Penelitian Balok Tinggi 2005


Penelitian UPH tahun 2005
Prof. Harianto Hardjasaputra dan Wiryanto Dewobroto

Selama tiga hari (Kamis – Sabtu) tanggal 6 – 8 Oktober 2005 , Team Peneliti UPH telah berhasil dengan sukses melaksanakan penelitian eksperimen struktur beton, berupa penelitian perilaku keruntuhan tiga (3) “balok tinggi” beton bertulang biasa, yang dilaksanakan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen PU, Jl. Panyaungan Cileunyi Wetan, Kab. Bandung, Bandung 40393.

Informasi perilaku keruntuhan balok tinggi seperti di atas sangat berguna untuk pengembangan teori Strut-and-Tie Model (stm) yang mula-mula dikembangkan oleh Jörg Schlaich, profesor Institut für Tragwerksentwurf und Konstruktion ( Institute of Conceptual and Structural Design), Uni-Stuttgart, Jerman ( Schlaich et al. 1987). Murid beliau di Indonesia, Prof. Harianto H bersama team-nya juga aktif dalam penelitian tersebut :

  • Dewobroto, W.; Reineck, K.-H. (2002). “Beam with indirect support and loading”, in: Reineck, K.-H. (2002): (Editor): Examples for the Design of Structural Concrete with Strut-and-Tie Models, ACI SP-208 (2002), ACI, Farmington Hills, MI, 145-161.

  • Hardjasaputra, H., Tumilar, S. (2002). “Model Penunjang dan Pengikat (Strut-and-Tie Model) pada Perancangan Struktur Beton”, UPH Press

  • Hardjasaputra, H. (2004). “Perancangan Struktur Beton dengan Strut-and-Tie Model”, Prosiding Seminar dan Pameran HAKI – Excellence in Construction, Jakarta

  • Hardjasaputra, H. (2005). “Perancangan dan Detailing Struktur Beton dengan Strut-and-Tie Model, sesuai ACI 318 – 2002”, Prosiding Seminar Nasional Beton 2005, Jurusan Teknik Sipil Itenas, Bandung

Karena peraturan beton di Indonesia yaitu SNI 03-2847-2002 juga mengacu pada peraturan di Amerika tersebut maka nantinya metoda tersebut juga akan diadopsi.

Ingin tahu lebih banyak , baca Laporan-nya di web-siteku yang lama.

**yang di bawah masih dalam tahap konstruksi, memindahkan dari web site lama yang mungkin lambat**

Laporan Pelaksanaan Penelitian
No: 40/UPH-LPPM02/VII/2004
Program Magister Teknik Sipil
FDTP – UPH

Eksperimen Struktur Beton Balok Tinggi untuk Pengembangan Strut-and-Tie Model

oleh

Harianto Hardjasaputra dan Wiryanto Dewobroto

Daftar Isi

  1. Pendahuluan
  2. Pentingnya eksperimen ini
  3. Detail balok tinggi eksperimen
  4. Campuran Rencana Beton
    1. Sifat fisis agregat
    2. Rancangan campuran beton
    3. Bahan beton per M 3
  5. Pekerjaan pembuatan balok Uji
    1. Bekisting / penulangan dana pemasangan strai-gage
    2. Pengecoran balok
  6. Hasil uji tekan beton silinder
    1. Kuat tekan
    2. Modulus Elastisitas
  7. Hasil Uji Kuat Tarik Besi Beton
  8. Kegiatan pengujian balok
    1. Skedule pembebanan
    2. Balok Type-1
    3. Balok Type-2
    4. Balok Type-3
    5. Pola Retak Balok
  9. Hasil pembacaan Instrumen saat Pembebanan
    1. Hasil Balok Type-1
    2. Hasil Balok Type-2
    3. Hasil Balok Type-3
  10. Kondisi Balok setelah pengujian
  11. Personil Pengujian di Lapangan
  12. Daftar Pustaka

Pendahuluan

Selama tiga hari (Kamis – Sabtu) tanggal 6 – 8 Oktober 2005 telah berhasil dengan sukses pelaksanaan penelitian eksperimen struktur beton. Penelitian yang dimaksud adalah pembebanan sampai runtuh tiga balok beton bertulang yang dilaksanakan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pekerjaan Umum, Jl. Panyaungan Cileunyi Wetan, Kab. Bandung, Bandung 40393. Balok beton bertulang yang diuji mempunyai perbandingan bentang dan tinggi sebesar 2.25 ¸ 0.8 = 2.8125 , lebih besar dari 2.5 sehingga menurut kriteria ACI 318 – 99 sebenarnya belum termasuk kategori balok tinggi. Meskipun demikian dari perilaku keruntuhan yang diperlihatkan yaitu keruntuhan geser (diagonal splitting) maka dapat dikategorikan sebagai balok tinggi (deep-beam), yang mana perilakunya sangat berbeda dengan tipe balok biasa karena bukan keruntuhan lentur.

Pelaksanaan pengujian dapat dianggap relatif cukup lama jika dihitung dari waktu dimulainya pembuatan bekisting (medio Juni 2005), maupun waktu pengecoran balok (7 Juli 2005). Hal tersebut akibat adanya keraguan dalam sistem pembebanan yang akan diterapkan yaitu adanya kekuatiran terjadinya ketidak-stabilan selama pembebanan akibat penampang balok yang relatif cukup tinggi dibanding bentang. Setelah dilakukan berbagai brain-storming dari pihak peneliti UPH maupun tenaga ahli dari PUSKIM akhirnya dapat diperoleh pemahaman bahwa kekuatiran tersebut sebenarnya tidak terjadi dan memang pada akhirnya memang tidak terbukti. Meskipun demikian akibatnya umur beton benda uji pada saat pengujian adalah 90 hari (> 28 hari sebagai persyaratan minimum).

