STUDI EKSPERIMEN LENTUR DAN DEFLEKSI BALOK BETON

DENGAN TULANGAN PUNTIR PLAT BAJA SEGI EMPAT

UKURAN 3 x 15 x 1000 MM

SKRIPSI

diajukan dalam rangka penyelesaian studi strata 1

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada Universitas Negeri Semarang

oleh

Imam Prasetyo

5113415013

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2020

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Nama : Imam Prasetyo

NIM : 5113415013

Program Studi : Teknik Sipil S1

Judul : Studi Eksperimen Lentur dan Defleksi Balok Beton dengan

Tulangan Puntir Plat Baja Segi Empat dengan Ukuran

3 x 15 x 1000 mm.

Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke sidang panitia Ujian

Skripsi Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang.

Semarang, 30 Oktober 2019

Dosen Pembimbing,

Drs. Henry Apriyatno, M.T.

NIP. 195904091987021001

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi dengan judul “Studi Eksperimen Lentur dan Defleksi Balok Beton dengan Tulangan

Puntir Plat Baja Segi Empat dengan Ukuran 3 x 15 x 1000 mm” telah dipertahankan di depan

sidang Panitia Ujian Skripsi Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada Tanggal

Oleh:

Nama : Imam Prasetyo

NIM : 5113415013

Program Studi : Teknik Sipil S1

Panitia:

Ketua Panitia Sekretaris

Aris Widodo, S.Pd., M. T. Dr. Rini Kusumawardani, S.T., M.T., M. Sc.

NIP.197102071999031001 NIP. 197809212005012001

Penguji 1 Penguji 2 Penguji 3

Karuniadi Satrijo U. S.T. Arie Taveriyanto, S.T., M.T. Drs. Henry Apriyatno, M.T.

NIP. 197103141999031001 NIP. 196507222001121001 NIP. 1959040919887021001

Mengesahkan,

Dekan Fakultas Teknik UNNES

Dr. Nur Qudus, M.T., IPM.

NIP. 196911301994031001

iv

LEMBAR KEASLIAN KARYA ILMIAH

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan

gelar akademik (sarjana, megister, dan/atau doktor), baik di Universitas

negeri Semarang maupun di perguruan tinggi lain.

2. Penulisan karya ilmiah ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian

saya sendiri, tanpa ada bantuan pihak lain, kecuali arahan Pembimbing dan

Tim penguji.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis

atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas

dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama

pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

4. Pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya dan apabila dikemudian

hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini,

maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar

yang telah diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai norma

yang berlaku di perguruan tinggi ini.

Semarang, 31 Oktober 2019

Yang membuat pernyataan,

Imam Prasetyo

NIM 5113415013

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Motto :

Kebahagiaan adalah kesetiaan,

setia atas indahnya merasa cukup,

setia atas indahnya berbagi,

setia atas indahnya ketulusan berbuat baik

-Tere Liye, Moga Bunda Disayang Allah-

Persembahan :

Kupersembahkan karya ini kepada

Yang selalu berdoa dengan tulus ikhlas demi kesuksesan dan kebahagiaan saya,

Ibu, Bapak dan Adek-adek

Yang mengapit selalu membersamai dalam setiap langkah selama saya belajar,

Teman –teman civilian

Yang dengan penuh ketekunan membimbing dan memberikan pengajaran dengan

baik, guru-guruku tersayang

Terima kasih karena kalian tak pernah pergi

vi

PRAKATA

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang

berjudul “Studi Eksperimen Lentur dan Defleksi Balok Beton dengan Tulangan

Puntir Plat Baja Segi Empat dengan Ukuran 3 x 15 x 1000 mm”. Skripsi ini

disusun sebagai salah satu persyaratan meraih gelar Sarjana Teknik pada Program

Studi Teknik Sipil S1 Universitas Negeri Semarang. Shalawat dan salam

disampaikan kepada Nabi Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua

mendapatkan syafaat Nya di yaumil akhir nanti, Aamiin.

Penyelesaian karya tulis ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena

itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih serta

penghargaan kepada:

1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang

atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di

Universitas Negeri Semarang;

2. Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang;

3. Aris Widodo, S.Pd. M.T., Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri

Semarang;

4. Dr.Rini Kusumawardani, S,Pd., M.T., M.Sc. Koordinator Program studi

Teknik Sipil, Dosen Wali Teknik Sipil 2015;

5. Drs. Henry Apriyatno, M. T. Dosen Pembimbing yang selalu memberikan

masukan dan arahan dari awal kuliah sampai akhir skripsi ini;

6. Karuniadi Satrijo Utomo. S.T., M.T., sebagai dosen penguji I yang telah

memberi masukan yang sangat berharga berupa saran, ralat, perbaikan,

pertanyaan, komentar, tanggapan, menambah bobot dan kualitas skripsi

ini;

7. Arie Taveriyanto, S.T., M.T., sebagai dosen penguji II yang telah

memberi masukan yang sangat berharga berupa saran, ralat, perbaikan,

vii

pertanyaan, komentar, tanggapan, menambah bobot dan kualitas skripsi

ini;

8. Semua dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang yang telah memberi bekal pengetahuan yang berharga.

9. Segenap pengurus dan staff administrasi Fakultas Teknik Universitas

Negeri Semarang yang membantu dalam proses administras;.

10. Sahabat-sahabatku keluarga besar Teknik Sipil angkatan 2015 yang tak

bisa terucapkan satu persatu. Terima kasih telah banyak membantu baik

berupa semangat, do’a, ataupun bentuk bantuan lainnya, dan telah mengisi

perjalanan perkuliahan di Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri

Semarang menjadi lebih berwarna dan bermakna;

11. Berbagai pihak yang telah memberi bantuan untuk skripsi ini yang tidak

dapat disebutkan satu persatu.

Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca guna

kebaikan dan kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat memberikan

manfaat bagi penulis pada khususnya, dan bagi semua pihak yang berkepentingan

pada umumnya.

Semarang, 5 Desember 2019

Penulis

viii

ABSTRAK

Imam Prasetyo. 2019. Studi Eksperimen Lentur dan Defleksi Balok Beton

dengan Tulangan Puntir Plat Baja Segi Empat dengan Ukuran 3 x15 x 1000 mm.

Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang.

Kata kunci: Lentur, Defleksi, Tulangan Puntir Plat Baja Segi Empat, Interlocking

Balok beton bertulang merupakan struktur komposit dengan fumgsi untuk

menahan beban defleksi dan lentur yang dipengaruhi oleh mutu beton dan bentuk

permukaan tulangan. Plat baja polos jika dipuntir akan menghasilkan tulangan

spiral yang memiliki permukaan deform yang diharapkan dapat meningkatkan

defleksi dan lentur balok beton bertulang. Ketika balok beton mengalami lentur,

akan terjadi defleksi atau lendutan pada balok yang mengubah kekuatan lentur.

Salah satu faktor yang mempengarui besarnya kapasitas lentur balok adalah

mekanisme bond antara tulangan dengan matriks beton dimana mekanisme bond

terbentuk dari adanya adhesi, friksi dan interlocking. Penggunaan tulangan plat

baja yang dipuntir pada penelitian bertujuan untuk meningkatkan kapasitas

interlocking antara tulangan dengan matriks beton untuk memperkecil terjadinya

bondslip, sehingga memperkecil defleksi dan lentur.

Metode yang digunakan pada penelitian meliputi pengujian kuat tekan

beton dan kuat tarik belah beton pada sampel beton silinder berukuran 150 mm x

300 mm, pengujian kuat tarik plat baja dengan ukuran 3 mm x 15 mm x 400 mm,

pengujian pull out dengan plat baja ukuran 3 mm x 15 mm x 1000 mm yang

dipuntir 0, 3, 4, 5, dan 6 kali yang ditanam pada silinder beton dengan panjang

penyaluran 300 mm, dan pengujian lentur murni pada balok beton bertulang

berukuran 100 mm x 150 mm x 1000 mm dengan masing-masimg balok

menggunakan 2 buah tulangan puntir plat baja segi empat.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa, tegangan baja sebesar 400 MPa

dengan regangan sebesar 7,8 %, kuat tekan beton sebesar 16 MPa, kuat geser

beton sebesar 1,7636 MPa. Uji pull out P = c . As . fv dengan nilai c berpengaruh

signifikan terhadap interlocking yaitu sebesar 69,1% dimana nilai c untuk masing-

masing jumlah puntiran 0x, 3x, 4x, 5x, dan 6x adalah 1 ; 1,01 ; 1,03 ; 1,05 ; 1,07.

sedangkan 30,9 % dipengaruhi oleh faktor lain seperti adhesi, friksi, dan kualitas

beton. Hasil pengujian defleksi menunjukkan bahwa defleksi hasil uji kurang dari

defleksi hasil perhitungan secara analitis. Sedangkan besar kapasitas momen hasil

uji lebih besar dari kapasitas momen hasil perhitungan analitis dan terus

bertambah seiring dengan pertambahan jumlah puntiran pada plat.

