Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Perjanjian No: III/LPPM/2015-02/28 -P
Kuat Lentur dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Self Compacting dengan Agregat Kasar dan Halus Daur Ulang
Disusun oleh: Buen Sian, MT
Dr. Johannes Adhijoso Tjondro Daniel Mustafa Yopie Adinoto
Anthony Marvin
Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Katolik Parahyangan
(2015)
PRAKATA
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian
Masyarakat yang telah mendanai biaya penelitian ini. Dan ucapan puji syukur kami tujukan
kepada Yang Maha Kuasa.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Jurusan Sipil
Universitas Katolik Parahyangan Bandung. Terima kasih kami ucapkan kepada Bapak Teguh
Farid Nurul Iman, ST. dan Bapak Cuncun Priatna yang telah membantu dalam pembuatan
bekisting, benda uji, dan pengujian di laboratorium.
Besar harapan kami bahwa penelitian ini dapat memberikan sumbangsih bagi dunia
ilmu Teknik Sipil dan berguna bagi yang membutuhkannya.
Bandung, November 2016
Buen Sian
Johannes Adhijoso Tjondro
Daniel Mustafa
Yopie Adinoto
Anthony Marvin
ABSTRAK
Penggunaan agregat daur ulang, fly ash, dan limbah kaca untuk campuran beton dalam penelitian ini, dalam rangka ikut berperan untuk mengurangi pencemaran lingkungan. Beton adalah salah satu material yang banyak digunakan dan sulit terdaur ulang dengan sendirinya di alam. Sehingga limbah beton makin hari makin meningkat volumenya seiring dengan kecepatan pembangunan yang terjadi di Indonesia.
Self Compacting Concrete digunakan sebagai salah satu jenis beton yang dewasa ini banyak dipakai terutama untuk bangunan tinggi. Adukan SCC dapat mengalir dengan memanfaatkan berat sendiri tanpa memerlukan proses pemadatan dan dapat mengalir ketempat elemen bangunan yang sulit dijangkau dengan alat penggetar.
Tiga variasi campuran SCC dengan kuat tekan karakteristik yang disyaratkan masing‐masing 30 Mpa. Campuran 1 adalah campuran beton dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan 10% serbuk kaca. Campuran 2 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan fly ash. Campuran 3 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang dengan 30% agregat halus daur ulang.
Pengujian untuk semua variasi campuran dilakukan terhadap kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, dan kuat lentur balok beton bertulang. Hasil pengujian menunjukan untuk masing‐masing campuran 1, campuran 2, dan 3 sebagai berikut: kuat tekan fc’= 30.77 MPa, fc’= 30.47 MPa, dan fc’= 28.74 MPa. Kuat tarik belah fct = 2.77 MPa, fct = 3.38 MPa, dan fct = 2.83 MPa. Kuat geser fv = 3.53 MPa, fv = 4.52 MPa, dan fv = 5.18 MPa. Sedangkan pengujian kuat lekat antara tulangan dan beton untuk ketiga campuran masing‐masing sebesar 9.15 MPa, 8.01 MPa, dan 8.35 MPa. Pengujian lentur menghasilkan beban ultimit masing‐masing sebesar 161.93 kN, 154.3 kN, dan 147.82 kN. Daktilitas beton dengan campuran fly ash paling bagus yaitu sebesar 3.34, campuran 1 sebesar 3.28, dan campuran 3 sebesar 2.94.
Kata kunci: agregat daur ulang, fly ash, Self Compacting Concrete, kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, kuat lentur, beban ultimit, daktilitas.
DAFTAR ISI
Prakata i
Abstrak ii
Daftar Isi iii
BAB 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Tujuan Penelitian 3
1.3 Ruang Lingkup 3
BAB 2 Studi Pustaka
2.1 Beton Sebagai Bahan Bangunan 4
2.2 Beton Daur Ulang 4
2.3 Beton Self Compacting 5
2.4 Pengujian Beton 7
2.5 Analisa Penampang Persegi 8
2.6 Daktilitas 9
BAB 3 Karakterisrik Beton
3.1 Benda Uji Beton 10
3.2 Pemeriksaan Agregat Kasar dan Agregat Halus 11
3.3 Pengujian Kuat Tarik Tulangan Baja 11
3.4 Pengujian Kuat Tekan Beton 14
3.5 Pengujian Kuat Tarik Beton 15
3.6 Pengujian Kuat Geser Beton 16
3.7 Pengujian Kuat Lekat Beton 18
3.8 Pengujian Kuat Lentur Balok beton Bertulang 19
BAB 4 Analisis Hasil pengujian Beton
4.1 Analisis Hasil pengujian Beton 21
4.2 Analisis Hasil pengujian Kuat Tekan Beton 21
4.3 Analisis Hasil Pengujian Kuat Tarik Beton 22
4.4 Analisis Hasil Pengujian Kuat Geser Beton 23
4.5 Analisis Hasil Pengujian Bond Stress 25
4.4 Analisis Hasil Pengujian Kuat Lentur 26
BAB 5 Kesimpulan dan Saran 27
Daftar Pustaka 28
1
BAB 1
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Penelitian ini dilatar belakangi untuk ikut berperan serta dalam kegiatan
pelestarian lingkungan hidup yang belakangan ini gencar dikumandangkan.
Beton adalah satu satu material yang sulit terdaur ulang dengan sendirinya di
alam, sehingga limbah beton semakin hari semakin meningkat volumenya
(Gambar 1.2).