Tiga balok tinggi tersebut masing-masing mempunyai bentuk yang berbeda-beda, satu adalah bentuk balok biasa persegi, satu lagi ada bagian balok yang dipotong pada kedua tepinya dan yang terakhir berbentuk segitiga dimana pada bagian tengahnya diberi lobang. Balok-balok tersebut sebelum diuji ditanamkan beberapa strain gage dan selanjutnya dilakukan uji beban sampai mencapai kondisi runtuh. Selama pembebanan, selain regangan dan lendutan yang dicatat secara otomatis dalam alat ukur elektronik pada laboratorium tersebut maka pola retak pada balok juga digambarkan secara manual. Dengan demikian dari eksperimen tersebut dapat diperoleh informasi lengkap tentang perilaku keruntuhan balok tinggi dari ke-3 konfigurasi tersebut.

Pentingnya Eksperimen Ini

Strut-and-Tie Model merupakan salah satu fokus penelitian dari peneliti UPH selama ini ( Hardjasaputra dan Tumilar 2002 , Dewobroto dan Reineck 2002, Hardjasaputra 2004 dan 2005), khususnya setelah teori tersebut dimuat secara resmi dalam peraturan beton Amerika yaitu ACI 318M-2002. Karena peraturan beton di Indonesia yaitu SNI 03-2847-2002 juga mengacu pada peraturan di Amerika tersebut maka nantinya metoda tersebut juga akan diadopsi.

Bilamana sebelumnya, sebagian besar penelitian dari UPH tersebut didasarkan oleh data-data teoritis dan eksperimen tidak langsung maka dengan diadakannya eksperimen ini maka pengalaman praktis dan data-data hasil yang dapat diperoleh selama penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan kualitas penelitian-penelitian dimasa mendatang.

Kecuali hal tersebut, sebenarnya eksperimen balok tinggi dengan konfigurasi yang di uji ini sepengetahuan penulis belum pernah dilakukan eksperimen serupa sebelumnya sehingga dapat dikategorikan orisinil. Meskipun dalam praktek, bentuk yang diuji ada yang tidak umum (jarang dijumpai) tetapi diharapkan dari bentuk tersebut dapat memberikan data-data tambahan untuk mendukung teori s.t.m.

Detail Balok Tinggi Eksperimen

Semuanya ada tiga benda uji berupa balok dengan tumpuan sederhana (lihat Gambar 1) yang akan di test di laboratorium PUSKIM sampai runtuh. Perbandingan bentang dan tinggi balok tersebut adalah 2.25 ¸ 0.8 = 2.8125.

Campuran Rencana Beton

Sifat fisis agregat

Mutu beton yang disyaratkan dalam pembuatan balok adalah fc 35 MPa, untuk itu dilakukan trial mix-design beton berdasarkan sifat fisik agregat batuan sebagai berikut :

No Jenis Pengujian Hasil Uji Syarat SNI.03-1750-90
Pasir Kerikil Pasir Kerikil
1 Kadar air …(%) 7.590 2.970

2 Kadar lumpur …(%) 3.870 0.750 maks. 5 maks. 1
3 Penyerapan air …(%) 3.970 2.720

4 Berat jenis ….(gr/cc) 2.520 2.590

5 Bobot isi : Gembur, …kg/lt
Padat, …kg/lt
1.513
1.738
1.236
1.456

6

Kadar zat organik, …-/+ negatif

negatif

7

Kekerasan dng bejana Rudellof, lewat saringan 2 mm, …%

18.920

maks. 32

8

Analisa ayak lewat kumulatif dari saringan :

 

 

 

 

38.00 mm, ……….….%

100.00

100.00

 

100.00

19.00 mm, ……….….%

100.00

96.10

(Zone 2)

95 – 100

9.60 mm, ……….….%

98.54

43.68

100

30 – 60

4.80 mm, ……….….%

90.83

9.73

90 – 100

0 – 10

2.40 mm, ……….….%

82.19

0.00

75 – 100

0

1.20 mm, ……….….%

61.14

 

55 – 90

 

0.60 mm, ……….….%

37.32

 

35 – 59

 

0.30 mm, ……….….%

16.36

 

8 – 30

 

0.15 mm, ……….….%

6.89

 

0 – 10

 

Rancangan campuran beton

  • Mutu beton …………………………….. : f c 35 (?)
  • Bagian yang gagal …………………….. : 5%
  • Standar deviasi …………………………. : 60 kg/cm 2
  • Kuat tekan yang diharapkan ……….. : 448 kg/cm 2
  • Slump direncanakan …………………… : 60 – 180 mm
  • Faktor air semen ………………………… : 0.44
  • Diameter agregat maksimum ………. : 20 mm
  • Berat jenis beton ……………………….. : 2306 kg/m 3

Berdasarkan sifat fisik agregat dan rencana rancangan campuran beton di atas maka dapat dihitung perbandingan volume material yang diperlukan sebagai berikut :

Bahan beton per M 3

  • Semen ……………………………………… : 489 kg
  • Pasir ………………………………………… : 641 kg
  • Kerikil pecah …………………………….. : 961 kg
  • Air …………………………………………… : 215 kg

Hasil Uji Beton Hasil Campuran Rencana

Dari perolehan volume material yang diperlukan, maka selanjutnya dilakukan uji sampel beton dan hasilnya adalah :

