TUGAS AKHIR

KAPASITAS LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN MENGGUNAKAN STYROFOAM

DISUSUN OLEH :

A.BESSE ANUGRAH

D111 11 903

JURUSAN SIPIL

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2016

ABSTRAK Berbagai macam inovasi telah dilakukan untuk medapatkan beton ringan, antara lain dengan menggunakan styrofoam sebagai pengganti sebagian agregat beton. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kapasitas lentur balok dengan penambahan 30% styrofoam terhadap volume beton normal. Balok beton styrofoam (SFC) akan dibandingkan dengan balok beton bertulang biasa (BN). Metode yang digunakan yaitu metode pembebanan monotonik yang menggunakan Two Point Load pada kecepatan Ramp Actuor Konstan sebesar 0.1 mm/dt sampai balok runtuh. Pengujian dilakukan terhadap dua variasi benda uji dengan total 4 (empat) benda uji. Benda uji I terdiri atas 2 (dua) buah beton normal,benda uji II terdiri atas 2 (dua) buah balok styrofoam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas beban balok normal styrofoam lebih tinggi 11,21 % dibandingkan balok normal. Kata kunci : Beton styrofoam, Kapasitas beban.

ABSTRACT

There is a lot of innovation that has been done in order to find hight weight concrete, such as using styrofoam as partial replacement of concrete aggregate. This research was intended to analyze, flrxurel capacity of concrete beam by adding 30% styrofoam by the volume of normal concrete, styrofoam concrete bean (SFC) will be compared with a normal reinforced concrete beam. The specimens was loaded by monotonic loading (two point load) with constant speed 0.1 mm/dt until the concrete be a failure. The testing was conductedon two variant specimens, with total 4 (four) specimens. First specimet consist of two normal concretes,second specimen consist of two styrofoam concretes, The result show that the load capacity of styrofoam concrete higher 11,21 % than normal concrete. Key words : Styrofoam concrete, Load capacity .

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

segala berkah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir

yang berjudul “Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang dengan menggunakan

Styrofoam ”, sebagai salah satu syarat yang diajukan untuk menyelesaikan studi pada

Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Hasanuddin. Tugas akhir ini disusun

berdasarkan hasil penelitian di Laboratorium Struktur dan Bahan Jurusan Sipil

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa selesainya tugas akhir ini berkat bantuan

dari berbagai pihak, utamanya dosen pembimbing :

Pembimbing I : Dr. Rudi Djamaluddin, ST.M.Eng

Pembimbing II : Dr. Eng. Rita Irmawaty, ST. MT.

Dengan segala kerendahan hati, penulis juga ingin menyampaikan terima

kasih serta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :

1. Ayahanda dan Ibunda tercinta atas kasih sayang, pengorbanan dan doanya.

2. Bapak Dr. Ing Ir. Wahyu H. Piarah, MS, ME., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin.

3. Bapak Dr.Ir.H. Muhammad Arsyad Thaha, selaku ketua Jurusan Sipil Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin.

4. Bapak Dr. Rudi Djamaluddin, ST.M.Eng., selaku dosen pembimbing I, yang

telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan

mulai dari awal penelitian hingga selesainya penulisan ini.

5. Ibu Dr. Eng. Rita Irmawaty, ST. MT. selaku dosen pembimbing II, yang telah

meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan mulai

dari awal penelitian hingga selesainya penulisan ini.

6. Bapak Dr. Rudi Djamaluddin, ST.M.Eng.,selaku kepala Laboratorium Struktur

dan Bahan Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

7. Bapak Dr. Ir. H. Mubassirang Pasra , selaku penasehat akademik Jurusan Sipil

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

8. Ibu Dr. Eng. Rita Irmawaty, ST. MT., yang telah banyak meluangkan waktu

dan tenaga untuk bimbingan dan pengarahan dalam penelitian ini.

9. Ibu Wa Ode Amala ST. selaku Mahasiswa S2 , Bapak Sudirman Sitang ST,

selaku staf Laboratorium Struktur dan Bahan Jurusan Sipil Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin atas segala bimbingan dan pengarahan selama

pelaksanaan penelitian di Laboratorium.

10. Seluruh dosen, staf dan karyawan Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas

Hasanuddin.

11. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin

khususnya Mizwar,Sabrina dan Kawan-kawan serta teman-teman yang tidak

dapat disebutkan satu persatu yang senantiasa memberikan semangat dan

dorongan. Serta adik-adik angkatan 2012,2013 Jurusan Sipil Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddi dan teman-teman angkatan yang tidak dapat disebutkan

satu persatu yang membantu dan mendukung dalam penyelesaian tugas akhir

ini.

12. Kakanda Wawa ST, kak Erwin ST, terkhusus Kak Rifaat, Atas segala

dukungan, doa, dan tenaga dalam membantu selama proses penelitian hingga

akhir penyusunan laporan ini serta sahabatku Zulkaidah S.Sos dan Sumarni

Usman calon SP. Semoga cepat nyusul, yang selalu mendukung, membantu

dan mendoakan

Penulis menyadari bahwa tulisan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan.

Oleh karena itu penulis mengharapkan kepada para pembaca, kiranya dapat

memberikan sumbangan pemikiran demi kesempurnaan dan pembaharuan tugas akhir

ini.

Akhir kata, semoga Tuhan Yang Maha Esa melimpahkan Rahmat-Nya kepada

kita, dan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang

berkepentingan.

Makassar, Januari 2016 Penulis

v

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ................................................................................................. i

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

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. viii

DAFTAR TABEL.................................................................................................. x

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ....................................................................................... I-1

1.2. Rumusan Masalah ................................................................................... I-3

1.3. Tujuan Penelitian ..................................................................................... I-4

1.4. Manfaat Penelitian ................................................................................... I-4

1.5. Ruang Lingkup/Batasan Masalah ............................................................. I-4

1.6. Sistematika Penulisan .............................................................................. I-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Hasil penelitian sebelumya ...................................................................... II-1

2.2. Material Penyusun Beton Ringan Styrofoam ........................................... II-2

2.2.1 Semen Portland Komposit ............................................................. II-3

2.2.2 Agregat ......................................................................................... II-5

2.3.3 Air ................................................................................................ II-8

2.2.4 Styrofoam...................................................................................... II-9

2.2.5 Kuat Tekan ................................................................................... II-14

vi

2.2.6 Kuat Lentur .................................................................................... II-16

2.3 Hubungan Beban dan Lendutan.... ............................................................ II-18

2.4. Retak pada Balok...................................................................................... II-20

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Jenis Penelitian dan Desain Penelitian ..................................................... III-1

3.1.1 Jenis Penelitian ............................................................................... III-1

3.1.2 Desain Benda Uji ......................................................................... III-2

3.1.3 Rancangan Benda uji untuk Penelitian Karakteristik Lentur ......... III-3

3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................................... III-5

3.3. Alat dan Bahan Penelitian ........................................................................ III-5

3.4. Prosedur Penelitian .................................................................................. III-6

3.5. Kerangka Prosedur Penelitian .................................................................. III-9

3.6. Varibel Penelitian .................................................................................... III-10

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Agregat .......................................................................... IV-1

4.1.1 Agregat Halus ............................................................................... IV-1

4.1.2 Agregat Kasar ............................................................................... IV-2

4.1.3 Komposisi Mix Design ................................................................. IV-3

4.1.4 Metode Pengecoran Balok Beton Beton Bertulang...........................IV-3

4.1.5 Karakteristik Beton Normal dan Styrofoam Fil Concrete ............... IV-5

4.2. Pola Sebaran Butiran Styrofoam.................................................................. IV-8

4.3. Pengujian Tarik Baja Tulangan....................................................................IV-9

4.4. Hasil Analisis Beton Bertulang dengan menggunakan

vii

Styrofoam Fill Concrete .................................................................................. IV-10

4.4.1 Kapasitas Momen .......................................................................... IV-12

4.4.2 Hubungan Beban dan Lendutan..................................................... IV-14

4.4.3 Hubungan Beban, Regangan dan Tegangan dan Lendutan ............. IV-19

4.4.4 Analisis Momen - Kurvatur ......................................................... IV-26

4.4.5 Analisa Retak dan Lebar Retak ..................................................... IV-29

4.4.6 Pola Retak...................................................................................... IV-31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ............................................................................................. ..V-1

5.2. Saran ....................................................................................................... V-1

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................

LAMPIRAN ..........................................................................................................

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Semen PCC

Gambar 2.2 Pasir Sungai

Gambar 2.3 Batu Pecah (Chipping)

Gambar 2.4 Styrofoam

Gambar 2.5 Analisis Balok Bertulangan Rangkap

Gambar 2.6 Hubungan antara Beban dan Lendutan

Gambar 3.1 Desain Balok dan Penampang Balok untuk Pengujian Lentur

Gambar 3.2 Kerangka Prosedur Penelitian

Gambar 3.3. Penepatan Strain Gauge beton dan Penempatan Strain Gauge baja

Gambar 4.1 Bagan Alir dan Proses pengecoran Balok beton bertulang

Gambar 4.2 Pengujian Silinder Beton umur 28 hari

Gambar 4.3 Pola Sebaran Styrofoam

Gambar 4.4 Alat Static Frame Loading untuk pengujian lentur

Gambar 4.5 Perbandingan Grafik Beban Lendutan

Gambar 4.6 Hubungan Beban dan Regangan Tekan Beton pada Balok Normal

Gambar 4.7 Hubungan Beban dan Regangan Tarik Beton pada Balok Normal

Gambar 4.8 Hubungan Beban dan Regangan Tekan Beton

Gambar 4.9 Hubungan Beban dan Regangan Tarik Beton pada Balok SFC

Gambar 4.10 Hubungan Tegangan dan Reagangan Tekan Beton pada Balok

Normal

ix

Gambar 4.11 Hubungan Beban dan Tegangan Beton pada Balok Normal

Gambar 4.12 Hubungan Tegangan dan Regangan Tekan Beton pada Balok

Styrofoam

Gambar 4.13 Hubungan Beban dan Regangan Tekan Beton pada BAlok

Styrofoam

Gambar 4.14 Momen kurvatur BN dan BSFC

Gambar 4.15 Distribusi Tegangan dan regangan Teori pada Balok Normal

Gambar 4.16 Distribusi Tegangan dan regangan pada hasil uji laboratorium

Gambar 4.17 Retak Lentur BN

Gambar 4.18 Retak Lentur BSFC

Gambar 4.19 Pola Retak Lentur BN 1

Gambar 4.20 Pola Retak Lentur BN 2

Gambar 4.21 Pola Retak Lentur BSFC 1

Gambar 4.22 Pola Retak Lentur BSFC 2

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi Semen Portland Komposit

Tabel 2.2 Spesifikasi expanded polystyrene/styrofoam

Tabel 3.1 Variabel Benda Uji

Tabel 4.1 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Halus

Tabel 4.2 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Kasar

Tabel 4.3 Komposisi Kebutuhan Bahan Campuran Beton 1 m3

Tabel 4.4 Karakteristik Beton Normal dan SFC

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Kuat Tekan Beton (MPa)

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Baja Tulangan

Tabel 4.7 Beban – Lendutan Pada Balok

Tabel 4.8 Hasil Analisa Momen pada Balok Normal

Tabel 4.9 Hasil Analisa Momen pada Styrofoam

Tabel 4.10 Analisa Beban Lendutan BN

Tabel 4.11 Analisa Beban Lendutan Balok SFC

Tabel 4.12 Hubungan beban dan lendutan pada Balok BN dan pada Balok

SFC

Tabel 4.13 Persentase Peningkatan Kapasitas Beban

Tabel 4.14 Persentase Peningkatan Kapasitas Momen

Tabel 4.15 Analisa Momen – kurvatur rata-rata pada balok Normal

xi

Tabel 4.16 Analisa Momen – kurvatur rata-rata balok SFC

Tabel 4.17 Panjang dan Lebar Retak Hasil Uji Lentur

Tabel 4.18 Analisa Lebar Retak

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beton sebagai bahan bangunan sudah lama diketahui dan digunakan secara

luas oleh masyarakat. Hal ini disebabkan karena beton mempunyai kelebihan

dibandingkan dengan bahan lainnya, diantaranya harganya yang relatif murah,

mudah dalam pengerjaan, dan perawatannya, mudah dibentuk sesuai kebutuhan,

tahan terhadap cuaca, tahan terhadap korosi, dan lebih tahan api. Oleh karena itu,

beton sebagai bahan bangunan memiliki peranan yang penting dalam kehidupan

masyarakat dan seringkali mempengaruhi suasana hidup bagi setiap individu.

Sebagian besar dari hidup manusia berada di sekitar atau di dalam

bangunan,seperti; perumahan, kantor-kantor, pabrik-pabrik, rumah sakit, jembatan

dan sebagainya. Pengaruh yang sedemikian luas itu mengakibatkan sektor

bangunan memegang peranan penting dalam meningkatkan kesejahteraan dan

perekonomian suatu negara.