Simpulan dari penelitian bahwa variabel jumlah puntiran pada plat baja

segi empat sebagai tulangan berpengaruh signifikan terhadap kapasitas

interlocking, momen, dan lentur balok. Penggunaan tulangan puntir plat baja segi

empat dapat meningkatkan kapasitas momen dan interloking balok namun

mengurangi defleksi.

ix

DAFTAR ISI

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

PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................................................ii

PENGESAHAN ..................................................................................................iii

PERNYATAAN KEASLIAN .............................................................................iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ......................................................................v

PRAKATA ..........................................................................................................vi

ABSTRAK ..........................................................................................................viii

DAFTAR ISI .......................................................................................................ix

DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xii

DAFTAR TABEL ...............................................................................................xiii

DAFTAR GRAFIK .............................................................................................xiv

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................xv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Identifikasi Masalah ..........................................................................5

1.3 Batasan Masalah ................................................................................5

1.4 Rumusan Masalah ..............................................................................6

1.5 Tujuan Penelitian ...............................................................................6

1.6 Manfaat Penelitan ..............................................................................6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori ..................................................................................8

2.1.1 Pengertian Beton ......................................................................8

2.1.2 Pengertian Beton Bertulang .....................................................8

2.1.3 Bahan Penyusun Beton Bertulang ............................................10

2.1.4 Kuat Tekan Beton ....................................................................21

2.1.5 Kuat Tarik Belah Beton ............................................................22

2.1.6 Defleksi Pada Balok .................................................................23

x

2.1.7 Teganagan Lekat ......................................................................26

2.2 Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang .......................................32

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian ..............................................................................35

3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian .............................................................35

3.3 Teknik Pengumpulan Data ................................................................36

3.3.1 Pengujian Kuat Tarik Baja............................................................36

3.32 Pengujian Kuat Tekan Beton.........................................................36

3.3.3 Pengujian Kuat Tarik Belah.........................................................37

3.3.4 Pengujian Kuat Lekat Beton..... ...................................................38

3.3.5 Pengujian Lentur Balok Beton ....................................................38

3.4 Bahan dan Peralatan Penelitian .........................................................40

3.4.1 Bahan ........................................................................................40

3.4.2 Peralatan ...................................................................................40

3.5 Benda Uji ...........................................................................................43

3.6 Standar Penelitian ..............................................................................43

3.7 Metode Pengujian ..............................................................................44

3.7.1 Pengujian Kuat Tarik Baja .......................................................44

3.7.2 Pengujian Slump .......................................................................45

3.7.3 Pengujian Kuat Tekan Beton ...................................................47

3.7.4 Pengujian Tarik Belah Beton ...................................................48

3.7.5 Pengujian Pembebanan 2 Titik .................................................48

3.7.6 Pengujian Cabut (Pull Out) ......................................................49

3.8 Pelaksanaan Pembuatan Benda Uji ...................................................50

3.8.1 Pembuatan Benda Uji ...............................................................50

3.8.1.1 Pembuatan Tulangan ...........................................................50

3.8.1.2 Pembuatan Balok Beton Bertulang .....................................51

3.8.2 Perawatan Benda Uji ................................................................55

3.9 Analisis Uji F dengan Metode Anova ...............................................56

xi

3.10 Alur Penelitian ...................................................................................58

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Deskripsi Data ...................................................................................59

4.2 Analisis Data .....................................................................................59

4.2.1 Hasil Pengujian Kuat Tarik Plat Baja ......................................59

4.2.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ..........................................63

4.2.3 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton .................................63

4.2.4 Hasil Pengujian Pull Out ..........................................................64

4.2.5 Analisis Perencanaan Struktur Balok .......................................72

4.2.6 Hasil Pengujian Defleksi Balok Beton Bertulang ....................79

4.2.7 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Nilai Koefisien C ...................85

4.3 Pembahasan .......................................................................................87

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan ............................................................................................89

5.2 Saran ..................................................................................................91

DAFTAR PUTAKA ...........................................................................................92

LAMPIRAN ........................................................................................................94

DOKUMENTASI............. ..................................................................................129

xii

DAFTAR GAMBAR

2.1 Proses Pembuatan Semen Portland ...........................................................12

2.2 Grafik Hubungan Antara Regangan dengan Tegangan Baja ....................19

2.3 Mekanisme Defleksi pada Balok ..............................................................23

2.4 Mekanisme Perpidahan gaya oleh Bond pada Tulangan Ulir ..................29

2.5 Penyaluran Tulangan Plat .........................................................................32

xiii

DAFTAR TABEL

2.1 Jenis Agregat Berdasarkan Kepadatannya ................................................18

4.1 Hasil Pengujian Tarik Plat Baja Laboratorium BP2 .................................59

4.2 Hasil Pengujian Tarik Plat Baja Lab. Struktur dan Bahan .......................61

4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ...........................................................63

4.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton ..................................................64

4.5 Hasil Pengujian Pull Out ..........................................................................66

4.6 Hasil Pengujian Momen ...........................................................................74

4.7 Hasil Analisis Kapasitas Momen Balok ...................................................75

4.8 Hasil Pengujian Defleksi Balok ................................................................80

4.9 Hasil Perhitungan Nilai C Berdasarkan Uji Defleksi ...............................81

4.10 Hasil Rekapitulasi Perhitungan Nilai Koefisien C ...................................85

4.11 Pengaplikasian Koefisien C pada Rumus Interlocking ............................88

xiv

DAFTAR GRAFIK

4.1 Tegangan dan Regangan Uji Kuat Tarik Plat Baja Sampel 1 ...................62

4.2 Tegangan dan Regangan Uji Kuat Tarik Plat Baja Sampel 2 ...................62

4.3 Kolinear Hasil Uji Cabut ..........................................................................66

4.4 Perbandingan Interlocking ........................................................................66

4.5 Perbandingan Nilai C Berdasarkan Pengujian Pull Out ...........................67

4.6 Perbandingan Kapasitas Momen ..............................................................76

4.7 Perbandingan Nilai C Berdasarkan Uji Momen .......................................76

4.8 Perbandingan Besar Defleksi Balok .........................................................81

4.9 Perbandingan Nilai Koefisien C Berdasarkan Uji Defleksi .....................82

4.10 Perbandingan Nilai Koefisien C ...............................................................86

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Usulan Dosbing ..........................................................................94

Lampiran 2 SK Pembimbing Skripsi .............................................................95

Lampiran 3 Surat Ijin Menggunakan Laboratorium ......................................96

Lampiran 4 Sertifikat Hasil Uji Kuat Tarik Plat Baja Laboratorium BP2....97

Lampiran 5 Tabel Hasil Perhitungan Momen dan Defleksi Balok Secara

Analitis .......................................................................................100

Lampiran 6 Tabel Hasil Uji Pull Out .............................................................101

Lampiran 7 Grafik Hasil Uji Pull Out ............................................................106

Lampiran 8 Hasil Uji Defleksi Balok Dengan Tulangan Plat Baja

0 Puntiran ....................................................................................109

Lampiran 9 Hasil Uji Defleksi Balok Dengan Tulangan Plat Baja

3 Puntiran ....................................................................................113

Lampiran 10 Hasil Uji Defleksi Balok Dengan Tulangan Plat Baja

4 Puntiran ....................................................................................117

Lampiran 11 Hasil Uji Defleksi Balok Dengan Tulangan Plat Baja

5 Puntiran ....................................................................................121

Lampiran 12 Hasil Uji Defleksi Balok Dengan Tulangan Plat Baja

6 Puntiran ....................................................................................125

Lampiran 13 Dokumentasi ...............................................................................129

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sekarang ini beton merupakan material yang banyak digunakan dalam

bidang konstruksi. Beberapa alasan yang mendasari enggunaan material ini

adalah karena bahan dasar pembuatnya sangat mudah didapatkan di sekitar

kita, kekuatan tekannya besar dan pembuatannya mudah dan tanpa

memerlukan teknologi tinggi. Beton mempunyai kuat tekan yang tinggi tetapi

kekuatan tariknya rendah sehingga diberikan plat baja tulangan untuk

memperbaiki kuat tarik beton tersebut tetapi masih sering muncul retak -

retak halus di dekat tulangan. Dengan sebuah rancangan khusus, kuat tarik

beton dapat di tingkatkan dengan penambahan bahan tambah, salah satunya

dengan serat baja. Pada saat ini telah banyak dilakukan pengembangan beton

dengan menggunakan serat baja untuk memperbaiki sifat tarik beton.

