proposaltugasakhir tinjauankuatlenturbalokkompositkayubeton 130806194439 phpapp01

1

Teknik Sipil, FST, Undana

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Struktur komposit merupakan gabungan antara dua atau lebih bahan bangunan

yang berbeda sehingga merupakan satu kesatuan dalam menahan gaya atau beban

luar, dimana komposit menjadi salah satu alternatif bahan yang mampu membuat

perencanaan dan pelaksanaan suatu proyek teknik sipil menjadi lebih baik dan

efisien. Struktur komposit memanfaatkan sifat fisik dan mekanik masing - masing

bahan sehingga akan diperoleh komponen yang lebih baik dan mempunyai kelebihan-

kelebihan tertentu bila dibandingkan dengan bahan yang membentuknya. Perilaku

komposit pada struktur dimaksudkan sebagai interaksi antara beberapa elemen

struktur yang berbeda dan memungkinkan untuk dikembangkan dengan

menggunakan perbedaan atau persamaan pada struktur material-material tersebut.

Kayu mempunyai sifat cukup elastis, sehingga dapat menerima gaya tarik

lebih baik, dengan kata lain kayu memiliki kuat tarik yang relatif besar. Beton

merupakan bahan yang bersifat getas. Dari masing-masing sifat bahan tersebut

apabila dikompositkan, maka diharapkan akan diperoleh sifat gabungan yang lebih

baik dari sifat komponen penyusunnya.

Agar kedua bahan tersebut dapat disatukan, sehingga aksi komposit dapat

tercipta dengan baik pada bidang kontak antara dua bahan penyusun komposit kayu

beton, maka harus dipasang penghubung geser (shear connector). Penghubung geser

ini berfungsi untuk mencegah terjadinya gelinciran (slip) dan pemisahan (uplift)

antara kedua bahan tersebut. Berdasarkan pedoman teknis standar spesifikasi

komponen struktur lantai tingkat komposit kayu beton untuk gedung dan rumah ( Pt

S-10-2000-C ) terdapat dua jenis konektor geser yang dipakai yaitu paku dan dowel

dimana, dalam penelitian ini akan menggunakan jenis penghubung geser paku (paku

polos dan paku ulir). Paku polos hanya terdapat guratan pada leher paku dan

penampang kepala paku polos berbeda dengan paku ulir yang memiliki struktur yang

mirip sekrup hal ini membuat paku ulir memiliki kuat geser dan ikatan antara kayu

beton lebih besar. Guratan pada kepala paku polos dan paku ulir berfungsi agar martil

1

2


tidak tergelincir pada waktu memasukkan paku dan guratan pada leher paku polos

berfungsi untuk menambah daya ikat paku ke dalam kayu setelah seluruh badan paku

terbenam sedangkan paku ulir yang pada prinsipnya sama, namun memiliki daya ikat

yang lebih kuat. Aplikasi paku polos jauh lebih cepat daripada sekrup dengan daya

ikat yang lebih rendah kecuali paku ulir. Dan dengan alat bantu tangan saat ini, dalam

hitungan detik kita bisa membenamkan beberapa paku sekaligus. Tidak perlu dibuat

lubang 'pre-drilling' karena paku lebih mudah dibenamkan. Kekurangan paku polos

berada pada daya ikatnya terhadap kayu. Ketika terjadi penyusutan kayu, ikatan

antara paku polos dan kayu menjadi berkurang sedangkan pada paku ulir hal ini tidak

terjadi. Selain itu paku polos ketika dicabut dari kayu lebih mudah dibandingkan

dengan paku ulir. Untuk jenis pekerjaan yang membutuhkan kecepatan dan pekerjaan

tersebut tidak akan ada perubahan, maka paku adalah alat pengikat yang paling tepat.

Atau sebagai alat pengikat sementara, paku bekerja sangat baik dan praktis. Untuk

konstruksi yang membutuhkan daya ikat lebih baik maka paku ulir adalah pilihan

yang lebih baik daripada paku polos. Kerapihan hasil kerja bisa dibilang sama karena

jika melihat dari lubang yang dihasilkan paku justru lebih kecil dan lebih mudah

ditutupi dengan wood filler (Tentangkayu.com, 2008). Paku tersedia dalam berbagai

bentuk, dari paku polos hingga paku ulir. Spesifikasi produk paku dapat dikenali dari

panjang paku dan diameter paku (crayonpedia.org, 2011). Jumlah dan penempatan

harus disesuaikan dengan besar gaya geser yang akan timbul pada bidang kontak

kayu dan beton. Panjang penghubung geser yang tertanam dalam kayu, dua kali

panjang penghubung geser yang tertanam dalam sayap beton ( Suwandojo dan

Zubaidah, 1987). Dengan demikian balok komposit tersebut merupakan satu kesatuan

yang monolit yang mampu bereaksi terhadap beban kerja dan juga diharapkan dapat

menahan gaya lentur dengan baik.

Berdasarkan uraian diatas, maka perlu adanya penelitian tentang pemanfaatan

bahan struktural kayu beton sebagai bahan komposit dengan judul Tinjauan Kuat

Lentur Balok Komposit Kayu Beton Dengan Penghubung Geser Paku Polos Dan

Paku Ulir.

3


1.2 Perumusan dan Pembatasan Masalah

1.2.1 Perumusan Masalah

Dari uraian latar belakang diatas dapat dirumuskan suatu permasalahan, yaitu:

1) Seberapa besar kekuatan lentur balok komposit kayu beton dengan

penghubung geser paku polos.

2) Seberapa besar kekuatan lentur balok komposit kayu beton dengan

penghubung geser paku ulir.

1.2.2 Pembatasan Masalah

Untuk memperkecil ruang lingkup penelitian, maka penelitian ini dilakukan

dengan beberapa batasan masalah sebagai berikut :

1) Bahan balok yang digunakan adalah kayu jati dan plat beton bertulang dengan

tulangan minimum. Tulangan minimum pada plat ini tidak diperhitungkan

menahan tarik lentur pada balok.

2) Rencana campuran beton menggunakan cara ACI dengan fas 0,5.