Beton terbentuk dari campuran semen, air dan agregat yang akan mengeras

melalui proses kimiawi. Semen dan air akan membentuk pasta yang mengikat

agregat halus (pasir) dan agregat kasar (kerikil). Seiring perkembangan

infrastruktur yang pesat, material beton seringkali banyak diambil dari alam

secara berlebihan tidak melihat dan lupa akan dampak yang timbul, jika terjadi

pengambilan berlebihan akan terjadi kerusakan lingkungan dan ekosistem alam.

Mengingat sumber daya agregat kasar yang terbatas dan biasanya

mempunyai berat jenis yang besar, maka perlu adanya alternatif agregat halus

I-2

maupun kasar dari bahan lain untuk menggantikan agregat halus dan kasar alami

yang mempunyai berat jenis yang relatif kecil. Disamping itu, saat ini mulai

banyak dikembangkan agregat - agregat buatan dari bahan non-alami dan limbah.

Perkembangan industri yang sangat pesat ini menimbulkan dampak negatif

bagi lingkungan diantaranya semakin banyak limbah yang akan dihasilkan oleh

industri - industri tersebut. Untuk memperkecil dampak negatif dari banyaknya

limbah yang akan dihasilkan terhadap lingkungan, maka diupayakan untuk

mempergunakan salah satu dari sekian banyak limbah menjadi lebih bermanfaat

bagi kehidupan kita terutama dalam dunia teknik sipil.

Penggunaan material ringan sebagai bahan pembentuk struktur akan

mengurangi berat total dari suatu bangunan. Seperti diketahui bahwa penggunaan

bahan bangunan dengan massa rendah akan menjadikan berat struktur menurun

yang akan membawa berbagai macam keuntungan.

Beton ringan adalah beton yang mempunyai berat satuan tidak lebih dari

1900 kg/m2 (SNI 03-2847-2002). Pemakaian beton ringan pertama kali

diperkenalkan di Amerika pada Perang Dunia I (1917) oleh perusahaan

Emergency Fleet Bulding dengan memakai aggregate axpanded shale, dan

dipakai untuk konstruksi kapal serta perahu. Beton ringan bertulang tersebut

mempunyai kekuatan 34,4 Mpa dan berat isi 1760 kg/m3. Penggunaan beton

ringan dalam berbagai konstruksi berkembang dengan cepat. Dalam pembuatan

beton ringan salah satu bahan yang digunakan adalah Styrofoam.

Styrofoam biasa dikenal sebagai gabus putih yang umumnya digunakan sebagai

I-3

sebagai gabus putih pembungkus barang - barang elektronik. Styrofoam

merupakan salah satu bahan material yang memiliki berat jenis yang rendah.

Selain harganya yang relatif murah, styrofoam atau expanded polystyrene

yang terbuat dari polisterin atau yang lebih dikenal dengan gabus putih kerap

menjadi limbah industri maupun limbah rumah tangga yang menjadi masalah

lingkungan karena sifatnya yang tidak dapat membusuk dan susah terurai di alam.

Dengan digunakannya styrofoam pada campuran beton, maka secara total

berat beton akan lebih ringan serta nilai guna styrofoam akan bertambah, namun

hal ini akan berpengaruh pada kekuatan beton tersebut seiring dengan

penambahan styrofoam pada campuran beton. Pada penelitian ini dipakai beton

styrofoam ringan pada balok beton bertulang untuk diteliti sifat mekanikanya.

Sifat mekanika beton yang dimaksud adalah kapasitas lentur balok, dan pola retak

pada balok. Berdasarkan uraian di atas maka disusunlah tugas akhir dengan judul

“Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang dengan menggunakan Styrofoam ”

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang dikemukakan diatas, maka

dirumuskanlah permasalahan penelitian ini sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh penambahan Styrofoam 30%, terhadap kapasitas

lentur balok ?.

2. Bagaimana pola retak balok pada penambahan Styrofoam sebanyak

30% ?.

I-4

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penilitian ini adalah:

1. Untuk menganalisis pengaruh penambahan Styrofoam pada kekuatan

lentur balok normal dan balok beton Styrofoam.

2. Untuk membandingkan pola retak antara balok beton normal dengan

balok beton ringan styrofoam.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penilitian ini adalah:

1. Memberi informasi mengenai kapasitas lentur balok beton bertulang

menggunakan styrofoam.

2. Dapat dijadikan bahan referensi mengenai persentase styrofoam yang

baik digunakan dalam campuran beton.

3. Mengurangi pencemaran lingkungan dengan memanfaatkan limbah

sebagai bahan pengganti agregat yang akan bernilai ekonomis.

1.5 Ruang Lingkup/ Batasan Masalah

Dalam penelitian yang dilakukan, ada beberapa lingkup masalah yang

dibatasi untuk mencapai maksud dan tujuan yaitu :

1. Desain tulangan yang digunakan tulangan utama 3D13 (tulangan bawah),

2ɸ8 (tulangan atas).

2. Styrofoam yang digunakan berdiameter 3 mm-5mm.

3. Berupa agregat halus (pasir) dari bili bili.

I-5

4. Air yang digunakan dalam penelitian adalah air tanah.

5. Cetakan benda uji kuat lentur balok terbuat dari pelat baja dengan ukuran

lebar 15 cm, tinggi 25 cm dan panjang 310 cm. Semen yang digunakan

adalah Semen Portland Pozolan produksi PT. Semen Tonasa.

6. Kondisi styrofoam yang digunakan dalam adukan beton adalah kondisi

kering.

7. Benda uji terdiri dari 2 balok normal, 2 balok SFC.

8. Mutu beton yang direncanakan yaitu fc’ 25 MPa dan penambahan styrofoam

30% terhadap volume beton.

9. Nilai faktor air semen digunakan dari nilai mix design yang didapatkan dari

perhitungan metode DOE.

10. Pengujian beton dilakukan setelah beton berumur 28 hari.

11. Pencampuran bahan dilakukan dengan menggunakan alat mixer agar

tercampur secara homogen.

12. Uji eksperimental dilakukan dengan beban vertikal berupa beban terpusat

ganda (two points load) simetris secara monotonik.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah penulisan tugas akhir ini, sistematika yang digunakan

adalah dengan membagi kerangka penulisan dalam bab dan sub bab dengan

maksud agar lebih jelas dan mudah dimengerti. Terdapat 5 (Lima) pokok bahasan

berturut-turut yaitu :

I-6

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini menyajikan tentang gambaran umum mengenai latar belakang

pemilihan judul tugas akhir, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat

penelitian, batasan masalah, serta sistematika penulisan yang mengurai secara

singkat komposisi bab yang ada pada penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori secara singkat dan gambaran umum mengenai

karakteristik beton, kapasitas lentur balok, dan Styrofoam atau expanded

polystyrene.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini menyajikan bahasan mengenai tahapan, pengumpulan data, bahan

penelitian, lokasi penelitian, dan pengujian yang dilakukan.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini menyajikan hasil analisis perhitungan data-data yang diperoleh dari

hasil pengujian serta pembahasan dari hasil pengujian yang diperoleh.

BAB V. PENUTUP

Merupakan bab penutup yang berisikan kesimpulan dari hasil analisis

masalah dan disertai dengan saran-saran yang diusulkan.

II - 1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hasil Penelitian Sebelumnya

Beton normal merupakan bahan yang cukup berat, dengan berat sendiri

mencapai 2400 kg/m3. Untuk mengurangi beban mati pada suatu struktur beton

maka telah banyak dipakai jenis beton ringan. Menurut Standar Nasional

Indonesia 03-2847 tahun 2002, beton dapat digolongkan sebagai beton ringan jika

beratnya kurang dari 1900 kg/m3. Dalam membuat beton ringan tentunya

dibutuhkan material yang memiliki berat jenis yang ringan pula. Pada umumnya

berat jenis yang lebih ringan dapat dicapai jika berat beton diperkecil yang

berpengaruh pada menurunnya kekuatan beton tersebut. Pembuatan beton ringan

pada prinsipnya adalah membuat rongga di dalam beton. Semakin banyak rongga

udara dalam beton semakin ringan beton yang dihasilkan. Ada 3 macam cara

membuat rongga udara dalam beton, yaitu :

a. Yang paling sederhana yaitu dengan memberikan agregat ringan. Agregat

itu bisa berupa batu apung, styrofoam, batu alwa, atau abu terbang (fly ash)

yang dijadikan batu.

b. Menghilangkan agregat halus (agregat halus disaring, contohnya debu/abu

terbangnya dibersihkan).

c. Meniupkan atau mengisi udara di dalam beton. Cara ketiga ini terbagi lagi

menjadi secara mekanis dan secara kimiawi. Bahan campuran antara lain

II - 2

pasir kwarsa, semen, kapur, sedikit gypsum, air, dan dicampur alumunium

pasta sebagai bahan pengembang secara kimiawi.

Secara umum kandungan udara mempengaruhi kekuatan beton. Kekuatan

beton berkurang 5.5% dari kuat tekan setiap pemasukan udara 1% dari volume

campuran. Beton dengan bahan pengisi udara mempunyai kekuatan 10% lebih

kecil daripada beton tanpa pemasukan udara pada kadar semen dan workabilitas

yang sama (Murdock & Book, 1999). Pada beton dengan kekuatan menengah dan

tinggi, tiap 1% peningkatan kandungan udara akan mengurangi kekuatan tekan

beton sektar 5% tanpa perubahan air semen (Mehta, 1986). Pada penelitian ini

material tambahan yang digunakan adalah styrofoam.

2.2 Material Penyusun Beton Ringan Styrofoam

Pada umumnya, beton mengandung rongga udara sekitar 1% - 4%, pasta

semen (semen dan air) sekitar 25% - 40%, dan agregat (agregat halus dan agregat

kasar) sekitar 60% - 75% . Pencampuran bahan – bahan tersebut menghasilkan

suatu adukan yang mudah dicetak sesuai dengan bentuk yang diinginkan, karena

adanya hidrasi semen oleh air maka adukan tersebut akan mengeras dan

mempunyai kekuatan untuk memikul beban.

Material penyusun beton yang digunakan pada penelitian ini yakni Semen

PCC, agregat kasar dan halus, air, serta styrofoam dengan perbandingan variasi

yang berbeda - beda yakni 30% dan terhadap volume beton keseluruhan.

II - 3

2.2.1 Semen Portland Komposit

Semen Portland Komposit (semen PCC), cocok untuk bahan pengikat serta

direkomendasikan untuk penggunaan konstruksi umum dan bahan bangunan.

Semen PCC memenuhi kriteria SNI 15-7064-2004.

Gambar 2.1 Semen PCC

Semen adalah suatu jenis bahan yang memiliki sifat adhesi (adhesive) dan

kohesif (cohesive) yang memungkinkan melekatnya fragmen - fragmen mineral

menjadi suatu massa yang padat.

Semen portland komposit merupakan bahan pengikat hidrolis hasil

penggilingan bersama - sama terak semen portland dan gipsum dengan satu atau

lebih bahan anorganik. Bahan anorganik tersebut antara lain terak tanur tinggi

(blast furnace slag), pozolan, senyawa silikat, batu kapur, dengan kadar total

bahan anorganik 6-35% dari massa semen portland komposit. Semen portland

komposit dikategorikan sebagai semen ramah lingkungan dan digunakan untuk

hampir semua jenis konstruksi. Adapun Spesifikasi Semen Portland Komposit

II - 4

dapat dilihat pada tabet 2.1.

Tabel 2.1 Spesifikasi Semen Portland Komposit

Jenis Pengujian Satuan SNI 15 – 7064 - 2004 Semen Tonasa

(PCC)

Pengujian Kimia

SO3 Max 4.0 2.16

MgO Max 6.0 0.97

Hilang Pijar Max 5.0 1.98

Pengujian Fisika

Kehalusan

- Dengan Alat Belaine

- Sisa di atas ayakan 0.045 mm

m2/kg

%

Min 280

-

365

9.0

Waktu Pengikatan (Alat Vicast)

- Setting awal

- Setting akhir

Menit

Menit

Min. 45

Max. 375

120

300

Kekekalan dengan Autoclave

- Pemuaian

- Penyusutan

%

%

Max. 0.8

Max. 0.2

-

0.02

Kuat Tekan

- 3 hari

- 7 hari

- 28 hari

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

Min. 125

Min. 200

Min. 250

185

263

410

Panas Hidrasi

- 7 hari

- 28 hari

Cal/gr

Cal/gr

Max. 12

-

-

2.75

65.00

72.21

Kandungan Udara Mortar % Max. 12 5.25

(Sumber : PT. Semen Tonasa)

II - 5

Keunggulan dari semen PCC (Portland Composite Cement) yaitu lebih mudah

dikerja, suhu beton lebih rendah sehingga tidak mudah retak, permukaan acian

dan beton lebih halus, lebih kedap air, mempunyai kekuatan yang lebih tinggi

dibanding OPC (Ordinary Portland Cement). Hasil pengujian kimia dan

pengujian fisika dapat dilihat pada tabel 2.1.

