## PERILAKU LENTUR PADA BALOK BETON SERAT BESI BERLUBANG MENERUS DI DAERAH TARIK
Erlina Prasetyawati 1,*) , Mochamad Solikin 1)
1) Magister Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani, Pabelan, Kartasura, Surakarta 57162
*) Email : erlinaprasetyawati@gmail.com

## Abstract
Concrete  beams  that  receive  a  positive  bending  force,  at  the  top  will  experience  a compressive  force  while  at  the  bottom  receive  a  tensile  force.  The  theory  that reinforced  concrete  is  a  structural  system  where  the  steel  or  reinforcement  in  the concrete  functions  to  withstand  tension,  then  the  concrete  below  the  neutral  line does  not  receive  a  compressive  force  but  transmits  a  tensile  force  to  the reinforcement.  This  study  analyzes  and  reduces  the  area  in  the  tensile  area  by continuously installing 2 inch diameter PVC pipes and adding fiber to the concrete. This  reduction  in  area  is  expected  to  reduce  weight  and  material  savings  without reducing  its  strength.  This  research  was  carried  out  with  a  sample  of  28  days  old concrete  blocks  with  quality  f' c =  21.04  MPa  with  dimensions  of  12  cm  x  18  cm  x 250 cm, with 4Ø10 mm reinforcement with quality fy = 450 MPa. Concrete beams are  made  in  3  variations  in  the  form  of  solid  beams,  hollow  beams  without  fiber, hollow  beams  with  fiber.  Each  variation  has  2  samples.  From  the  test  results,  all beams  experienced  flexural  cracks  which  were  characterized  by  cracks perpendicular to the beam axis and flexural strength behavior which the difference was not significant. From the three variations of this beam, it shows that the results of  the  hollow  beam  with  the  addition  of  fiber  have  a  greater  first  crack  load.  The addition  of  fiber  is  able  to  slow  down  the  cracks  that  occur  and  contribute  to withstand  tensile  stresses  so  that  the  beam  still  has  strength  to  bear  the  load  even though  cracks  have  occurred.  Based  on  the  calculation  simulation,  in  order  to equalize the strength of the hollow beam with fiber, the dimensions of the solid beam need to be enlarged so that the solid beam becomes more expensive. This shows that hollow beams with fiber are more economical than solid beams.
Kata kunci : fiber block with holes, tensile area

## PENDAHULUAN
Pembangunan  infrastruktur  saat  ini mengalami  perkembangan  yang  begitu pesat,  khususnya  dibidang  konstruksi. Salah  satu  bahan  konstruksi  yang paling  banyak  dijumpai  adalah  beton dimana  mengingat  fungsinya  beton merupakan salah satu elemen pembentuk yang paling banyak
digunakan. Beton mempunyai
kelebihan diantaranya kemampuan kuat  tekan  yang  tinggi,  kemudahan pengerjaan ( workability ), tahan terhadap  korosi,  dan  biaya  perawatan lebih murah. Menurut Mulyono
(2004),  beton  mempunyai  beberapa kelebihan  yaitu  mampu  memikul beban  yang  berat,  cenderung  mudah dibentuk  sesuai  dengan  kebutuhan konstruksi,  tahan  terhadap  temperatur
yang  tinggi  dan  biaya  perawatan  yang murah.  Kekurangan  pada  beton  yaitu sulit  untuk  diubah  saat  beton  sudah dibentuk, pelaksanaan pekerjaan membutuhkan  ketelitian  yang  tinggi dan  beton  dianggap  tidak  mampu untuk  menahan  gaya  tarik  sehingga perlu ditambahkan baja tulangan sebagai penahan gaya tarik. Tjokrodimuljo (1996) mendefinisikan  beton  serat  merupakan beton yang pembuatannya
ditambahkan  dengan  serat  ( fiber ) kedalam  campurannya  agar  dapat mereduksi  retak-retak  yang  mungkin timbul akibat perubahan cuaca sehingga  beton  menjadi  lebih  daktail.