Beton Segar

No Jenis Pengujian

Hasil uji

Syarat yang diharapkan

Normal

Additif Conplast

1 Slump , mm 90 225 80 – 180
Berat jenis beton, kg/m3 2309 2312 2306

Beton keras

No Tgl cor / kode Umur (hari) Luas bidang Tekan (mm 2) Berat (N) Beban (N) Kuat tekan (MPa)
Individu Rata-rata
1 27-5-2005
Normal
7 17662.5 118.000 440.000 24.911 24.855
2 7 17662.5 117.000 425.000 24.062
3 7 17662.5 118.000 452.000 25.591

1

27-5-2005
Add. Cp
3 17662.5 125.000 500.000 28.308 29.186
2 3 17662.5 125.000 540.000 30.573
3 3 17662.5 123.500 506.000 28.676
1 27-5-2005
Add. Cp
28 17662.5 124.000 780.000 44.161 43.727
2 28 17662.5 125.000 781.000 44.218
3 28 17662.5 123.500 756.000 42.803

Maka mix-design tersebut selanjutnya akan digunakan dalam pembuatan balok uji.

Catatan : Data di atas di salin dari laporan Hasil Pengujian yang ditanda-tangani oleh Kepala Balai Bahan Bangunan bapak Ir. Lutfi Faizal (NIP.110 040 871).

Pekerjaan Pembuatan Balok Uji

Bekisting / Penulangan dan Pemasangan Strain Gage

Bekisting atau papan cetak merupakan komponen penting dalam pembuatan strukur beton bertulang. Agar diperoleh benda hasil akhir (finishing) yang ukurannya presisi maka pembuatan bekisting merupakan sesuatu yang perlu diperhatikan. Kecuali itu, bekisting harus cukup kuat menahan beban akibat menampung beton basah yang relatif berat, termasuk bila ada getaran yang diberikan sebagai bagian tahapan pengecoran.

Pekerjaan pembuatan bekisiting sepenuhnya diborongkan kepada petugas di PUSKIM dengan alasan pihak sana sudah cukup berpengalaman dalam pembuatan benda uji dengan beton. Selain itu juga dipertimbangkan jika membawa sendiri tukang dari Jakarta dan di bawa ke Bandung (Puskim) akan lebih mahal.

Karena hasil akhir tetap merupakan tanggung jawab peneliti maka setelah pembuatan bekisting selesai, diperlukan inspeksi khususnya mengenai ketepatan ukuran, kerapian maupun kekuatan bekisiting tersebut. Inspeksi dilakukan oleh penulis kedua pada tanggal 16 Juni 2005.

Gambar 4. Bekisting dan Penulangan Balok Type-1

Gambar 5. Bekisting dan Penulangan Balok Type-2

Dari dokumentasi dapat terlihat bahwa pengerjaan bekisting relatif rapi dan bersih.

Umumnya pekerjaan penulangan terpisah dengan bekisting, kecuali balok type-3 dimana pemasangan tulangan sekaligus dengan dirakitnya bekisting tersebut.

Strain-gage semuanya dilekatkan dengan lem-khusus pada tulangan baja dan dibungkus dengan tape, sehingga pada saat pengecoran relatif lebih mudah dan tidak dikhawatirkan terjadinya kerusakan bilaman nantinya beton mengalami retak.

Gambar 6. Bekisting dan Penulangan Balok Type-3

Gambar 7. Pemasangan Strain-Gage

Pada Gambar 7 , terlihat kabel yang menghubungkan strain-gage dengan alat ukur digulung di bagian atas. Selanjutnya pada saat pengecoran maka keberadaan strain-gage dan kabel-kabel tersebut harus dijaga dengan baik dan tidak rusak akibat proses pengecoran. Kerusakan strain-gage akibat pengecoran hanya dapat dideteksi pada saat pengujian berlangsung dan selanjutnya tidak dapat dilakukan perbaikan, sehingga resikonya tidak diperoleh pembacaan regangan pada strain-gage yang rusak tersebut.

Perlu ditambahkan bahwa pada saat inspeksi dilakukan, strain-gage tersebut telah dipasasangkan pada tulangan baja sesuai dengan gambar yang telah ditetapkan. Metode dan prosedur pemasangannya dilakukan sepenuhnya oleh pihak PUSKIM. Berkaitan dengan hal tersebut dikarenakan peneliti UPH belum berpengalaman, sedangkan berdasarkan informasi yang diperoleh bahwa pihak PUSKIM sudah berpengalaman banyak dengan pemasangan strain-gage (karena pekerjaan sehari-harinya) maka hal tersebut sepenuhnya diberikan kepada PUSKIM.

Berdasarkan informasi yang diterima setelah percobaan dilakukan ternyata diketahui bahwa pemasangan strain-gage sangat peka dan pelik, oleh karena itu setelah semuanya terpasang sebaiknya dilakukan test pengukuran sebelum dilakukan pengecoran , yaitu untuk memastikan bahwa strain-gage bekerja dengan baik. Dalam hal ini, tidak dilakukan prosedur seperti itu. Jadi adanya pembacaan strain gage yang meragukan atau mati (tidak menghasilkan data) tidak diketahui penyebabnya, apakah akibat tahapan pembebanan atau tahapan pengecoran atau tahapan pemasagannya. Prosedur pengecekan strain-gage sebaiknya dilakukan terlebih dahulu untuk penelitian-penelitian di masa mendatang.

Pada gambar 7 juga diperlihatkan plastik spacer yang akan digunakan sebagai pemisah tulangan dengan pinggir bekisting.

Catatan : dalam praktek jarang digunakan plastik spacer khusus seperti itu karena relatif mahal dan umumnya hanya digunakan beton tahu.