2.2.2 Agregat

Mengingat bahwa agregat menempati 70-75% dari total volume beton maka

kualitas agregat sangat berpengaruh terhadap kualitas beton. Dengan agregat yang

baik, beton dapat dikerjakan (workable), kuat, tahan lama (durable), dan

ekonomis. Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agregat

alam atau agregat buatan (artificial aggregates). Secara umum, agregat dapat

dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu agregat kasar dan agregat halus.

Agregat yang baik dalam pembuatan beton harus memenuhi persyaratan,

yaitu (PBI, 1971) :

1. Harus bersifat kekal, berbutir tajam dan kuat.

2. Tidak mengandung lumpur lebih dari 5 % untuk agregat halus dan 1 %

untuk agregat kasar.

3. Tidak mengandung bahan-bahan organik dan zat-zat yang reaktif alkali.

4. Harus terdiri dari butir-butir yang keras dan tidak berpori.

A. Ageregat Halus

Dalam penelitian ini digunakan agregat halus yang berasal dari Sungai

Jeneberang, Sulawesi Selatan. Agregat halus dapat berupa pasir alam, pasir olahan

II - 6

atau gabungan dari kedua pasir tersebut. Ukurannya bervariasi antara No. 4 dan

No. 100 saringan standar Amerika.

Gambar 2.2 Pasir sungai

Agregat halus dapat digolongkan menjadi 3 jenis (Wuryati Samekto

2001:16):

1. Pasir Galian

Pasir galian dapat diperoleh langsung dari permukaan tanah atau dengan

cara menggali dari dalam tanah. Pada umumnya pasir jenis ini tajam,

bersudut, berpori, dan bebas dari kandungan garam yang membahayakan.

2. Pasir Sungai

Pasir sungai diperoleh langsung dari dasar sungai. Pasir sungai pada

umumnya berbutir halus dan berbentuk bulat, karena akibat proses gesekan

yang terjadi sehingga daya lekat antar butir menjadi agak kurang baik.

3. Pasir Laut

Pasir laut adalah pasir yang dipeoleh dari pantai. Bentuk butiran halus dan

bulat, karena proses gesekan. Pasir jenis ini banyak mengandung garam,

II - 7

oleh karena itu kurang baik untuk bahan bangunan. Garam yang ada dalam

pasir ini menyerap kandungan air dalam udara, sehingga mengakibatkan

pasir selalu agak basah, dan juga menyebabkan pengembangan setelah

bangunan selesai dibangun.

Agregat halus yang baik harus bebas bahan organik, lempung, partikel yang

lebih kecil dari saringan No. 100 atau bahan-bahan lain yang dapat merusak

campuran beton. (Edward G. Nawy hal : 14 )Agregat halus merupakan pasir alam

sebagai hasil disintegrasi ( alami ) batuan atau pasir yang dihasilkan oleh industri

pemecah batu dan mempunyai ukuran butir terbesar 5,0 mm. (SK SNI 03-2847-

2002).

B. Agregat Kasar

Gambar 2.3 Batu pecah (chipping)

Dalam penelitian ini digunakan agregat kasar yang berasal dari Sungai

Jeneberang, Sulawesi Selatan dengan ukuran diameter maksimum 20 mm.

Agregat kasar diperoleh dari alam dan juga dari proses memecah batu alam.

Agregat alami dapat diklasifikasikan ke dalam sejarah terbentuknya peristiwa

II - 8

geologi, yaitu agregat beku, agregat sediment dan agregat metamorf, yang

kemudian dibagi menjadi kelompok - kelompok yang lebih kecil. Agregat

pecahan diperoleh dengan memecah batu menjadi berukuran butiran sesuai yang

diinginkan dengan cara meledakan, memecah, menyaring dan seterusnya. Agregat

disebut agregat kasar apabila ukurannya sudah melebihi ¼ in ( 6 mm ).

Sifat agregat kasar mempengaruhi kekuatan akhir beton keras dan daya

tahannya terhadap disintegrasi beton, cuaca, dan efek-efek perusak lainnya.

Agregat kasar mineral ini harus bersih dari bahan-bahan organik, dan harus

mempunyai ikatan yang baik dengan gel semen. (Nawy 1998 : 13).

2.2.3 Air

Air adalah bahan dasar pembuatan beton. Berfungsi untuk membuat semen

bereaksi dan sebagai bahan pelumas antara butir-butir agregat. Pada umumnya air

minum dapat dipakai untuk campuran beton. Air yang mengandung senyawa-

senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula atau bahan kimia

lainnya, bila dipakai untuk campuran beton akan sangat menurunkan kekuatannya

dan dapat juga mengubah sifat-sifat semen. Selain itu air yang demikian dapat

mengurangi afinitas antara agregat dengan pasta semen dan mungkin pula

mempengaruhi kemudahan pengerjaaan. (Nawy 1998 : 12)

Air yang diperlukan dipengaruhi faktor-faktor yaitu :

1. Ukuran agregat maksimum : diameter membesar, maka kebutuhan air

menurun.

2. Bentuk butir : bentuk bulat, maka kebutuhan air menurun (batu pecah perlu

banyak air).

II - 9

3. Gradasi agregat : gradasi baik, maka kebutuhan air menurun untuk

kelecakan yang sama.

4. Kotoran dalam agregat : makin banyak silt, tanah liat dan lumpur, maka

kebutuhan air meningkat.

5. Jumlah agregat halus (dibandingkan agregat kasar) : agregat halus lebih

sedikit, maka kebutuhan air menurun. (Paul Nugraha 2007:74).

Adapun air yang digunakan pada penelitian ini adalah air PDAM yang

berada di Laboratorium Struktur dan Bahan Teknik Sipil Universitas Hasanuddin,

Gowa.

2.2.4 Styrofoam

Gambar 2.4 Styrofoam

Styrofoam yang memiliki nama lain polystyrene, begitu banyak digunakan

oleh manusia dalam kehidupannya sehari hari. Begitu Styrofoam diciptakan pun

langsung marak digunakan di Indonesia. Styrofoam pada umumnya digunakan

sebagai pembungkus barang elektronik dan makanan karena sifatnya yang tidak

mudah bocor, praktis dan ringan.

II - 10

Polystyrene ini dihasilkan dari styrene (C6H5CH9CH2) yang mempunyai

gugus phenyl yang tersusun secara tidak teratur sepanjang garis karbon dari

molekul. Styrofoam ini memiliki berat jenis sampai 1050 kg/m3, kuat tarik sampai

40 MN/m2, dan modulus lentur sampai 3 GN/m2, modulus geser sampai 0,99

GN/m2, angka poison 0,33 (Dharmagiri, I.B, dkk, 2008). Dalam bentuk butiran

(granular) expanded polystyrene mempunyai berat satuan sangat kecil yaitu 13-22

kg/m3. Sehingga expanded polystyrene dalam campuran beton sangat cocok

digunakan untuk mendapatkan berat jenis beton yang ringan.

Pada penelitian ini digunakan styrofoam dengan ukuran butir 3 mm – 5 mm.

Persentase penggunaan styrofoam sebesar 30% dari volume beton. Penetapan

persentase styrofoam berdasarkan penelitian variasi persentase styrofoam terhadap

volume beton normal untuk mendapatkan beton jenis beton ringan. (Agung, 2015)

dalam penelitiannya terhadap variasi persentase styrofoam 10%, 20%, 30% dan

50% yang mendapatkan berat jenis 1881 kg/m3 pada persentase styrofoam 30%.

Penelitian lainnya (Satyarno, 2006) menyatakan bahwa penambahan 30%

styrofoam meningkatkan kuat tarik lentur sebesar 1,21% terhadap kuat tarik lentur

pada penambahan 20% styrofoam.

Sifat– sifat Styrofoam :

1. Mempunyai berat jenis yang relatif ringan.

2. Tahan terhadap asam, basa, dan zat korosif.

3. Mempunyai titik leleh pada suhu 1020 - 1060 C.

4. Mampu menahan panas.

5. Dapat memperlambat timbulnya panas hidrasi.

II - 11

6. Dapat mengurangi beban gempa yang berkerja pada struktur.

Tabel 2.2 Spesifikasi expanded polystyrene/styrofoam

Spesifikasi

Ukuran butiran Styrofoam 3 mm – 5 mm

Berat jenis styrofoam (density) 13 – 22 kg/m3

Modulus young’s (E) 3000 – 3600 MPa

Kuat tarik styrofoam (tensile strength) 40 – 60 MPa

Specific heat styrofoam (c) 1,3 kJ/(kg.K)

Thermal conductivity styrofoam (k) 0,08 W/(m.K)

Sumber : Susanto, Ricki (2011)Analisis penambahan fly ash dalam campuran beton

dengan expanded polystyrene sebagai agregat ringan.

Penggunaan styrofoam dalam beton dapat dianggap sebagai rongga udara.

Namun keuntungan menggunakan styrofoam dibandingkan dengan rongga udara

dalam beton berongga adalah styrofoam mempunyai kuat tarik. Kerapatan atau

berat jenis beton dengan campuran styrofoam dapat diatur dengan mengontrol

jumlah campuran styrofoam dalam beton (Dharmagiri, I.B, dkk, 2008).

Menurut Tjokrodimulyo (1996) beton yang baik adalah jika beton tersebut

memiliki kuat tekan tinggi. Dengan kata lain bahwa mutu beton ditinjau hanya

dari kuat tekannya saja.

Beton ringan berdasarkan varian aggregatnya memiliki berbagai kekuatan

tekan yang berbeda-beda. Kuat tekan beton ringan berkisar antara 20 – 50 MPa,

sedang untuk beton normal berkisar antara 20 – 70 MPa. Beton ringan dapat

dibagi lagi dalam tiga golongan berdasarkan tingkat kepadatan dan kekuatan

II - 12

beton yang dihasilkan dan berdasarkan jenis aggregat ringan yang dipakai, beton

ringan dapat diklasifikasikan menjadi tiga yaitu:

1. Beton insulasi (insulating concrete) yaitu beton ringan dengan berat

(density) antara 300 kg/m3 - 800 kg/m3 dan berkekuatan tekan berkisar 0,69

- 6,89 Mpa, yang biasanya dipakai sebagai beton penahan panas (insulasi

panas) disebut juga low density concrete. Beton ini banyak digunakan untuk

keperluan insulasi, karena mempunyai kemampuan konduktivitas panas

yang rendah, serta untuk peredam suara.

2. Beton ringan dengan kekuatan sedang (Moderate Streng th Concrete) yaitu

beton ringan dengan berat (density) antara 800 kg/m3 - 1440 kg/m3, yang

biasanya dipakai sebagai beton struktur ringan atau sebagai pengisi (fill

concrete). Beton ini terbuat dari aggregat ringan buatan seperti: terak (slag),

abu terbang (fly ash), lempung, batu sabak (slate), batu serpih (shale), dan

aggregat ringan alami, seperti pumice, skoria, dan tufa. Beton ini biasanya

memiliki kekuatan tekan berkisar 6,89 - 17,24 Mpa.

3. Beton Struktural (Structural Concrete) yaitu beton ringan dengan berat

(density) antara 1440 kg/m3 - 1850 kg/m3 yang dapat dipakai sebagai beton

struktural jika bersifat mekanik (kuat tekan) dapat memenuhi syarat pada

umur 28 hari mempunyai kuat tekan berkisar > 17,24 Mpa Untuk mencapai

kekuatan sebesar itu, beton ini dapat memakai aggregat kasar seperti

expanded shale, clays, slate, dan slag.

Pada penelitian ini digunakan expanded polystyrene yang memiliki ukuran

butiran sebesar 3 mm – 5 mm. Persentase penggunaan expanded polystyrene pada

II - 13

campuran beton bervariasi yaitu sebesar 30%, dan dari volume beton. Penetapan

persentase expanded polystyrene yang bervariasi dimaksudkan untuk mengetahui

sifat mekanik beton (kuat tekan, kuat tarik belah, serta kuat lentur) terbaik dalam

campuran beton.

Styrofoam pada penelitian ini diperoleh dari pabrik P.T Kemasan Cipta

Nusantara Makassar yang merupakan salah satu produsen kemasan dari styrofoam

yang berada di wilayah Makassar, Sulawesi Selatan.

Sifat-sifat utama beton yang berhubungan dengan kepentingan praktisnya

adalah mengenai kekuatan, karakteristik, tegangan-regangan, penyusutan dan

deformasi, respon terhadap suhu, daya serap air, dan ketahanannya. Diantara sifat-

sifat beton yang paling mendapat perhatian adalah kekuatan beton, karena hal

tersebut yang merupakan gambaran umum mengenai kualitas beton.