Gambar 1.1 Abu terbang
Limbah beton dapat digunakan sebagai agregat kasar maupun halus untuk
campuran beton dengan memecah dan memilah menjadi ukuran tertentu yang
disesuaikan dengan syarat untuk desain campuran (gambar 1.3 dan 1.4). Agregat
daur ulang dipakai untuk pembuatan beton dengan mutu normal yang
selanjutnya dapat digunakan untuk konstruksi sederhana. Penggunaan limbah
kaca sebagai agregat halus dalam jumlah terbatas bisa ditambahkan kedalam
campuran beton dengan tujuan mengurangi limbah kaca.
Gambar 1.2 European Topic Centre on Sustainable Consumption and Production
2
Abu terbang (fly ash) dihasilkan dari sisa pembakaran batu bara ditambahkan
sebagai bahan pengganti sebagian semen dalam campuran beton dengan tujuan
meningkatkan kuat tekan beton dan memperbaiki sifat beton (Gambar 1.1 dan
1.6).
Beberapa eksperimen yang telah dilakukan sebelumnya di Laboratorium Struktur
Jurusan Teknik Sipil menunjukan bahwa agregat daur ulang dapat digunakan
sebagai campuran untuk beton normal dengan kuat tekan sebesar 20 ‐ 30 MPa.
Desain campuran yang digunakan sebelum ini berdasarkan ACI untuk beton
normal. Sedangkan dalam penelitian ini menggunakan SCC yang diterapkan pada
beton bertulang, dimana hampir tidak ada peneliti sebelumnya yang melakukan
percobaan seperti experimen ini (Gambar 1.7 dan 1.8).
Gambar 1.3 Limbah beton Gambar 1.4 Agregat kasar daur ulang
Gambar 1.5 Serbuk limbah kaca Gambar 1.6 Abu terbang
Gambar 1.7 Adukan SCC Gambar 1.8 Beton segar SCC
3
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan Penelitian:
1. Mengetahui kuat tekan, kuat tarik, dan bond‐stress untuk tiga variasi
campuran yang menggunakan agregat daur ulang, serbuk kaca dan fly
ash.
2. Mengetahui kuat lentur balok beton bertulang SCC untuk tiga variasi
campuran, dibandingkan dengan teori perhitungan kuat lentur beton
normal
3. Mengetahui daktilitas balok beton bertulang SCC untuk tiga variasi
campuran
4. Mengetahui pola retak dan keruntuhan balok beton bertulang SCC untuk
tiga campuran
Keutamaan Penelitian:
1. Memanfaatkan penggunaan limbah beton, fly ash dan serbuk kaca untuk
mengurangi pencemaran lingkungan
2. Mencari bahan bangunan alternatif baru untuk struktur bangunan
gedung.
3. Mendapatkan mixed design untuk SCC.
4. Mengembangkan teori perhitungan SCC dengan agregat daur ulang ,
campuran serbuk kaca, dan fly ash
1.3 Ruang Lingkup
Desain campuran SCC terdiri dari tiga variasi campuran, yaitu (1).
Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan
agregat halus alami ditambah serbuk kaca. (2). Campuran SCC dengan
menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan agregat halus alami,
serta mengganti sebagian semen dengan abu terbang. (3). Campuran SCC
dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan 30% agregat
halus daur ulang.
Benda uji silinder : 12 benda uji tekan untuk setiap variasi campuran dan
3 benda uji tarik belah untuk setiap variasi campuran.
3 benda uji bond stress untuk setiap variasi campuran.
3 benda uji geser balok tanpa tulangan untuk setiap variasi campuran.
3 benda uji lentur balok beton bertulang untuk setiap variasi campuran.
4
BAB 2
Studi Pustaka
2.1 Beton Sebagai Bahan Bangunan
Beton adalah bahan bangunan yang paling banyak digunakan saat ini,
diantaranya untuk gedung, jembatan, jalan, bendungan, fondasi, dan lain‐lain.
Dalam merencanakan campuran beton perlu diperhatikan sifat‐sifat bahan dasar
seperti semen, agregat kasar, dan agregat halus. Selain itu diperlukan juga
pengendalian selama pelaksanaan dan perawatan supaya menghasilkan beton
dengan kualitas baik sesuai yang disyaratkan dan ekonomis.
Beton mempunyai kuat tekan jauh lebih besar dibandingkan kuat tariknya.
Sehingga selalu diperlukan perkuatan tulangan baja pada daerah tariknya
menjadi beton bertulang untuk struktur bangunan. Beton bertulang bisa dipakai
untuk hampir semua bangunan termasuk struktur yang lebih berat. Sedang
beton non‐struktural bisa digunakan untuk beton isolasi dan beton arsitektural.
2.2 Beton Daur Ulang
Pengujian terhadap beton dengan menggunakan agregat daur ulang sudah
dilakukan sejak awal 1980. Sifat beton daur ulang dibandingkan dengan beton
yang menggunakan agregat alami antara lain: (a). Kuat tekan menurun sebesar
10% ‐ 30%. (b). Kuat tarik lebih rendah tidak lebih dari 10%. (c). Modulus
elastisitas menurun sebesar 10% ‐ 40 % tergantung dari sumber agregat
kasarnya. (d). Susut lebih besar 20% ‐ 55% sedangkan creep lebih kecil hingga
10% (El‐Reedy, 2009).