3) Penghubung geser dipakai paku polos dan paku ulir dengan ketentuan sebagai

berikut :

a. Paku polos diameter 3,2 mm panjang 77 mm.

b. Paku ulir diameter 3,4 mm panjang 78 mm.

4) Kedalaman penghubung geser pada kayu minimal 2/3 dari tebal kayu.

5) Benda uji dibuat masing-masing 3 sampel, pengujian kuat lentur balok

komposit pada saat beton berumur 28 hari.

6) Variasi penghubung geser ada 2 macam, yaitu :

a. Balok komposit dengan penghubung geser paku polos.

b. Balok komposit dengan penghubung geser paku ulir.

4


1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian

1.3.1 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan permasalahan di atas maka tujuan yang ingin dicapai

dari penelitian ini adalah :

1) Untuk mengetahui kuat lentur balok komposit kayu-beton dengan penghubung

geser paku polos.

2) Untuk mengetahui kuat lentur balok komposit kayu-beton dengan penghubung

geser paku ulir.

1.3.2 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan

masukan pada para pelaksana dan perencana proyek mengenai balok komposit kayu-

beton. Selain itu diharapkan dapat dipakai sebagai bahan alternatif yang tepat untuk

lantai tingkat bangunan gedung bertingkat rendah 2 4 lantai, khususnya bangunan

rumah susun biaya rendah dengan kriteria : kuat, kaku, ringan, kedap suara, mudah

dibuat dan ekonomis.

1.4 Definisi Operasional Konsep

Agar tidak terjadi kesalahpahaman dalam menafsirkan judul dan untuk

memberikan kesamaan pengertian akan konsep yang akan diangkat dalam penelitian

ini, maka definisi operasional konsepnya sebagai berikut :

1) Tinjauan : hasil meninjau; pengamatan; pandangan; pendapat (sesudah

menyelidiki, mempelajari, dsb)

2) Kuat Lentur : kemampuan suatu balok atau plat benda uji untuk melawan

kegagalan patah (building)

3) Balok : batang dengan bentuk penampang persegi empat yang dapat

berupa batang kayu yg telah dirimbas, tetapi belum dijadikan

papan, beton hasil cetakan dengan bekisting persegi empat, dsb

5


4) Komposit : gabungan dua macam atau lebih bahan bangunan yang

berbeda, yang mampu beraksi terhadap beban kerja secara satu

kesatuan

5) Kayu : suatu bahan yang diperoleh dari hasil pemungutan pohon-

pohon di hutan, sebagai bagian dari pohon

6) Beton : material yang dibuat dari campuran agregat halus (pasir),

agregat kasar (batu pecah), air dan semen portland atau bahan

pengikat hidrolis lain yang sejenis, dengan menggunakan atau

tidak menggunakan bahan tambahan lain.

7) Penghubung Geser : alat sambung mekanik yang berfungsi sebagai

penahan gaya geser dan gaya angkat yang timbul pada bidang

kampuh dari bahan bahan yang membentuk komponen

komposit (Suwandojo dan Zubaidah, 1987).

8) Paku (polos atau ulir) : sejenis alat yang digunakan untuk menyambung,

merapatkan, mengencangkan serta mengikat bagian -bagian

atau elemen-elemen dari suatu konstruksi (PUBI, 1982).

Jadi, dari definisi operasional di atas maka defenisi umum dari Tinjauan Kuat

Lentur Balok Komposit Kayu Beton Dengan Penghubung Geser Paku Polos Dan

Paku Ulir adalah hasil pengamatan kuat lentur balok dari dua macam bahan

bangunan kayu dan beton dengan menggunakan alat sambung mekanik penahan gaya

geser paku polos dan paku ulir.

6


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Diskripsi Kayu

Kayu merupakan hasil hutan dan sumber kekayaan alam yang masih berupa

bahan mentah dan harus diolah terlebih dahulu untuk dapat digunakan sesuai dengan

kebutuhan manusia. Kayu yang dimaksud di sini adalah kayu yang dipergunakan

sebagai bahan konstruksi bangunan, yaitu kayu olahan yang diperoleh dengan

memproses kayu bulat (gelondongan) menjadi kayu berbentuk balok, papan dan

bentuk-bentuk lain sesuai dengan tujuan penggunaannya.

Kayu mempunyai kuat tarik dan kuat tekan relatif tinggi dan berat yang relatif

rendah, mempunyai daya tahan tinggi terhadap pengaruh kimia dan listrik, dapat

dengan mudah untuk dikerjakan, relatif murah, dapat mudah diganti, dan bisa didapat

dalam waktu singkat ( Felix, 1965 ).

Pemakaian kayu sebagai konstruksi dukung banyak menjadi alternatif

pengganti besi dan beton bertulang. Rata rata konstruksi kayu dengan daya dukung

yang sama, harganya 25 % sampai 40 % lebih murah dari pada konstruksi baja dan

beton bertulang ( Wiryomartono, 1976 ).

Menurut Suwandojo dan Zubaidah (1987), kayu untuk bahan komposit harus

memenuhi persyaratan antara lain :

1) Berat jenis kayu kering udara adalah 0,5 0,8. Jika diketahui Bj = 0,4 0,5

maka kayu harus diawetkan;

2) Jenis dan mutu kayu yang digunakan memiliki nilai tegangan geser searah serat;

3) TS > 12 kg / cm2;

4) Batang kayu harus lurus dan ukuran penampang seragam;

5) Batang kayu harus bebas dari cacat yang dapat membahayakan struktur;

6) Modulus elastis kayu mendekati sama dengan modulus elastisitas beton;

7) Kuat lentur patah kayu atau Modulus Of Rupture ( MOR ) dan modulus

elastisitas kayu ditentukan dengan pengujian lentur kayu.

6

7


2.2 Pengertian Beton

Beton didapat dengan mencampurkan semen, agregat halus, agregat kasar, air

dan kadang kadang campuran lain. Kekuatan beton tergantung dari banyak faktor,

antara lain : proporsi dari campuran, kondisi temperatur, kelembaban dari tempat

dimana campuran diletakan dan mengeras. Rasio air terhadap semen merupakan

faktor utama dalam penentuan kuat tekan beton. Semakin rendah perbandingan air

semen, kuat tekan beton semakin tinggi. Rasio air tertentu diperlukan untuk

memberikan aksi kimiawi didalam pengerasan beton. Kelebihan air meningkatkan

kemampuan pengerjaan, akan tetapi menurunkan kekuatan ( Wang & Salmon, 1985

dalam Prakosa, 2008).