Dikarenakan beton normal mempunyai kekuatan tarik yang rendah maka

banyak penelitian yang dilakukan untuk memperbaiki kuat tariknya

yaitu dengan beton bertulang. Beton bertulang adalah beton yang ditambah

dengan bahan tambah tulangan baja disebut beton bertulang, karena ditambah

tulangan baja maka menjadi komposit yang terdiri dari beton dan tulangan

baja. Pada penelitian ini baja yang digunakan adalah pelat baja dengan ukuran

100x1.5x0.3 cm yang di puntir.

2

Beton bertulang merupakan gabungan antara beton dan tulangan.

Keunggulan beton bertulang sebagai elemen struktur didapat karena

penggabungan dua material yaitu; beton yang memiliki ketahanan dan kuat

tekan yang cukup baik, serta baja yang memiliki kuat tarik dan duktilitas yang

besar. Aksi komposit dari dua material tersebut dapat terjadi jika transfer

beban antara kedua material tersebut sempuna. Transfer beban tersebut di

berikan oleh rekatan antara baja dan beton pada permukaan tulangan dimana

terjadi pertemuan antara baja dan beton. Sehingga, untuk menjamin elemen

beton bertulang bekerja dengan baik, maka gaya rekatan yang dimiliki oleh

tulangan harus sama atau lebih besar dari transfer beban yang terjadi diantara

kedua material tersebut.

Kuat lekat beton dengan tulangan dipengaruhi oleh mutu beton, bentuk

permukaan tulangan dan faktor air semen pada beton. Kuat lekat beton yang

dipengaruhi oleh bentuk permukaan tulangan berhubungan dengan luas

penampang tulangan yang diselimuti oleh beton. Hal ini berdasarkan pada

beberapa sumber peraturaan beton yang menyebutkan bahwa bond antara

beton dan tulangan ditentukan oleh luas permukaan tulangan dan faktor akar

kuadrat kuat tekan beton dimana semakin besar diameter tulangan semakin

besar pula luas selimut tulangan dan semakin besar bidang lekat antara baja

dengan beton.

3

Menurut Azizinamini dkk (1993) dan Mac Gregor (1992) menyebutkan

bahwa mekanisme bond antara beton dengan tulangan terdiri atas adhesi

(ikatan kimiawi antara air dengan semen), friksi (gaya permukaan tulangan

akibat gerak relatif), dan interlocking. Mekanisme interlocking terbentuk

karena adanya interaksi antara ulir (rib) tulangan dengan matriks beton

disekitarnya. Mekanisme ini sangat bergantung pada kekuatan material

beton, geometri tulangan dan diameter tulangan.

Pada umumnya tulangan polos tidak dianjurkan pada proses pengerjaan

konstruksi dikarenakan bond antara beton dan tulangan hanya dibentuk oleh

mekanisme adhesi dan mekanisme friksi. Adhesi dan frriksi bekerja

bersamaan pada proses pembebanan awal hingga mencapai beban

maksimum. Setelah adhesi rusak maka pembebanan hanya bergantung pada

friksi dan berangsur angsur turun akibat berkurangnya bidang kontak antara

beton dan tulangan akibat slip dan pengaruh dari adanya pengecilan

diameter tulangan akibat poisson’s ratio. Oleh karena itu, sangat dianjurkan

digunakannya tulangan ulir dalam dunia konstruksi dikarenakan mekanisme

bond pada tulangan ulir dibentuk oleh adhesi, friksi, dan interlocking antara

ulir tulangan dengan beton.

Nuroji (2014) mengatakan bahwa kontribusi terbesar dalam

pembentukan bond antara beton dan tulangan didominasi oleh interlocking

antara ulir tulangan dengan matriks beton disekitarnya, sedangkan pengaruh

adhesi dan friksi relatif lebih kecil dibandingkan interlocking, (ACI 1992),

(CEB 1982). Hal itu yang melatar belakangi peneliti untuk melakukan

4

penelitian dengan melakukan inovasi tulangan berbentuk spiral hasil

deformasi plat baja segi empat puntir yang memiliki geometri lebih baik

dalam kontribusi mekanisme interlocking pada bond struktur beton

bertulang.

Akan tetapi, mutu tulangan yang dihasilkan oleh puntiran pada plat baja

segi empat belum dapat diketahui karena telah terdeformasi. Oleh karena itu

peneliti ingin mengkaji lebih dalam terkait kekuatan tarik tulangan spiral

plat baja segi empat terdeformasi untuk mengetahui besarnya kekuatan tarik

agar tulangan dapat berfungsi sebagaimana mestinya.

5

5

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasakan latar belakang masalah diatas, maka masalah-masalah yang

ada dapat di identifikasi sebagai berikut :

1. Tulangan plat baja yang dipuntir berbentuk spiral belum dikembangan

pada struktur beton bertulang meskipun diperkirakan memiliki geometri

lebih baik dalam mekanisme interlocking pada bond struktur beton

bertulang.

2. Tulangan plat baja yang dipuntir berbentuk spiral belum dapat diketahui

besar kuat tariknya sehingga perlu dilakukan pengujian tarik.

3. Jumlah puntiran mempengaruhi mekanisme interlocking dan

mempengaruhi luas bidang lekat antara tulangan dengan beton untuk

menahan slip.

4. Belum dapat diketahui berapa jumlah puntiran efektif untuk

mendapatkan tulangan yang menghasilkan lendutan terkecil akibat

pembebanan.

1.3 Batasan Masalah

Dari sejumlah masalah yang teridentifikasi, tidak semuanya dapat diteliti

karena adanya keterbatasan, maka penelitian dibatasi pada permasalahan:

1. Pengujian hanya dilakukan untuk mengetahui besarnya lendutan pada

balok beton bertulang dengan tulangan segi empat yang dipuntir dan

besarnya interlocking tulangan terhadap beton.

6

2. Uji tarik plat baja dilakukan sesuai SNI 07 – 2529 – 1991 dan SNI 07-

0408-1989 dengan benda uji menggunakan tulangan spiral hasil

pemuntiran plat baja segi empat.

3. Ukuran plat baja ditentukan yakni memiliki ketebalan 3 mm dan lebar 15

mm dengan panjang 1 meter. Jumlah puntiran ditentukan yaitu 0x, 3x,

4x, 5x, dan 6x puntiran dimana satu puntiran sebesar 360˚.

4. Kualitas beton ditentukan yaitu beton struktur dengan kuat tekan sebesar

20 MPa.

5. Pengujian defleksi balok beton sesuai dengan SNI 4431 : 2011.

6. Pengujian kuat lekat tulangan sesuai dengan SKSNI T15-1991-03.

1.4 Rumusan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah yang telah diuraikan, rumusan masalah

yang dapat diambil adalah berapakah kapasitas lentur atau lendutan balok

beton dan besarnya interlocking antara tulangan plat baja segi empat ukuran

3 x 15 x 1000 mm yang di puntir 0x, 3x, 4x, 5x, dan 6x dengan beton?

1.5 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah, tujuan yang hendak dicapai dalam

penelitian adalah untuk mengetahui kapasitas lentur atau lendutan balok

beton dan besarnya interlocking antara tulangan plat baja segi empat ukuran

3 x 15 x 1000 mm yang di puntir 0x, 3x, 4x, 5x, dan 6x dengan beton.

1.6 Manfaat Penelitian

Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi yang

bermanfaat. Kegunaan atau manfaat dari penelitian dibagi menjadi

7

kegunaan teoritis dan praktis:

1. Manfaat Teoritis

a. Sebagai suatu karya ilmiah, Hasil penelitian ini diharapkan dapat

memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu pengetahuan

pada khususnya dan masyarakat pada umumnya mengenai plat

baja segi empat yang dipuntir (spiral) sebagai tulangan beton.

b. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai pedoman untuk

kegiatan penelitian yang sejenis.

2. Manfaat Praktis

Meningkatkan pengetahuan pembaca tentang kapasitas lentur dan

defleksi balok beton bertulang dengan plat baja puntir (spiral), baik

untuk diteliti maupun digunakan masyarakat secara umum.