Dari hasil penelitian sebelumnya, beton daur ulang yang disyaratkan dengan
mutu 25 MPa menggunakan desain campuran beton normal, bukan SCC,
memberikan nilai kuat tekan karakteristik 28,7 MPa dengan campuran 50%
agregat kasar daur ulang dan 50% agregat kasar alami. Sedangkan campuran
yang menggunakan 100% agregat kasar daur ulang mempunyai kuat tekan
5
karakteristik sebesar 28,3 MPa. Kuat tekan beton daur ulang menunjukan hasil
yang melebihi mutu beton yang disyaratkan. Kuat tarik belah beton dengan
agregat kasar daur ulang menunjukan hasil yang relatif sama dengan
bertambahnya persentase agregat kasar daur ulang. Dimana campuran 50%
agregat kasar daur ulang sebesar 2,56 MPa sedangkan 100% agregat kasar daur
ulang sebesar 2,81 MPa. Dilakukan juga pengujian kuat lentur terhadap 9 balok
beton bertulang. Dilakukan juga pengujian kuat lentur terhadap 9 balok beton
bertulang, dimana 3 balok beton bertulang untuk masing‐masing variasi
campuran. Hasil pengujian menunjukan bahwa terjadi penurunan kuat lentur
seiring dengan semakin banyaknya persentase agregat kasar daur ulang yang
digunakan. Dari hasil uji kuat lentur beton bertulang didapatkan bahwa beban
yang bekerja pada saat mulai leleh relatif sama diantara 88,79 – 102,66 kN.
Perhitungan momen lentur diantara 15,53 – 22,19 kNm, 15,63 – 16,93 kNm dan
17,08 – 17,97 kNm untuk masing‐masing campuran dengan agregat kasar 0%,
50% dan 100%. Perhitungan daktilitas menunjukan beban pada saat leleh untuk
balok 50% agregat kasar daur ulang dan 100% agregat kasar daur ulang terjadi
pada deformasi yang lebih kecil, dimana secara umum nilai daktilitas dengan
menggunakan agregat kasar daur ulang antara 3,07 – 4,26 (Tjondro, 2012)
2.3 Beton Self Compacting
Beton self compacting atau Self Compacting Concrete (SCC) adalah suatu jenis
beton yang adukannya dapat mengalir dan menjadi padat dengan
memanfaatkan berat sendiri, tanpa memerlukan proses pemadatan dengan
getaran atau alat pemadat lainnya. Beton self compacting memiliki beberapa
kelebihan yaitu, mengurangi durasi pelaksanaan konstruksi dan upah pekerja,
serta meningkatkan kepadatan pada elemen struktur yang sulit dijangkau oleh
alat penggetar.
Untuk mendapatkan beton self compacting dengan kinerja tinggi dan
kemungkinan segregasi rendah, diperlukan komposisi agregat lebih rendah dari
beton konvensional dan menggunakan superplasticizer (Okamura dan Ozawa,
1995). Batasan penggunaan agregat kasar untuk SCC sebesar 50%, dimana untuk
6
beton normal sekitar 65%, sedangkan pasta dan mortar beton SC lebih banyak
jumlahnya dibandingkan beton normal (Gambar 2.1 dan 2.2).
Gambar 2.1 Bahan Campuran SCC (Okumura dan Ouchi 2003)
Gambar 2.2 Perbedaan Campuran Beton Normal dan SCC
Tabel 2.1 Komposisi Desain Campuran SCC (EFNARC 2002)
Salah satu metode pengujian untuk mengetahui kelecakan atau workability SCC
adalah slump flow Test. Test ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan dan
kecepatan penyebaran adukan beton segar self compacting (Gambar 2.3).
7
Gambar 2.3 Peralatan Slump Flow Test (EFNARC 2002)
2.4 Pengujian Beton
Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur beton hari ke 4, 14, dan 28 dengan
menggunakan alat Compression Testing Machine (CTM) berdasarkan standar
ASTM C 39‐C 39M‐03 (American Sosiety for Testing Material). Pengujian kuat
tekan dianggap penting karena dapat digunakan untuk memperkirakan kuat
yang lain seperti kuat lentur dan kuat tarik beton.
Pengujian kuat tarik belah beton dilakukan dengan menggunakan alat
Compression Testing Machine berdasarkan standar ASTM C 496‐C 496M‐04.
Pengujian kuat tarik dilakukan dengan benda uji silinder pada hari ke 28.
Pengujian kuat geser bertujuan untuk mengetahui nilai kekuatan geser dari balok
beton kemudian dibandingkan dengan hasil perhitungan secara analitis.
Pengujian dilakukan dengan menggunakan CTM pada umur beton 28 hari
Pengujian kuat lentur menggunakan benda uji balok dengan tulangan pada umur
beton 28 hari. Pembebanan dilakukan pada 1/3 bentang untuk mendapatkan
lentur murni.
8
Gambar 2.4 Bidang Momen pada Third Loading Bending Test
2.5 Analisis Penampang Persegi Panjang Beton Bertulang
Gambar 2.5 Diagram Tegangan dan Regangan Penampang Persegi Panjang Beton
Bertulang
Struktur menerima momen lentur dan gaya geser akibat beban yang bekerja.
Pada kondisi seimbang besarnya gaya Tarik (T) pada baja tulangan sama dengan
nilai tekan (C) pada beton.
Momen yang terjadi pada penampang dapat dihitung dengan persamaan:
M= T . Jd = C. Jd ( 2.1 )
1/3 L 1/3 L 1/3 L
L
Bidang Momen
1/6 PL 1/6 PL
P/2 P/2
h
b
C
T As
As’ d
c
0,85 fc’ Ɛu= 0,003
Ɛs
a
jd
9
2.6 Daktilitas
Sifat mekanik bahan biasanya dibagi menjadi ductile materials dan brittle
materials. Ductile materials adalah bahan yang dapat mulur dengan regangan
besar, misal baja dan aluminium. Sedangkan brittle materials adalah bahan yang
mempunyai regangan kecil , misal beton dan tembaga. Sifat getas beton karena
kekuatan tariknya sangat rendah dibandingkan kuat tekannya. Hal ini menjadi
kelemahan beton sebagai bahan bangunan sehingga untuk memperkuat
dibutuhkan tulangan baja pada daerah tariknya. Bahan dengan daktilitas rendah
seperti beton artinya bangunan dapat runtuh tanpa timbulnya regangan besar
terlebih dahulu.
