i

TINJAUAN KINERJA PERKUATAN LENTUR

BALOK BETON BERTULANG DENGAN PENAMBAHAN BAJA

RINGAN

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil

Disusun oleh :

MUSTOFA LATIFUL KHODIR

NIM: D100120115

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

iv

MOTTO

Katakanlah: "Adakah sama orang-orang yang mengetahui dengan orang-orang

yang tidak mengetahui?"

(Q.S. Az-Zumar:9)

Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-orang

yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat.

(Q.S. Al-Mujadilah: 11)

Jagalah Allah, niscaya Dia akan menjagamu. Jagalah Allah, niscaya kau dapati

Dia di hadapanmu. Jika engkau hendak meminta, mintalah kepada Allah, dan jika

engkau hendak memohon pertolongan, mohonlah kepada Allah.

(Al Hadits)

Di antara tanda keberhasilan diakhir adalah kembali kepada Allah di awal

(Ibnu Atha’illah al Iskandari )

Kejarlah sampai titik kejenuhan, bersungguh-sungguhnya dalam mengerjakan

tugas akhir karena perjuangan tiang mengkhianati hasil.

(Kedua Orang Tua)

v

PERSEMBAHAN

Karya ini saya persembahkan untuk :

Bapak Asihanto dan Ibu Parti tercinta, terimakasih atas do’a, support dan

kasih sayangnya. Semoga Allah memberikan balasan yang lebih dari apa yang

telah diberikan kepada saya dan semoga kami dijadikan anak yang selalu

berbakti di dunia dan akhirat. Aamiin.

Adik-adikku, Candra Gus Fatullah dan Rosa Oktavia Kharisma Putri

terimakasih atas do’a dan supportnya. Semoga selalu dalam lindungan Allah

dan berbakti kepada bapak dan ibu.

Keluarga besar eyang Pardi Parto Wirejo dan keluarga besar eyang Ahmad

Nawi. Terimakasih atas do’a dan supportnya.

Seluruh Dosen teknik sipil UMS yang telah mengajarkan ilmunya berdasarkan

keahlian pada bidang masing-masing.

Teknik Sipil UMS Angkatan 2012 yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu,

semoga tetap solid dan jangan lupa bersyukur

Jazakumullahu Khoiron katsiro. Semoga ilmu yang kami pelajari menjadi berkah

dan bermanfaat bagi umat. Aamiin.

vi

PRAKATA

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, puji dan syukur Penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT

yang telah melimpahkan segala rahmat, taufik dan hidayah-Nya, sehingga dapat

terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “TINJAUAN

KINERJA PERKUATAN LENTUR BALOK BETON BERTULANG

DENGAN PENAMBAHAN BAJA RINGAN“. Tugas Akhir ini disusun guna

melengkapi sebagianpersyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 pada

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Bersama dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun

mengucapkanbanyak terima kasih kepada :

1). Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD., selaku Dekan Fakultas Teknik

UniversitasMuhammadiyah Surakarta .

2). Bapak Mochamad Solikin, S.T, M.T, Ph.D., selaku Ketua Program Studi

Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3). Bapak Ir. Abdul Rochman, M.T., selaku Pembimbing Utama yang telah

memberikan dorongan, arahan serta bimbingan yang sangat bermanfaat bagi

Penulis.

4). Bapak Ir. Aliem Sudjatmiko, M.T., Bapak Budi Setiawan, S.T., M.T. dan

Alm. Bapak Basuki, S.T., M.T., selaku Anggota Dewan Penguji yang telah

memberikan dorongan, arahan serta bimbingan yang sangat bermanfaat bagi

Penulis.

5). Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Pembimbing Akademik.

6). Bapak dan Ibu dosen Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan.

7). Bapak dan Ibu serta keluarga besar tercinta yang selalu memberikan support,

baik secara moral, material, dan spiritual.

vii

8). Teman – teman teknik sipil angkatan 2012 seperjuangan, terimakasih atas

dukungannya.