I Gusti Ketut Sudipta dan Ketut Sudarsana (2009) bahwa koefisien

permeabilitas beton mengalami peningkatan akibat meningkatnya persentase

penambahan butiran styrofoam dalam campuran beton.

Giri I.B.D., I Ketut S., & Ni Made T (2008) tentang “Kuat Tekan dan

Modulus Elastisitas Beton Dengan Penambahan Styrofoam (Styrocon)”

menyimpulkan bahwa penambahan butiran styrofoam pada campuran beton dapat

menambah kelecakan (workability); penambahan butiran styrofoam membuat

beton lebih ringan dibandingkan dengan beton normal dan pada penambahan 40%

butiran styrofoam, berat isi beton sebesar 1838,267 kg/m3 (tergolong beton

ringan); kuat tekan beton dan modulus elastisitas beton mengalami penurunan

dengan bertambahnya butiran styrofoam.

II - 14

Yasser (2014) tentang Pengaruh tulangan sistem rangka terhadap kekuatan

lentur pada balok beton berlapis styrofoam, hasil uji lentur salah satu jenis

sampelnya menunjukkan bahwa penambahan styrofoam 30 % pada daerah tarik

dan tulangan vertikal (BSC) menyebabkan peningkatan kekuatan lentur balok

sebesar 0,98 % atau relatif sama terhadap balok normal. Dan pada tulangan sistem

rangka (BSCTR) kekuatan lentur meningkat sebesar 24,4% terhadap balok

normal.

Yoppi Juli Priyono (2014) pada penelitiannya menyimpulkan bahwa pada

penambahan 1% stryofoam akan menurunkan berat volume beton rata-rata sebesar

12% dengan rincian campuran 1% (turun 13%) , 2% (turun 22%) , 3% (turun

32%). Selain hal tersebut penambahan stryofoam pada beton menurunkan kuat

tekan beton normal.

Subhan, Tengku Fitriani L. (2005) dalam penelitiannya tentang Compressive

and Tensile Strength of Expanded Polystyrene Beads Concrete menyimpulkan

bahwa peningkatan kadar butiranpolystyrene akan mengurangi kuat tekan dan

kuat tarik beton.

2.2.5 Kuat Tekan

Kuat Tekan merupakan suatu parameter yang menunjukkan besarnya beban

persatuan luas yang menebabkan benda uji hancur oleh gaya tekan tertentu. Kuat

tekan menjadi parameter untuk menentukan mutu dan kualitas beton yang

ditentukan oleh agregat, perbandingan semen, dan perbandingan jumlah air.

Pembuatan beton akan berhasil jika dalam pencapaian kuat tekan beton telah

II - 15

sesuai dengan yang telah direncanakan dalam mix design. Adapun hal-hal yang

mempengaruhi kuat tekan beton yaitu :

1. FAS atau faktor air semen, hubungan fas dengan kuat tekan beton adalah

semakin rendah nilai fas maka semakin tinggi nilai kuat tekan beton. Tetapi

pada kenyataannya pada suatu nilai fas tertentu semakin rendah nilai fas

maka kuat tekan beton akan rendah. Hal ini terjadi karena jika fas rendah

menyebabkan adukan beton sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu

nilai optimal yang menghasilkan kuat tekan beton yang maksimal.

2. Umur beton, kekuatan beton akan bertambah sesuai dengan umur beton

tersebut. Kecepatan bertambahnya kekuatan beton dipengaruhi oleh fas dan

suhu perawatan. Semakin tinggi fas, maka semakin lambat kenaikan

kekuatan betonnya, dan semakin tinggi suhu perawatan maka semakin cepat

kenaikan kekuatan betonnya.

3. Jenis Semen, kualitas pada jenis-jenis semen memiliki laju kenaikan

kekuatan yang berbeda.

4. Efisiensi dari perawatan (curing), kehilangan kekuatan sampai 40% dapat

terjadi bila terjadi pengeringan terjadi sebelum waktunya. Perawatan adalah

hal yang sangat penting pada pekerjaan dilapangan dan pada pembuatan

benda uji.

5. Sifat agregat, dalam hal ini kekerasan permukaan, gradasi, dan ukuran

maksimum agregat berpengaruh terhadap kekuatan beton.

II - 16

2.2.6 Kuat Lentur

Kuat lentur beton adalah kemampuan beton untuk menahan gaya dengan

arah tegak lurus sumbu memanjang serat ditengah-tengah balok yang disangga

kedua ujungnya. Pada setiap penampang terdapat gaya-gaya dalam yang dapat

diuraikan menjadi komponen-komponen yang saling tegak lurus dan

menyinggung terhadap penampang tersebut. Komponen-komponen yang tegak

lurus terhadap penampang tersebut merupakan tegangan-tegangan lentur (tarik

pada salah satu sisi di daerah sumbu netral dan tekan pada sisi penampang

lainnya). Fungsi dari komponen ini adalah untuk memikul momen lentur pada

penampang.

Kuat lentur balok beton terjadi karena berlangsungnya mekanisme

tegangan-regangan yang timbul di dalam balok, pada keadaan tertentu dapat

diwakili oleh gaya-gaya dalam. Kuat lentur balok dikenal sebagai modulus runtuh

(modulus of rupture).

Seperti tampak pada gambar 2.3, di mana ND merupakan resultan gaya

tekan dalam dan merupakan resultan gaya tekan pada daerah yang berada diatas

garis netral. Sedangkan NT adalah merupakan resultan gaya tarik dalam dan

merupakan seluruh gaya tarik yang direncanakan untuk daerah yang berada di

bawah garis netral.

Resultan gaya tekan dalam dan resultan gaya tarik dalam arah garis kerjanya

sejajar, sama besar namun berlawan arah dengan jarak z sehingga membentuk

kopel momen tahanan dalam, dimana nilai maksimumnya disebut sebagai kuat

lentur (Istimawan; 1996).

II - 17

Gambar 2.3 Analisis Balok Bertulangan Rangkap

Langkah-langkah analisis balok persegi bertulangan rangkap:

a. Anggap bahwa tulangan tarik dan tulangan tekan telah leleh sehingga :

fs = fs’ = fy .................................................................. (2.1)

b. Dengan menggunakan persamaan pasangan kopel beton tekan dan tulangan

baja tarik dan tekan, tinggi balok tekan a dihitung dengan :

T = Cc + Cs …………………………………………………..(2.2)

As fy = (0.85f’c)ab + As’fy ........................................... (2.3)

a = (As - As ' ) fy = As1fy 0,85 fc’ b 0,85 fc’b…………………………...(2.4)

c. Tentukan letak garis netral c = a β1…………………………………………...(2.5)

d. Periksa regangan yang terjadi pada tulangan baja tekan dan baja tarik

dengan menggunakan diagram regangan.

ε’s = c – d’ . 0,003………………………………………(2.6) c

II - 18

εs = d – c . 0,003………………………………………...(2.7)

c

Dengan menganggap ε s ≥ ε y, yang berarti tulangan baja tarik telah leleh,

akan timbul salah satu dari kedua antara kondisi I dan kondisi II.

a. Kondisi I : εs’ ≥ εy, menunjukkan bahwa tulangan baja tekan leleh.

b. Kondisi II : εs’ ≤ εy, menunjukkan bahwa tulangan baja tekan belum leleh.

2.3 Hubungan Beban dan Lendutan

Hubungan beban - defleksi balok beton bertulang pada dasarnya dapat

diidealisasikan menjadi bentuk trilinier sebelum terjadi rupture seperti pada

diagram gambar 2.4 (Nawy, 2003):

lendutan

Gambar 2.4 Hubungan antara Beban dan Lendutan(Nawy, 2003)

Beb

an (k

N)

I II III

II - 19

Daerah I : Taraf praretak, dimana batang-batangnya strukturalnya bebas

retak. Segmen praretak dari kurva beban - defleksi berupa garis lurus yang

memperlihatkan perilaku elastis penuh.Tegangan tarik maksimum pada balok

lebih kecil dari kekuatan tariknya akibat lentur atau lebih kecil dari modulus

rupture ( fr) beton.

Daerah II : Taraf beban pascaretak, dimana batang-batang struktural

mengalami retak-retak terkontrol yang masih dapat diterima, baik distribusinya

maupun lebarnya. Balok pada tumpuan sederhana retak akan terjadi semakin lebar

pada daerah lapanga, sedangkan pada tumpuan hanya terjadi retak minor yang

tidak lebar. Apabila sudah terjadi retak lentur maka kontribusi kekuatan tarik

beton sudah dapat dikatakan tidak ada lagi. Ini berarti pula kekakuan lentur

penampangnya telah berkurang sehingga kurva beban –defleksi didaerah ini akan

semakin landai dibanding pada taraf praretak. Momen inersia retak disebut Icr.

Daerah III : Taraf retak pasca-serviceability, dimana tegangan pada

tulangan tarik sudah mencapai tegangan lelehnya. Diagram beban defleksi daerah

III jauh lebih datar dibanding daerah sebelumnya. Ini diakibatkan oleh hilangnya

kekuatan penampang karena retak yang cukup banyak dan lebar sepanjang

bentang. Jika beban terus ditambah, maka regangan εs pada tulangan sisi yang

tertarik akan terus bertambah melebihi regangan lelehnya εy tanpa adanya

tegangan tambahan. Balok yang tulangan tariknya telah leleh dikatakan telah

runtuh secara struktural. Balok ini akan terus mengalami defleksi tanpa adanya

penambahan beban dan retaknya semakin terbuka sehingga garis netral terus

mendekati tepi yang tertekan. Pada akhirnya terjadi keruntuhan tekan sekunder

II - 20

yang mengakibatkan kehancuran total pada beton daerah momen maksimum dan

segera diikuti dengan terjadinya rupture.

2.4 Retak pada Balok

Retak terjadi pada umumnya menunjukkan bahwa lebar celah retak

sebanding dengan besarnya tegangan yang terjadi pada batang tulangan baja tarik

dan beton pada ketebalan tertentu yang menyelimuti batang baja tersebut.

Meskipun retak tidak dapat dicegah, namun ukurannya dapat dibatasi dengan cara

menyebar atau mendistribusikan tulangan. Apabila struktur dibebani suatu beban

yang menimbulkan momen lentur masih lebih kecil dari momen retak maka

tegangan yang timbul masih lebih kecil dari modulus of rupture beton maka :

푓 = 0,70√f’c ………………………………………………. (2.8)

Apabila beban ditambah sehingga tegangan tarik mencapai 푓 , maka retak

kecil akan terjadi. Apabila tegangan tarik sudah lebih besar dari 푓 , maka

penampang akan retak.

Ada tiga kasus yang dipertimbangkan dalam masalah retak yaitu :

a. Ketika tegangan tarik 푓 <푓 , maka penampang dipertimbangkan untuk tidak

terjadi retak. Untuk kasus ini maka:

퐼 =1/12b.h³……………………………………………….. (2.9)

b. Ketika tegangan tarik 푓 =푓 , maka retak mulai timbul. Momen yang timbul

disebut momen retak dapat ditulis :

푀 = 푓 ……………………………………….. (2.10)

Dimana : c= h/2

II - 21

c. Apabila momen yang bekerja sudah lebih besar dari momen retak, maka

retak penampang sudah meluas. Untuk perhitungan digunakan momen

inersia retak (퐼 ), transformasi balok beton yang tertekan dan transformasi

dari tulangan n.퐴 .

Pada dasarnya ada tiga jenis keretakan pada balok (Gilbert, 1990):

1. Retak lentur (flexural crack), terjadi di daerah yang mempunyai harga

momen lentur lebih besar dan gaya geser kecil. Arah retak terjadi hampir

tegak lurus pada sumbu balok.

2. Retak geser (flexural shear crack), terjadi pada bagian balok yang

sebelumnya telah terjadi keretakan lentur. Retak geser lentur merupakan

perambatan retak miring dari retak lentur yang sudah terjadi sebelumnya.

3. Retak geser pada bagian balok (web shear crack), yaitu keretakan miring

yang terjadi pada daerah garis netral penampang dimana gaya geser

maksimum dan tegangan aksial sangat kecil.

Beton hanya mampu memikul regangan tarik yang relatif rendah sebelum

retak, setelah retak beton mengalami perpanjangan (elongation) dengan

melebarnya retakan dan pertambahan retakan yang baru. Dengan mengabaikan

regangan elastis yang kecil antar retakan, maka hubungan antara lebar retak

(crack width) dan regangannya dapat ditulis :

.…………………………………………(2.11)

dimana :

Wm = lebar retak rata-rata

εcf = regangan tarik

mcfm SW .