10
BAB 3
Karakteristik Beton
3.1 Benda Uji Beton
Dalam penelitian ini dilakukan 3 variasi campuran Self Compacting Concrete
(SCC). Untuk mendapatkan campuran yang tepat, diperlukan pengujian
karakteristik agregat kasar dan agregat halus.
Tiga variasi campuran SCC, yaitu (1). Campuran SCC dengan menggunakan 100%
agregat kasar daur ulang dan agregat halus alami ditambah 10% serbuk kaca. (2).
Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dan agregat
halus alami, serta mengganti sebagian semen dengan 20% abu terbang. (3).
Campuran SCC dengan menggunakan 100% agregat kasar daur ulang dengan
70% agregat halus alami dan 30% agregat halus daur ulang.
Pengujian benda uji beton untuk semua variasi campuran dilakukan terhadap
kuat tekan, kuat tarik belah, kuat geser, bond stress, dan kuat lentur balok beton
bertulang dengan kuat tekan karakteristik 30 Mpa.
Tabel 3.1 Benda Uji dan Pengujian untuk Semua Campuran
Pengujian Dimensi [mm] Umur
Pengujian Jumlah
Benda Uji Bentuk b d L D
Kuat Tekan Beton Silinder ‐ ‐ 300 150 4, 14, 28 8
Kuat Tarik Beton Silinder ‐ ‐ 300 150 28 3
Kuat Geser Beton Balok 100 100 300 ‐ 28 3
Bond StressBeton kubus 150 150 150 28 3
Kuat Lentur Beton Balok 200 200 1200 ‐ 28 3
11
3.2 Pemeriksaan Agregat Kasar dan Agregat Halus
Untuk pembuatan benda uji diperlukan perencanaan campuran beton yang
memerlukan data‐data pemeriksaan terhadap agregat. Hasil pemeriksaan
agregat kasar dan halus untuk ketiga variasi campuran sebagai berikut:
Tabel 3.2 Pemeriksaan Karakteristik Agregat Halus
No. Jenis Pengujian Satuan
Hasil Pengujian Agregat Halus
Campuran 1 ( 10 % serbuk
kaca)
Campuran 2 (fly ash)
Campuran 3 ( 30 % daur
ulang)
1 Kadar Air % 10,194 7,912 8,844
2 Daya serap % 6,667 4,439 8,696
3 Spesific gravity 2,537 2,537 2,517
4 Modulus kehalusan % 2,842 2,754 3
Tabel 3.3 Pemeriksaan Karakteristik Agregat Kasar
No. Jenis Pengujian Satuan
Hasil pengujian Agragat kasar
Semua campuran (100 % agregat kasar daur ulang)
1 Kadar Air % 4,031
2 Daya serap % 5,962
3 Berat isi padat kg/m3 1389
4 Spesific gravity 2,472
3.3 Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan
Pengujian pada tulangan baja polos berdiameter 10 mm dan berulir dengan
diameter 13 mm untuk memperoleh nilai tegangan leleh dan tegangan ultimit .
Pengujian tulangan baja menggunakan mesin Universal Testing Machine (UTM)
sebanyak 3 benda uji berbentuk batang tulangan baja dengan panjang 600 mm.
Dari hasil pengujian akan didapatkan hubungan antara beban dengan
perpanjangan. Nilai rata‐rata fy yang diperoleh adalah 391.34 MPa dan 331.21
MPa untuk masing‐masing tulangan polos dan tulangan ulir. Tegangan leleh dan
tegangan ultimit untuk masing‐masing diameter tulangan baja terdapat dalam
Tabel 3.4 dan Tabel 3.5.
12
Tabel 3.4 Data Hasil Pengujian Tulangan Polos 10 mm (10)
Benda Uji
Ukuran
Luas Penampang
Beban Leleh
Beban Runtuh
Teg. Leleh Teg.
Runtuh Overstrength
Factor
D1 D2 D3 DRata‐rata Py Pu fy fu
fu/fy [mm] [mm] [mm] [mm] [mm2] [N] [N] [MPa] [MPa]
1 9.00 9.20 9.25 9.15 65.72 27010 36195 410.97 550.73 1.34
2 9.25 9.25 9.75 9.42 69.61 26716 36281 383.80 521.21 1.36
3 9.40 9.15 9.50 9.35 68.63 26026 35501 379.24 517.31 1.36
Nilai Rata‐rata Tegangan Tulangan 10 mm (10) = 391.34 529.75 1.35
Tabel 3.5 Data Hasil Pengujian Tulangan Berulir 13 mm (D13)
Benda Uji
Ukuran
Luas Penampang
Beban Leleh
Beban Runtuh
Teg. Leleh Teg.