9). Semua pihak– pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan

Tugas Akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari

sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun harapkan

penyusun guna penyempurnaan Tugas Akhir ini. Besar harapan penyusun semoga

Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penyusun, pembaca dan umum.

Wassalamu’alaykum wa rahmatullahi wa barakatuh.

Surakarta, 20 Agustus 2017

Penyusun

viii

DAFTAR ISI

Halaman

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

LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ....................................... iii

MOTTO ....................................................................................................... iv

PERSEMBAHAN ........................................................................................ v

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

DAFTAR ISI ................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xv

DAFTAR GRAFIK ..................................................................................... xvii

DAFTAR NOTASI....................................................................................... xviii

ABSTRAKSI................................................................................................. xx

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................... 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................... 5

A. Pengertian Beton ......................................................................... 5

B. Bahan Penyusun Beton................................................................ 5

1. Semen ( Portland ) ................................................................ 6

2. Agregat .................................................................................. 6

3. Air.......................................................................................... 6

C. Baja Tulangan ............................................................................. 7

D. Baja Ringan ................................................................................. 7

1. Bahan dasar baja ringan........................................................ 7

A. Latar Belakang Masalah............................................................... 1

B. Rumusan Masalah ......................................................................... 2

C. Tujuan Penelitian......................................................................... 2

D. Manfaat Penelitian....................................................................... 2

E. Batasan Masalah.......................................................................... 2

F. Keaslian Penelitian...................................................................... 3

ix

2. Metode pembentukan baja ringan......................................... 8

2a). Press brake .................................................................... 9

2b). Roll forming................................................................... 9

2c). Punching........................................................................ 9

BAB III LANDASAN TEORI ................................................................ 10

A. Umum.......................................................................................... 10

B. Bahan Penyusun Beton................................................................ 10

1. Air ......................................................................................... 10

2. Semen.................................................................................... 10

3. Agregat.................................................................................. 12

3a). Agregat halus................................................................. 12

3b). Agregat kasar................................................................. 12

C. Baja Tulangan dan Baja Ringan .................................................. 13

1. Baja tulangan......................................................................... 13

2. Baja ringan ............................................................................ 13

D. Kuat Tarik Baja............................................................................. 15

E. Kuat Tekan Beton ........................................................................ 16

F. Kuat Lentur Beton / Modulus of Repture..................................... 16

G. Momen Nominal Balok Beton Bertulang..................................... 17

H. Perencanaan Begel Balok Beton Bertulang................................ 19

I. Perhitungan Tulangan Balok Beton Bertulang............................. 21

1). Hitungan momen nominal...................................................... 21

2). Perencanaan begel.................................................................. 22

3). Kuat tumpu nominal paku beton............................................ 23

J. Perhitungan Teoritis Balok Beton Bertulang .............................. 23

K. Perencanaan Campuran Beton Menurut ACI .............................. 23

BAB IV METODE PENELITIAN ........................................................ 27

A. Umum.......................................................................................... 27

B. Bahan dan Peralatan Penelitian ................................................... 27

1. Bahan penelitian.................................................................... 27

1a). Semen portland .............................................................. 27

x

1b). Agregat halus ................................................................. 28

1c). Agregat kasar ................................................................. 28

1d). Besi tulangan ................................................................. 29

1e). Baja ringan..................................................................... 29

1f). Air ................................................................................... 30

2. Peralatan penelitian ............................................................... 30

2a). Oven ............................................................................... 30

2b). Timbangan ..................................................................... 31

2c). Ayakan standar............................................................... 31

2d). Penggetar ayakan .......................................................... 32

2e). Kerucut conus................................................................. 32

2f). Mesin uji Los Angeles ..................................................... 32

2g). Gelas ukur ...................................................................... 33

2h). Cetakan silinder ............................................................. 33

2i). Bekisting balok................................................................ 34

2j). Molen .............................................................................. 34