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori

2.1.1 Pengertian Beton

Beton adalah campuran antara semen, agregat halus, agregat kasar,

dan air, dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk

massa padat. Dalam pengertian umum beton berarti campuran bahan

bangunan berupa pasir dan kerikil atau koral kemudian diikat semen

bercampur air. Sifat beton berubah karena sifat semen, agregat dan air,

maupun perbandingan pencampurannya. Untuk mendapatkan beton

optimum pada penggunaan yang khas, perlu dipilih bahan yang sesuai

dan dicampur secara tepat.

2.1.2 Pengertian Beton Bertulang

Beton bertulang adalah suatu bahan material yang terbuat dari beton

dan baja tulangan. Kombinasi dari kedua material tersebut menghasilkan

bahan bangunan yang mempunyai sifat-sifat yang baik dari masing-

masing bahan bangunan tersebut.

Beton mempunyai sifat yang bagus, yaitu mempunya kapasitas tekan

yang tinggi. Akan tetapi, beton juga mempunyai sifat yang buruk, yaitu

lemah jika dibebani tarik. Sedangkan baja tulangan mempunyai kapasitas

yang tinggi terhadap beban tarik, tetapi mempunyai kapasitas tekan yang

rendah karena bentuknya yang langsing (akan mudah mengalami tekuk

9

terhadap beban tekan). Namun, dengan menempatkan tulangan dibagian

beton yang mengalami tegangan tarik akan mengeliminasi kekurangan

dari beton terhadap beban tarik.

Demikian juga bila baja tulangan ditaruh dibagian beton yang

mengalami tekan, beton disekeliling tulangan bersama-sama tulangan

sengkan akan mencegah tulangan mengalami tekuk. Demikianlah

penjelasan tentang mengapa kombinasi dari kedua bahan bangunan ini

menghasil bahan bangunan baru yang memiliki sifat-sifat yang lebih baik

dibanding sifat-sifat dari masing-masih bahan tersebut sebelum

digabungkan. Berikut kita akan paparkan sesuatu yang berhubungan

dengan bahan bangunan beton dan tulangan baja.

Beton adalah bahan bangunan yang terbuat dari semen (Portland

cement atau semen hidrolik lainnya), pasir atau agregat halus, kerikil atau

agregate kasar, air dan dengan atau tanpa bahan tambahan. Kekuatan

tekan beton yang digunakan untuk perencanaan ditentukan berdasarkan

kekuatan tekan beton pada umur 28 hari. Meskipun sekarang kita dapat

menghasilkan beton dengan kekuatan tekan lebih 100 MPa, kekuatan

tekan beton yang umum digunakan dalam perencanaan berkisar antara 20

– 40 MPa. Seperti diterangkan sebelumnya, beton mempunyai kekuatan

tekan yang tinggi akan tetapi mempunyai kekuatan tarik yang rendah,

hanya berkisar antara 8% sampai 15% dari kekuatan tekannya. Untuk

mengatasi kelemahan dari bahan beton inilah maka ditemukan bahan

10

bangunan baru dengan menambahkan baja tulangan untuk memperkuat

terutama bagian beton yang mengalami tarik.

Baja tulangan yang digunakan untuk perencanaan harus mengunakan

baja tulangan ulir/sirip (deformed bar). Sedangkan tulangan polos (plain

bar) hanya dapat digunakan untuk tulangan spiral dan tendon, kecuali

untuk kasus-kasus tertentu.

2.1.3 Bahan Penyusun Beton Bertulang

1. Semen

Semen adalah bahan organik yang mengeras pada percampuran

dengan air atau larutan garam. Jenis-jenis semen menurut BPS adalah

:

Semen abu atau semen portland adalah bubuk/bulk berwarna abu

kebiru-biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping

berkadar kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan

bertekanan tinggi. Semen ini biasa digunakan sebagai perekat

untuk memplester. Semen ini berdasarkan prosentase kandungan

penyusunannya terdiri dari 5 (lima) tipe, yaitu tipe I sd. V.

Semen putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari

semen abu dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing),

seperti sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan

utama kalsit (calcite) limestone murni.

11

Oil well cement atau semen sumur minyak adalah semen khusus

yang digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas

alam, baik di darat maupun di lepas pantai.

Mixed & fly ash cement adalah campuran semen abu dengan

Pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan

hasil sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung

amorphous silika, aluminium oksida, besi oksida dan oksida

lainnya dalam berbagai variasi jumlah. Semen ini digunakan

sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih

keras.

Semen yang biasa digunakan pada teknik sipil adalah semen

portland. Semen portland adalah bahan pengikat hidrolis berupa

bubuk halus yang dihasilkan dengan cara menghaluskan clinker

(bahan ini terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat

hidrolis) dengan batu gips sebagai tambahan.

Bahan pembuat semen portland terdiri dari 4 kelompok bahan

mentah yaitu :

Kelompok calcareous ‣ Oksida kapur

Kelompok siliceous ‣ Oksida silika

Kelompok argillacous ‣ Oksida alumina

Kelompok ferriferous ‣ Oksida besi

12

Semen portland dibuat dari 4 bahan di atas, dipilih secara selektif

dan proses dikontrol secara ketat. Setelah pembakaran ditambah

dengan gypsum untuk mengatur waktu set (setting time) mortar atau

beton.

Untuk membuat 1 ton semen portland diperlukan bahan dasar

kurang lebih:

1,3 ton batu kapur (limestone) / kapur (chalk): CaCO3

0,3 ton pasir silica / tanah liat : SiO2&Al2O3

0,03 ton pasir / kerak besi : Fe2O3

0,04 ton gypsum : CaSO4 . H2O

Batu kapur meliputi semua jenis batuan karbonat yang terutama

mengandung kalsium, kadang sedikit magnesium. Marls (campuran

dari tanah liat, pasir dan batu kapur dengan proporsi yang bervariasi,

sering terdapat pecahan cangkang kerang) dan batuan yang berasal

dari tanaman dan binatang. Tanah liat dan shale harus ditambahkan

jikan alumina dan silica yang ada dalam batu kapur masih belum

cukup jumlahnya.

13

Berikut langkah atau proses pembuatan semen portland :

Gambar 2.2 Proses Pembuatan Semen Portland

Semen portland mempunyai empat senyawa kimia utama yaitu

Trikalsium Silikat (C3S), Dikalsium Silikat (C2S), Trikalsium

Aluminat (C3A), dan Tetrakalsium Aluminoferrit (C4AF). Ketika air

ditambahkan ke dalam capuran semen, proses kimiawi yang

disebabkan oleh hidrasi akan berlangsung. Senyawa kimia dalam

semen akan bereaksi dengan air dan membentuk komponen baru.

Mekanisme hidrasi semen ada dua yaitu mekanisme larutan dan

mekanisme padat. Pada mekanisme larutan, zat yang direksikan larut

dan menghasilkan ion dalam larutan. Ion-ion ini kemudian akan

bergabung sehingga menghasilkan zat yang menggumpal (flocculate).

Pada semen, karena daya larut senyawa yang ada kecil maka hidrolisis

lebih dominan daripada larutan.

14

Pengikatan (set) adalah perubahan dari bentuk cair menjadi bentuk

padat tetapi masih belum mempunyai kekuatan. Pengikatan ini terjadi

akibat reaksi hidrasi yang terjadi pada permukaan butir semen,

terutama butir trikalsium aluminat dengan permukaan agregat dan

tulangan. Dengan penambahan gypsum, waktu pengikatan dapat diatur

karena gypsum memodifikasi hidrasi awal. Pengerasan (hardening)

adalah pertumbuhan kekuatan dari beton setelah bentuknya menjadi

padat.

Terdapat 5 jenis semen portland yang diklasifikasikan oleh ASTM

(American Standard for Testing Material) yaitu :

Tipe I adalah semen portland untuk tujuan umum. Jenis ini paling

banyak diproduksi karena digunakan untuk hamper semua jenis

konstruksi.

Tipe II adalah semen portland modifikasi, adalah tipe yang sifatnya

setengah tipe IV dan setengan tipe V (moderate). Belakangan lebih

banyak diproduksi sebagai pengganti tipe IV.

Tipe III adalah semen portland dengan kekuatan awal tinggi.

Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen

jenis ini umum dipakai ketika acuan harus di bongkar secepat

mungkin atau ketika struktur harus dapat cepat dipakai.

Tipe IV adalah semen portland dengan panas hidrasi rendah, yang

dipakai untuk kondisi dimana kecepatan dan jumlah panas yang

timbul harus minimum.

15

Tipe V adalah semen portland tahan sulfat, yang umumnya dipakai di

daerah di mana tanah atau airnya memiliki kandungan sulfat yang

tinggi.