Gambar 8. Detail Plastik Spacer Khusus

Dalam inspeksi juga dapat diketahui bahwa diameter tulangan baja seperti yang direncanakan ternyata tidak dapat dipenuhi akibat keterbatasan ketersedian bahan di pasar yang ada. Adapun tulangan yang dipasang dapat dilihat pada Gambar 1

Pengecoran Balok

Kesiapan dari bekisting, tulangan baja dan pemasangan strain-gage selesai, maka dapat dilanjutkan ke pengecoran balok. Pengecoran dilakukan pada tanggal 7 Juli 2005 dan dilaksanakan di PUSKIM Bandung.

Gambar 9. Pencampuran Beton

Gambar 10. Pengujian Slump Beton

Gambar 11. Pengangkutan Beton Segar ke Tempat Pengecoran ( ± 25 m)

Pada gambar 10 terlihat banyak kantong-kantong plastik yang merupakan tempat penyimpanan agregat campuran yang telah diukur berdasarkan volume dari mix-design.

Gambar 12. Snapshot Suasana Pengecoran

Hasil Uji Tekan Beton Silinder

Data Benda Uji:
Tanggal Uji : 13-10-05
Tanggal Cor : 07-07-05
Diameter : 150 mm
Tinggi : 300 mm
Luas : 17671.459 mm2

Tabel 1. Hasil Uji Tekan Beton Silinder

No.

Benda Uji

Berat (kg)

P maks (N.f)

A (mm 2)

Fc (MPa)

1

Silinder-1

11.80

648000

17671.459

36.67

2

Silinder-2

12.00

671000

17671.459

37.97

3

Silinder-3

1190

619700

17671.459

35.07

4

Silinder-4

12.00

687000

17671.459

38.88

5

Silinder-5

12.00

512000

17671.459

28.97

6

Silinder-6

12.00

780300

17671.459

44.16

7

Silinder-7

11.80

649400

17671.459

36.75

8

Silinder-8

12.00

680800

17671.459

38.53

Setelah pengujian beban balok selesai, maka mesin yang sama tersebut digunakan untuk membebani benda uji silinder beton. Pada setiap keruntuhan benda uji tersebut menghasilkan suara seperti ledakan yang relatif cukup keras. Bentuk keruntuhan yang dapat didokumentasikan terlihat pada gambar berikut.

Gambar 13. Bentuk Keruntuhan Benda Uji Silinder Beton

Hasil Uji Tekan Modulus Elastisitas Beton Silinder

Data Benda Uji:

Tanggal Uji : 13-10-05
Tanggal Cor : 07-07-05
Diameter : 150 mm
Tinggi : 300 mm
Luas : 17671.459 mm2
D 0 : 150 mm

Tabel 2. Hasil Uji Modulus Elasitisitas Beton – Benda Uji Silinder 3

No.

Beban (P)
(ton.f)

D 1 mm

D 2 mm

e

s (MPa)

1

0.00

0.000

0.000

0.00E+00

0.00E+00

2

1.06

0.000

0.000

0.00E+00

6.00E-00

3

2.29

0.000

0.007

2.33E-05

1.30E-05

4 3.09 0.000 0.008 2.67E-05 1.75E-04
5 4.16 0.002 0.008 3.33E-05 2.35E-04
6 5.09 0.006 0.009 5.00E-05 2.88E-04
7 5.99 0.012 0.010 7.33E-05 3.39E-04
8 7.05 0.018 0.012 1.00E-04 3.99E-04
9 8.02 0.023 0.014 1.23E-04 4.54E-04
10 8.99 0.028 0.017 1.50E-04 5.09E-04

11

9.82

0.031

0.019

1.67E-04

5.56E-04

12

11.02

0.036

0.024

2.00E-04

6.24E-04

13

12.08

0.040

0.027

2.23E-04

6.84E-04

14

13.12

0.039

0.030

2.30E-04

7.42E-04

15

14.01

0.043

0.034

2.57E-04

7.93E-04

16

15.01

0.047

0.037

2.80E-04

8.49E-04

17

16.08

0.052

0.040

3.07E-04

9.10E-04

18

17.04

0.056

0.044

3.33E-04

9.64E-04

19

18.04

0.061

0.047

3.60E-04

1.02E-03

20

19.04

0.067

0.050

3.90E-04

1.08E-03

21

20.07

0.074

0.050

4.13E-04

1.14E-03

22

21.01

0.079

0.052

4.37E-04

1.19E-03

23

22.14

0.083

0.056

4.63E-04

1.25E-03

24

23.17

0.087

0.061

4.93E-04

1.31E-03

25

23.97

0.090

0.065

5.17E-04

1.36E-03

26

25.00

0.096

0.070

5.53E-04

1.41E-03

27

26.00

0.100

0.074

5.80E-04

1.47E-03

Gambar 14. Grafik Regangan Beton vs Tegangan Beton (Silinder-3)

 

Tabel 3. Hasil Uji Modulus Elasitisitas Beton – Benda Uji Silinder 4

No.