Runtuh Overstrength
Factor
D1 D2 D3 DRata‐rata
Py Pu fy fu fu/fy
[mm] [mm] [mm] [mm] [mm2] [N] [N] [MPa] [MPa] [MPa]
1 12.80 12.85 12.75 12.80 128.61 45225 66278 351.63 515.32 1.47
2 11.80 12.40 12.85 12.35 119.73 37153 51354 310.31 428.91 1.38
3 12.35 12.08 12.18 12.20 116.90 38775 53937 331.68 461.38 1.39
Nilai Rata‐rata Tegangan Tulangan 13 mm (D13) = 331.21 468.54 1.41
13
Gambar 3.6 Grafik Hubungan Tegangan dengan Perpanjangan Tulangan Polos 10
mm (10) dan Tulangan Ulir (D13)
Dari data pemeriksaan karakteristik agregat kasar dan agregat halus
dilakukan perencanaan campuran (mix design) beton normal dengan metode ACI
211.1 – 91 basis massa untuk mendapatkan proporsi air, semen, agregat halus,
dan agregat kasar. Semua campuran membutuhkan air yang sama dalam kondisi
agregat SSD yaitu 205 (kg/m3) sehingga dapat dibandingkan antar campurannya.
Agregat berasal dari alam sehingga ada selisih antara kadar air dan daya
serapnya, oleh karena itu perlu dilakukan koreksi berat air, agregat halus, agregat
kasar (Tabel 3.6).
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Beb
an [kN
]
Displacement [mm]
D10‐1 D10‐2 D10‐3
D13‐1 D13‐2 D13‐3
14
Tabel 3.6 Proporsi Campuran
No. Proporsi campuran (kg/m3)
Campuran 1 Serbuk kaca
Campuran 2 Fly ash
Campuran 3 30 % agr halus daur ulang
1 Air Koreksi 228.4 227.2 252
2 Semen / fly ash 554.8 443.8/110.9 555
3 Agregat kasar 658.59 673,1 637
4 Agregat halus 838.22 825 836
5 Superplasticizer 3 – 9.9 4.9 4,8 – 8,9
3.4 Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian kuat tekan beton dilakukan terhadap silinder beton pada umur 4, 7,
dan 28 hari dengan menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat
tekan sebagai berikut:
Gambar 3.7 Uji Kuat Tekan
Tabel 3.7 Kuat Tekan Beton 28 hari Campuran dengan Serbuk Kaca
Sampel Berat Tinggi Diameter Beban Luas Kuat Tekan
(kg) (mm) (mm) (kN) (mm2) (MPa)
1 11.752 300 150.7 529.00 17836 29.66
2 11.772 298 150 628.30 17683 35.53
3 11.740 299 150.4 637.90 17765 35.91
15
Tabel 3.8 Kuat Tekan Beton Umur 28 hari dengan Campuran fly Ash
Sampel Berat Tinggi Diameter Beban Luas Kuat Tekan
(kg) (mm) (mm) (kN) (mm2) (MPa)
1 11.885 300.0 149.63 643.9 17583.21 36.62
2 11.940 299.5 149.73 727.1 17606.72 41.29
3 11.823 298.5 149.83 634.7 17630.25 36.00
Tabel 3.9 Kuat Tekan Beton Umur 28 hari dengan Campuran
30% Agregat Halus Daur Ulang
Sampel Berat Tinggi Diameter Beban Luas Kuat Tekan
(kg) (mm) (mm) (kN) (mm2) (MPa)
1 11.695 300 150.2 464.5 17722.24 26.21
2 11.537 304 150.25 633.6 17732.99 35.73
3 11.597 302 148.75 639.2 17379.01 36.78
3.5 Pengujian Kuat Tarik Beton
Pengujian kuat tarik beton dilakukan terhadap silinder beton pada umur 28
hari dengan menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat tarik
sebagai berikut:
Gambar 3.8 Pengujian Kuat Tarik Beton
16
Tabel 3.10 Kuat Tarik Belah Beton dengan Campuran Serbuk Kaca
Sampel Berat Panjang Diameter Beban
Kuat Tarik
(kg) (mm) (mm) (kN) (MPa)
1 11.67 301 149.9 261.2 3.67
2 11.63 300 150 193.2 2.74
3 11.73 301 149.5 135.1 1.91
Tabel 3.11 Kuat Tarik Belah Beton Campuran dengan fly Ash
Sampel Berat Panjang Diameter Beban
Kuat Tarik
(kg) (mm) (mm) (kN) (MPa)
1 11.886 300.0 149.9 233.3 3.30
2 11.810 299.5 150.4 235.1 3.32
3 11.755 298.5 149.5 245.6 3.50
Tabel 3.12 Kuat Tarik Beton Umur dengan Campuran
30% Agregat Halus Daur Ulang
Sampel Berat Panjang Diameter Beban
Kuat Tarik
(kg) (mm) (mm) (kN) (MPa)
1 11.550 300 150 207.6 3.30
2 11.617 299 150.5 186.7 3.32
3 11.596 301 149 205.0 3.50
3.6 Pengujian Kuat Geser Beton
Pengujian kuat geser beton dilakukan terhadap balok beton tanpa tulangan
dengan ukuran 100 x 100 x 500 mm3 pada umur 28 hari. Pengujian kuat geser
menggunakan CTM. Ketiga campuran menghasilkan kuat geser sebagai berikut:
17
Gambar 3.9 Hasil Pengujian Kuat Geser
Tabel 3.13 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran Serbuk Kaca
Sampel Berat (kg)
Panjang(mm)
Lebar (mm)
Tinggi(mm)
Beban(kN)
Luas (mm2)
Kuat Geser (MPa)
1 6.673 299.8 100.0 100.8 34.26 10075 3.40
2 6.560 298.3 100.8 99.80 42.28 10050 4.21
3 6.915 302.0 101.0 101.5 30.54 10252 2.98
Tabel 3.14 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran fly Ash
Sampel Berat Panjang Lebar Tinggi Beban Luas Kuat
Geser (MPa)
(kg) (mm) (mm) (mm) (kN) (mm2)
1 6.79 302 102.4 99.8 40.82 10219.6 3.99
2 6.60 300 100.3 97.9 46.54 9815.5 4.74
3 6.59 296 101.1 100.6 48.94 10178.2 4.80
Tabel 3.15 Kuat Geser Balok Beton dengan campuran
30% Agregat Daur ulang
Sampel Berat (kg)
Panjang(mm)
Lebar (mm)
Tinggi (mm)
Beban (kN)
Luas (mm2)
Kuat Geser (MPa)
1 6.640 300.00 100.95 99.25 44.96 10018.5 4.49
2 6.698 298.00 101.62 101.55 58.07 10319.3 5.63
3 6.821 301.00 100.62 102.45 55.95 10309.2 5.43
18
3.7 Pengujian Kuat Lekat Beton
Pengujian kuat lekat beton dilakukan terhadap kubus beton dengan ukuran 150 x
150 x 150 mm3 dan tulangan baja dengan menggunakan UTM. Pengujian bond
stress digunakan untuk mengetahui kekuatan lekatan antara beton dan tulangan
baja. Benda uji dipasang alat LVDT untuk mengetahui besarnya slip yang terjadi
pada tulangan terhadap beton (Gambar 3.14). Tulangan akan ditarik dengan laju
pembebanan 0.075 kN/detik. Hasil pegujian dapat dilihat pada tabel 3.16 ‐ 3.18.