Pada  umumnya  serat  ( fiber )  dapat berupa  batang-batang  dengan  diameter antara  5  dan  500  mikro  meter  dan panjang sekitar 25 mm sampai 100 mm dan  dapat  berupa  serat  asbestos,  serat tumbuh-tumbuhan (rami, bambu, ijuk), serat  plastik  ( polypropylene ),  atau potongan kawat baja.
Menurut Tjokrodimuljo (1996), mengingat kuat tarik beton yang sangat rendah, penambahan serat dalam beton ini dimaksudkan untuk menambah kuat tarik  beton,  Kuat  tarik  beton  yang sangat    rendah  mengakibatkan  beton sangat  mudah  retak,  yang  pada akhirnya  mengurangi  keawetan  pada beton.  Dengan  adanya  serat  beton menjadi  lebih  tahan  retak,  dan  beton menjadi lebih daktail.
Soroushian and  Bayazi (1987), menyatakan  bahwa  dalam  beberapa sifat strukturnya
beton serat
mempunyai  kelebihan  dibandingkan dengan beton tanpa serat yaitu keliatan ( ductility ) kuat tarik dan lentur
( tensile and flexural strength ), ketahanan terhadap beban kejut ( impact  resistance ),  kelelahan  ( fatique life ), ketahanan terhadap susut ( shrinkage )  dan  ketahan  terhadap keausan ( abrasion ).
Balok  merupakan  bagian  dari struktur yang mempunyai fungsi sebagai penyalur momen pada struktur di  bawahnya,  karena  fungsi  utama bangunan  bawah  adalah  memikul beban  pada  bangunan  atas  dan  beban sendiri untuk didistribusikan ke pondasi dan selanjutnya beban tersebut disalurkan  ke  tanah  (DPU,1988).  Kuat tekan yang cukup tinggi jika dikombinasikan  dengan  baja  tulangan yang  memiliki  kuat  tarik  tinggi  dapat menjadi  satu  kesatuan  struktur  yang tahan  tekan  dan  tahan  tarik.  Sifat  khas beton  konvensional  adalah  memiliki kuat tekan yang sangat tinggi dibandingkan  dengan  kuat  tariknya maka  sebagai  penyeimbang  pada bagian  di  bawah  garis  netral  yang fungsinya  menahan  tarik,  sedangkan bagian  atas  yang  menahan  tekan  tetap ditahan oleh beton (Asroni,2017) .
Pada  penelitian  Balagi  dan Vetturarasudharsanan  (2019),  Jumlah lubang  atau  banyaknya  pengurangan terhadap  luasan  pada  balok  beton berpengaruh  terhadap  perilaku  pola retaknya, kuat lentur, dan defleksi yang terjadi  pada  balok.  Balok  yang  diuji berdimensi  1200  x  150  x  200  mm dengan variasi balok balok padat tanpa lubang,  balok  beton  berlubang  tunggal dan  ganda  dari  pipa  PVC  dan  balok beton  berlubang  tunggal  dan  ganda dari pipa besi Galvanis (pipa GI). Pola retak  pertama  dibentuk  sekitar  37,2  –
48,1  %  dari  beban  ultimate  dan  kuat lentur  balok  dengan  lubang  tunggal lebih besar dibandingkan dengan balok berlubang  ganda  sedangkan  untuk lendutan  yang  terjadi  pada  balok berlubang  ganda  baik  dari  pipa  PVC dan pipa besi  Galvanis  (pipa GI) lebih besar  dari  pada  balok  beton  berlubang tunggal baik dengan pipa PVC maupun pipa  Galvanis  (pipa  GI).  Pengurangan luasan  pada  balok  dengan  lubang  dari PVC  dengan  menambahkan  serat  akan mempengaruhi  perilaku  kuat  lentur
pada  balok.  Penelitian  ini  dilakukan untuk  mengidentifikasi  kuat  lentur, pola retak, konstribusi serat pada balok berlubang dan memberikan rekomendasi  yang  lebih  baik  dalam berinovasi.