Ada beberapa langkah yang dapat dilakukan untuk menyimpan

semen dengan benar. Semen harus tetap kering karena udara yang

lembab bisa menimbulkan bahaya yang sama dengan bilamana semen

terkena air. Semen yang disimpan secara kedap air dapat bertahan

dalam waktu yang sangat lama. Semen dalam kantong (sak) harus

disimpan di dalam gudang. Lantai gudang harus kering dan kedap air.

Tumpukan semen tidak boleh menempel pada dinding dan usahakan

untuk menumpuknya lebih dari 8 susun.sebaiknya diberi penutup dari

lembaran plastic. Perlu diperhatikan urutan penumpukan. Pakailah

terlebih dahulu semen yang masuk dalam tumpukan paling awal.

2. Agregat

Agregat adalah butiran mineral yang berfungsi sebagai bahan

pengisi dalam campuran mortar (aduk) dan beton. Agregat diperoleh

dari sumber daya alam yang telah mengalami pengecilan ukuran

secara alamiah melalui proses pelapukan dan aberasi yang

berlangsung lama. Atau agregat dapat juga diperoleh dengan memecah

batuaninduk yang lebih besar. Agregat halus untuk beton adalah

agregat berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi alami dari batu-

batuan atau berupa pasir buatan yang dihasilkan oleh alat-alat

pemecah batu dan mempunyai ukuran butir 5 mm. Agregat kasar

16

untuk beton adalah agregat berupa kerikil kecil sebagai hasil

disintegrasi alami dari batu-batuan atau berupa batu pecah yang

diperoleh dari pemecahan batu, memiliki ukuran butir antara 5-40

mm. Besar butir maksimum yang diizinkan tergantung pada maksud

pemakaian. Jenis-jenis agregat dapat dilkasifikasikan menurut kriteria

dibawah ini:

a. Ukuran dan produksi

Perbedaan antara agregat kasar dan halus adalah ayakan 5 mm atau

3/16’. Agregat halus adalah agregat yang lebih kecil dari ukuran 5

mm dan agregat kasar adalah agregat dengan ukuran lebih besar

dari 5 mm. agregat dapat diambil dari batuan alam ukuran kecil

ataupun batu alam besar yang dipecah.

b. Kepadatan

Pengelompokan umum dapat dilihat pada table berikut :

Tabel 2.1 Jenis agegat berdasarkan kepadatannya

Jenis Kepadatan (kg/m3)

Ringan 300 – 1800

Sedang 2400 – 3000

Berat > 4000

c. Petrologi

Klasifikasi menurut BS 812 yang membaginya ke dalam kelompok

Artifisial, Basalt, Flint, Gabbro, Gritstone, Hornfels, batu kapur,

Prophyry, Quartzite, dan Schist.

17

Umumnya terdapat ketentuan pendistribusian ukuran agregat dalam

proses pembetonanatau biasa disebut dengan gradasi agregat. Dulu

dianggap bahwa gradasi terbaik adalah yang tersusun sepadat

mungkin, dengan rongga udara mendekati nol. Asumsinya adalah

bahwa gradasi yang semakin padat (udara minimum memerlukan

semen yang minimum) akan menghasilkan beton yang lebih baik dan

lebih ekonomis.

Sementara itu gradasi agregat dibagi menjadi dua yaitu gradasi

agregat halus dan gradasi agregat kasar. Gradasi agregat halus lebih

menentukan kelecakan (workability) dari pada gradasi pada agregat

kasar karena mortar berfungsi sebagai pelumas sedangkan sedangkan

agergat kasar hanya mengisi ruang saja. Gradasi agregat kasar untuk

ukuran maksimum tertentu dapat divariasi tanpa berpengaruh besar

pada kebutuhan semen dan air yang baik. Makin besar diameter

mkasimum semakin ekonomis. Salain itu, British Standard

mensyaratkan gradasi agregat gabungan, yaituuntuk diameter

maksimum 10, 20, dan 40 mm.

Hati hati memilih persentase pasir (agregat halus) terhadap total

agregat. Terlalu sedikit pasir dapat menghasilkan beton yang segresi

atau keropos karena kelebihan agregat kasar. Apabila jumlah agregat

halus terlalu sedikit maka campuran beton akan disebut undersanded.

Pastanya tidak cukup untuk mengisi ruang-ruang kosong sehingga

campuran akan mudah untuk terpisah (segregate) dan sukar untuk

18

dikerjakan. Sebaliknya jika jumlah agregat halus terlalu banyak maka

maka campuran disebut oversanded. Campuran memang kohesif,

tetapi mungkin tidak terlalu kecak. Ia membutuhkan air yang lebih

banyak sehingga lebih mahal karena membutuhkan semen yang lebih

banyak juga untuk faktor air semen yang sama.

Selain ukuran gradasi, penting juga mempelajari bentuk dan tekstur

permukaan butir. Ada bermacam-macam bentuk butir agregat. Salah

satu klasifikasi adalah angular – subangular – subrounded – rounded –

well rounded. Angular berarti tidak ada keausan, sedangkan well

rounded berarti bulat, wajah aslinya sudah tidak kelihatan lagi. Selain

itu ada bentuk bentuk pipih (flacky), memanjang (elongated), dan

pipih memanjang (flacky & elongated). Batu pecah berbentuk angular,

sedangkan kerikil dari sungai berbentuk bulat dan kadang pipih.

Bentuk akan memengaruhi kelecakan (workability) dan kekuatan

beton.

Secara umum bentuk agregat terbaik untuk kelecakan adalah yang

berbentuk bulat, sedangkan untuk kekuatan yang tinggi adalah yang

angular, karena memiliki luas permukaan lebih besar. Bentuk yang

pipih dan memanjang kurang baik karena sulit untuk dipadatkan.

Tekstur permukaan butiran pun perlu diperhatikan karena karena

permukaan agregat yang kasar memiliki lekatan lebih baik dari pada

permukaan agregat yang halus dan licin.

19

3. Tulangan

Beton tidak dapat menahan gaya tarik melebihi nilai tertentu tanpa

mengalami retak-retak. Untuk itu, agar beton dapat bekerja dengan

baik dalam suatu sistem struktur, perlu dibantu dengan memberinya

perkuatan penulangan yang terutama akan mengemban tugas menahan

gaya tarik yang akan timbul di dalam sistem struktur. Setiap struktur

beton bertulang harus diusahakan supaya tulangan baja dan beton

dapat mengalami deformasi secara bersamaan dengan maksud agar

terdapat ikatan dan lekatan yang kuat di antara baja tulangan

dengan beton. Menurut Park dan Paulay (1975) model kurva

tegangan-regangan baja dapat menggunakan kurva komplit, dimana

kurva ini merupakan bentuk sesungguhnya kurva tegangan-regangan

hasil pengujian tulangan baja. Kurva tegangan-regangan dalam

menerima gaya tarik tersebut ditunjukkan pada Gambar 4

20

Berdasarkan Gambar 1, terdapat tiga kondisi yaitu ketika tegangan

baja mulai meningkat sampai mengalami leleh, daerah AB s y ,

keadaan pasca baja leleh, daerah BC y s sh dan kondisi baja

sudah mengalami strain harderning, daerah CD sh s su .

Setelah melewati titik D maka baja tulangan sudah putus.

4. Faktor Air Semen

Pengertian umum faktor air semen adalah rasio perbandingan

jumlah air yang di tambahkan pada campuran beton. Semen yang

digunakan untuk bahan beton adalah semen PPC, berupa semen

hidrolik yang berfungsi sebagai bahan perekat penyusun beton.

Dengan jenis semen tersebut diperlukan air guna berlangsungnya

reaksi kimiawi pada proses hidrasi. Air yang digunakan untuk

membuat beton harus bersih, tidak boleh mengandung asam, minyak,

alkali, garam-garam, zat organic atau bahan bahann lain yang bersifat

merusak beton dan baja tulangan. Nilai banding berat air semen dan

semen untuk satu adukan beton dinamakan water cement ratio (WCR)

atau faktor air semen (FAS). Agar terjadi proses hidrasi yang

sempurna dalam adukan beton, pada umumnya dipakai nilai FAS 0,4-

0,6 tergantung mutu beton yang ingin dicapai.