Tabel 3.16 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran Serbuk kaca
Sampel Panjang Tulangan(mm)
D Tulangan (mm)
Beban(kN)
Luas Selimut(mm2)
Bond Stress (MPa)
1 149.25 12.66
54.44 5936 9.17
2 149.00 56.22 5926 9.49
3 149.75 52.29 5956 8.78
Tabel 3.17 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran Fly Ash
Sampel
Panjang Tulangan
D Tulangan
BebanLuas
Selimut(mm2)
Bond Stress (MPa) (mm) (mm) (kN)
1 149
12.45
46.88 5827.8 8.04
2 150 46.91 5866.9 7.99
3 148 46.78 5847.4 8.00
Gambar 3.10 Uji Bond Stress Kubus Beton
19
Tabel 3.18 Hasil Uji Bond Stress Kubus Beton dengan Campuran
30% Agregat Halus Daur ulang
Sampel Panjang Tulangan(mm)
D Tulangan (mm)
Beban(kN)
Luas Selimut (mm2)
Bond Stress (MPa)
1 152 12.45
46.48 5945.1 7.82
2 147 54.7 5749.6 9.46
3 151 45.62 5906.0 7.76
3.8 Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang
Uji kuat lentur balok beton bertulang digunakan untuk mengetahui
besarnya kuat lentur dari balok beton bertulang dengan menggunakan UTM.
Gambar 3.11 Uji Kuat Lentur Balok Beton Bertulang
Tabel 3.19 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran Serbuk Kaca
Sampel Panjang
(mm)
Tinggi
(mm)
Lebar
(mm)
Beban
Leleh
(kN)
Momen
Lentur
(kN.m)
1 1226.3 201.75 202.0 100.58 17.60
2 1203.5 204.25 205.0 101.64 17.79
3 1225.3 204.25 206.3 110.11 19.27
20
Tabel 3.20 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran Fly Ash
Sampel Panjang Tinggi Lebar
Beban
Leleh
Momen
Lentur
(kN.m) (mm) (mm) (mm) (kN)
1 1201.0 204.0 204.5 103.117 18.062
2 1203.0 202.6 195.5 103.106 18.095
3 1222.5 200.0 198.0 101.293 17.768
Tabel 3.21 Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Campuran
30% Agregat Halus Daur Ulang
Sampel Panjang (mm)
Tinggi (mm)
Lebar (mm)
Beban Leleh (kN)
Momen Lentur (kN.m)
1 1227.50 200.25 199.50 102.399 17.92
2 1226.00 206.50 202.00 105.884 18.53
3 1225.50 199.50 200.25 106.350 18.61
21
BAB 4
Analisis Hasil Pengujian Beton
4.1. Analisis Hasil Pengujian Beton
Dalam penelitian ini, dilakukan beberapa pengujian beton terhadap tiga variasi
beton self compacting dengan campuran menggunakan agregat kasar beton daur
ulang dan agregat halus alami dengan penambahan serbuk kaca, fly ash, dan
agregat halus daur ulang. Dalam bab ini akan dilakukan analisis terhadap hasil
pengujian yang telah diperoleh dan dilakukan perbandingan terhadap teori
teknologi beton.
4.2. Analisis Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton yang disyaratkan atau mutu beton yang direncanakan untuk
ketiga variasi campuran adalah 30 MPa dan ditambahkan nilai deviasi standart
sebesar 8.2 MPa. Dari hasil perhitungan statistik dan regresi dari kuat tekan
beton hari ke 4, 7, dan 28 didapatkan besarnya estimasi kuat tekan pada hari ke
28, deviasi standar aktual, dan kuat tekan aktual beton. Pengujian ini
menggunakan Compression Testing Machine dengan standar ASTM C 39/C 39M –
09a.