## METODE PENELITIAN
Menurut  Nawy  (2003),  pada  dasarnya beban  defleksi  balok  beton  bertulang dapat diidealkan menjadi bentuk trilinier  sebelum  terjadi  rupture  seperti pada Gambar 1 berikut ini :
Gambar 1. Hubungan beban – defleksi pada balok (Nawy, 2003)
Garis lurus pada segmen kurva beban- defleksi memperlihatkan perilaku elastis  jenuh  kemudian  di  daerah  II, taraf  beban  pascaretak,  batang-batang struktural mengalami retak-retak terkontrol  yang  masih  dapat  diterima, baik lebar maupun distribusinya.
Daerah III taraf retak pasca- serviceability, tegangan  pada  tulangan tarik  mencapai  tegangan  lelehnya. Diagram  beban-defleksi  jauh  lebih datar  dibanding  daerah  sebelumnya diakibatkan
hilangnya kekuatan penampang  karena  retak  yang  cukup banyak dan lebar sepanjang bentang.
Beton  yang  digunakan  pada penelitian  ini  mempunyai  f’ c =  21,4 MPa  masa curing 28  hari  dengan
penambahan serat besi sebanyak 0,75%.  PVC  dengan  diameter  2  inch dan  panjang  2,5  m  digunakan  sebagai lubang menerus pada balok.  Pengujian kuat  tekan  dilakukan  dengan  3  buah sampel  silinder  beton  dengan  diameter 15  cm  dan  tinggi  30  cm.  Sebelum dilakukan pengujian, sampel ditimbang terlebih  dahulu,  sehingga  diketahui beton  termasuk  dalam  kategori  beton berat, sedang atau normal. (SNI, 2002). Selanjutnya dilakukan pengujian lendutan  pada  6  sampel  balok  dengan dimensi  12  cm  x  18  cm  x  250  cm. Sampel  terdiri  dari  dua  sampel  balok pejal,  dua  sampel  balok  berlubang tanpa  serat,  dan  2  sampel  balok berlubang  dengan  serat.  Balok  diuji
Beban P (kN) I           II                       III Lendutan
dengan  dengan  satu  titik  pembebanan menggunakan  dongkrak  hidrolik.  Tiga alat  pengukur  dial  digunakan  untuk mengukur defleksi balok. Dial pertama terpasang di  tengah bentang balok  dan dua  dial  lainnya  berada  di  bawah  titik tumpuan  yang  berjarak  50  cm  dari ujung . Pada tengah bentang diletakkan
pipa  besi  sebagai  beban  garis  yang kemudian diberikan  beban  secara bertahap  atau  konstan  sampai  balok mengalami  keruntuhan.  Dial  indikator dipasang untuk mencatat setiap pertambahan  beban  dan  lendutan  yang terjadi  pada  balok  seperti  terlihat  pada Gambar 2 berikut ini.
Gambar 2. Sketsa pengujian balok dengan bentang 2500 mm
HASIL DAN PEMBAHASAN a.  Pengujian Kuat Tekan Beton
Sampel beton silinder ditimbang terlebih dahulu kemudian dilakukan uji kuat  tekan.    Dari  hasil  penimbangan dan  pengujian  kuat  tekan  diperoleh berat dan nilai kuat tekan beton  seperti terdapat  pada  Tabel  1.  Menurut  SNI 03-2847-2002,  beton  ini  termasuk
dalam kategori beton normal dikarenakan  memiliki  berat  satuan diantara  2.200  kg/m 3 –  2.500  kg/m 3 yaitu  2337,658  kg/m 3 .  Hasil  pengujian kuat  tekan  silinder  diperoleh  rata-rata kuat  tekan  sebesar  f’ c =  21,04  MPa, menurut  Kementrian  PUPR  (2005) termasuk beton mutu sedang. Tabel 1. Berat dan kuat tekan beton Sampel Berat (Kg) Volume (m 3 ) Berat satuan (Kg/m 3 ) Beban (kN) Kuat Tekan (MPa) 1 12,660 0,0053 2389,243 390 22,08 2 12,050 0,0053 2274,121 320 18,12 3 12,450 0,0053 2349,611 405 22,93 Rata-rata 2337,658 21,04 b.  Beban Retak dan Beban Akhir 1.  Beban retak pertama dan pola retak Balok  pejal  terjadi  retak  pertama  pada tengah  bentang  dan  memiliki  beban
retak  pertama  (Pcr)  sebesar  7,1  kN. Beban tersebut merupakan nilai terkecil  dibandingkan  dengan  beban retak  pertama  pada  balok  berlubang
tanpa  serat  yaitu  8,6  kN  dan  beban retak  pertama  pada  balok  berlubang dengan serat sebesar 11,6 kN.