II - 22

Sm = spasi rata-rata retakan

Retak utama (primary crack) terbentuk setelah tegangan tarik pada serat tepi

beton mencapai kuat tarik beton, dan pada daerah sekitar retakan beton akan bebas

dari tegangan (stress-free-zone). Bila jarak maksimum dari tulangan ke serat tepi

luar dinyatakan sebagai Cmaks, maka :

..3 maksm CS ………………………………………….......... (2.12)

Ada beberapa ketentuan untuk menentukan lebar dan spasi retak yaitu :

a. Lebar retakan berdasarkan SKSNI T-15-1993-03

b. Lebar dan spasi retakan menurut CEB-FIP Code (1978)

c. Lebar retak menurut Gergely – Lutz

d. Spasi retakan menurut Collins dan Mitchell (1991)

Adapun lebar menurut SK SNI T-15-1991-03 lebar retakan dapat dihitung

seperti pada persamaan 14.

3 ..11 AdfW csh ……………………………………………… (2.13)

dimana :

W = lebar retak dalam mm x 10-6

βh = perbandingan lebar retak pada penampang tak bertulang terhadap lebar

retak penampang bertulang, mulai dari lubang retak ke garis netral. SKSNI

menetapkan nilai βh = 1,2

fs = tegangan pada tulangan, diambil sebesar fs = 0,6 fy

dc = jarak antara titik berat tulangan utama sampai ke serat tarik terluar

II - 23

A = penampang potongan tarik efektif yang berada disekeliling tulangan,

dimana letak dari tulangan sentris terhadap penampang tersebut. Untuk

pada persamaan 15. balok nilai A diambil :

nbdA c.2

…………………………………………………... (2.14)

n = jumlah batang tulangan perlebar balok (b)

III-1

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian dan Desain Penelitian

3.1.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian ini selain kajian pustaka, juga dilakukan uji eksperimental

tentang kapasitas lentur balok styrofoam. Untuk mencapai tujuan penelitian ini,

maka perlu direncanakan tahapan pelaksanaan. Tahapan - tahapan yang dilakukan

dalam penelitian ini adalah :

1. Uji material dan mix design beton

Pengujian ini terdiri dari pemeriksaan aggregat halus, aggregat kasar, air

dan semen. Mix desain beton f’c = 25 MPa dengan perhitungan sesuai SNI

03-3449-2002 tentang tata cara pembuatan campuran beton ringan dengan

agregat ringan.

2. Uji karakteristik baja tulangan

Pengujian ini meliputi pengujian kuat tarik tulangan ∅8 dan D13 yang akan

digunakan sebagai tulangan memanjang. Adapun tulangan geser

menggunakan tulangan ∅8. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui

tegangan leleh dan modulus elastisitas baja.

3. Uji kuat tekan

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kuat tekan beton yang telah

mengeras dengan benda uji berbentuk selinder.

III-2

4. Uji kuat lentur

Untuk mengetahui kuat lentur beton (modulus of rupture) dengan benda uji

balok berdimensi lebar 15 cm, tinggi 25 cm dan panjang 310 cm. Pembebanan

dilakukan pada ½ bentang atau 1/3 bentang agar diperoleh lentur murni (tanpa

gaya geser).

5. Pengujian balok utama

Dimensi dan tulangan balok dianalisa dengan metode kekuatan batas

(ultimate strength design) dan pengujian balok dilakukan dengan instrumen

standar pengujian balok eksperimental.

Sesuai dengan tujuan penelitian untuk mengetahui kapasitas lentur balok mbeton

bertulang dengan mengguankan Styrofoam sebanyak 30% dari volume beton

normal maka untuk mencapai tujuan tersebut akan dilakukan pengujian lentur.

3.1.2 Desain Benda Uji

Diketahui:

1. Kuat tekan beton f’c = 25 MPa

2. Tegangan leleh bajaa. D13 = 460 MPa

θ 8 = 349 Mpa

3. Modulus elastisitas baja Es = 200.000 MPa

4. Berat jenis beton = 24 kN/m3

5. Selimut beton (SNI-03-2847-2002, 7.7)d’ = 25 mm

6. Beban satuan P = 20 kN

III-3

3.1.3 Rancangan Benda Uji untuk Penelitian Karakteristik Lentur

1. Untuk mencapai keruntuhan lentur, maka balok dibuat menjadi balok

panjang.

2. Keruntuhan yang diinginkan adalah keruntuhan lentur lebih dahulu terjadi

sebelum keruntuhan geser.

3. Untuk memastikan bahwa keruntuhan geser tidak terjadi maka dipasang

tulangan geser lebih banyak ( beban keruntuhan geser 2 x beban keruntuhan

lentur).

Untuk keperluan pengujian karakteristik lentur balok, digunakan balok panjang

dengan dimensi :

Tinggi balok b = 150 mm.

Lebar balok h = 250 mm.

Tinggi efektif d = 175 mm.

Panjang balok L = 310 mm.

Digunakan tulangan longitudinal:

As = 324,03 mm2 ===> 3 D 13 = 339,12 mm2 > 324,03 mm2 .

As’ = 54,20 mm2 ===> 2 8 = 56,52 mm2 > 54,20 mm2.

Vu = 2(1/2 qL + P) = 41,8 kN.

Digunakan Sengkang :

∅ 8 – 8,5 cm.

∅ 8 – 17,5 cm (pada tengah bentang).

III-4

0.3 0.3 0.95 0.95 0.6

(a) Desain balok untuk pengujian lentur.

(b) Penampang balok untuk pengujian lentur.

Gambar 3.1 Desain balok dan penampang balok untuk pengujian lentur.

310

8 – 8,5

2 8

3 D13 A

A

B

B

12,5 12,5

8 – 17,5

potongan A-A

15 2 8 15

8–17,5 8–8,5 22,5

Beton normal f’c=25 MPa

3 D13

12,5

12,5

potongan B-B

25

perletakan

III-5

3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Bahan dan Struktur Gowa,

Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Waktu penelitian

berlangsung selama kurang lebih 5 bulan dari tanggal 5 Mei sampai tanggal 18

Oktober.

3.3 Alat dan Bahan Penelitian

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah :

- Universal testing Machine kapasitas 1000 KN untuk uji tekan dan tarik

belah menggunakan standar ASTM C39-94. dan uji modulus elastisitas

beton menggunakan standar ASTM C469-94.

- Alat uji lentur. Balok yang akan dilakukan pengujian lentur diletakkan pada

loading frame. Pada tengah bentang diletakkan seperangkat alat

pembebanan balok :

a. Actuator yaitu alat untuk memberi beban dengan kapasitas 80 kN

b. Load cell kapasitas 500 kN

c. Hydraulic ram berfungsi sebagai jack pemberi beban.

d. Data logger dan seperangkat komputer yaitu alat untuk merekam data yang

diukur oleh strain gauge, lvdt dan load cell.

- Alat ukur regangan baja. Strain gauge tipe FLA-2-11 (gauge factor 2,12 ±

1%) dipasang pada tulangan longitudional daerah tarik tengah bentang.

- Alat ukur regangan beton. Strain gauge tipe PFL-60-11( gauge factor 2,09 ±

1%).

III-6

- Alat ukur lendutan. LVDT (Linier Variable Displacement Tranducer)

dengan ketelitian 0,01 mm.

- Alat pendeteksi lebar retak.

- Cetakan silinder ukuran 10 cm x 20 cm.

- Cetakan balok ukuran 10 cm x 10 cm x 40 cm.

- Cetakan balok ukuran 15 cm x 25 cm x 310 cm.

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu :

- Semen Portland Komposit (Portland Composite Cement, PCC)

- Agregat halus dan kasar berasal dari Bili-Bili.

- Tulangan ulir D13 dan polos 8 produksi PT. Barawaja.

- Styrofoam 3 mm – 5 mm.

3.4 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian dilakukan dengan tahapan sebagai berikut :

Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Uji material dan mix design beton

Pengujian ini terdiri dari pemeriksaan aggregat halus, aggregat kasar, air

dan semen. Mix desain beton f’c = 25 MPa dengan perhitungan sesuai

metode DOE.

2. Uji karakteristik baja tulangan

Pengujian ini meliputi pengujian kuat tarik tulangan polos ∅8 dan ulir D13

yang akan digunakan sebagai tulangan memanjang. Adapun tulangan geser

III-7

juga menggunakan tulangan polos ∅8. Pengujian ini bertujuan untuk

mengetahui tegangan leleh dan modulus elastisitas baja.

3. Uji kuat tekan

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kuat tekan beton yang telah

mengeras dengan benda uji berbentuk selinder.

APf ci '

1

''1

2

Nff

Sn

cri

………………………………….. (3.1)

Sff crc 64.1''

dimana:

P = beban maksimum (N)

A = luas penampang selinder (mm2)

S = standar deviasi

f’ci = kuat tekan setiap sampel (MPa)

f’cr = kuat tekan rata-rata (MPa)

f’c = kuat tekan beton yang disyaratkan (MPa)

4. Uji kuat tarik belah

Pengujian tarik belah (splitting test) ini dilakukan untuk mengetahui kuat

tarik belah (ft) beton yang telah mengeras dengan benda uji berbentuk

selinder.

LDPf t

2. …………………………………………………. (3.2)

dimana:

III-8

ft = kuat tarik belah (MPa)

D = diameter selinder (mm)

L = panjang selinder (mm)

5. Uji Modulus Elastisitas

Dengan semakin berkembangnya penggunaan beton ringan, dipandang perlu

untuk menyertakan kerapatan ( density ) pada penetapan Modulus Elastisitas

bahan beton. Sesuai dengan SNI-03-1726-2002 dan SNI-03-2847-2002 di

gunakan rumus – rumus nilai modulus elastisitas beton yaitu :

Ec = 0,043Wc1,5 √fc’` ............................................ (3.3)

Di mana :

Ec = Modulus Elastisitas beton tekan ( Mpa )

Wc = Berat isi beton tekan ( Mpa )

fc’ = Kuat tekan beton ( Mpa )

Untuk beton kepadatan normal dengan berat isi ± 23 KN/m3 Ec boleh di

ambil sebesar 4700 √f’c.6.

6. Uji kuat lentur untuk mengetahui kuat lentur beton (modulus of rupture)

dengan benda uji balok berdimensi lebar 15 cm, tinggi 25 cm dan panjang

310 cm.

III-9

3.5 Kerangka Prosedur Penelitian

Gambar 3.2 Kerangka Prosedur Penelitian

Uji kuat tekan benda uji

ya

tidak

Pembahasan dan Kesimpulan

Kajian Pustaka

Teori Dasar dan Jurnal

Persiapan

Desain, Bahan dan Alat Pengujian

Beton Normal f’c 25 Mpa dan Styrofoam

Uji karakteristik material, Mix design / buat sampel

Baja Tulangan

Menentukan : fy, Es.

Mulai

Desain / Pembuatan Balok dan Perawatan

Pengujian Lentur Balok

- Setting-Up Instrumen - Pengukuran Lendutan dan Lebar Retak

Hasil Tes dan Pengolahan Data

Selesai

f’c ≥ 25 MPa

III-10

3.6 Variabel Penelitian

Variabel balok lentur (15 cm x 25 cm x 310 cm) yang akan diteliti bisa

dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Variabel Benda Uji

NO.

KODE PROFIL BALOK

1.

Balok

Normal

2.

Balok Styrofoam

III-11

Adapun penempatan strain gauge untuk mengukur regangan beton, baja

tulangan dan C seperti pada Gambar 3.3

(a). Penempatan strain gauge beton

(b). Penempatan strain gauge baja

(c). Penempatan LVDT

Gambar 3.3 Penempatan strain gauge beton,strain gauge baja, dan LVDT

IV-1

1 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil pengujian Agregat

Pengujian agregat dilakukan di Laboratorium Struktur dan Bahan Jurusan

Sipil Fakutas Teknik Universitas Hasanuddin. Pengujian agregat didasarkan.pada

standar ASTM. Hasil rekapitulasi pengujian agregat dapat dilihat pada Tabel 4.1.