Semakin rendah nilai FAS maka semakin tinggi kuat tekan

betonnya. Hal ini dikarenakan air yang terlalu banyak pada campuran

beton akan menguap seiring dengan berlangsungnya proses hidrasi

dan meninggalkan pori ketika beton telah kering. Tjokrodimulyo

21

(1995) mengatakan bahwa adanya pori sebanyak 5% dapat

mengurangi kuat tekan beton hingga 35%. Dan pori sebanyak 10%

dan pengurai kuat tekan beton sebanyak 60%. Namun pada

kenyataanya jika nilai FAS kurang dalam pengadukan, beton akan

sangat sulit untuk dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai FAS

tertentu yang dapat menghasilkan kuat tekan beton maksimum.

Faktor air semen berpengaruh besar terhadap sifat kelecakan

(workability). Kelecakan adalah kemudahan mengerjakan beton,

dimana menuang (placing) dan memadatkan (compacting) tidak

menyebabkan munculnya efek negatif berupa pemisahan

(segregation) dan pendarahan (bleeding). Segregation adalah

peristiwa memisahnya agregat kasar dari mortar akibat kekurangan air

atau faktor air semen yang terlalu rendah. Sedangkan bleeding adalah

fenomena adukan yang tidak stabil dimana jumlah air terlalu banyak

dan terpisah dari benda padat kemudian naik ke permukaan.

Ada 3 pengertian disini, yaitu kompaktibilitas, mobilitas dan

stabilitas. Berikut penjelasannya:

a. Kompaktibilitas

Yaitu kemudahan untuk mengeluarkan udara dan pemadatan pada

beton segar.

22

b. Mobilitas

Yaitu kemudahan mengisi ruang dan membungkus tulangan. Beton

dengan mobilitas yang baik umumnya beton mempunyai

kompaktibilitas yang baik pula.

c. Stabilitas

Yaitu kemampuan beton untuk tetap menjadi massa homogen tanpa

mengalami pemisahan.

2.1.4 Kuat Tekan Beton

Kuat tekan beton merupakan kemampuan beton untuk menerima gaya

tekan persatuan luas. Penentuan kuat tekan beton menggunakan sampel

uji berbentuk silinder dengan alat tekan dan uji ASTM (American

Sosciety for Testing Materials) pada umur 28 hari. Pengujian

dilaksanakan dengan menggunakan sampel uji berupa silinder beton

berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm mendapat tekanan beban sebesar P

sampai runtuh.

ζc = P/A

dengan :

ζc = tegangan tekan beton MPa

P = besar beban tekan N

A = luas penampang beton mm2

Beban P juga mengakibatkan bentuk fisik silinder beton berubah

menjadi lebih pendek, sehingga timbul regangan tekan pada beton (ζc’)

23

sebesar perpendekan beton (L) dibagi dengan tinggi awal silinder beton

(L0), ditulis dengan rumus:

ζc’ = L/L0

dengan :

ζc’ = regangan tekan beton

L = perpendekan beton mm

L0 = tinggi awal silinder mm

2.1.5 Kuat Tarik Belah Beton

Pengunjian tarik belah beton menggunakan benda uji berbentuk

silinder. kekuatan tarik belah beton relatif rendah, kira-kira 10% sampai

15 % dari kekuatan tekan beton. Kekuatan ini lebih sulit untuk diukur

dan hasilnya berbeda-beda dari satu bahan percobaan ke bahan percobaan

lain dibandingkan untuk silinder tekan.

Kuat tarik belah beton terbagi atas 2 kondisi yaitu tarik belah yang

dilakukan dengan split cylinder test dan tarik lentur kekuatan tarik beton

akibat momen (modulus of rupture). Rumus yang digunakan untuk

perhitungan kuat tarik belah beton adalah :

fct = 2P/π.d.l

dimana :

fct = kuat tarik belah MPa

P = beban pada waktu belah N

d = diameter benda uji silinder mm

l = panjang benda uji silinder mm

24

2.1.6 Defleksi (Lendutan) pada Balok Beton Bertulang

Defleksi atau lendutan adalah perubahan bentuk pada balok dalam

arah y akibat adanya pembebanan vertikal yang diberikan pada balok

atau batang (http://en.wikipedia.org/wiki/Deflection_engineering).

Deformasi pada balok secara sangat mudah dapat dijelaskan berdasarkan

bentuk fisik balok dari posisinya sebelum mengalami pembebanan.

Defleksi diukur dari permukaan netral awal ke posisi netral setelah

terjadi deformasi. Konfigurasi yang diasumsikan dengan deformasi

permukaan netral dikenal dengan kurva elastisitas.

Gambar 2.4 Mekanisme defleksi pada balok beton

Jarak perpindahan y didefinisikan sebagai defleksi balok. Dalam

penerapannya, kadang kita harus menentukan defleksi pada setiap nilai x

disebanjang bentang balok. Hubungan ini dapat ditulis dalam bentuk

persamaan yang sering disebut dengan persamanan defleksi kurva (kurva

elastis) dari balok.

Sistem struktur yang di letakan horizontal dan yang terutama di

peruntukkan memikul beban lateral, yaitu beban yang bekerja tegak lurus

sumbu aksial batang (Binsar Hariandja, 1996). Beban semacam ini

25

khususnya muncul sebagai beban gravitasi, seperti misalnya bobot

sendiri, beban hidup vertikal, beban keran (crane) dan lain-lain. Sumbu

sebuah batang akan terdeteksi dari kedudukannya semula bila benda

dibawah pengaruh gaya terpakai. Dengan kata lain suatu batang akan

mengalami pembebanan transversal baik itu beban terpusat maupun

terbagi merata akan mengalami defleksi.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya defleksi pada

balok diantaranya:

a. Kekakuan balok

Semakin kaku suatu batang maka besarnya defleksi balok semakin

kecil.

b. Besar kecil gaya yang diberikan

Besar kecilnya gaya yang diberikan pada balok terutama kaya vertikal

berbanding lurus dengan besarnya defleksi yang terjadi pada balok.

Dengan kata lain, semakin besar beban yang diberikan pada balok

maka defleksinya akan semakin besar.

c. Jenis tumpuan

Jumlah reaksi dan arah pada setiap jenis tumpuan berbeda beda. Oleh

karena itu, besarnya defleksi pada penggunaan tumpuan yang berbeda

beda tidaklah sama. Semakin banyak reaksi dari tumpuan yang

melawan gaya dari beban maka defleksi yang terjadi pada tumpuan rol

lebih besar dari tumpuan pin (sendi) dan defleksi yang terjadi pada

tumpuan pin lebih besar dari tuumpuan jepit.

26

d. Jenis beban yang terjadi pada batang

Beban terdistribusi merata dengan beban titik memiliki kurva defleksi

yang berbeda. Pada beban terdistribusi merata slope yang terjadi pada

bagian batang yang paling dekat lebih besar dari slope titik. Hal ini

dikarenakan sepanjang batang mengalami beban sedangkan pada

beban titik hanya terjadi pada beban titik tertentu saja (Binsar

Hariandja 1996).

Lendutan terjadi pada dinding beton bertulang pada saat mencapai

kekuatan batas dapat dikontribusikan oleh lendutan akibat lentur, geser,

dan bond slip. Bond slip terjadi ketika hilangnya ikatan antara beton dan

baja tulangan, menyebabkan disribusi tegangan menjadi terganggu. Hal

ini menghasilkan lendutan tambahan pada dinding beton bertulang.

2.1.7 Tegangan Lekat

Salah satu persyaratan dasar dalam konstruksi beton bertulang adalah

lekatan (bond), lekatan disini adalah hubungan kerja sama antara baja

tulangan dengan beton disekelilingnya. Agar beton bertulang dapat

berfungsi dengan baik sebagai bahan komposit, dimana batang baja

tulangan saling bekerja sama sepenuhnya dengan beton. Untuk menjamin

hal ini diperlukan adanya lekatan yang baik antara beton dengan tulangan

yang pada akhirnya akan menghindarkan dari terjadinya slip antara

tulangan dengan beton di sekelilingnya.

Park dan Paulay (1975) menjelaskan bahwa tegangan lekatan (bond

stress) adalah tegangan geser pada permukaan beton, tempat terjadinya

27

transfer beban antara baja tulangan dan beton disekelilingnya sehingga

memodifikasi tegangan baja tulangan. Lekatan ini disalurkan secara

efektif dan memungkinkan dua buah material membentuk sebuah

struktur komposit.

Pada umumnya penggunaan tulangan pokok pada struktur beton

bertulang adalah untuk mengganti kapasitas tarik dari material beton

yang sangat lemah. Tegangan tarik yang terjadi pada beton selanjutnya

disalurkan ke tulangan melalui mekanisme bond sehingga kedua material

tersebut yaitu beton dan tulangan dapat bekerja sama menjadi satu

kesatuan material komposit (Nuroji, 2004).