Berdasarkan  hasil  yang  ditunjukkan pada  Tabel  2.  Pengurangan  luasan dengan  lubang  menggunakan  pipa PVC  tidak  mengakibatkan  penurunan kekuatan pada balok, hal ini dikarenakan  posisi  lubang  menerus berada  pada  daerah  tarik  dimana kemampuan  tarik  beton  pada  daerah tersebut  sangat  kecil  sehingga  bagian penampang beton yang menerima tarik kekuatannya  diabaikan.  Seluruh  balok uji  memiliki  pola  retak  yang  hampir sama yaitu retakan yang terjadi hampir tegak  lurus  terhadap  sumbu  balok sehingga disebut dengan retak lentur.
Retak  pada  balok  pejal  adalah retak lentur karena yang terjadi hampir tegak  lurus  terhadap  sumbu  balok. Retak  -  retak  awal  terjadi  pada  daerah tarik  beton  di  tengah  bentang  balok kemudian diikuti retak–retak di samping  kiri  dan  kanan  retak  pertama seperti  terlihat  pada  Gambar  3.  Retak lentur awal pada balok berlubang tanpa serat  terjadi  ditengah  bentang  balok. Peningkatan  retak  sejalan  dengan penambahan beban, akan tetapi peningkatan beban tidak selalu menambah  panjang  retakan  ataupun menimbulkan  retak  –  retak  baru. Retakan  yang  terjadi  pada  balok berlubang  tanpa  serat  ini  terlihat  lebih
lebar dibandingkan dengan balok pejal maupun balok  berlubang dengan serat. Pola  retak  yang  terjadi  dapat  dilihat pada Gambar 4.
Perkembangan  retak  pada  balok berlubang  dengan  serat  ini  hampir sama  dengan  kedua  balok  lainnya diawali  dengan  retak  awal  ditengah bentang.    Dengan  pertambahan  beban retak  lentur  yang  terjadi  merambat mendekati  garis  netral  penampang balok  yang  perambatan  retakannya menjadi  sedikit  miring  dan  terjadi secara  perlahan  serta  bertahap.  Hal  ini menunjukkan penambahan serat mampu    memperlambat  retakan  yang terjadi.  Pola  retak  yang  terjadi  pada balok  berlubang  dengan  penambahan serat dapat dilihat pada Gambar 5.
Hassan  et  al  (2018),  pada penelitiannya  mengatakan  bahwa  saat diberi  beban  untuk  semua  balok , retakan  awal  dimulai  di  bagian  tengah balok  dan  lebih  banyak  retakan  lentur dan  diagonal  yang  terbentuk.  Retakan menjadi  lebih  lebar  dan  meningkat panjangnya dimana retakan geser yang terjadi  melewati  daerah  tekan  dan merambat  ke  titik  tumpuan.  Lebar retakan geser miring di dekat penyangga  meningkat  lebih  cepat sehingga menyebabkan kegagalan geser.  Pada  balok  dengan  pipa  PVC lebar  retakan  balok  lebih  lebar  dari balok padat. Tabel 2. Retak pertama pada balok No Balok Retak Pertama Pcr (kN) Beban Akhir (kN) Defleksi Retak Pertama (mm) Pcr/Pu (%) 1 Pejal 7,1 16,1 3 44,1
2 Berlubang Tanpa Serat 8,6 17,2 6 50 3 Berlubang dengan Serat 11,6 17,8 7 65,2 Gambar 3. Pengujian Balok Pejal
Gambar 4. Pengujian Balok Berlubang Tanpa Serat
Gambar 5. Pengujian Balok Berlubang Dengan Serat
2.  Beban dan Defleksi
Besarnya  beban Ultimate yang  dapat ditahan  oleh  balok  dapat  diketahui dengan pengujian defleksi yang diukur dengan  dial  indikator.  Pembebanan awal  diberikan  pada  balok  sebesar  1
kN kemudian dinaikkan secara bertahap  sampai  terjadi  kegagalan. Hubungan  beban  dan  defleksi  pada balok dapat dilihat pada gambar  6.