4.1.1 Agregat Halus

Pengujian karakteristik agregat didasarkan pada SNI. Hasil pengujian dapat

dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Halus

NO KARAKTERISTIK

AGREGAT

INTERVAL

SPESIFIKASI

HASIL

PENGAMATAN KETERANGAN

1 Kadar lumpur

Maks 5 % 3.00% Memenuhi

2 Kadar organic

< NO. 3 NO. 1 Memenuhi

3 Kadar air

2% - 5% 2.04% Memenuhi

4 Berat volume

a. Kondisi

lepas 1.6 - 1.9 kg/liter 1.46 Memenuhi

b. Kondisi padat

1.6 - 1.9 kg/liter 1.51 Memenuhi

5 Absorpsi

Maks 2% 1.01% Memenuhi

6 Berat jenis

spesifik

a. Bj. Curah

1.6 - 3.3 2.40 Memenuhi

b. Bj. Kering Permukaan 1.6 - 3.3 2.43 Memenuhi

c. Bj. Semu

1.6 - 3.3 2.46 Memenuhi

7 Modulus kehalusan

1.50-3.80 2.56 Memenuhi

4.1.2 Agregat Kasar Ket : Agregat dicuci terlebih dahulu sebelum diuji

IV-2

4.1.2 Agregat Kasar

Pengujian karakteristik agregat didasarkan pada SNI. Hasil pengujian dapat

dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Kasar

NO. KARAKTERISTIK AGREGAT

INTERVAL SPESIFIKASI

HASIL PENGAMATAN KETERANGAN

1 Kadar lumpur 0.2% - 1% 0.30% Memenuhi

2 Kadar air 0.5% - 2% 1.01% Memenuhi

3 Berat volume

a. Kondisi lepas 1.6- 1.9 kg/liter 1.63 Memenuhi

b. Kondisi padat 1.6- 1.9 kg/liter 1.67 Memenuhi

4 Absorpsi maks 4% 3.31% Memenuhi

6 Berat jenis spesifik

a. Bj. Curah 1.6 - 3.3 2.49 Memenuhi

b. Bj. Kering Permukaan 1.6 - 3.3 2.58 Memenuhi

c. Bj. Semu 1.6 - 3.3 2.72 Memenuhi

7 Modulus kekasaran 6.0 - 7.1 6.72 Memenuhi

Agregat dicuci terlebih dahulu sebelum diuji

Pada Tabel 4.2 menunjukkan hasil pengujian karakteristik agregat kasar

yang diperoleh melalui tahap pengujian berdasarkan pada SNI. Hasil pengujian

karakteristik agregat kasar telah memenuhi spesifikasi 4.1.3 Komposisi Mix

Design.

IV-3

4.1.3 Komposisi Mix Design

Dari hasil pemeriksaan material dan hasil perhitungan mix design beton,

diperoleh komposisi agregat dan faktor air semen dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Komposisi kebutuhan bahan campuran beton untuk 1 m3

No Jenis Beton Berat (Kg) Kerikil Pasir Semen Air Styrofoam

1 Beton Normal 911.91 535.80 489.38 230.69 -

2 Beton styrofoam 30% 689.79 326.59 489.38 230.69 2.474

4.1.4 Metode Pengecoran Balok Beton Bertulang

Langkah-langkah pembuatan benda uji

1. Alat-alat yang akan digunakan dibersihkan terlebih dahulu, kemudian

menimbang bahan-bahan yang akan digunakan sesuai dengan komposisi

hasil mix design.

2. Menyiapkan molen yang bagian dalamnya sudah dilembabkan. Kemudian

pertama-tama tuangkan agregat kasar, agregat halus, dan semen. Aduk

hingga ketiga bahan tersebut tercampur merata.

3. Setelah ketiga bahan tersebut tercampur rata, masukkan air sedikit demi

sedikit (untuk beton normal), dan styrofoam (untuk beton styrofoam) secara

bergantian sesuai dengan variasi yang telah ditentukan.

4. Setelah tercampur rata, dilakukan uji slump untuk mengukur tingkat

workability adukan.

Sumber: Hasil Pengujian- Laboratorium Struktur & Bahan

IV-4

5. Apabila nilai slump telah memenuhi spesifikasi, selanjutnya adukan beton

dituangkan ke dalam cetakan.Agar beton menjadi padat, metode yang

dilakukan dengan vibrator untukbalok normal, sedangkan pada balok

styrofoam pemadatan dilakukan secara manual dengan tongkat pemadat

diameter 16 mm dan panjang 600 mm.

6. Diamkan selama 24 jam.

7. Setelah 24 jam, cetakan dibuka kemudian dilakukan perawatan beton.

Adapun Bagan alir metode pengecoran balok beton bertulang dapat dilihat pada

Gambar 4.1 (a). serta proses pengecoran pada Gambar 4.2 (b).

Tidak Ya

Memenuhi Spesifikasi

Perawatan Beton ≥ 28 hari

(a). Bagan alir metode pengecoran balok beton betulang

Persiapan alat dan

bahan

Balok beton bertulang siap diuji

Diamkan selama 24 jam, setelah itu cetakan dibuka

Adukan beton dituangkan ke dalam cetakan dengan cara dipadatkan.

Uji Slump test

Melakukan Mix/ mencampur alat dan bahan dengan menggunakan molen

IV-5

(b). Proses pengecoran balok beton bertulang

Gambar 4.1 Bagan Alir Proses pengecoran balok beton bertulang

4.1.5 Karakteristik Beton Normal dan Styrofoam Fill Concrete

Benda uji silinder dan balok beton diuji pada umur 28 hari.Pada gambar

berikut adalah pengujian silinder beton BN dan SFC menggunakan Universal

Testing Machine.

IV-6

Gambar 4.2 Pengujian silinder beton umur 28 hari

Adapun karakteristik beton normal dan styrofoam fill concrete (SFC) dalam

penelitian ini seperti ditampilkan pada Tabel 4.4.

IV-7

Tabel 4.4. Karakteristik Beton Normal dan SFC.

Parameter Beton Normal SFC Reduksi

Kuat tekan (f’c) 27,74 MPa 13,12 MPa 52,5 %

Berat Jenis (Wc) 22,86 Kg/m3 1881 Kg/m3 17,7 %

Kuat Tarik Belah (ft) 3,74 MPa 2 MPa 46,0 %

Kuat lentur (fr) 6,13 MPa 4,24 MPa 30,0 %

Modulus elastisitas (Ec) 22467,8 MPa 14967,9 MPa 33,4 %

Poison ratio (μ) 0.20 0.19 5 % Sumber: Hasil Pengujian- Laboratorium Struktur & Bahan Jurusan Sipil

Dari Tabel diatas terlihat bahwa kuat tekan SFC mengalami reduksi sebesar

52,5 % dibandingkan dengan BN karena semakin ringan berat jenis beton maka

kuat tekannya juga semakin kecil, penggunaan 30% styrofoam mengurangi berat

jenis beton sampai 17,7% dari berat jenis beton normal. Begitu pula dengan kuat

tarik belah turun sebesar 46 % dari beton normal karena styrofoam merupakan

bahan kedap air dan permukaan bahan yang licin sehingga lekatannya dengan

pasta beton kurang baik. Kuat lentur turun sebesar 30 % dan modulus elastisitas

33,4 %. Hal ini berarti penambahan styrofoam sebesar 30 % dapat menyebabkan

terjadinya penurunan kekuatan atau mutu beton dengan kata lain dapat diketahui

bahwa penurunan berat jenis beton diikuti oleh penurunan kekuatan beton.

Turunnya nilai modulus elastisitas SFC dipengaruhi oleh beberapa faktor,

diantaranya adalah kuat tekan beton. Makin rendah kuat tekannya maka modulus

elastisitasnya juga makin kecil, dimana perubahan panjang yang terjadi akibat

pembebanan tekan akan makin besar.

IV-8

Pengujian kuat tekan beton menggunakan mesin UTM kapasitas 1000 KN.

Adapun hasil perhitungan kuat beton rata-rata dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Kuat Tekan Beton(MPa)

Volume Styrofoam (%)

Umur Pengujian (Hari)

Kuat Tekan Beton Rata-Rata (Mpa)

0

7

14

28

20.94

24.25

27.74

30

7

14

28

8.21

11.03

13.12

Sumber: Hasil Pengujian- Laboratorium Struktur & Bahan

Dari Tabel 4.5 menunjukkan bahwa kuat tekan beton meningkat seiring

dengan bertambahnya umur beton. Hal ini disebabkan karena proses hidrasi pada

pasta semen yang terus meningkat dan memperkuat ikatan antara material. Namun

penambahan volume styrofoam akan menurunkan kuat tekan beton secara

signifikan yang disebabkan bobot styrofoam yang sangat ringan, sehingga

styrofoam dianggap sebagai rongga udara pada beton.

4.2 Pola Sebaran Butiran Styrofoam

Adapun pola sebaran styrofoam dalam beton dapat dilihat pada hasil core

drill balok SFC seperti tampak pada Gambar 4.3.

IV-9

Gambar 4.3 Pola sebaran styrofoam dalam beton

Pada Gambar 4.3 terlihat butiran styrofoam tersebar merata pada balok, dan

tidak mengalami perubahan bentuk butiran (tidak menyusut). Beton styrofoam

terlihat padat tanpa rongga walaupun metode pemadatannya tidak menggunakan

vibrator.

Untuk itu perlu juga diketahui bagaimana selanjutnya kekuatan balok SFC

apabila diaplikasikan pada beton bertulang dengan perencanaan tulangan under

reinforced menggunakan baja ulir.

Diharapkan ada pengaruh yang signifikan terhadap perilaku lentur balok

SFC pada saat dikombinasikan dengan tulangan baja ulir.

4.3 Pengujian Tarik Baja Tulangan

Hasil Pemeriksaan kuat tarik baja tulangan dapat dilihat pada Tabel 4.6.

IV-10

Tabel 4.6 Hasil pengujian tarik baja tulangan

Diameter Sampel

Fy (MPa)

fs maks (MPa)

Regangan ԑs

Es

MPa

θ 8

349

469

0,0025

187,77

D13

460

606

0.0021

288,72 Sumber : Hasil olahan data

4.4 Hasil Analisis Kapasitas Beton Bertulang dengan Menggunakan

Styrofoam Fill Concrete

Pengujian balok beton dilakukan saat umur beton 28 hari. Pengujian balok

ini dilakukan dengan meletakan balok diatas 2 tumpuan dan dibebani 2 beban

terpusat. Pembebanan dilakukan secara bertahap sampai balok runtuh. Adapun

data-data yang diambil pada penelitian ini adalah beban saat terjadi retakan

pertama, beban pada saat tulangan mengalami leleh, beban ultimit dan lendutan

pada beton. Nilai lendutan diperoleh dari pembacaan LVDT yang diletakkan di

bawah specimen balok seperti terlihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Alat Static Frame Loading untuk pengujian lentur

IV-11

Balok mempunyai karakteristik utama yaitu lentur.Dengan sifat tersebut,

balok merupakan elemen bangunan yang dapat diandalkan untuk menangani

momen lentur.

Pengujian balok lentur pada penelitian ini dibuat benda uji dengan dimensi

balok: lebar 150 mm, tinggi 250 mm dan panjang 3.100 mm, tulangan utama tarik

dan tekan 2 Ø 8 mm dan 3 D13 mm, tulangan sengkang Ø 8 – 100 mm sebanyak 4

buah balok dengan 2 variasi. Balok beton bertulang tersebut diletakkan pada

loading frame yang kuat dan ditumpu sendi – rol pada kedua ujungnya.Bentang

bersih balok 2500 mm, dan dibebani secara simetris pada titik sejauh 950 mm dari

masing-masing tumpuan.

Pembebanan statik dilakukan dengan hydraulic jack, secara bertahap dengan

interval kenaikkan beban sebesar 1 kN dan kecepatan pertambahan beban 0,1

kN/detik sampai beban maksimum. LVDT untukmengukur defleksi dipasang pada

tiga titik dibawah balok tepatnya pada titik two point loading dan tengah

bentangnya.

Data hasil pengujian kemampuan balok normal dan balok SFC dalam

menahan beban dan besarnya lendutan yang terjadi dapat dilihat dalam Tabel 4.7

Tabel 4.7 Beban – lendutan pada balok

Balok Retak awal (kN)

Beban leleh (kN)

Ultimit (kN)

Lendutan tengah bentang

cr (mm)

cr (mm)

cr (mm)

BN 1 12,66 55,34 56,67 1,58 10,15 10,48 BN 2 10,00 55,84 59,51 1,06 11,28 12,84

Rata-rata 11,33 55,59 58,09 1,32 10,71 11,66 BSFC 1 15,17 63,51 64,34 1,91 12,88 16,42 BSFC 2 24,50 64,84 66,51 3,99 11,38 15,51

Rata-rata 19,88 64,18 65,43 2,95 12,14 15,97

Sumber: Hasil olahan data

IV-12

Dari Tabel 4.7 terlihat kekuatan ultimit rata-rata balok terhadap uji lentur

menunjukkan terjadinya peningkatan kekuatan balok SFC sebesar 11,21%

terhadap balok normal.

4.4.1 Kapasitas Momen

A. Kapasitas Momen pada balok Normal

Pada Tabel 4.8 ditampilkan perbandingan besarnya kapasitas momen yang

terjadi pada kondisi awal retak, kondisi tulangan leleh dan kondisi ultimit antara

perhitungan desain dan hasil penelitian laboratorium pada balok normal.