Beban (P)
(ton.f)

D 1 mm

D 2 mm

e

s (MPa)

1

0.00

0.001

0.000

0.00E+00

0.00E+00

2

1.23

0.000

0.001

6.67E-06

6.96E-00

3

2.29

0.000

0.010

6.67E-05

1.30E-04

4

2.89

0.001

0.012

8.00E-05

1.64E-04

5

4.02

0.001

0.015

1.00E-04

2.27E-04

6

4.96

0.000

0.028

1.87E-04

2.81E-04

7

6.02

0.013

0.052

3.47E-04

3.41E-04

8

6.99

0.023

0.068

4.53E-04

3.96E-04

9

8.12

0.028

0.082

5.47E-04

4.59E-04

10

8.92

0.029

0.089

5.93E-04

5.05E-04

11

10.05

0.030

0.097

6.47E-04

5.69E-04

12

11.15

0.030

0.107

7.13E-04

6.31E-04

13

11.98

0.031

0.115

7.67E-04

6.78E-04

14

13.05

0.033

0.125

8.33E-04

7.38E-04

15

14.05

0.033

0.133

8.87E-04

7.95E-04

16

15.01

0.033

0.141

9.40E-04

8.49E-04

17

15.98

0.033

0.148

9.87E-04

9.04E-04

18

17.04

0.033

0.156

1.04E-04

9.64E-04

19

18.01

0.036

0.166

1.11E-03

1.02E-03

20

19.08

0.039

0.177

1.18E-03

1.08E-03

21

20.01

0.041

0.187

1.25E-03

1.13E-03

22

21.11

0.042

0.198

1.32E-03

1.19E-03

23

22.04

0.043

0.206

1.37E-03

1.25E-03

24

23.07

0.043

0.214

1.43E-03

1.31E-03

25

24.00

0.043

0.222

1.48E-03

1.36E-03

26

24.97

0.045

0.230

1.53E-03

1.41E-03

27

26.04

0.045

0.238

1.59E-03

1.47E-03

Gambar 15. Grafik Regangan Beton vs Tegangan Beton (Silinder-4)

 

Tabel 4. Hasil Uji Modulus Elasitisitas Beton – Benda Uji Silinder 5

No.

Beban (P)
(ton.f)

D 1 mm

D 2 mm

e

s (MPa)

1

0.00

0.000

0.000

0.00E+00

0.00E+00

2

1.19

0.000

0.012

8.00E-05

6.73E-00

3

1.96

0.000

0.015

1.00E-04

1.11E-04

4

3.56

0.000

0.028

1.87E-04

2.01E-04

5

4.02

0.000

0.032

2.13E-04

2.27E-04

6

5.02

0.000

0.042

2.80E-04

2.84E-04

7

6.02

0.000

0.052

3.47E-04

3.41E-04

8

7.02

0.000

0.061

4.07E-04

3.97E-04

9

7.99

0.000

0.071

4.73E-04

4.52E-04

10

9.05

0.000

0.081

5.40E-04

5.12E-04

11

10.02

0.000

0.091

6.07E-04

5.67E-04

12

11.05

0.030

0.105

7.00E-04

6.25E-04

13

12.05

0.030

0.114

7.60E-04

6.82E-04

14

13.41

0.033

0.127

8.47E-04

7.59E-04

15

14.55

0.033

0.135

9.00E-04

8.23E-04

16

14.98 0.033 0.137 9.13E-04 8.48E-04
17 16.05 0.034 0.147 9.80E-04 9.08E-04
18 17.21 0.034 0.194 1.29E-03 9.74E-04
19 18.21 0.034 0.201 1.34E-03 1.03E-03
20 19.24 0.034 0.208 1.39E-03 1.09E-03
21 20.04 0.035 0.178 1.19E-03 1.13E-03
22 21.17 0.034 0.184 1.23E-03 1.20E-03
23 22.21 0.034 0.192 1.28E-03 1.26E-03
24 23.17 0.034 0.197 1.31E-03 1.31E-03
25 24.14 0.034 0.203 1.35E-03 1.37E-03
26 25.17 0.031 0.214 1.43E-03 1.42E-03
27 26.10 0.031 0.217 1.45E-03 1.48E-03

Gambar 16. Grafik Regangan Beton vs Tegangan Beton (Silinder-5

Hasil Uji Kuat Tarik Besi Beton

Data Benda Uji:
Jenis / banyaknya contoh : Besi beton polos diameter 7 mm (3 buah)
Besi beton ulir Æ 21mm (3 buah)
Besi beton ulir Æ 9 mm (3 buah)
Diterima Tanggal : 12 juli 2005

No

Kode

Ukuran

Luas bidang tarik (mm)

Berat (gr)

Beban (N)

Kuat Tarik (N/mm 2)

Diameter Panjang Leleh (Py) Putus (Pu) Leleh (y) Putus (u)
1 ulir 10.60 490.00 88.20 333.1 30000 48400 340.126 548.74
2 10.40 500.00 84.91 328.2 28400 44000 334.489 518.22
3 10.70 503.00 89.87 331.3 29200 44400 324.897 494.02

Data di atas di salin dari Laporan Hasil Uji Kuat Tarik Besi Beton (Nomor : UM.01.11-Lm/244) yang ditanda-tangani oleh Kepala Balai Bahan Bangunan bapak Ir. Lutfi Faizal (NIP.110 040 871).

Gambar 17 Rekaman Diagram Gaya -Perpanjangan Baja Tulangan

Kegiatan Pengujian Balok Tinggi

Sebelum dilakukan pengujian dilakukan pekerjaan-pekerjaan persiapan. Adapun persiapan yang dilakukan adalah koordinasi bersama antara peneliti UPH dan PUSKIM berkaitan dengan :

  1. Alat bantu tambahan (LVDT) yang perlu dipasang dan lokasi pemasangannya.
  2. Metode pembebanan. Untuk itu ternyata diperlukan kompromi antara pihak PUSKIM dan Peneliti UPH karena kebiasaan di PUSKIM bahwa pembebanan dan pencatatan lendutan dilakukan secara cepat mengandalkan komputer pencatat otomatis yang tersedia bersama-sama dengan mesin hidrolik beban. Sedangkan pihak UPH bersikeras bahwa pembebanan harus ditunggu untuk waktu tertentu sehingga benda uji dapat ‘menyesuaikan’ terlebih dahulu. Karena adanya waktu dan sdm yang diperlukan maka akhirnya diperoleh jalan tengah yaitu penempatan beban ditunggu tetapi tidak selama seperti waktu yang diusulkan pertama kali oleh UPH sebagaimana terlihat pada Skedule Pembebanan yang diberikan pada bab selanjutnya.