Beton mempunyai kuat tekan yang tinggi, tetapi kuat tariknya sangat rendah.

Untuk mengatasinya, pada elemen struktur yang betonnya mengalami tegangan tarik

diperkuat dengan batang baja tulangan sehingga terbentuk suatu struktur komposit,

yang kemudian disebut dengan sebutan beton bertulang (Tjokrodimuljo, 1996). Kuat

tekan beton relatif tinggi dibanding dengan kuat tariknya, yaitu kuat tarik beton antara

9 15 % kuat tekannya. Selain itu, beton merupakan bahan yang bersifat getas

(Kadir, 2000 dalam Prakosa, 2008).

Untuk penetapan modulus elastisitas beton, penerapannya digunakan rumus

rumus empiris yang menyertakan besaran berat disamping kuat tekan beton. SK SNI

T15199103 memberikan nilai modulus elastisitas beton tersebut, yaitu untuk

beton ringan dan beton normal ( Istimawan, 1994 dalam Prakosa, 2008 ).

2.3 Komposit Kayu Beton

2.3.1 Pengertian Komposit Kayu Beton

Balok merupakan bagian struktur yang menerima beban dengan arah tegak

lurus memanjang batang. Balok-balok yang dibangun lebih dari satu bahan disebut

balok komposit (composite beams) (Timoshenko dan Gere, 1996). Sedangkan

struktur komposit adalah gabungan dua jenis bahan atau lebih yang disusun

sedemikian rupa sehingga dapat bekerja sama dalam memikul beban. Struktur

8


komposit ini dibuat untuk memperoleh sifat gabungan yang lebih baik dari sifat

masing-masing komponen penyusunnya (Morisco, 1991 dalam Fityastutik, 2002).

Dalam penelitian ini yang dimaksudkan dengan balok komposit kayu beton

adalah balok kayu yang di atasnya diberi plat bertulang. Kedua komponen tersebut

dihubungkan dengan paku polos dan paku ulir yang berfungsi sebagai penghubung

geser (shear connector). Aksi komposit timbul bila dua batang struktural memikul

beban seperti konstruksi pelat/lantai beton dan balok kayu disambung secara integral

dan melendut secara satu kesatuan. Besarnya aksi komposit yang timbul bergantung

pada penataan yang dibuat untuk menjamin regangan linier tunggal dari atas plat

beton sampai muka bawah penampang kayu.

Pada balok kayu tidak komposit (Gambar 2.1.a), jika gesekan antara plat dan

balok diabaikan, balok dan plat masing-masing memikul suatu bagian beban secara

terpisah. Bila plat mengalami deformasi beban vertikal, permukaan bawahnya akan

tertarik dan memanjang, sedang permukaan atas balok tertekan dan memendek. Bila

suatu sistem bekerja secara komposit (Gambar 2.1.b), plat dan balok tidak akan

menggelincir relatif dengan lainnya. Gaya horisontal (geser) bekerja pada permukaan

bawah plat dan permukaan atas balok sehingga plat tertekan dan memendek dan

balok memanjang.

Gambar.2.1. Perbandingan antara balok komposit dan balok tak komposit yang

melendut

9


2.3.2 Komponen Pembentuk Komposit

Komponen pembentuk Balok Komposit terdiri dari kayu, plat beton bertulang

dan penghubung geser. Keterangan mengenai masing-masing bahan tersebut

dijelaskan sebagai berikut :

1) Kayu Jati (Tectona grandis L.f)

Kayu jati memiliki nama botani Tectona grandits L.f. Di Indonesia kayu

jati memiliki berbagai jenis nama daerah yaitu delek, dodolan, jate, jatih, jatos,

kiati, kulidawa, dan lain-lain. Kayu ini merupakan salah satu kayu terbaik di dunia.

Berdasarkan PPKI 1961 termasuk kayu dengan tingkat pemakaian I, tingkat

kekuatan II dan tingkat keawetan I (Setyawan, 2006).

Pohon jati tumbuh baik pada tanah sarang terutama tanah yang

mengandung kapur pada ketinggian 0-700 m di atas permukaan laut, di daerah

dengan musim kering yang nyata dan jumlah curah hujan rata-rata 1200-2000 mm

per-tahun. Banyak terdapat di seluruh Jawa, Sumatra, Nusa Tenggara Barat,

Maluku dan Lampung. Pohon jati dapat tumbuh mencapai tinggi 45 m dengan

panjang batang bebas cabang 15-20 m dan diameter batang 50-220 mm dengan

bentuk batang beralur dan tidak teratur (Setyawan, 2006).

2) Plat beton bertulang

Pada umumnya plat beton bertulang dipakai sebagai lantai, atap dan

dinding dari gedung-gedung, serta sebagai pelat lantai (decks) dari jembatan.

Beton bertulang merupakan gabungan dari dua jenis bahan yaitu beton dan batang

tulangan yang ditanam di dalam beton.

Beton bertulang terbentuk dari 4 (empat) jenis bahan, yaitu :

a. Semen Portland

Semen Portland adalah semen hidrolis yang dihaluskan dengan cara

menghaluskan clincer, yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang

bersifat hidrolis dengan gips sebagai tambahan (PUBI,1982). Semen Portland

merupakan bahan ikat yang penting dan banyak dipakai dalam pembangunan .

Fungsi semen untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu massa

yang kompak dan padat. Kekuatan semen yang telah mengeras bergantung

10


pada jumlah air yang dipakai pada waktu proses hidrasi berlangsung.