2k). Kerucut abram’s............................................................. 35

2l). Bak perendaman benda uji ............................................. 35

2m). Mesin uji kuat tekan ...................................................... 36

2n). Mesin uji kuat tarik ........................................................ 36

2o). Mesin uji kuat lentur ...................................................... 36

2p). Peralatan penunjang lain .............................................. 37

C. Tahapan Penelitian ...................................................................... 37

1. Tahap I................................................................................... 37

2. Tahap II ................................................................................. 37

3. Tahap III................................................................................ 38

4. Tahap IV................................................................................ 38

5. Tahap V................................................................................. 41

D. Pelaksanaan Penelitian ................................................................ 43

1. Pemeriksaan bahan................................................................ 43

1a). Pemeriksaan kualitas agregat halus .............................. 43

xi

1b). Pemeriksaan kualitas agregat kasar.............................. 46

2. Perhitungan rencana campuran beton ................................... 46

3. Pengujian kuat tarik baja ....................................................... 49

4. Pembuatan bekisting ............................................................. 49

5. Pembuatan benda uji ............................................................. 50

5a). Persiapan ....................................................................... 50

5b). Cara kerja pembuatan benda uji ................................... 50

6. Pengujian slump .................................................................... 52

6a). Peralatan yang digunakan ............................................. 52

6b). Cara kerja pengujian ..................................................... 52

7. Perawatan benda uji .............................................................. 53

8. Pengujian kuat tekan beton ................................................... 54

9. Pengujian kuat lentur beton................................................... 55

9a). Variasi A ........................................................................ 55

9b). Variasi B ........................................................................ 56

9C). Variasi C ....................................................................... 56

BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................... 58

A. Hasil Pengujian Bahan ............................................................... 58

1. Pengujian agregat halus ........................................................ 58

1a). Kandungan zat organik.................................................. 58

1b). Kandungan lumpur ........................................................ 59

1c). Berat jenis dan penyerapan air...................................... 59

1d). Gradasi agregat halus ................................................... 60

2. Pengujian agregat kasar ........................................................ 61

2a). Keausan agregat kasar .................................................. 61

2b). Berat jenis dan penyerapan air agregat kasar .............. 62

2c). Gradasi agregat kasar ................................................... 62

B. Mix Design Campuran Beton ..................................................... 64

C. Pengujian Slump ........................................................................ 65

D. Berat Jenis Beton ........................................................................ 65

E. Hasil Pengujian Kuat Tarik Baja................................................. 66

xii

F. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ............................................ 66

G. Hasil Pengujian Kuat Lentur ....................................................... 67

1. Pola keruntuhan benda uji .................................................... 67

1a). Pola keruntuhan benda uji A ......................................... 67

1b). Pola keruntuhan benda uji B ......................................... 67

1c). Pola keruntuhan benda uji C ......................................... 68

2. Analisis kekakuan balok........................................................ 68

2a). Analisis kekakuan teoritis .............................................. 69

2b). Analisis kekakuan eksperimen ....................................... 70

3Analisis retak awal .................................................................... 70

4Analisis beban ultimate ............................................................. 72

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ 75

A. Kesimpulan ................................................................................. 75

B. Saran .......................................................................................... 76

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar III.1. Kurva tegangan regangan baja biasa....................................... 14

Gambar III.2. Kurva tegangan regangan baja ringan..................................... 14

Gambar III.3. Uji kuat tarik baja.................................................................... 15

Gambar III.4. Uji kuat tekan beton silinder ................................................... 16

Gambar III.5. Uji kuat lentur balok beton bertulang normal ......................... 17

Gambar III.6. Skema hitungan momen desain balok..................................... 18

Gambar III.7. Skema hitungan begel balok beton bertulang ......................... 20

Gambar IV.1. Semen portland ....................................................................... 28

Gambar IV.2. Agregat halus .......................................................................... 28

Gambar IV.3. Agregat kasar .......................................................................... 29