Tabel 4.1 Kuat Tekan karakteristik Beton
No. Campuran 1 Serbuk kaca
(MPa)
Campuran 2 Fly ash (MPa)
Campuran 3 30 % agr halus daur ulang (MPa)
1 Kuat tekan yang disyaratkan 30 30 30
2 Estimasi kuat tekan rata‐rata pada 28 hari 36.19 38.21 36.43
3 Deviasi standart 7.45 7.44 5.96
4 Kuat tekan aktual 28.74 30.77 30.47
Tidak tercapai
Kuat tekan tercapai
Kuat tekan tercapai
Dari hasil pengujian kuat tekan beton terlihat bahwa campuran 1 dengan 10%
serbuk kaca tidak tercapai kuat tekannya, sedangkan untuk campuran 2 dan 3
kuat tekan beton tercapai. Ketiga campuran semuanya menggunakan agregat
22
kasar daur ulang sehingga dapat dikatakan bahwa penggunaan agregat kasar
daur ulang untuk campuran beton cukup memuaskan.
Gambar 4.1 Hasil pengujian kuat tekan
4.3. Analisis Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Pengujian kuat tarik belah menggunakan Compression Testing Machine dengan
standar ASTM C 496/C 496M – 04. Pada penelitian ini, digunakan koefisien kuat
tarik beton untuk membandingkan kuat tarik hasil pengujian dengan nilai kuat
tarik pada beton normal dalam perhitungan teoritis, yaitu sebesar
0.62 ` .
Tabel 4.2 Kuat Tarik Belah Beton
No Campuran 1 Serbuk kaca
(MPa)
Campuran 2 Fly ash (Mpa)
Campuran 3 30 % agr halus daur
ulang (Mpa)
1 Kuat tarik belah (fct) 3.672.74 1.91
3.3023.322 3.503
2.932 2.637 2.908
2 Kuat tarik rata‐rata 2.77 3.376 2.826
3 Kuat tekan (fc’) 28.74 30.77 30.47
4 Koefisien kuat tarik = α
= fct /
0.684 0.511 0.356
0.595 0.599 0.632
0.531 0.477 0.527
5 Batas α 0.62 0.62 0.62
23
Dari hasil pengujian kuat tarik belah beton diperoleh dua benda uji yang
mempunyai koefisien kuat tarik lebih besar dari koefisien desain. Satu benda uji
dari campuran satu mempunyai koefisien sebesar 0.684 dan satu benda uji dari
campuran 2 mempunya nilai sebesar 0.632 yang melebihi koefisien desain
sebesar 0.62.
Gambar 4.2 Hasil Benda Uji pada Pengujian Kuat Tarik Belah
4.4. Analisis Hasil Pengujian Kuat Geser Beton
Pengujian kuat geser beton pada penelitian ini menggunakan Compression
Testing Machine . Koefisien kuat geser yang digunakan pada penelitian ini
diambil sebesar 16 ` yang merupakan nilai batas yang digunakan pada
beton normal dalam perhitungan teoritis.
0.684
0.511
0.356
0.62 0.62 0.62
B Uji 1 B Uji 2 B Uji 3
Koefisien Kuat Tarik Pengujian vs Koef. Kuat Tarik Desain pada Campuran dengan Serbuk Kaca
B Uji Batas Ijin
24
Tabel 4.3 Kuat Geser Beton
No
Campuran Campuran 1 Serbuk kaca
(MPa)
Campuran 2 Fly ash (MPa)
Campuran 3 30 % agr halus daur
ulang (MPa)
1 Kuat geser (fv) 3.4 4.21 2.98
3.994 4.742 4.808
4.488 5.627 5.427
2 Kuat geser rata‐rata 3.53 4.515 5.181
3 Kuat tekan (fc’) 28.74 30.77 30.47
4 Koefisien kuat geser = α
= fv /
0.634 0.785 0.556
0.72 0.855 0.867
0.813 1.104 0.983
5 Batas α 0.167 0.167 0.167
Hasil kuat geser balok beton menunjukan bahwa ketiga campuran mempunyai
koefisien kuat geser yang melampaui batas desain atau ijin sebesar 0.167. Kuat
geser beton dari ketiga campuran dalam batas yang aman.
Gambar 4.3 Hasil Benda Uji pada Pengujian Kuat Geser
25
4.5. Analisis Hasil Pengujian Bond Stress
Pengujian ini menggunakan Universal Testing Machine dengan standar ASTM C
234.
Tabel 4.4 Pengujian Bond Stress Beton
No Campuran Kuat Lekat (fb) (MPa)
Beban (N)
Kegagalan terjadi pada
1 Campuran 1 Serbuk kaca
9.17 9.49 8.78
54444 56221 52287
Tulangan putus Tulangan putus Beton terbelah
2 Campuran 2 Fly ash
8.047.99 8
46881 46914 46780
Slip Slip Slip
3 Campuran 3 30 % agregat
halus daur ulang
7.82 9.46 7.76
46478 54699 45624
Beton Beton Beton
Beban maksimum yang dapat dipikul oleh benda uji pertama dan kedua pada
campuran 1 adalah sebesar 54.44 kN dan 56.22 kN. Nilai ini sudah mendekati
nilai beban rata‐rata ultimit yang dapat dipikul oleh tulangan yaitu sebesar 57.19
kN. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kegagalan pada benda uji pertama dan
kedua merupakan kegagalan pada tulangan. Sedangkan beban maksimum yang
dapat dipikul oleh benda uji lain pada campuran 2 dan 3 lebih rendah dari nilai
beban rata‐rata ultimit yang dapat dipikul oleh tulangan. Sehingga kegagalan
yang terjadi adalah slip dan pada beton.