Sedangkan jenis-jenis semen sesuai dengan tujuan pemakaiannya dibagi

menjadi lima jenis, yaitu (Tjokrodimuljo, 1996) :

Jenis I : Semen Portland untuk penggunaan yang tidak memerlukan

persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lain;

Jenis II : Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan

ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang;

Jenis III : Semen Portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan

kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi;

Jenis IV : Semen Portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan

panas hidrasi yang rendah dan

Jenis V : Semen Portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan

sangat tahan terhadap sulfat.

b. Agregat

Agregat yang mempunyai ukuran butir besar disebut agregat kasar, sedangkan

agregat yang berbutir kecil disebut agregat halus. Sebagai batas antara ukuran

butir yang kasar dan yang halus umumnya dipakai ukuran ayakan 4,75 mm

atau 4,80 mm. Agregat yang lebih besar dari 4,80 mm disebut agregat kasar,

dan agregat yang butir-butirnya lebih kecil dari 4,80 mm disebut agregat halus

(Tjokrodimuljo,1996).

c. Air

Air merupakan bahan pembuat beton yang sangat penting. Air diperlukan

untuk bereaksi dengan semen serta sebagai bahan pelumas antara butir-butir

agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Pengerasan beton dipengaruhi

reaksi semen dan air, maka air yang digunakan harus memenuhi syarat

tertentu, dan sebaiknya air yang digunakan adalah air yang dapat diminum.

d. Baja Tulangan

Baja mempunyai kekuatan yang tinggi dan merata, dibuat di pabrik dengan

peralatan yang canggih, sehingga pengawasan mutu baja dapat

dipertanggungjawabkan. Kekuatan tarik yang cukup besar dijadikan bahan

11


untuk menahan regangan beton sehingga dipakai bersama-sama dengan beton,

yang masing-masing mempunyai sifat saling mendukung, yaitu baja tulangan

diutamakan untuk menahan beban tarik dan beton bekerja menahan beban

tekan.

2.3.3 Analisis Penampang Balok Komposit

Untuk menganalisis balok komposit digunakan metode penampang

transformasi (tranformed section method), yaitu mentransformasikan penampang

yang terdiri dari lebih satu bahan ke dalam suatu penampang ekivalen yang disusun

dari satu bahan. Tampang transformasi tersebut dianalisis dengan cara yang biasanya

dipergunakan untuk balok satu bahan (Timoshenko dan Gere, 1996).

Tahap perhitungannya sebagai berikut :

1) Direncanakan balok komposit dengan ukuran tertentu

Gambar 2.2. Penampang balok komposit

2) Dihitung faktor transformasi

=

........................................................................................................ (2.1)

3) Dihitung luas penampang

A beton = n . beff . hf ........................................................................................... (2.2)

AKayu = bw . h .................................................................................................. (2.3)

4) Dihitung arah garis netral terhadap sisi bawah

= . +

2 + . .

2

. + . ................................................................... (2.4)

c = ( hf + h) y ............................................................................................... (2.5)

h

hf

n x beff

y

c

bw

12


5) Dihitung momen Inersia

It = n.1/12.beef.hf3+1/12bw.h

3+n.beef.hf(c-hf/2)

2+bw.h(y-h/2)

2 .......................... (2.6)

6) Dihitung tegangan-tegangan

a. Tegangan maksimal beton

= ..

............................................................................................ (2.7)

b. Tegangan maksimal kayu

= .

................................................................................................. (2.8)

c. Tegangan geser maksimal

=.

. ......................................................................................................... (2.9)

2.4 Penghubung Geser

2.4.1 Pengertian Penghubung Geser

Penghubung geser adalah alat sambung mekanik yang berfungsi sebagai

penahan gaya geser dan gaya angkat yang timbul pada bidang kampuh dari bahan

bahan yang membentuk komponen komposit ( Suwandojo dan Zubaidah, 1987).

Gaya geser horisontal yang timbul antara plat beton dan balok selama

pembebanan harus ditahan agar penampang komposit bekerja secara monolit.

Walaupun lekatan yang timbul antara plat beton dan balok mungkin cukup besar,

lekatan ini tidak dapat diandalkan untuk memberi interaksi yang diperlukan. Gaya

gesek antara plat beton dan balok juga tidak mampu mengembangkan interaksi ini.

Sebagai gantinya penghubung geser mekanis yang disambung di puncak balok harus

dipasang (Salmon, 1991).

Beton dan kayu merupakan dua bahan bangunan yang berbeda sifat mekanis

dan fisiknya. Beton merupakan bahan konstruksi anorganis material yang kuat

menahan gaya desak tetapi lemah terhadap gaya tarik, sedangkan kayu merupakan

organis material yang peka terhadap lembab atau kadar air yang dikandungnya, dan

mempunyai kuat tarik dan tekan yang hampir sama. Bila dua bahan tersebut disatukan

dengan cara tertentu, yaitu dengan menggunakan penghubung geser yang sesuai,

maka keduanya akan menyatu dan mampu bereaksi sebagai komponen struktur

13


komposit. Agar aksi komposit dapat tercipta dengan sempurna, maka pada kampuh

atau bidang kontak antara dua bahan kayu dan beton tidak boleh terjadi geser (slip),

dan atau pemisahan (uplift). Untuk itu pada bidang kampuh harus dipasang alat

sambung ( shear connector ) yang mampu menahan slip dan uplift. Jumlah dan

penempatan penghubung geser harus disesuaikan dengan besar gaya geser yang akan

timbul pada bidang kampuh kayu dan beton. Panjang penghubung geser yang

tertanam dalam kayu, dua kali panjang penghubung geser yang tertanam dalam sayap

beton ( Suwandojo dan Zubaidah, 1987).

2.4.2 Perencanaan Penghubung Geser

Pada penelitian ini penghubung geser yang dipakai adalah paku polos dan

paku ulir. Rumus yang dipakai untuk kapasitas batas penghubung geser pada beton

adalah sebagai berikut :

qult = 0,0004.ds2. . ................................................................................... (2.10)

Sedangkan pada kayu menggunakan rumus :

Untuk paku qult = 0,5.b.d. kd untuk b < 7d ............................. (2.11)

qult = 3,5.d2. kd untuk b > 7d ............................ (2.12)

dimana : b = tebal kayu, cm

d = diameter paku, cm

kd = kuat desak kayu, kg/cm2

Untuk perencanaan pada beban kerja, menggunakan rumus :

Vh =

2 =

0,85. .