Menurut Azizanamini dkk (1993) dan Mac Gregor (1992)

menjelaskan bahwa mekanisme bond antara beton dan tulangan terdiri

dari 3 mekanisme

1. Adhesi

Adhesi merupakan ikatan kimiawi yang tebentuk pada seluruh bidang

kontak antara beton dan tulangan akibat adanya proses reaksi

pengerasan antara semen dengan air.

2. Friksi

Mekanisme ini terbentuk karena adanya permukaan yang tidak rata

dan tidak beraturan pada bidang kontak antara beton dengan tulangan

sehingga mampu menahan gaya geser atau slip.

28

3. Interlocking

Mekanisme ini terbentuk karena adanya interaksi antara ulir (rib)

tulangan dengan matriks betob disekitarnya. Mekanisme ini sangat

bergantung pada kekuatan material beton, geometri tulangan, dan

diameter tulangan.

Pada tulangan polos, bond antara beton dan tulangan hanya dibentuk

oleh adhesi dan friksi semata. Pada pembebanan awal adhesi dan friksi

bekerja bersama sama sampai mencapai beban maksimum. Setelah

adhesi rusak, bond antara beton dan tulangan hanya dipikul oleh friksi.

Kapasitas bond kemudian berangsur angsur turun seiring dengan

berkurangnya bidang kontak antara beton dan tulangan akibat slip. Pada

kasus dimana tulangan mencapai leleh adhesi dan friksi dapat hilang

secara cepat, hal ini dikarenakan adanya pengaruh dari pengecilan

diameter tulangan akibat poisson,s ratio. Atas dasar alasan ini maka

tulangan polos pada umumnya tidak dianjurkan untuk digunakan sebagai

tulangan pokok.

Berbeda dengan mekanisme bond pada tulangan polos, mekanisme

bond pada tulangan ulir dibentuk oleh adhesi, friksi dan interlocking

antara ulir tulangan dan matriks beton sekitarnya. Bahkan kontribusi

terbesar dalam pembentukan bond antara beton dan tulangan didominasi

oleh interlocking antara ulir tulangan dengan matriks beton disekitarnya,

sedangkan pengaruh adhesi dan friksi relatif kecil disbanding

interlocking.

29

Sementara itu Lundgren (1999) mengatakan bahwa ketika gaya

ditransfer dari tulangan ke beton oleh bond menimbulkan tegangan-

tegangan miring akibat bearing action. Tegangan miring ini mempunyai

komponen radial yang menyatakan normal stress atau splitting stress.

Gambar 2.5 Mekanisme perpindahan gaya oleh bond pada tulangan ulir

Gambar di atas menggambarkan mekanisme penyaluran gaya dari

tulangan ke beton, mekanisme ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

Gaya tarik P yang bekerja pada tulangan disalurkan ke beton melalui

ulir-ulir tulangan sehingga beton di depan ulir mengalami tegangan

tekan p seperti ditunjukan dalam gambar (a). tegangan tekan beton di

depan ulir harus mampu menahan dua komponen tegangan arah

longitudinal h dan tegangan arah radial v.

Akibat dari desakan tegangan arah radial v seperti terlihat pada

gambar (b), beton mengalami tegangan tarik pada arah keliling.

30

Jika tegangan tarik pada arah keliling telah melampaui kapasitas

tegangan tarik beton maka akan terjadi retak radial dan jika retak

radial terus berkembang maka akan mengakibatkan splitting failure

pada beton.

Splitting failure umumnya terjadi karena ketebalan cover beton tidak

sukup untuk menahan tegangan tarik keliling. Adanya retak radial atau

splitting failure mengakibatkan menurunnya kapasitas interlocking antara

ulir tulangan dan matriks beton disekitarnyayang secara keseluruhan juga

berakibat pada menurunnya bond antara beton da tulangan.

ACI dan SKSNI menganggap bahwa tegangan lekat (bond stress) antara

beton dan tulangan bekerja secara merata sepanjang penyaluran, dimana

panjang penyaluran adalah panjang tulangan tertanam minimum yang

diperlukan untuk menahan gaya tarik dari baja tulangan hingga mencapai

leleh.

Untuk mencari besarnya interlocking yang dapat diketahui dengan

melakukan pengujian cabut dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Jika luas permukaan nominal plat polos segi empat adalah As=2(t+b) Ld

sehingga kuat interlocking plat polos adalah :

1. Gaya plat polos yang dapat dipikul akibat geser (adhesi dan friksi)

F = As . fv

2. Tegangan geser silinder beton sebagai kuat lekat tulangan terhadap beton

Fv = (0,30√fc)

31

dimana

fv = Tegangan geeser yang disumbangkan beton (MPa)

berperan sebagai kuat lekat tulangan terhadap beton

fc = Kuat tekan beton yang diisyaratkan (MPa)

Ld = Kedalaman tanam tulangan (tinggi silinder beton 30 cm)

L Wahyudi, 1999, 168

3. Sehingga kuat interlocking plat polos

F = As . Fv

dimana As luas selimut tulangan polos As = 2 (t+b) Ld

4. Kuat interlocking tulangan spiral sebesar

F = Ass . Fv

Ass = Luas slug tulangan segi empat dipuntir / tulangan segi empat

= c . As = c . 2 (t+b) Ld

c = Konstanta yang belum diketahui / dicari dari hasil penelitian

Fv = Tegangan geser beton

Jika tegangan geser beton Fv = (0,30√fc) sama dengan tegangan

interlocking tulangan spiral adalah :

5. F = c . As . Fv = c . 2 (t+b) Ld . 0,30√fc

atau

( )

32

(a) (b)

Gambar 2.6. Penyaluran tulangan plat sebelum (a) dan sesudah dilakukan

pemuntiran (b)

2.2 Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang

Asumsi dasar untuk perencanaan beton bertulang adalah bahwa sama

sekali tidak boleh terjadi slip pada tulangan terhadap beton disekitarnya.

Dengan kata lain, tulangan dan beton sebaiknya tetap bersatu atau melekat

sehingga mereka akan bekerja sebagai satu kesatuan. Jika tidak ada lekatan

antara kedua material ini dan jika tulangan tidak diangkur pada ujungnya,

tulangan akan menarik beton. Akibatnya, balok beton akan bekerja seperti

beton tidak bertulang dan mengalami runtuhan mendadak segera setelah

beton retak.

Sangat jelas bahwa besar tegangan lekatan dalam balok beton bertulang

akan berubah ketika momen lentur balok berubah. Semakin tinggi tingkat

perubahan momen lentur (terjadi pada lokasi dengan geser yang tinggi) akan

33

semakin besar pula tingkat perubahan tarik tulangan dan demikian pula

tegangan lekatan.

Hal yang mungkin belum terlalu jelas adalah fakta bahwa tegangan

lekatan juga dipengaruhi secara drastis oleh perkembangan retak tarik dalam

beton. Pada titik dimana retak terjadi, seluruh tarik longitudinal akan

ditahan oleh tulangan. Pada jarak yang pendek di sepanjang tulangan pada

sebuah titik jauh dari retak., tarik longitudinal akan ditahan oleh tulangan

dan beton yang tidak retak. Pada jarak yang pendek ini bisa terjadi

perubahan tarik tulangan yang besar akibat beton yang tak retak yang

sekarang menerima tarik. Jadi tegangan lekatan pada beton disekitarnya,

dimana besarnya sama dengan nol pada daerah retak, akan berubah secara

drastis dalam jarak yang pendek ketika tarik dalam tulangan berubah.

Berikut adalah ketentuan-ketentuan dalam perhitungan perencanaan

beton bertulang berdasarkan SKSNI T15-1991-03:

1. Secara umum ukuran balok cukup diperkirakan dengan h = 1/10 l atau

1/15 l. Nilai ini berlaku untuk balok yang kedua tepinya ditumpu bebas

dan besarnya 1/10 l (hmin adalah 1/16 l atau 1/21 l, bergantung pada fy).

Sedangkan untuk balok yang kedua ujungnya menerus pada tumpuan

berlaku 1/15 l (hmin adalah 1/21 l atau 1/28 l ).

2. Pemilihan lebar balok sangat tergantung pada besarnya gaya lintang.

Yaitu sebesar b = 1/2 sampai 2/3 h.

3. Analisis momen lentur murni pada balok beton bertulang disebabkan

karena adanya pembebanan langsung berupa beban terpusat.

