 22,603 kNm menjadi 32,944 kNm. Hal tersebutterjadi karena diperhitungkannya luasan blok tarik dari beton serat yang dijadikan perkuatan sehingga mampumeningkatkan tegangan tarik.

16.725

Mu hasil pengujian

Kap

asit

asL

entu

r(k

Nm

)

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta

menunjukkan bahwa rerata nilaislump untuk beton tanpa serat adalah sebesar 11,625 cm.terjadi setelah dilakukan penambahan kadar serat anyaman kawat ke dalam adukan beton

menjadi 9,0 cm. Penggunaan serat pada adukan beton mengakibatkan luas permukaan bahan yang harus dilumasioleh air bertambah, sehingga jumlah air bebas yang sangat berpengaruh pada kelecakan beton menjadi semakinberkurang. Sehingga hal tersebut menyebabkan proses pencampuran adukan semakin sulit dan kelecakan adukanbeton semakin menurun (Sudarmoko, 1993). Namun, dengan nilai slump yang masih berkisar antara 8menunjukkan bahwa campuran beton tersebut masih dapat dikerjakan dengan mudah.

Pengujian kapasitas lentur balok beton bertulang

ur balok beton bertulang dilakukan setelah umur 28 hari dengan metodedengan meningkatkan beban dimulai dari nol hingga mencapai beban maksimum, dan mencatat lendutan yangterjadi untuk setiap interval beban. Pengujian dilakukan terhadap 3 benda uji untuk masing-masing perlakuan. Hasilpengujian kapasitas lentur balok beton bertulang dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Hasil pengujian kapasitas lentur

Berdasarkan pengujian didapatkan kapasitas lentur balok normal (BN), balok perkuatan normal (BPN), balokturut sebesar 16,725 kNm, 28,875 kNm, dan 29,4 kNm. Hal tersebut menunjukkan

kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN) dan balok perkuatan serat (BPS) mengalami peningkatan sebesar79% dibandingkan dengan balok normal (BN). Hal itu terutama disebabkan luas tulangan tarik balok

beton bertulang setelah diperkuat (BPN dan BPS) lebih besar dibandingkan luas tulangan tarik balok beton sebelum

uatan serat (BPS) juga mengalami peningkatan sebesar 1,82% jika dibandingkandengan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN), yaitu dari 28,875 kNm menjadi 29,40 kNm. Hal tersebutdisebabkan adanya pengaruh penambahan serat anyaman kawat dalam campuran beton yang menyebabkan

yang akan menghambat penyebaran retak.

Berdasarkan analisis teoritis penampang diperoleh kapasitas lentur balok normal (BN), balok perkuatan normal(BPN), balok perkuatan serat (BPS) berturut turut adalah sebesar 10,418 kNm, 22,603 kNm, dan 32,944 kNm. Haltersebut menunjukkan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN) dan balok perkuatan serat (BPS) mengalamipeningkatan sebesar 116,96% dan 216,22% dibandingkan dengan balok normal (BN). Hal itu terutama disebabkanluas tulangan tarik balok beton bertulang setelah diperkuat (BPN dan BPS) lebih besar dibandingkan luas tulangantarik balok beton sebelum diperkuat (BN).

apasitas lentur balok perkuatan serat (BPS) juga mengalami peningkatan sebesar 45,75% jika dibandingkandengan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN), yaitu dari 22,603 kNm menjadi 32,944 kNm. Hal tersebutterjadi karena diperhitungkannya luasan blok tarik dari beton serat yang dijadikan perkuatan sehingga mampu

BN BPN BPS

16.725

28.875 29.4

10.418

22.603

32.944

Mu hasil pengujian Mu analisis teoritis

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013

untuk beton tanpa serat adalah sebesar 11,625 cm.terjadi setelah dilakukan penambahan kadar serat anyaman kawat ke dalam adukan beton

an luas permukaan bahan yang harus dilumasioleh air bertambah, sehingga jumlah air bebas yang sangat berpengaruh pada kelecakan beton menjadi semakinberkurang. Sehingga hal tersebut menyebabkan proses pencampuran adukan semakin sulit dan kelecakan adukan

yang masih berkisar antara 8-12 cm

ur balok beton bertulang dilakukan setelah umur 28 hari dengan metodeload control yaitu, dan mencatat lendutan yang

-masing perlakuan. Hasil

tan normal (BPN), balokturut sebesar 16,725 kNm, 28,875 kNm, dan 29,4 kNm. Hal tersebut menunjukkan

kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN) dan balok perkuatan serat (BPS) mengalami peningkatan sebesar79% dibandingkan dengan balok normal (BN). Hal itu terutama disebabkan luas tulangan tarik balok

beton bertulang setelah diperkuat (BPN dan BPS) lebih besar dibandingkan luas tulangan tarik balok beton sebelum

juga mengalami peningkatan sebesar 1,82% jika dibandingkandengan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN), yaitu dari 28,875 kNm menjadi 29,40 kNm. Hal tersebut

n beton yang menyebabkan

balok normal (BN), balok perkuatan normalrut adalah sebesar 10,418 kNm, 22,603 kNm, dan 32,944 kNm. Hal

tersebut menunjukkan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN) dan balok perkuatan serat (BPS) mengalamipeningkatan sebesar 116,96% dan 216,22% dibandingkan dengan balok normal (BN). Hal itu terutama disebabkanluas tulangan tarik balok beton bertulang setelah diperkuat (BPN dan BPS) lebih besar dibandingkan luas tulangan

ar 45,75% jika dibandingkandengan kapasitas lentur balok perkuatan normal (BPN), yaitu dari 22,603 kNm menjadi 32,944 kNm. Hal tersebutterjadi karena diperhitungkannya luasan blok tarik dari beton serat yang dijadikan perkuatan sehingga mampu