2 ....................................................................................... (2.13)

Vh =

2 =

./

2 ............................................................................................ (2.14)

Jumlah penghubung geser yang diperlukan, diperoleh dengan membagi

harga Vh terkecil dengan gaya geser yang diizinkan pada satu penghubung geser.

N =

............................................................................................................ (2.15)

Jumlah penghubung geser total yang diperlukan disebar secara merata

sepanjang daerah balok.

14


2.5 Perencanaan Adukan Beton

Perhitungan rencana adukan beton yang digunakan adalah menurut American

Concreate Institute (ACI) dengan langkah - langkah sebagai berikut :

1) Menghitung kuat tekan rata-rata beton berdasarkan kuat tekan yang disyaratkan

(dulu disebut kuat tekan karakteristik) dan nilai margin yang tergantung tingkat

pengawasan mutunya. Nilai margin adalah :

m = 1,64 sd ............................................................................................. (2.16)

dimana, sd : nilai deviasi standar yang diambil dari Lampiran Tabel 1.

Kuat tekan rata-rata dihitung dari kuat tekan yang disyaratkan ditambah margin :

fcr = fc + m ........................................................................................... (2.17)

dimana : fcr = kuat tekan rata-rata, MPa

fc = kuat tekan yang disyaratkan, MPa

m = nilai margin, MPa

2) Tetapkan faktor air semen berdasarkan kuat tekan rata-rata pada umur yang

dikehendaki (lihat Lampiran Tabel 2) dan keawetannya (berdasarkan jenis

struktur dan kondisi lingkungan (lihat Lampiran Tabel 3).

3) Berdasarkan jenis strukturnya, tetapkan nilai slump dan ukuran maksimum

agregatnya, diambil dari Lampiran Tabel 4 dan Lampiran Tabel 5.

4) Tetapkan jumlah air yang diperlukan, berdasarkan ukuran maksimum agregat dan

nilai slump yang diinginkan (lihat Lampiran Tabel 6)

5) Hitung semen yang diperlukan, berdasarkan hasil langkah 2 dan 4 di atas.

6) Tetapkan volume agregat yang diperlukan per meter kubik beton, berdasarkan

ukuran maksimum agregat dan nilai modulus kehalusan agregat halusnya (lihat

Lampiran Tabel 7).

7) Hitung volume agregat halus yang diperlukan, berdasarkan jumlah air, semen, dan

agregat kasar yang diperlukan, serta udara yang terperangkap dalam adukan,

dengan cara hitungan volume absolut yang ditulis sebagai berikut :

15


Volume agregat halus = 1 ( Va + Vk + Vs + Vu ) ................................. (2.18)

dimana :

Va = Volume air, m3

Vk = Volume kerikil, m3

Vs = Volume semen, m3

Vu = Volume udara, m3

2.6 Pengujian Balok Komposit

2.6.1 Pengujian kuat tarik baja

1) Pengujian kuat tarik tulangan

Besi tulangan berfungsi sebagai penahan gaya tarik dan lentur akibat

momen yang berkerja pada konstruksi beton. Agar dapat menjadi baja tulangan

dalam konstruksi, maka besi tersebut tidak boleh menunjukkan retak-retak,

bergelombang, lipatan dan lain-lain dalam jangka waktu mengerjakan

pengangkutan, pembengkokan maupun pemotongan. Beton kuat terhadap tekan,

tetapi lemah terhadap tarik. Oleh karena itu, perlu tulangan untuk menahan gaya

tarik untuk memikul beban-beban yang bekerja pada beton. Tulangan baja

tersebut perlu untuk beban-beban berat dalam hal untuk mengurangi lendutan

jangka panjang. Dalam hal ini beton bertulang komposit yang mampu menahan

tarik maupun gaya tekan. Uji tarik dilakukan sesuai SNI 07-0408-1989.

Besarnya kuat tarik dari baja tulangan dihitung dengan rumus :

fy =

0.25 2 .......................................................................................... (2.19)

fu =

0.25 2 .......................................................................................... (2.20)

dimana :

fy = tegangan leleh tarik baja tulangan, Mpa

fu = tegangan tarik maksimum baja tulangan, Mpa

Pleleh = Beban leleh tarik, kgf

Ptarik = Beban ultimit tarik, kgf

D = diameter tulangan, mm

16


2) Pengujian kuat tarik paku

Alat sambung paku masih sering dijumpai pada struktur atap, lantai,

dinding atau struktur rangka rumah. Paku tersedia dalam dua jenis yaitu paku

polos dan paku ulir. Paku polos kekuatannya lebih rendah dari paku ulir, karena

koefisien gesekan paku ulir lebih besar sehingga tahanan cabutnya lebih besar.

Diameter paku dipasaran antara 2,75mm sampai 8mm dengan panjang 40mm

sampai 200mm. Ketebalan kayu yang yang disambung antara 20mm sampai

40mm. Berdasarkan pedoman teknis spesifikasikasi komponen struktur lantai

tingkat komposit kayu- beton untuk gedung dan rumah ( Pt S-10-2000-C )

panjang paku yang tertanam didalam kayu adalah sebesar 2/3 dari panjang paku

dan 1/3 tertanam didalam beton.

Besarnya kuat tarik dari baja tulangan dihitung dengan rumus :

fu =

=

0.252 ................................................................................... (2.21)

dimana :

fu = tegangan tarik maksimum baja tulangan, Mpa

P = Beban tarik, kgf

D = diameter tulangan, mm

2.6.2 Pengujian kuat tekan beton

Menurut Murdock dan K.M. Brook (1981), beton dapat mencapai kuat tekan

hancur sampai 80 MPa atau lebih, tergantung pada perbandingan air dengan semen,

kualitas agregat, efisiensi perawatan, suhu dan umur beton. Menurut Sagel dkk

(1994). Besarnya kuat tekan dari benda uji dihitung dengan rumus :

=

................................................................................................... (2.22)

dengan : fc = kuat tekan beton, N /mm2

P = beban maksimum, N

A = luas permukaan benda uji yang ditekan, mm2

17


2.6.3 Pengujian kuat lentur balok kayu

Apabila sebuah balok kayu di atas dua perletakan, dibebani dengan gaya P

maka pada serat-serat tepi atas balok akan mengalami gaya desak dan pada tepi

bawah mengalami gaya tarik. Karena serat tepi atas saling desak maka pada serat tepi

atas terjadi tegangan tekan, sebaliknya pada serat-serat tepi bawah akan terjadi

tegangan tarik. Tegangan demikan ini disebut tegangan lentur ( lt ).