Gambar IV.4. Tulangan besi .......................................................................... 29

Gambar IV.5. Baja ringan .............................................................................. 30

Gambar IV.6. Oven ........................................................................................ 30

Gambar IV.7. Timbangan .............................................................................. 31

Gambar IV.8. Ayakan standar........................................................................ 31

Gambar IV.9. Penggetar ayakan .................................................................... 32

Gambar IV.10. Kerucut conus ....................................................................... 32

Gambar IV.11. Mesin los angeles.................................................................. 33

Gambar IV.12. Gelas ukur ............................................................................. 33

Gambar IV.13. Cetakan agregat..................................................................... 34

Gambar IV.14. Bekisting balok ..................................................................... 34

Gambar IV.15. Molen .................................................................................... 35

Gambar IV.16. Kerucut abram’s ................................................................... 35

Gambar IV.17. Bak perendaman benda uji .................................................... 35

Gambar IV.18. Mesin uji kuat tekan.............................................................. 36

Gambar IV.19. Mesin uji kuat tarik ............................................................... 36

Gambar IV.20. Mesin uji kuat lentur ............................................................. 37

Gambar IV.21. Peralatan penunjang lain ....................................................... 37

Gambar IV.22. Uji kuat lentur balok beton bertulang normal ....................... 39

xiv

Gambar IV.23. Uji kuat lentur balok beton bertulang normal + baja ringan . 39

Gambar IV.24. Uji kuat lentur balok beton bertulang retak + baja ringan .... 39

Gambar IV.25. Detail penulangan benda uji A.............................................. 40

Gambar IV.26. Detail penulangan benda uji B .............................................. 40

Gambar IV.27. Detail penulangan benda uji C .............................................. 40

Gambar IV.28. Bagan alur penelitian ............................................................ 42

Gambar IV.29. Pengujian tarik tulangan baja................................................ 49

Gambar IV.30. Bekisting balok ..................................................................... 50

Gambar IV.31. Pembuatan benda uji ............................................................. 52

Gambar IV.32. Pengujian slump .................................................................... 53

Gambar IV.33. Perendaman benda uji ........................................................... 54

Gambar IV.34. Pengujian kuat tekan beton ................................................... 55

Gambar IV.35. Pengujian kuat lentur ............................................................ 57

Gambar V.1. Retak awal balok A .................................................................. 72

Gambar V.2. Retak awal balok B................................................................... 72

Gambar V.3. Balok A setelah mencapai beban ultimate ............................... 74

Gambar V.4. Balok B setelah mencapai beban ultimate................................ 74

Gambar V.5. Balok C setelah mencapai beban ultimate................................ 74

xv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel III.1. Komponen bahan baku semen type 1 ........................................ 11

Tabel III.2. Ukuran baja tulangan beton polos............................................... 13

Tabel III.3. Nilai deviasi standar ................................................................... 24

Tabel III.4. Hubungan factor air-semen dan kuat tekan rata-rata silinder

beton pada umur 28 hari .............................................................. 24

Tabel III.5. Faktor air semen maksimal ........................................................ 25

Tabel III.6. Nilai slump .................................................................................. 25

Tabel III.7. Ukuran maksimum agregat ........................................................ 26

Tabel III.8. Perkiraan kebutuhan air berdasarkan nilai slump dan ukuran

maksimum agregat...................................................................... 26

Tabel III.9. Perkiraan kebutuhan agregat kasar permrter kubik beton,

berdasarkan ukuran maksimum agregat dan modulus halus

pasirnya, dalam m3 ..................................................................... 26

Tabel IV.1. Variasi jenis dan jumlah benda uji ............................................. 38

Tabel IV.2. Proporsi campuran beton ........................................................... 49

Tabel V.1. Pengujian terhadap kandungan zat organik ................................. 58

Tabel V.2. Pengujian kandungan lumpur ...................................................... 59

Tabel V.3. Pengujian berat jenis dan penyerapan air .................................... 59