Kapasitas momen pada balok normal terdapat pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Hasil analisa momen pada balok normal

Kondisi Teori Hasil Penelitian

BN rata-rata

P(kN) Momen

(kNm) P (kN)

Momen

(kNm) Awal retak (Mcr) 9,32 5,468 11,336 6,424 Awal Leleh (My) 54,28 26.82 55,595 27,586 Beban Ultimit (Mu) 74,46 36,413 58,095 27,636

Pada Tabel 4.8 analisa kapasitas momen balok BN pada pengujian kapasitas

lentur balok. Kondisi retak awal terjadi pada beban 11,336kN dengan kapasitas

momen sebesar 6,424 kNm, hasil ini kurang lebih sesuai dengan hasil perhitungan

teoritis. Demikian pada kondisi kapasitas momen pada saat terjadi kondisi beban

leleh.Hasil ini sedikit berbeda dengan analisa desain yang menghasilkan beban

lebih tinggi yaitu 74,46 kN, dan Mu sebesar 36,41 kNm.Sedangkan Nilai Mu

pada hasil uji 58,095 dan Mu sebesar 27,636 kNm.

Sumber : Hasil olahan data

IV-13

Secara garis besar, momen kapasitas pada kondisi awal retak dan tulangan

leleh data analisa desain dan hasil pengujian penelitian relatif sesuai.

B . Kapasitas Momen Pada Balok Styrofoam

Pada Tabel 4.9 perbandingan besarnya kapasitas momen yang terjadi pada

kondisi awal retak, kondisi tulangan leleh dan kondisi ultimit antara perhitungan

desain dan hasil penelitian laboratorium pada balok dengan Penambahan

Styrofoam sebesar 30%.

Tabel 4.9 Hasil analisa momen pada balok Styrofoam

Kondisi

Teori Hasil Penelitian BN rata-rata

P

(kN)

Momen

(kNm)

P

(kN)

Momen

(kNm)

Awal retak (Mcr)

5,39

3,82

19,88 9,534

Awal leleh baja (My) 32,77

29,31

64,180 31,309

Beban ultimit (Mu) 62,24 30,389 65,430 31,902

Pada Tabel 4.9 analisa kapasitas momen balok Styrofoam pada pengujian

kapasitas lentur balok. Kondisi retak awal terjadi pada beban 19,88 kN dengan

kapasitas momen sebesar 9,534 kNm, hasil ini kurang lebih, sesuai dengan hasil

perhitungan teoritis. Demikian pada kondisi kapasitas momen pada saat terjadi

kondisi beban leleh dan kondisi pada beban ultimit

Sumber: Hasil olahan data

IV-14

4.4.2 Hubungan Beban dan Lendutan

A. Hubungan Beban dan Lendutan pada Balok Normal

Pada Tabel 4.10 perbandingan besarnya beban, lendutan dan yang terjadi

pada kondisi awal retak, kondisi tulangan leleh dan kondisi ultimit antara hasil

perhitungan desain dan hasil penelitian laboratoriump ada balok normal.

Tabel 4.10 Analisa beban lendutan BN

Kondisi Teori Hasil Penelitian

BN rata-rata

P (kN) δ(mm) P (kN) δ(mm)

Awal retak (Mcr)

9,32

1,20 11,336 1,32

Awal leleh baja (My) 54,28 2,00 55,595 10,715

Beban ultimit (Mu) 74,46 4,17 58,095 11,66

Sumber : Hasil Olahan Data

Pada Tabel 4.10 analisa beban-lendutan balok BN pada pengujian kapasitas

lentur balok, kondisi retak awal terjadi pada beban 11,336 kN, Hasil ini lebih

besar dari analisa desain yaitu 9,322 kN dengan lendutan kurang lebih mendekati

antara desain dan hasil uji yaitu 1,32 mm. Pada kondisi tulangan leleh, hasil

pengujian diperoleh beban 55,595 kN kurang lebih sesuai dengan hasil analisa

desain yaitu 54,28 kN. Demikian juga lendutan sesuai dengan hasil perhitungan

teoritis. Pada kondisi ultimit, hasil pengujian diperoleh beban puncak 58,095 kN,

lendutan 11,66 mm.

Secara garis besar, beban pada kondisi awal retak dan tulangan leleh data

analisa desain dan hasil pengujian penelitian relatif sesuai, hanya pada beban

IV-15

ultimit yang berbeda, dimana hasil uji BN hanya mencapai 71,83 % dari hasil

beban desainnya.

B. Hubungan Beban dan Lendutan pada Balok Styrofoam

Pada Tabel 4.11 perbandingan besarnya beban, lendutan dan yang terjadi

pada kondisi awal retak, kondisi tulangan leleh dan kondisi ultimit antara

perhitungan desain dan hasil penelitian laboratorium pada balok dengan

penambahan Styrofoam sebanyak 30% dari volume beton.

Tabel 4.11 Analisa beban lendutan balok SFC

Kondisi

Teori Hasil Penelitian

SFC rata-rata

P (kN) Δ

(mm) P (kN)

Δ

(mm)

Awal retak (Mcr)

5,39

0,63 19,838 2,95

Awal leleh baja (My) 32,77 3,24 64,180 12,14

Beban ultimit (Mu) 62,24 6,05 65,430 15,97

Sumber : Hasil Olahan data

Pada Tabel 4.11 pengujian kerakteristik lentur balok SFC kondsi retak awal

terjadi pada beban rata-rata 19,838 kN, atau persentase kenaikan terhadap beban

desain sebesar 72.412 %.Pada kondisi tulangan leleh, hasil pengujian diperoleh

beban 64,180 kN lebih besar 95,8 % dari hasil analisa desain yaitu 32,770 kN dan

lendutan lebih besar dari teori yaitu 12,14 mm . Pada kondisi ultimit, hasil

pengujian menunjukkan kesesuaian antara hasil uji dan hasil desain.

IV-16

C. Perbandingan Balok Styrefoam dan Balok Normal

Dari tabel tiap - tiap variasi balok yang terlihat pada Gambar 4.10 dan

Gambar 4.11 maka diperoleh data seperti pada Tabel 4.12.

Tabel 4.12 Hubungan beban dan lendutan pada Balok BN dan Balok SFC

Tipe

Beban (kN) Lendutan (mm)

Pcr Py Pu Δcr Δy Δu

BN 11,336 55,595 58,095 1,32 10,715 11,66

BSFC 19,838 64,180 65,430 2,95 12,14 15,97

Sumber : Hasil Pengujian Laboratorium Struktur dan Bahan

Tabel 4.12 menjelaskan peningkatan kapasitas beban seiringan dengan

penambahannStyrofoam sebanyak 30%. Dimana pada Balok normal kapasitas

beban maksimumnya yaitu sebesar 58,095 kN dengan lendutan sebesar 11,66 mm.

Setelah diberi penambahan 30% Styrefoam yaitu pada Balok SFC, kapasitas

beban maksimal meningkat sebesar 65,430kN dengan lendutan sebesar 15,97 mm.

Hubungan kapasitas beban dan lendutan pada penambahan Styrofoam

sebesar 30% dari volume beton terlihat juga pada gambar 4.5.

IV-17

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15

beba

n(kN

)

lendutan(mm)

BN

SFC

Gambar 4.5 Perbandingan grafik beban-lendutan

Pada Gambar 4.5 kuat lentur rata-rata BN pada saat retak awal lebih rendah

dari balok SFC.Karena sifat BN yang lebih getas bila dibandingkan dengan SFC

sehingga BN lebih cepat mengalami retak.

Kemudian pada saat tulangan leleh, BN juga menunjukkan kekuatan lentur

yang lebih rendah.

Pada saat beban ultimit, kuat lentur balok Normal sebesar 58,095 kN dengan

lendutan 11,66 mm sedangkan beban ultimit balok SFC sebesar 65,430 kN

dengan lendutan sebesar 15,97 mm, lebih besar dari balok normal kemungkinan

karena penggunaan styrofoam dan tulangan baja ulir menjadikan struktur balok

lebih daktail sehingga meningkatkan kekuatannya dalam menahan lentur. Dari

kurva tersebut dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu : jika mutu beton lebih

IV-18

tinggi, maka modulus elastisitasnya akan semakin besar sehingga beton bersifat

lebih getas (brittle); sedangkan beton dengan kekuatan lebih rendah lebih ductile

(ulet) daripada beton berkekuatan lebih tinggi, artinya beton tersebut akan

mengalami regangan yang lebih besar sebelum mengalami kegagalan (failure).

Presentase Peningkatan kapasitas beban balok normal terhada balok

Styrofoam dapat lebih detail dilihat pada Tabel 4.13.

Tabel 4.13 Persentase Peningkatan Kapasitas Beban

Tipe Beban (kN) Persentase Peningkatan

Pcr Py Pu Pcr Py Pu BN 11,336 55,595 58,095 - - -

BSFC 19,838 64,180 65,430 42,85% 13,376% 11,21%

Dari Tabel 4.13 menjelaskan persentase peningkatan kapasitas beban balok

BN dan balok SFC seiring dengan penambahan Styrofoam sebanyak 30%.

Pada beban ultimit pada tabel 4.9 diperoleh momen ultimit dan persentase

peningkatan momen ultimit terhadap balok kontrol yang dapat dilihat pada tabel

4.14.

Tabel 4.14 Persentase Peningkatan Kapasitas Momen

Tipe

Beban Ultimate (kN)

Momen Ultimate (kNm)

% kekuatan balok terhadap balok kontrol

BN 58,095 27,636 -

BSFC 65,180 31,902 13.372%

Sumber: Hasil olahan data

Sumber: Hasil Pengujian- Laboratorium Struktur & Bahan

IV-19

0

10

20

30

40

50

60

70

-200-150-100-500

Beba

n (k

N)

Regangan tekan beton pada balok normal (10-6)

Dari Tabel 4.14 menjelaskan persentase peningkatan kapasitas beban seiring

dengan penambahan styrofoam sebanyak 30%.

4.4.3 Hubungan Beban, Regangan dan Tegangan

A. Hubungan Beban dan Regangan pada Balok Normal

Hubungan beban dan regangan yang ditinjau,adalah regangan tekan beton

dan regangan tarik baja pada kondisi awal retak,kondisi tulangan leleh dan kondisi

ultimit.

Gambar 4.6 Hubungan Beban dan Regangan tekan Beton

Pada Balok Normal

IV-20

0

10

20

30

40

50

60

70

0 100 200 300 400 500 600 700

Beba

n (k

N)

Regangan tarik baja pada balok normal (10-6)

Pada Gambar 4.6 menjelaskan hubungan beban dan regangan tekan beton

Balok Normal. Pada kondisi retak awal 11,336 kN, regangan yang terjadi sebesar

31 x 10-6 sedangkan pada kondisi leleh 55,595 kN regangannya sebesar 173 x 10-6

dan regangan yang terjadi pada kondisi ultimit 58,095 kN sebesar 180 x 10-6.

Sedangkan hubungan beban dan regangan tarik beton pada Balok Normal dapat

dilhat pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Hubungan Beban dan Regangan Tarik Beton

pada Balok Normal

Gambar 4.7 menjelaskan hubungan beban dan regangan tarik Balok

Normal. Pada kondisi retak awal 11.336 kN regangan yang terjadi sebesar 39 x

10-6 sedangkan pada kondisi leleh 55,595 regangan yang terjadi sebesar 575 x 10-6

dan regangan yang terjadi pada kondisi ultimit 58,095 sebesar 635 x 10-6.

IV-21

0

10

20

30

40

50

60

70

-180-160-140-120-100-80-60-40-200

Beba

n (k

N)

Regangan tekan beton pada balok SFC (10-6)

B. Hubungan Beban dan Regangan pada Balok Styrofoam

Hubungan beban dan regangan yang ditinjau,adalah regangan tekan beton

dan regangan tarik baja pada kondisi awal retak,kondisi tulangan leleh dan kondisi

ultimit.

Gambar 4.8 Hubungan Beban dan Regangan Tekan Beton

pada Balok Styrofoam

Pada Gambar 4.8 menjelaskan hubungan beban dan regangan beton pada

balok Styrofoam. Pada kondisi retak awal 19,838 kN regangan yang terjadi

sebesar 78 x 10-6 sedangkan pada kondisi leleh 64,180 kN regangan yang terjadi

sebesar 157 x 10-6 dan regangan yang terjadi pada kondisi ultimit 65,430 kN

sebesar 166 x 10-6.. Hubungan beban dan regangan tarik pada baja dapa dilihat

pada Gambar 4.9.

IV-22

0

10

20

30

40

50

60

70

0 200 400 600 800 1000 1200

Beba

n (k

N)

Regangan tarik baja pada balok SFC (10-6)

Gambar 4.9 Hubungan Beban dan Regangan Tarik Beton pada Balok SFC

Pada Gambar 4.9 menjelaskan hubungan beban dan regangan beton SFC.