(a). Penampang memanjang balok kayu (b). Penampang melintang balok kayu

(c). Penampang serat (d). Diagram tegangan elastis (e). Diagram tegangan ultimate

Gambar 2.4. Diagram tegangan pada penampang balok kayu

Jika tegangan yang terjadi telah mencapai tegangan ijin ( ) maka dianggap

garis netral berada pada setengah tinggi balok (0,5.h). Pada saat ini masih terjadi

keseimbangan yaitu tegangan tekan sama dengan tegangan tarik.

C = T = 0,5 . .

2 = 0,25. . . ...................................................... (2.23)

Akibat gaya tarik dan gaya tekan, dapat menimbulkan momen.

M = C x 2/3.h = 1/6.b.h2. .................................................................. (2.24)

W = 1/6.b.h2 ........................................................................................... (2.25)

= M/W = ...................................................................................... (2.26)

6cm

8cm

45cm7.5cm 7.5cm

Serat Tarik

Garis Netral

c c

b

h

Serat TekanT

h/2

2/3 h

slt

lts

stk //

str //

T

y

2/5 . x

1/3(h-x)

x

Tekan

Tarik

18


dimana :

= tegangan ijin lentur kayu, kg/cm2

M = momen, kg/cm

W = tahanan momen, cm3

= tegangan lentur yang terjadi, kg/cm2

b = lebar kayu benda uji, cm

h = tinggi kayu benda uji, cm

// = kuat tarik sejajar serat, kg/cm2

x = tinggi diagram tegangan tekan ultimate, cm

y = jarak antara gaya tekan dan gaya tarik, cm

c = gaya tekan, kg

T = gaya tarik, kg

// = kuat tekan sejajar serat, kg/cm2

19


2.6.4 Pengujian balok komposit

Pada penelitian ini benda uji berbentuk balok T dengan balok berupa kayu

meranti 6/8 dan plat beton bertulang dengan tulangan minimum.

(a). Penampang memanjang alat pengujian (b). Penampang melintang alat pengujian

Gambar 2.5. Skema pengujian kuat lentur balok komposit

Keterangan :

1. Loading Frame 6. Tumpuan Pembebanan Dua Titik

2. Load cell 7. Benda Uji Balok Komposit

3. Pompa Hidrolis 8. Tumpuan Perletakan

4. Hydraulic Jack 9. Pelat Lantai

5. Pelat Tumpuan Pembebanan

Besarnya momen maksimal akibat beban titik dapat diuraikan sebagai berikut:

Mmax = 1/6 PL + 1/8 qL2 ..................................................................... (2.27)

dimana :

P = beban terpusat, kN

q = berat sendiri balok komposit, kg/m

L = panjang bentang, m

1

3

2

4

7

98

65

1

2

4

56

7

8

9

3

20


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

3.1.1 Tempat penelitian

Penelitian akan dilakukan di Laboratorium Beton Jurusan Teknik Sipil

Universitas Nusa Cendana Kupang NTT dan Laboratorium Beton Jurusan Teknik

Sipil Politeknik Negeri Kupang NTT.

3.1.2 Waktu penelitian

Penelitian ini berjalan selama 3 bulan, yakni dimulai pada bulan Desember

2012 sampai dengan Februari 2013.

3.2 Data Primer dan Sekunder

3.2.1 Data primer

Data primer untuk penelitian ini diperoleh dari hasil pengujian di

laboratorium.

3.2.2 Data sekunder

Data sekunder diambil dari literaturliteratur yang berhubungan dengan

penelitian ini.

3.3 Teknik Pengambilan Data

Dalam penelitian ini, pengambilan data dilakukan dengan menggunakan

teknik-teknik sebagai berikut:

3.3.1 Teknik Pengukuran/Pengujian

Data yang diperlukan untuk penelitian ini diperoleh dengan mengadakan

pengujian di laboratorium. Pengujian-pengujian yang akan dilakukan di laboratorium

antara lain :

1) Pemeriksaan dan pengujian terhadap agregat halus (pasir) meliputi : pengujian

berat jenis pasir sesuai SNI 1970 : 1990, pengujian gradasi pasir sesuai SNI 03-

1968-1990, pengujian kadar air pasir sesuai SNI 03-1971-1990 dan pengujian

kadar lumpur pasir sesuai SNI 13-6669-2002.

20

21


2) Pemeriksaan dan pengujian agregat kasar (Batu pecah) meliputi pengujian berat

jenis batu pecah sesuai SNI 03-1969-1990, pengujian gradasi batu pecah sesuai

SNI 03-1968-1990, pengujian kadar air batu pecah sesuai SNI 03-1971-1990,

pengujian berat satuan volume sesuai SNI 03-4804-1998, pengujian keausan

agregat kasar sesuai SNI 03-2417-1991

3) Pemeriksaan dan pengujian baja tulangan, yaitu uji tarik.

4) Pemeriksaan dan pengujian penghubung geser berupa paku polos dan paku ulir,

yaitu uji tarik dan uji geser.

5) Pemeriksaan dan pengujian lentur balok kayu jati.

3.3.2 Teknik dokumentasi

Data-data penunjang lainnya diperoleh dari buku-buku literatur yang

berhubungan dan mendukung penelitian ini.

3.3.3 Teknik observasi

Teknik pengambilan data penelitian melalui observasi secara langsung yang

dilakukan di laboratorium Beton Jurusan Teknik Sipil Universitas Nusa Cendana

Kupang dan Laboratorium Beton Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Kupang.

Data obyek penelitian berupa hasil pengujian berat jenis pasir dan batu pecah, gradasi

pasir dan batu pecah, kadar air pasir dan batu pecah, kadar lumpur pasir, berat satuan

volume batu pecah, keausan batu pecah, kuat tarik baja tulangan dan paku (polos dan

ulir), kuat geser paku polos dan paku ulir, kuat lentur balok kayu jati, kuat tekan

silinder beton serta kuat lentur balok komposit kayu beton.