Struktur

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013 S - 161

Kapasitas lentur hasil pengujian pada umumnya lebih besar dibandingkan kapasitas lentur hasil analisis teoritispenampang. Menurut Mediyanto (2000) hal tersebut terjadi karena dalam analisis teoritis penampang digunakanrumus yang cukup aman terhadap hasil sesungguhnya serta adanya variasi simpangan kuat tekan di sepanjangbentang. Selain itu juga disebabkan oleh kondisi regangan ( ) tulangan baja pada saat pengujian lentur yang lebihbesar dibandingkan reganganyield ( y) walaupun teganganyield (fy) yang terjadi sama.

Namun untuk balok perkuatan serat (BPS) kapasitas lentur hasil pengujian lebih kecil dibandingkan kapasitas lenturhasil analisis teoritis penampang. Hal ini diakibatkan proses pemadatan yang dilakukan secara manual kurangefektif sehingga adukan beton segar tidak padat mengisi bagian perkuatan balok (terdapat pori pori).

Pola RetakRetak pada benda uji diawali dengan retak pada permukaan tarik penampang menjalar ke arah vertikal, melebar, lalubeton mengalami retakan yang cukup dalam di antara 2 beban serta keruntuhan penampang tulangan. Selanjutnyapola retak masing-masing benda uji disajikan pada Gambar 4.

a. Benda uji balok normal

b. Benda uji balok perkuatan normal

8

5

3

21

7

2

2

6

2

1

7

12

c. Benda balok perkuatan serat

Gambar 4. Pola retak masing-masing benda uji

5

2

11

10

6

3

1

11

10

8

10

8

6

4

3

1

21

12

13

11

5

3313

2

4

2

1

4

10 8

6

9

110

11

Struktur

Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)

S - 162 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013

5. KESIMPULANa. Perkuatan beton normal menurut hasil pengujian yang dilakukan dapat meningkatkan kapasitas lentur sebesar

72,646%, sedangkan menurut hasil analisis penampang secara teoritis dapat meningkatkan kapasitas lentursebesar 116,96% dibandingkan dengan balok beton sebelum diperkuat.

b. Perkuatan beton serat anyaman kawat menurut hasil pengujian yang dilakukan dapat meningkatkan kapasitaslentur sebesar 75,785% , sedangkan menurut hasil analisis penampang secara teoritis dapat meningkatkankapasitas lentur sebesar 216,22% dibandingkan dengan balok beton sebelum diperkuat.

c. Perkuatan beton serat anyaman kawat menurut hasil pengujian yang dilakukan dapat meningkatkan kapasitaslentur sebesar 1,82%, sedangkan menurut hasil analisis penampang secara teoritis dapat meningkatkankapasitas lentur sebesar 45,75% jika dibandingkan dengan perkuatan beton normal.

DAFTAR PUSTAKA

ACI Committee 544 1R-96, 1996,Fibre Reinforced Concrete, ACI International, Michigan.Arsyad, M., 2003,Kuat Lentur Dan Geser Beton Dengan Penambahan Anyaman Kawat (Kasa) Sebagai Bahan

Serat, FT UNS, Surakarta.Dipohusodo, I., 1994,Struktur Beton Bertulang, Gramedia, Jakarta.Feld, J. dan Carper K., 1997,Construction Failure 2nd Ed., John Wiley & Sons, Inc., New York, dikutip dari

Construction & Equipment Spotlight : Why Do Some Structures Fall Down?,http://www.djc.com/special/const97/10023875.html, diakses tanggal 9 Februari 2008

Mediyanto, A., 2000,Perkuatan Balok Beton Dengan Beton Normal Ddan Beton Serat polyester Dengan BentukSengkang Yang Berbeda-Beda, Program Pasca Sarjana UGM, Yogyakarta.

Purnomo, D., 2003,Tinjauan Kuat Desak dan Kuat Tarik Belah Beton dengan Berbagai Variasi Penambahan SeratKasa, FT UNS, Surakarta.

Surdia, T. dan Saito, S., 2000,Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan Kelima, PT. Pradya Paramita, Jakarta.Tjokrodimuljo, K., 1996,Teknologi Beton, FT UGM, Yogyakarta.Wang, C.K. dan Salmon, C.G., (alih bahasa: Binsar Hariadja), 1993, Desain Beton Bertulang, Edisi Keempat,

Erlangga, Jakarta.Wariyatno, N. G. dan Haryanto, Y., 2008,Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Sebagai Nilai Estimasi Kekuatan Sisa

Pada Beton Serat Anyaman Kawat Akibat Variasi Suhu Tinggi Pasca Kebakaran, Laporan Penelitian,Jurusan Teknik FTS Unsoed, Purwokerto.