0.72
0.855
0.356
0.167 0.167 0.167
B Uji 1 B Uji 2 B Uji 3
Koefisien Kuat Geser Pengujian vs Koef. Kuat Geser Desain pada Campuran dengan Fly Ash
B Uji Batas Ijin
26
4.6. Analisis Hasil Pengujian Kuat Lentur
Pengujian kuat lentur dilakukan terhadap 3 buah benda uji balok beton bertulang
berdimensi 200 mm x 200 mm x 1200 mm. Tulangan ulir yang digunakan
berdiameter 13 mm dan sengkang berdiameter 10 mm ketika beton mencapai
umur 28 hari. Pengujian ini menggunakan Universal Testing Machine dengan
standar ASTM C 78‐02
Tabel 4.5 Kuat Lentur Benda Uji Balok Beton Bertulang
Campuran
Beban Leleh
Displacement Leleh
Beban Ultimit
Displacement Ultimit
Rasio
Py dy Pu du du / dy
[kN] [mm] [kN] [mm]
Campuran 1 Serbuk kaca
100.58 6.85 162.56 23.76 3.47
101.64 7.10 157.50 24.00 3.38
110.11 6.97 165.73 20.82 2.99
Campuran 2
Fly ash
103.12 6.82 148.01 17.67 2.59
103.11 7.54 159.62 35.60 4.72
101.29 7.06 155.88 19.15 2.71
Campuran 3
30 % agregat
halus daur
ulang
102.40 5.81 151.60 21.61 3.72
105.88 6.43 137.16 13.35 2.08
106.35 7.43 154.71 22.38 3.01
Beban leleh rata‐rata campuran 3 sebesar 104.88 kN merupakan nilai terbesar
dibandingkan dengan campuran lain. Sedangkan beban ultimit rata‐rata
campiran 1 sebesar 161.93 kN merupakan nilai terbesar. Daktilitas rata‐rata
untuk masing‐masing campuran sebesar 3.28, 3.34, dan 2.94.
27
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Tiga variasi campuran SCC dengan kuat tekan karakteristik yang disyaratkan masing‐masing 30 Mpa. Campuran 1 adalah campuran beton dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan 10% serbuk kaca. Campuran 2 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang ditambahkan fly ash. Campuran 3 adalah campuran dengan agregat kasar daur ulang dengan 30% agregat halus daur ulang. 1. Kuat tekan aktual campuran dengan fly ash memberikan nilai terbesar 30.77
MPa melebihi kuat tekan yang disyaratkan 30 MPa, kuat tekan campuran 2 tercapai yaitu sebesar 30.47 MPa, dan campuran 1 tidak tercapai yaitu sebesar 28.74 MPa
2. Kuat tarik belah untuk ketiga campuran tidak memenuhi syarat untuk desain. Campuran 1 rata‐rata sebesar 2.77 Mpa, campuran 2 sebesar 3.38 Mpa, dan campuran 3 sebesar 2.83 MPa.
3. Kuat geser untuk ketiga campuran memenuhi syarat untuk desain. Campuran dengan 30% agregat halus daur ulang memberikan nilai rata‐rata terbesar 5,18 Mpa, campuran 1 sebesar 3.53 Mpa, dan campuran 2 sebesar 4.52 MPa.
4. Kuat lekat antara tulangan dan beton (bond stress) campuran dengan serbuk kaca memberikan nilai rata‐rata terbesar 9.15 Mpa, kegagalan pada tulangan putus dan beton terbelah. Campuran 2 sebesar 8.01 Mpa, terjadi slip antara tulangan dan beton. Campuran 3 sebesar 8.35 MPa dengan kegagalan pada beton.
5. Pengujian lentur memberikan nilai beban ultimit. Campuran dengan serbuk kaca memberikan nilai rata‐rata beban ultimit terbesar 161.93 kN, campuran 2 sebesar 154.3 kN, dan campuran 3 sebesar 147.82 kN.
6. Daktilitas beton dengan campuran fly ash paling bagus yaitu sebesar 3.34, campuran 1 sebesar 3.28, dan campuran 3 sebesar 2.94.
Saran 1. Peralatan Laboratorium Struktur yang telah lama dipakai perlu diperbaharui
sehingga menunjang hasil penelitian yang lebih akurat. Misalnya cetakan beton, alat slump test, dan lain‐lain.
2. Dana untuk pembelian alat laboratorium yang terbatas jumlahnya perlu ditingkatkan karena sering menghambat kelancaran penelitian dan skripsi mahasiswa.
28
DAFTAR PUSTAKA
ACI Committee 318 (2008). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318‐08) and Commentary. Farmington Hills, USA.
ASTM C 78. Standard Test Method for Flexural Strenght of Concrete Using Simple
Beam with Thrid‐Point Loading. Farmington Hills, USA. Departemen Pekerjaan Umum : SNI 03‐2847‐2002. (2002). Tata Cara
Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. Badan Standarisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.
Badan Standarisasi Nasional. SNI 7656:2012. Tata Cara Pemilihan Campuran
untuk Beton Normal, Beton Berat dan Beton Massa. Jakarta, Indonesia. El‐Reedy, M. A. (2009). Advanced Materials and Techniques for Reinforced
Concrete Stuctures. CRC Press. Nawy, Edward G. (2005). Reinforced Concrete. 5th ed. Pani, L., Francesconi, L. and Concu, G. (2011). Influence of Replacement
Percentage of Recycle Aggregates on Recycled Aggregate Concrete Properties, Symposium PRAGUE, Fib.
Yong, P.C., Teo, D.C.L. (2009). Utilisation of Recycled Agregate as Coarse
Aggregate in Concrete, UNIMAS E‐Journal of Civil Engineering. Hansen, T.C. (1992). Recycling of Demolished Concrete and Masonry. 1st ed.
Taylor & Francis Group.
29
30