Skedule Pembebanan

Untuk memperoleh pengamatan yang teliti maka pembebanan pada balok harus diberikan secara bertahap dalam siklus tertentu. Adapun siklus pembebanan yang digunakan adalah sesuai dengan skedule pembebanan berikut.

 

Gambar 20. Rencana Siklus Pembebanan Balok Uji UPH

Catatan :

  • Total waktu yang diperlukan direncanakan tiap tahapan adalah ± 3 jam, dalam pelaksanaan setelah dievalusi diperoleh bahwa tahapan 1 dan 2 masih dalam kondisi elastis oleh karena itu tahapan 1 dan 2 dipersingkat
  • Setiap siklus harus diselesaikan tanpa jeda sesuai skedul.
  • Jeda antar siklus dapat digunakan untuk istirahat
  • Pada setiap tahapan beban harus dilakukan pencatatan deformasi dan beban.
  • Beban aksi dan reaksi pada balok Uji harus dapat diukur untuk itu perlu dipasang alat ukur yang tepat.

Balok Type 1 (Kamis – 6 Oktober 2005)

Gambar 21. Persiapan Pembebanan Pada Balok Type-1

Gambar 22. Penggambaran Posisi dan Waktu Tahapan Retak secara Manual

Gambar 23. Keruntuhan Akibat Timbulnya Retak Diagonal pada Balok Type-1

Gambar 24. Kurva Beban-Lendutan pada Komputer Pencatatat

 

 

Balok Type 2 (Jumat – 7 Oktober 2005)

Gambar 25. Peneliti UPH

Gambar 26. Suasana Pencatatan Pembebanan Secara Elektronik

Gambar 27. Penandaan Waktu dan Lokasi Retak Balok Secara Manual dengan Spidol

Gambar 28. Konfigurasi Alat Ukur LVDT

 

 

Balok Type 3 (Sabtu – 8 Oktober 2005)

Gambar 29. Keruntuhan Tiba-tiba akibat Beton Mengalami Pecah

Pola Retak

Pola retak digambarkan secara manual, adapun angka yang terdapat pada pola tersebut menunjukkan urutan beban dimana retak tersebut terjadi. Dengan demikian angka paling kecil menunjukkan retak yang pertama kali terjadi dan angka terbesar menunjukkan retak pada kondisi sesaat sebelum runtuh.

Gambar 30. Pola Retak Balok Type-1


Gambar 31. Pola Retak Balok Type-2


Gambar 32. Pola Retak Balok Type-3

Catatan : Grid pada balok memang telah dipersiapkan terlebih dahulu untuk setiap benda uji. Sebelum grid dibuat maka benda uji di cat terlebih dahulu dengan cat-tembok putih dan baru diatasnya digariskan grid-grid tersebut. Adanya grid tersebut memudahkan memindahkan pola retak pada benda uji ke kertas gambar.

Hasil Pembacaan Instrumen saat Pembebanan

Balok Type-1

Gambar 33 . Notasi Penomoran LVDT pada Balok Type-1

Gambar 34. Pemasangan Alat Ukur Tambahan

 

Pada gambar 34 kiri, alat ukur tambahan LVDT yang menempel pada balok adalah TR.3 – TR.6 , sedangkan alat ukur di bagian atas yang pemasangannya memerlukan besi tambahan adalah TR.10 (atau TR.11). Sedangkan pada gambar kanan LVDT yang terlihat adalah WG.2 dan TR.8.

Tabel 5. Data Hasil Pembacaan LVDT pada Balok Uji Saat Pembebanan

Gambar 35. Kurva Beban-Deformasi pada Alat Ukur Tambahan LVDT

Evaluasi beban batas : Keruntuhan terjadi pada tahapan beban ke-4 dengan beban sebesar 119.48 kN

Gambar 36. Notasi Penomoran Strain Gage pada Balok Type-1

 

Tabel 6. Data Hasil Pembacaan Strain-Gage pada Balok Uji Saat Pembebanan

 

Balok Type-2

Gambar 37 . Notasi Penomoran LVDT pada Balok Type-2

Gambar 38. Pemasangan Alat Ukur LVDT pada Balok Type 2

 

Tabel 7. Data Hasil Pembacaan LVDT pada Balok Uji Saat Pembebanan

 

Evaluasi beban batas : Keruntuhan terjadi pada tahapan beban ke-4 dengan beban sebesar 122.6 kN

Gambar 39. Kurva Beban-Deformasi pada Alat Ukur Tambahan LVDT

Gambar 40. Notasi Penomoran Strain Gage pada Balok Type-2

Tabel 8. Data Hasil Pembacaan Strain-Gage pada Balok Uji Saat Pembebanan

 

 

Balok Type-3

Gambar 41. Notasi Penomoran LVDT pada Balok Type-3

Gambar 42. Detail Pemasangan WG.2 dan TR.9

Evaluasi beban batas : Keruntuhan terjadi akibat beton pecah pada bagian atas (desak) pada tahapan beban ke-3 dengan beban sebesar 105.61 kN. Sifat keruntuhan adalah non-daktail (tiba-tiba).