3.4 Bahan dan Alat Penelitian

3.4.1 Bahan penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : Kayu

yang digunakan adalah kayu Jati yang sudah berbentuk batangan dengan dimensi 6/8.

Semen Tiga Roda dengan berat 40 kg, pasir Takari, batu pecah Sumlili dengan

ukuran butiran maksimum 20 mm, air bersih dari penampungan Lab. Beton Jurusan

22


Teknik Sipil Universitas Nusa Cendana, baja tulangan polos diameter 5,8 mm dan 7,3

mm, Paku polos diameter 3,2 mm dan Paku ulir diameter 3,4 mm.

3.4.2 Alat Penelitian

Ayakan / Saringan yang digunakan untuk agregat kasar terdiri dari lubang

ayakan yang berukuran 19,0 mm; 9,5 mm; 4,75 mm; 2,35 mm; 1,18 mm; 0,85 mm;

0,3 mm; 0,15 mm; dan pan, Sedangkan agregat halus menggunakan ayakan ukuran

9,5 mm; 4,75 mm; 2,35 mm; 1,18 mm; 0,85 mm; 0,3 mm; 0,15 mm; dan pan. Mesin

penggetar ayakan (siever) Alat ini dipakai untuk menggetarkan ayakan yang berisi

agregat agar terpisah sesuai dengan ukuran butirnya. Timbangan dipakai untuk

menimbang berat bahan-bahan yang akan digunakan untuk pembuatan beton dan

untuk menimbang berat benda uji. Oven digunakan untuk mengeringkan agregat pada

waktu pemeriksaan berat jenis dan penyerapan agregat, Oven yang digunakan

dengan kemampuan suhu 240 . Desicator digunakan untuk mendinginkan bahan

setelah dioven agar sesuai dengan suhu kamar dan dipakai pada waktu pemeriksaan

berat jenis dan penyerapan agregat. Kerucut Abrams digunakan untuk pengujian

slump pada waktu pembuatan adukan beton untuk benda uji, alat ini mempunyai

ukuran diameter lubang atas 10 cm, diameter lubang bawah 20 cm, dan tinggi 30 cm.

Tongkat baja mempunyai diameter 16 mm, panjang 60 cm. Papan begesting terbuat

dari kayu, digunakan untuk mencetak beton pada waktu pengecoran benda uji agar

adukan beton tidak tumpah. Cetakan silinder beton terbuat dari baja dengan diameter

15 cm dan tinggi 30 cm, alat ini digunakan pada waktu pemeriksaan berat satuan

volume agregat dan untuk mencetak benda uji silinder beton. Mesin Los Angeles

berbentuk silinder putar yang di dalamnya berisi bola baja dan digunakan untuk

menguji ketahanan aus agregat kasar yang diteliti. Mesin uji kuat tekan beton

digunakan untuk menguji kuat tekan silinder beton. Mesin uji tarik baja digunakan

untuk menguji kuat tarik baja tulangan. Mesin uji lentur digunakan untuk menguji

kuat lentur balok. Peralatan penunjang lain yang digunakan misalnya : alat getar

cetakan (form vibrator), cetok, ember, meteran, penggaris siku, meteran, kaliper,

gergaji dan lain lain.

23


3.5 Langkah-Langkah Penelitian

3.5.1 Tahap pemeriksaan dan persiapan bahan

Persiapan dan pemeriksaan bahan susun beton dilakukan Laboratorium

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Sains dan Teknik Universitas Nusa Cendana. Bahan

dan tahapan pemeriksaan meliputi pemeriksaan semen secara visual, uji kadar lumpur

pasir, pemeriksaan berat satuan volume batu pecah, pemeriksaan keausan batu pecah,

pemeriksaan berat jenis pasir, pemeriksaan gradasi pasir, pemeriksaan berat jenis batu

pecah, pemeriksaan gradasi batu pecah, pemeriksaan kadar air batu pecah,

pemeriksaan terhadap air dilakukan secara visual, pemeriksaan dan pengujian baja

tulangan, yaitu uji tarik (Lab. Beton Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Kupang

NTT), Pemeriksaan dan pengujian penghubung geser berupa paku polos dan paku

ulir, yaitu uji tarik dan uji geser (Lab. Beton Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri

Kupang NTT), Pemeriksaan dan pengujian lentur balok kayu Jati.

3.5.2 Pembuatan dan perawatan benda uji

1) Pembuatan benda uji

Langkah langkah yang dilakukan dalam pembuatan benda uji adalah

sebagai berikut :

a. Pemotongan balok kayu sesuai dimensi yang direncanakan.

b. Pemasangan penghubung geser pada balok kayu.

c. Pembuatan begesting plat beton diatas balok kayu yang telah dipasangi

penghubung geser.

d. Pembuatan adukan beton dengan proporsi campuran yang telah

direncanakan.

e. Pemeriksaan nilai slump, syarat nilai slump yang direncanakan dalam

penelitian ini antara 7,5-15 cm.

f. Pengecoran beton pada cetakan silinder dan begesting plat beton.

2) Perawatan benda Uji

Prosedur Perawatan, setelah beton segar dituang dalam cetakan dan dibiarkan

selama 24 jam, selanjutnya cetakan dibuka dan dilaksanakan perawatan

24


selama 28 hari dengan cara direndam dalam bak perendaman untuk silinder

beton dan dengan penyiraman terhadap permukaan plat beton agar

kelembabannya terjaga, sedangkan pada balok kayu diusahakan agar tetap

kering, agar kekuatannya tidak menurun.