34

Gambar 2.7 Penggambaran momen yang terjadi akibat pembebanan

Berikut langkah-langkah perhitungannya :

1. Tentukan syarat batas dan panjang bentang.

Meliputi : Mutu beton f’c

Mutu baja fy

Dimensi balok ( lebar (b) dan tinggi (h))

2. Perhitungkan beban beban yang ditumpu oleh balok

WU = 1,2 WD + 1,6 WL

Dimana WD merupakan berat mati dari balok sendiri (atau

penambahan lain)

WL merupakan berat beban hidup yang ditentukan

3. Perhitungan tulangan

Perhitungan tulangan di pengaruhi oleh :

a. Tinggi balok (h)

b. Tebal penutup beton (p)

c. Taksiran diameter tulangan utama ϕp

a

35

d. Diameter sengkang yang diambil ϕs

Kemudian menghitung tinggi efektinya dengan rumus :

d = h - p - ϕs - 1/2 . ϕp

Momen lapangan diperoleh dengan rumus:

ML = P . a

Dari nilai ML yang diperoleh kita dapat nilai ρ berdasarkan pada 5.2a

“Buku Grafik dan Tabel Perencanaan Beton Bertulang” dimana:

ρmin < ρl < ρmax

Nilai ρmin dan ρmax dapat dilihat pada tabel berikut:

Sedangkan besarnya defleksi maksimum balok beton dapat dihitung

dengan rumus:

( )

Dimana P : Besar Pembebanan

a : jarak tumpuan dengan titik pembebanan

E : modulus elastisitas baja

I : momen inersia balok

L : panjang bentang balok

ρmin ρmax ρmin ρmax ρmin ρmax ρmin ρmax ρmin ρmax

240 (2400) 0,0025 0,0242 0,0029 0,0323 0,0032 0,0404 0,0035 0,0484 0,0038 0,0538

400 (4000) 0,0015 0,0122 0,0017 0,0163 0,0019 0,0203 0,0021 0,0244 0,0023 0,0271

35 (350)

f ’c Mpa (kg/cm2)

15 (150) 20 (200) 25 (250) 30 (300)f y Mpa

(kg/cm2)

89

BAB V

PENUTUP

5.1 Simpulan

Berdasarkan pada hasil analisis kuat lekat tulangan dengan panjang

penyaluran 30 cm dan defleksi balok beton bertulang dengan dimensi

panjang 1 meter lebar 10 cm dan tinggi 15 cm dengan menggunakan plat

baja tebal 3 mm lebar 15 mm panjang 1 meter dipuntir sebanyak 0x, 3x, 4x,

5x, dan 6 x dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Untuk hasil kuat tarik plat baja memiliki kuat tarik rata-rata sebesar

385,18 MPa.

2. Beton yang digunakan pada penelitian ini menggunakan ready mix

dengan kuat tekan rata-rata sebesar 16,563 MPa sehingga memenuhi

kekuatan tekan yanng digunakan sebesar 16 MPa.

3. Untuk hasil pengujian kuat lekat beton dengan tulangan menunjukkan

bahwa semakin banyak jumlah puntiran maka semakin besar juga

kapasitas interlocking dan tegangan lekat antara tulangan dengan matriks

beton. Hal ini dapat diketahui pula dengan semakin besarnya nilai

koefisien c sebanding dengan semakin banyaknya jumlah pemuntiran.

4. Hasil pengujian defleksi balok menunjukkan bahwa semakin banyak

jumlah pemuntiran maka kuat tekan balok terhadap defleksi semakin

besar. Hal ini dapat diketahui besarnya kuat tekan balok dengan tulangan

6 puntiran mencapai batas tekan ultimate sebesar 3200 kg. Dari seluruh

sampel yang diuji menunjukkan bahwa besarnya defleksi lebih kecil dari

90

besarnya defleksi hasil perhitungan analisis. Sementara itu, berdasarkan

ketentuan nilai daktalitas balok beton bertulang, dengan adanya

pertambahan jumlah pemuntiran menyebabkan peningkatan kekakuan

balok sehingga struktur balok semakin getas.

5. Perhitungan nilai koefisien C hasill uji pull out yang di analisis dengan

metode anova menunjukkan bahwa jumlah pemuntiran berpengaruh

signifikan terhadap nilai C. Dengan melakukan analisis perbandingan

terhadap nilai C hasil perhitungan momen dan defleksi menunjukkan hal

yang serupa. Hal ini menunjukkan bahwa nilai C hasil penelitian dapat

dipertanggung jawabkan.

6. Dapat ditentukan bahwa besar interlocking tulangan dengan matriks

beton dengan tulangan plat baja yang dipuntir dapat dihitung dengan

rumus berikut:

Jumlah

Pemuntiran

C

Rumus Interlocking

F = C . As . Fv = C . 2(t+b) Ld . Fv

0 1,00 F0 = As . Fv = 2(t+b) Ld . Fv

3 1,01 F3 = 1,04 As . Fv = 2,26(t+b) Ld . Fv

4 1,03 F4 = 1,11 As . Fv = 2,48(t+b) Ld . Fv

5 1,05 F5 = 1,24As . Fv = 2,72(t+b) Ld . Fv

6 1,07 F6 = 1,32As . Fv = 3,06(t+b) Ld . Fv

91

5.2 Saran

1. Menjadikan acuan penelitian ini untuk penelitian selanjutnya mengenai

perihal kuat lekat dan defleksi balok beton bertulang.

2. Dalam pelaksanaan penelitian kuat tarik plat baja yang telah dipuntir

ditemukan kesulitan berupa ketidaktersediaan dan kemampuan alat uji

sehingga perlu adanya pengembangan lebih lanjut untuk meningkatkan

hasil penelitian yang lebih relevan.

3. Dalam perhitungan tegangan dan regangan dapat dikembangkan dengan

menggunakan software abacus dan finite element

4. Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan sehingga mampu menghasilkan

data yang lebih aktual.

92

DAFTAR PUSTAKA

Bali, Ika, Sadikin, 2017. Prediksi Lendutan Akibat Bond Slip Pada Dinding Beton

Bertulang. Fast – Jurnal Sains dan Teknologi Vol. 1 No. 1, November 2017 ISSN

2598-9596.

Dipohusodo, Istimawan, 1996. Struktur Beton Bertulang. Jakarta: PT. Gramedia

Pustaka Utama.

Gideon Kusuma & W.C. Vis. 1993. Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang.

Jakarta : Penerbit Erlangga.

Joseph e. Bowles, 1980. STRUKTUR STEEL DESIGN, McGraw-Hill Book

Company, Inc.

Langi, William, Ellen J. Kummat, Hieryco Manalip, 2018. Tegangan Lekat

Antara Baja dan Beton dengan Mutu Beton 40-70 MPa. Jurnal Sipil Statik Vol.6

No.11 November 2018 (995-1002) ISSN: 2337-6732.

Nawi, E. 1990. Beton Bertulang. Jakarta : Erlangga.

Nuroji, 2004. Studi Eksperimental Lekatan Antara Beton dan Tulangan pada

Beton Mutu Tinggi. Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Diponegoro

Volume 12, No. 3, Edisi XXX Oktober 2004.

Pratikto, 2009, DIKTAT KONSTRUKSI BETON I, Politeknik Negeri Jakarta.

Sezen, Halil, Jack P. Moehle, 2003. Bond-Slip Behavior Of Reinforced Concrete

Members, Civil & Environmental Engineering & Geodetic Science, The Ohio

State University 470 Hitchcock Hall, 2070 Neil Ave., Columbus, OH 43210-1275

USA

SKSNI T15-1991-03. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan

Gedung. Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum.

SNI 07-0408-1989. Cara Uji Tarik Logam. PUSLITBANG-Badan Standarisasi

Nasional.

93

SNI 2493-2011. Tata Cara Pembuatan dan Perawatan Benda Uji Beton di

Laboratorium. PUSLITBANG-Badan Standarisasi Nasional.

SNI 4431-2011. Cara Uji kuat Lentur Beton Normal dengan Dua Titik

Pembebanan. PUSLITBANG-Badan Standarisasi Nasional.

SNI 2847-2013. Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung.

PUSLITBANG-Badan Standarisasi Nasional.

Sugupta Dewa P.G., Putu Deskarta, Adi Janitra Suardian, 2012. Studi Eksperimen

Atas Kekuatan Penghubung Geser Tipe Lekatan Dari Tulangan Baja Lunak

Berbentuk Spiral, Jurnal Ilmiah Teknik Sipil Vol. 16, No. 1, Januari 2012

Wahyudi, L. Rahim, Syahril A. 1999. Struktur beton Bertulang Standar Baru SNI

T-15-1991-03. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.