Gambar 43. Kurva Beban-Deformasi pada Alat Ukur Tambahan LVDT

 

Tabel 9. Data Hasil Pembacaan LVDT pada Balok Uji Saat Pembebanan

 

Gambar 44. Notasi Penomoran Strain Gage pada Balok Type-3

Tabel 10. Data Hasil Pembacaan Strain-Gage pada Balok Uji Saat Pembebanan

Kondisi Balok Tinggi Setelah Pengujian

Gambar 45. Kondisi Retak Balok-Balok Uji dan Posisi Beban-Tumpuan Virtuil

 Pelaksana Pengujian di Lapangan

Gambar 46. Peneliti UPH dan Staf PUSKIM Bandung

Tim Peneliti UPH
  Prof. Dr.-Ing. Harianto Hardjasaputra (belakang No.2 dari sebelah kiri)
Ir. Wiryanto Dewobroto, MT. (depan paling kiri)
   
Tim PUSKIM
  dipimpin oleh Ir. Sutadji Yuwasdiki, MSc. (belakang paling kiri)
Selaku Head of Technical Assistance Structural and Building Construction Division PUSKIM (Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman), Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pekerjaan Umum
Jl. Panyaungan Cileunyi Wetan
Kabupaten Bandung
Bandung 40393

Sumber Pustaka

  • ACI Committee 318, (1999). “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-99) and Commentary (ACI 318R-99)” , ACI, Farmington Hills, MI, 145-161.
  • Dewobroto, W.; Reineck, K.-H. (2002). “Beam with indirect support and loading”, in: Reineck, K.-H. (2002): (Editor): Examples for the Design of Structural Concrete with Strut-and-Tie Models, ACI SP-208 (2002), ACI, Farmington Hills, MI, 145-161.
  • Hardjasaputra, H., Tumilar, S. (2002). “Model Penunjang dan Pengikat (Strut-and-Tie Model) pada Perancangan Struktur Beton”, UPH Press
  • Hardjasaputra, H. (2004). “Perancangan Struktur Beton dengan Strut-and-Tie Model”, Prosiding Seminar dan Pameran HAKI “Excellence in Construction”, Jakarta
  • Hardjasaputra, H. (2005). “Perancangan dan Detailing Struktur Beton dengan Strut-and-Tie Model, sesuai ACI 318 – 2002”, Prosiding Seminar Nasional Beton 2005, Jurusan Teknik Sipil Itenas, Bandung
  • Panitia Teknik Standardisasi. (2002). “SNI 03 – 2847 – 2002 : Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung”, Bandung
  • Schlaich, J., Schäfer, K., dan Jennewein, M. (1987). “Special Report : Toward a Consistent Design of Structural Concrete”, PCI Journal, Vol.32, No.3, May/June, 74 halaman.

15 thoughts on “Penelitian Balok Tinggi 2005

  1. Halo Pak Wir…..

    Apa kabar semoga baik-baik saja ya…..
    Pak…saya coba membaca tentang Strut and Tie Model ini…
    kemudian saya coba lihat laporannya yang lebih lengkap
    di web site bapak yang lama…..saya mau down load tapi
    tidak ada ya Pak atau tidak bisa..????

    Mohon saya diberikan file laporannya (kalau boleh) saya tertarik Pak
    karena waktu dulu skripsi saya juga penelitian di lab. tentang
    “Pengaruh Pelat Lantai Komposit antara pelat pelat Pre-Cast dan Cast in Place
    dengan dan tanpa perkuatan geser”.

    Salam

    AGUNG

    Suka

  2. Salam pak wir…

    Peneliatian yang menarik ya pak…kalau penelitian tentang beton busa bapak punya? kalau ada, mohon saya dikirimkan file nya ya pak…kata kuncinya: beton busa, FAS, dan sifat mekanis.
    Terima kasih.

    wawad

    Suka

  3. PA, kita mau tax apa yang membuat anda bisa membuat rancangan itu. dan berapa lama anda membuat knstruksi itu. di mana lamat bpk spy sy bisa belajar ama bpk untuk desain jlan dan jembatan.

    Suka

  4. Dear Pak Wir :

    Menarik sekali membaca penelitian Pak Har dan Pak Wir mengenai tiga jenis balok tinggi ini.

    Oh yach Pak Wir, bagaimana dengan rasio perbandingan antara kuat geser hasil eksperimen dengan kuat geser yang diprediksi dengan STM ?

    ps.: mohon maaf, karena Pak Wir harus membuka file2 lama lagi hehehe…

    Terima kasih sebelumnya

    salam,
    erwin

    Suka

  5. @Yandi
    untuk strain-gage disediakan oleh PUSKIM, telah diperhitungkan sebagai biaya yang dikeluarkan untuk penelitian ini. Tentang spesifikasinya dari kita.

    @Dimas
    Penelitian ini sebenarnya ditularkan oleh Prof. Harianto yang merupakan murid langsung dari Prof. Schlaich (Uni-Stuttgart) penemu metode s.t.m tersebut. Metode s.t.m terbukti paling optimal dan rasional untuk diterapkan pada beton oleh karena itu Amerika melalui ACI2002 mulai mengadopsinya sebagai appendix.

    @Erwin
    metode s.t.m paling cocok dipakai untuk perencanaan (design) bukan untuk analisis karena memberikan hasil yang konservatif, kondisi yang paling aman. Itu tidak berarti persis selalu sama dengan hasil real (eksperimen). O ya, tapi hanya cocok untuk struktur pada kondisi DISTURB, misal balok tinggi, detail tumpuan, sambungan dll. Dimana bagian-bagian tersebut tidak bisa atau susah didekati dengan pendekatan elastis biasa.