3.5.3 Pengujian benda uji

Pengujian terhadap benda uji yang akan dilakukan di laboratorium antara lain:

1) Pengujian kuat tarik tulangan dan paku (polos dan ulir)

(a). Tampak depan Alat (b). Detail uji tarik

Gambar 3.1. Skema pengujian kuat tarik tulangan dan paku (polos dan ulir)

2) Pengujian kuat geser paku polos dan paku ulir

(a). Tampak depan Alat (b). Detail uji geser (c). Detail pot. A A

Gambar 3.2. Skema pengujian kuat geser paku (polos dan ulir)

P

P

7cm

0.32cm

2.5cm

0.5cm

1.5cm

10cm

10cm

5cm

0.5cm0.5cm

P P

P

A A

25


3) Pengujian kuat lentur balok kayu jati

(a). Penampang memanjang balok kayu (b). Pot. melintang A-A balok kayu

Gambar 3.3. Skema pengujian kuat lentur balok kayu jati

4) Pengujian kuat tekan silinder beton dilakukan setelah beton berumur 28 hari.

Gambar 3.4. Skema pengujian kuat tekan beton

5) Pengujian kuat lentur balok komposit kayu beton dilakukan setelah beton

berumur 28 hari.

(a). Pot. melintang A-A balok komposit (b). Penampang memanjang balok komposit

Gambar 3.4. Skema Pengujian kuat lentur balok komposit

A

A 6cm

8cm

45cm7.5cm 7.5cm

30cm

P

15cm

P

6cm

5cm

8cm

20cm

10cm 75cm 10cm

A

A

26


Gambar 3.5. Skema dimensi paku yang tertanam dalam kayu

3.6 Teknik Analisa Data

Teknik analisa data dalam penelitian ini menggunakan teknik analisa

Kualitatif. Dalam penelitian kualitatif, analisis data dilakukan sejak awal penelitian

dan selama proses penelitian dilaksanakan. Data diperoleh, kemudian ditabelkan dan

diolah secara sistematis. Dimulai dari observasi, mengedit, mengklasifikasi,

mereduksi, selanjutnya aktivitas penyajian data serta menyimpulkan data

(tizarrahmawan.wordpress.com, 2009).

Dengan demikian, dalam penelitian ini analisa terhadap data-data yang

diperoleh dari hasil penelitian yaitu untuk mengetahui seberapa besar kekuatan lentur

balok komposit kayu beton dengan penghubung geser paku polos dan paku ulir

melalui pengamatan kondisi fisik benda uji, analisis data dan pembahasan. Dari

pembahasan tersebut kemudian ditarik kesimpulan.

13 h

23 h

h

b

27


3.7 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.6. Flowchart Metode Penelitian

Persiapan alat dan penyediaan bahan

Paku

polos

Paku

ulir

Uji kuat tarik

Uji kuat geser

Pembuatan Benda uji

silinder Beton dan Balok

komposit Kayu - Beton

Tes

slump

Air Agregat Semen Tulangan Balok Kayu Jati

Uji kuat TarikUji kuat lentur

Diperbaiki

Uji Bahan

Rencana Proporsi Adukan Beton

Pembuatan Adukan Beton

Tidak

Ya

Tidak

Ya

Perawatan

Pengujian Kuat Tekan Beton dan

Kuat Lentur Balok Komposit Kayu - Beton

Analisis Data dan

Pembahasan

Kesimpulan

SELESAI

MULAI

28


3.8 Jadwal Pelaksanaan Penelitian

Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian

Bulan Desember Januari Februari

Minggu IV I II III IV I II III IV

Jenis

Pekerjaan

1 1

2

3 3 3 3

4

5 5

Keterangan :

1 = Pengujian Bahan

2 = Pembuatan Benda Uji

3 = Perendaman dan Perawatan Benda Uji

4 = Pengujian Benda Uji

5 = Pengolahan Data Hasil Pengujian

29


DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1961, Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia, NI 5, Departemen

Pekerjaan Umum Indonesia, Bandung.

Asroni, A, 1997, Struktur beton I (Balok dan Plat Beton Bertulang), Jurusan Teknik

Sipil Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Asroni, A, 2003, Perbandingan Kuat Tekan, Kuat Lentur Dan Kuat Geser, Jurnal

Teknik Gelagar Vol. 14, 01, 9-15.

Departemen Pemukiman Dan Pengembangan Wilayah, 2000, Pedoman Teknis

Standar Spesifikasi Komponen Struktur Lantai Tingkat Komposit Kayu

Beton Untuk Gedung Dan Rumah (Pt S-10-2000-C), LPMB: Bandung.

Fityastutik, A.P, 2002, Tinjauan Kuat Lentur Balok Komposit Kayu Mahoni Dengan

Bambu, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas

Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Grandi, R. 2000. Uji Penghubung Geser Balok Komposit Kayu-Beton terhadap

Lentur, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas

Sebelas Maret, Surakarta.

Prakosa, U. 2008. Perilaku Komposit Kayu GluguBeton Dengan Penghubung

Geser Pasak Terhadap Komponen Struktur Lantai Balok T, Tugas Akhir,

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan, Universitas

Islam Indonesia, Yogyarta.

Setyawan, Muh Ibnu Budi. 2006. Pengaruh Penambahan Serbuk Gergaji Kayu Jati

(Tectona Grandis L.F) Pada Mortar Semen Ditinjau Dari Kuat Tekan, Kuat

Tarik Dan Daya Serap Air, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik, Universitas Negeri Semarang, Semarang.

Sina, Dantje, 2010, Pedoman Praktikum Beton, Laboratorium Beton Jurusan Teknik

Sipil Fakultas Sains Dan Teknik Universitas Nusa Cendana : Kupang.

Tjokrodimuljo K, 1996, Teknologi Beton, PT. Nafiri, Yogyakarta.

30


LAMPIRAN

Tabel 1. Nilai deviasi standar, kg/cm2

Sumber : Tjokrodimuljo,1996

Tabel 2. Hubungan faktor air semen dan kuat tekan rata-rata beton pada umur

28 hari


Tabel 3. Faktor air semen maksimum


31


Tabel 4. Nilai slump, cm


Tabel 5. Ukuran maksimum agregat, mm


Tabel 6. Perkiraan kebutuhan air (liter) berdasarkan nilai slump dan ukuran

maksimum agregat


Tabel 7. Perkiraan kebutuhan agregat kasar per meter kubik beton, berdasarkan

ukuran maksimum agregat dan modulus halus pasirnya, dalam m3


proposaltugasakhir tinjauankuatlenturbalokkompositkayubeton 130806194439 phpapp01

Documents