Pada kondisi retak awal 19,838 kN regangan yang terjadi sebesar 393 x 10-6

sedangkan pada kondisi leleh 64,180 kN regangan yang terjadi sebesar 980 x 10-6

dan regangan yang terjadi pada kondisi ultimit 65,430 kN sebesar 1008 x 10-6.

C. Hubungan Tegangan dan Regangan pada Balok Normal

Hubungan tegangan dan regangan yang terjadi pada beton balok normal

dapat dilihat pada Gambar 4.10.

IV-23

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

-200-150-100-500

Tega

ngan

(Mpa

)

Regangan tekan beton pada balok normal (10-6))

Gambar 4.10 Hubungan Tegangan dan Regangan Tekan Beton

pada Balok Normal

Gambar 4.10 menjelaskan regangan sebesar 31 x 10-6 memiliki tegangan

sebesar 0,302 MPa. Sedangkan pada regangan sebesar 173 x 10-6 , tegangan yang

diperoleh sebesar 1,482 MPa dan pada saat regangan 180 x 10-6 tegangan yang

dihasilkan sebesar 1,549 MPa. Gambar 4.11 menjelaskan hubungan beban dan

tegangan yang terjadi pada Balok Normal.

IV-24

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Beba

n (k

N)

Tegangan pada beton ( MPa)

Gambar 4.11 Hubungan Beban dan Tegangan Beton pada Balok Normal

Pada gambar 4.11 mejelaskan hubungan antara beban dan tegangan pada

kondisi awal retak, kondisi leleh, dan kondisi ultimit berbanding lurus. Dimana

semakin besar beban maka tegangan yang diperoleh juga semakin besar.

D. Hubungan Tegangan dan Regangan pada Balok SFC

Hubungan tegangan dan regangan yang terjadi pada beton Balok

SFC dapat dilihat pada Gambar 4.12.

IV-25

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

-180-160-140-120-100-80-60-40-200

Tega

ngan

( M

pa)

Regangan tekan beton pada balok SFC (10-6)

Gambar 4.12 Hubungan Tegangan dan Regangan Tekan Beton

pada Balok Styrofoam

Gambar 4.12 menjelaskan regangan sebesar 78 x 10-6 memiliki tegangan

sebesar 0,529 MPa. Sedangkan pada regangan sebesar 130 x 10-6 tegangan yang

diperoleh sebesar 1,471 MPa dan pada saat regangan 166 x 10-6 tegangan yang

dihasilkan sebesar 1,744 MPa.Gambar 4.13 menjelaskan hubungan beban dan

tegangan yang terjadi pada Balok Styrofoam.

IV-26

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Beba

n (k

N)

Tegangan pada beton (MPa)

Gambar 4.13 Hubungan Beban dan Regangan Tekan Beton

pada Balok Styrofoam

Pada gambar 4.13 mejelaskan hubungan antara beban dan tegangan pada

kondisi awal retak, kondisi leleh, dan kondisi ultimit berbanding lurus. Dimana

semakin besar beban maka tegangan yang diperoleh juga semakin besar.

4.4.4 Analisis Momen - kurvatur

A. Momen- Kurvatur pada Normal (BN)

Tabel 4.15. Analisa momen - kurvatur rata-rata balok BN

Kriteria Mcr Фcr My Фy Mu Фu

(kNm) 1/mm (10-

5) (kNm) 1/mm (10-5) (kNm) 1/mm (10-5)

Desain 5,469 0,119 15,26 2,58 33,57 5,13

Aktual 6,425 0,218 27,467 2,324 28,636 4,93 Sumber : Olahan data

IV-27

Dari Tabel 4.15 di atas dapat dilihat hubungan momen kurvatur pada

pengujian lentur balok BN bahwa hasil perhitungan desain maupun hasil

pengujian pada saat awal retak tidak nampak perbedaan yang signifikan, kecuali

momen lentur pada kondisi tulangan leleh ada perbedaan pada momen desain dan

hasil pengujian dimana momen balok hasil uji melampaui momen desain sebesar

79,99% . Kemudian pada kondisi beban ultimit, momen lentur hasil uji yang

dicapai hanya 82,77% dari momen lentur desain.

B. Momen- kurvatur pada Balok SFC

Tabel 4.16. Analisa momen - kurvatur rata-rata balok SFC

Kriteria Mcr Фcr My Фy Mu Фu

(kNm) 1/mm (10-5) (kNm) 1/mm (10-5) (kNm) 1/mm (10-5)

Desain 3,961 0,118 14,920 2,77 28,403 4,26

Aktual 9,751 0,227 31,526 2,80 32,119 3,00

Sumber : Olahan Data

Dari Tabel 4.16 di atas menunjukkan hubungan momen kurvatur pada

pengujian lentur balok SFC bahwa hasil perhitungan desain sesuai dengan hasil

pengujian laboratorium, kemudian kurvatur pada kondisi ultimit berkurang 42%

dari kurvatur desain.

Untuk jelasnya ditunjukkan pada Gambar 14 berikut menunjukkan

perbandingan momen kurvatur antara BN, SFC dan hasil penelitian.

IV-28

BN Ɛc=0,003 21.3As' a=42.9579 136928.00 46244

c= 50.538

189.5As

Ɛs=0,00953 46244136928.00

d =

211

mm

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1E-09 2E-09 3E-09 4E-09 5E-09 6E-09

Mom

en (k

Nm

)

Kurvatur (rad/mm)

Bn

SFC

Gambar 4.14. Momen kurvatur BN dan BSFC

Adapun Perbedaan blok tegangan antara BN dan SFC dapat dilihat pada gambar

4.15 dan gambar 4.16. Secara analisis blok tegangan dihitung berdasarkan

persamaan 2.1 hingga persamaan 2.7.

Gambar 4.15 Distribusi Tegangan-regangan Teori pada balok normal.

IV-29

BN Ɛc=0,00104 23.6As' a=38,72 136928.00 46244

c= 45,55

191.6As

Ɛs=0,002 46244

SFC Ɛc=0,002053 11.2As' C=136928 46244

c=96,3 a=81,85

z=170,07As

Ɛs=0,00214 T=136928 46244

136928.00d

= 21

1 m

md

= 21

1 m

m

Gambar 4.16 Distribusi Tegangan-regangan pada hasil uji laboratorium.

4.4.5 Analisa Retak dan Lebar Retak

A. Analisa Retak

Analisa lebar retak dilakukan dengan 3 cara sesuai perolehan data, yaitu :

a. Perhitungan lebar retak berdasarkan data perencanaan balok (desain).

b. Pengukuran retak secara langsung pada pengujian lentur balok (hasil).

c. Perhitungan berdasarkan hasil pengujian lentur balok, dimana besarnya

beban saat retak awal dihitung kembali untuk memperoleh pusat

transformasi penampang, yaitu nilai yb dan ya.

B. Panjang dan Lebar Retak

Panjang dan lebar retak yang diperoleh pada hasil uji terdapat pada Tabel

4.16.

IV-30

Tabel 4.16 Panjang dan lebar retak hasil uji lentur

Balok Awal Retak Awal Leleh Baja Beban Ultimit

P (mm) L (mm) P (mm) L (mm) P (mm) L (mm)

BN 50,20 0,23 100,00 0,52 170,80 0,61

SFC 30,00 0,04 90,60 0,39 160,50 1,13

Sumber: Hasil Pengujian- Laboratorium Struktur & Bahan Jurusan Sipil

Tabel 4.16 memperlihatkan panjang (P) dan lebar retak (L) pada masing

masing balok setelah pengujian.Panjang dan lebar retak terjadi pada beban yang

berbeda-beda, setiap balok mempunyai besaran beban disaat kondisi crack, leleh

dan ultimit.

Retak tertinggi terjadi pada balok normal dibandingkan dengan balok

SFC.Pada awal retak, lebar retak balok normal lebih besar 15% dari balok SFC,

artinya balok normal bersifat lebih getas sebaliknya balok SFC lebih fleksibel

dalam menahan retak yang terjadi akibat pembebanan.

Pada saat beban ultimit, tinggi retak pada balok normal lebih besar namun

lebar retaknya masih lebih kecil 0,24% dari balok SFC. Tetapi hal itu disebabkan

karena balok SFC menanggung beban ultimit yang lebih besar.

Tabel 4.17 Analisa lebar retak

Balok Lebar retak

Desain Hasil BN1 0,27 0,4 BN2 0,27 0,82 SFC1 0,26 1,11 SFC2 0,26 1,15

Sumber: Hasil Pengujian- Laboratorium Struktur & Bahan Jurusan Sipil

IV-31

Pada Tabel 4.17 analisa lebar retak pada balok berdasarkan data hasil

pengujian dan data desain.

4.4.6 Pola Retak

Pengamatan pola retak dilakukanterhadap benda uji pada saat beban retak

pertama sampai beban retak maksimum. Pengamatan pola retak hanya pada satu

sisi balok dengan asumsi bahwa pola retak yang terjadi sama setiap sisinya.

Adapun pola retak yang terjadi pada balok normal dan balok Styrofoam bisa

dilihat pada Gambar 4.17 hingga Gambar 4.18.

Gambar 4.17 Retak lentur balok BN Gambar 4.18 Retak lentur balok BSFC

Gambar 4.19 Pola retak balok BN 1

Terjadi retak lentur

Terjadi retak lentur

IV-32

Gambar 4.20 Pola retak balok BN 2

Gambar 4.21 Pola retak balok BSFC 1

Gambar 4.22 Pola retak balok BSFC 2

Menurut Mccromac (2001), retak lentur adalah retak vertikal yang

memanjang dari sisi tarik dan mengarah keatas sampai daerah sumbu netral. Pola

retak yang terjadi pada semua benda uji balok pengujian ini adalah pola retak

lentur, hal ini dilihat dengan adanya retak-retak yang arah rambatannya vertical

dari sisi tarik menuju ke garis netral balok.

V - 1

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat disimpulkan :

1. Perilaku lentur balok pada semua benda uji mengalami retak lentur pada 1/3

bentang. Retak Pertama pada balok BN terjadi lebih lambat dibandingkan

pada balok BSFC. Namun kapasitas memikul beban pada balok BN lebih

rendah dibandingkan balok BSFC.

2. Pengaruh penambahan Styrofoam 30% dari volume beton terhadap lentur

balok mampu meningkatkan kapasitas beban sebesar 11.21 %.

3. Pola retak pada seluruh benda uji menunjukkan pola retak lentur (flexural

crack). Hal ini ditunjukkan dengan arah retakan vertikal dari daerah tarik

balok menuju ke daerah tekan.

5.2 Saran

Berdasarkan kesimpulan diatas maka diajukan beberapa saran berikut :

1. Diperlukan penelitian lanjutan, balok beton bertulang Styrofoam dengan

variasi penambahan Styrofoam untuk memperbaiki sifat - sifat yang lain,

seperti : ketahanan terhadap api, zat kimia dan, lain sebagainya.

2. Untuk menghindari terjadinya cacat beton antara tulangan, penggunaan

vibrator harus dilakukan secara tepat.

Daftar Pustaka

Akkas, Abdul Majid, 1996, Rekayasa Bahan / Bahan Bangunan, Jurusan Sipil,

Makassar

Departemen Pekerjaan Umum, 1971, Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI

1971), Departemen Pekerjaan Umum, Bandung.

Departemen Pekerjaan Umum, 2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk

Bangunan Gedung dengan Standar SK SNI 03-2487-2002, Badan Standarisasi

Nasional

Dharmagiri, I.B, dkk. 2008. Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Beton dengan

Penambahan Styrofoam (Styrocon), Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, Vol 12 No. 1

Giri I.B.D., I Ketut S., dan Ni Made T. 2008. Kuat Tekan dan Moduus Elastisitas

Beton dengan Penambahan Styrofoam (Styrocon). Jurnal Ilmiah T.Sipil

Vol.12, No.1,Jan 2008.

I Gusti Ketut Sudipta dan Ketut Sudarsana.2006.Permeabilitas Beton dengan

Penambahan Styrofoam. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil Vol. 13, No. 2, Juli

2009.

Istimawan Dipohusodo. 1999, Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T-15-

1991-03 Departemen Pekerjaan Umum RI. PT. Gramedia Pustaka Utama,

Jakarta.

Murdock, L.J, Brook,K.M. Concrete Material and Practice, Edward Arnold,

5thed.,1984.

Nawy,E.G. 1998, Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar, Refika Aditama,

Bandung.

Paul Nugraha, Antoni. 2007. Teknologi Beton. Penerbit C.V Andi Offset,

Yogyakarta

Samekto, Wuriyati dan Rahmadianto, Candra. 2001, Teknologi Beton, Penerbit

Kanisius, Yogyakarta.

Lampiran Dokumentasi

Persiapan pengujian benda Uji

Proses saat pengujain berlansung

Setalah Pengujian

Alat Pengujian