    Suka

  6. Dear Pak Wir :

    Terima kasih sebelumnya atas response nya. Saya kembali diingatkan bahwa STM selalu memberikan nilai yang konservatif dan bahwa metode ini hanya cocok untuk daerah dimana asas Bernaoulli (plane section remains plane) tidak berlaku lagi.

    Saya ada pertanyaa lagi,Pak ,i.e: Apakah sebelum dilakukan pembuatan tiga balok uji ini, failure load perlu dihitung sebelumnya? Maksud saya, alat uji di lab ada kapasitas maksimumnya. Kalau baloknya dibikin terlalu kuat, mungkin nantinya setelah di test gak runtuh2. Atau bisa juga pertanyaanya diganti menjadi : apa yang menjadi dasar perencanaan balok uji tersebut( dimensi, penulangan,dll.)?

    Terima kasih sebelumnya

    salam,
    erwin

    Suka

  7. sdr Erwin,
    Tentang pembuatan tiga balok uji. Seperti pada umumnya riset eksperiment, peneliti harus mempunyai problem yang ingin dipecahkan (diteliti). Untuk itu dimulai dengan dugaan pemecahan masalah yang disebut hipotesis.

    Jadi uji eksperiment dalam hal ini adalah untuk menguji hipotesis kita apakah benar atau tidak. Karena adanya hipotesis tersebut maka bentuk balok yang dibuat adalah seperti pada penelitian ini.

    Tentang hipotesisnya adalah bahwa pada balok tinggi aliran gaya-gaya beban ke tumpuan adalah dalam bentuk strut-tie , segitiga. Oleh karena itu jika bagian-bagian yang tidak berbentuk segitiga tersebut dihilangkan maka bagaimana. Itu yang ingin kita teliti.

    Jadi intinya, setiap bentuk sampel penelitian apapun yang akan diteliti pasti ada latar belakangnya, mengapa itu dipilih.

    Gitu mas Erwin. O ya, nanti kalau disertasi saya sudah selesai bahkan saya punya cerita yang lebih menarik lagi, karena sebelumnya belum pernah ada yang membuatnya. Tapi nanti dulu, sebelum terbuka kelihatannya koq nggak boleh dipublikasi ya.

    Doakan ya, besok 13-8-08 ini saya maju sidang tertutup untuk mempertahankan disertasi saya.

    Suka

  8. Dear Pak Wir :

    OOh…jadi ini ada hubungannya dengan disertasi PakWir toh? Hehehehe…maaf..maaf…. saya tidak tahu hehehe…(~blushing~) ^^

    Ok..ok.. santai aja PakWir. Saya penasaran sekali dengan cerita disertasinya Pak Wir.
    Untuk sidang doktoralnya… Good Luck

    Tetap Bersemangat,
    erwin

    Suka

  9. Pak kalo diperhatikan pada benda ujinya keruntuhan terbesar terjadi pada balok atas, sedangkan pada balok bawah baru terjadi retak2, mohon di jelaskan pak har dan pak wir?, kemudian kenapa dimensi balok miringnya dibuat sama dengan yang datar ya, padahal pembebanannya terpusat.

    Suka

  10. Pak kalo diperhatikan pada benda ujinya keruntuhan terbesar terjadi pada balok atas, sedangkan pada balok bawah baru terjadi retak2, mohon di jelaskan pak har dan pak wir?, kemudian kenapa dimensi balok miringnya dibuat sama dengan yang datar ya, padahal pembebanannya terpusat. trimakasih pak wir….

    Suka

  11. @ iwan,
    Ha, ha, ha, setelah lama nampang baru sekarang banyak yang tanya. Berarti itu khan menarik. Betul begitu Iwan. Moga-moga.

    Pertama-tama untuk melihat keruntuhan tidak bisa sekilas dari hasil akhir, paling baik adalah dengan melihat kurva pembebanan yang dihasilkan oleh mesin uji dari kurva P-Delta.

    Pada kondisi bagian bawah mulai retak, berarti tulangan dibagian bawah mengalami leleh. Karena pengangkurannya kuat, maka bagian diagonal dapat tetap bertahan menerima gaya tekan. Pada kondisi bawah leleh maka bentuk kurva P-Delta sudah menjadi bi-linier, lendutan tetap terjadi yang sifatnya daktail. Baru pada kondisi tekan pada beton terlampaui, terjadi keruntuhan yang sifatnya brittle, bagian yang menerima tekan adalah bagian atas. Kekuatan drop sehingga mesin uji otomatis berhenti.

    Materi di atas yang secara detail menjabarkan perilaku gaya-gaya pada balok tersebut sudah dipresentasikan oleh prof Harianto di seminar Internasional HAKI di Bali tempo hari, sayang saya tidak punya filenya.

    Suka

  12. “Receive the Power”, pak Wir
    http://tw.youtube.com/watch?v=qzkyO96J6w8

    Good luck for the Oral Defense (13-08-08) ^_^

    with all prayers,
    erwin

    Wir’s responds: setelah melihat video YouTube yang mas Erwin link-kan terus terang saya tersentuh. Bagaimana pada acara tersebut ribuan orang berkumpul dalam bimbingan bapa Paus untuk memuliakan Tuhan. Sehingga dalam hati saya jadi memohon semoga Roh Kudus juga menyertai saya dalam event evaluasi nanti, semoga dapat menjadi awal untuk memulai terang yang lebih baik dan lebih kuat bagi kemuliaan Tuhan , makasih mas Erwin, semoga Tuhan kita Yesus Kristus memberkati kita semua. Amin

    Suka

  13. Ping balik: perlunya berprestasi « The works of Wiryanto Dewobroto

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s