Tabel V.4. Pengujian gradasi agregat halus .................................................. 60

Tabel V.5. Pengujian keausan agregat .......................................................... 61

Tabel V.6. Pengujian berat jenis dan penyerapan agregat kasar ................... 62

Tabel V.7. Pengujian gradasi agregat kasar .................................................. 63

Tabel V.8. Hasil perhitungan campuran beton .............................................. 64

Tabel V.9. Hasil pengujian slump ................................................................. 65

Tabel V.10. Hasil pengujian berat jenis beton .............................................. 65

Tabel V.11. Hasil pengujian kuat tarik baja .................................................. 66

Tabel V.12. Hasil pengujian kuat tekan beton .............................................. 66

Tabel V.13. Hasil analisis kekakuan secara teoritis ...................................... 69

Tabel V.14. Hasil analisis kekakuan secara eksperimen ............................... 70

xvi

Tabel V.15. Hasil perhitungan beban retak awal secara teoritis dan

eksperimen ................................................................................. 71

Tabel V.16. Hasil perhitungan beban ultimate secara teoritis dan

eksperimen ............................................................................... 73

xvii

DAFTAR GRAFIK

Halaman

Grafik V.1. Gradasi agregat halus ................................................................. 61

Grafik V.2. Gradasi agregat kasar ................................................................. 64

Grafik V.3. Perbandingan kuat tekan beton .................................................. 67

xviii

DAFTAR NOTASI

A = luas penampang struktur, mm2.

As = luas tulangan longitudinal tarik, mm2.

A’s = luas tulangan longitudinal tekan, mm2.

Asb = luas tulangan bagi

As,maks = batas maksimum luas tulangan tarik pada perencanaan beton bertulang

As,min = batas minimum luas tulangan tarik pada perencanaan beton bertulang

As,u = luas tulangan yang diperlukan berdasarkan hasil hitungan

Av,u = luas tulangan begel yang diperlukan dari hasil hitungan

amaks,leleh= tinggi a maksimum pada batas tulangan tarik sudah leleh, mm

a’min,leleh= tinggi a minimum pada batas tulangan tekan sudah leleh, mm

b = lebar penampang struktur, mm

d = jarak antara tepi serat beton tekan dan pusat berat tulangan tarik, mm

ds = jarak antara pusat berat tulangan tarik dan tepi serta beton tarik, mm.

ds1 = jarak antara tepi serat beton tarik dan pusat berat tulangan tarik pada

baris pertama, mm.

Ec = 4700. √f′c = modulus elastisitas beton, MPa.

Es = modulus elastisitas baja tulangan = 200000 MPa.

h = tinggi penampang struktur, mm.

I = momen inersia penampang struktur, mm4.

Kmaks = faktor momen pikul maksimum, MPa.

Md = momen desain penampang struktur, Nmm.

Mn = momen nominal aktual penampang struktur, Nmm.

m = jumlah tulangan maksimum per baris selebar balok atau kolom.

MOR = Modulus of Repture, MPa.

n = jumlah total batang tulangan pada hitungan balok atau kolom.

S = suatu jarak sebesar 1 meter atau 1000 mm.

Sb = tebal selimut beton atau lapis lindung beton, mm.

Sn = jarak bersih antar tulangan pada arah horisontal, mm.

U = kuat perlu atau beban terfaktor, N, N/m atau Nmm.

Vc = gaya geser yang dapat ditahan oleh beton, N.

xix

Vn = gaya geser nominal pada struktur beton bertulang, N.

Vu = gaya geser perlu atau gaya geser terfaktor, N.

αs = konstanta yang digunakan untuk menghitung gaya geser oleh beton.

β = rasio sisi panjang terhadap sisi pendek penampang kolom, daerah beban

terpusat, atau daerah reaksi pada perhitungan pondasi telapak.

ε'c = regangan tekan beton.

ε's = regangan tarik baja tulangan.

λ = faktor beton agregat ringan.