Pada  pembebanan  awal,  grafik masih tampak linier yang
memperlihatkan perilaku elastis penuh . Semakin  besar  beban  yang  diterima maka  defleksi  juga  bertambah  sampai akhirnya  balok  mengalami  retak. Kontribusi  kekuatan  tarik  beton  sudah dapat dikatakan tidak ada dan kekakuan  lentur  penampangnya  juga telah  berkurang  sehingga  kurva  mulai melandai.  Balok  berlubang  dengan serat  setelah  retak  pertama  masih terlihat  mampu  menahan  beban  lebih besar dibandingkan dengan balok pejal dan  balok  berlubang  tanpa  serat, sampai  kurva  terlihat  datar  yang dikarenakan beban mulai tetap sedangkan  lendutan  masih  meningkat.
Jika  diperhatikan  penambahan  serat memberikan konstribusi
untuk menahan  tegangan  tarik  yang  terjadi sehingga  balok  masih  mempunyai kekuatan dalam memikul beban meskipun retak sudah terjadi. Al-Ghasam (2015) dalam penelitiannya  menyimpulkan  bahwa masing-masing  kurva  dimulai  dalam bentuk linier dengan kemiringan konstan dan berubah nonlinier kemudian  terjadi  peningkatan  defleksi yang substansial dengan sedikit peningkatan  beban  sampai  mencapai beban  utamanya.  Dan  secara  umum apabila  diameter  pipa  tidak  melebihi dari sepertiga dari lebar balok, penurunan  beban ultimate -nya  relatif kecil  masing-masing  sekitar  3,3%  dan 6,7%.  Pengaruh  pipa  terhadap  beban ultimate cukup besar dan pengurangannya  mencapai  16,7%  dan 26,7%.  Pemasangan  pipa  PVC  pada balok beton bertulang dapat mengurangi  kekuatan  dan  kekakuan balok  tergantung  pada  ukuran  dan lokasi atau posisi pipa.
Gambar 6. Hubungan beban dan defleksi pada balok
c. Kekakuan
Dari  hasil  penelitian  nilai  kekakuan balok normal lebih besar dibandingkan dengan  balok  berlubang  baik  yang tanpa  serat  maupun  balok  berlubang dengan  serat.  Balok  berlubang  dengan serat  memiliki  kekakuan  yang  lebih besar  daripada  balok  berlubang  tanpa serat. Penambahan serat  meningkatkan kekakuan  matrik  komposit  sehingga meningkatkan  kemampuan  menahan beban  dan  menahan  penambahan defleksi  yang  terjadi.  Kekakuan  pada balok  pada  saat  retak  pertama  dapat dilihat pada Gambar 7.
Pada penelitian Rizky dkk
(2016), menyimpulkan bahwa lendutan pada  saat  retak  pertama  pada  balok beton  dengan  lubang  ( hollow  core ) lebih  besar  daripada  lendutan  pada balok  normal  tanpa  lubang  sehingga menyebabkan adanya pengaruh terhadap kekakuannya. Kekakuan balok  beton  dengan  lubang  ( hollow core ) lebih kecil dibandingkan kekakuan balok normal namun perbedaannya tidak
signifikan.
Semakin besar volume lubang, semakin kecil kekakuan balok dibandingkan  dengan  balok  normal tanpa lubang.
Gambar 7. Kekakuan pada balok
d.  Analisa Teori Perhitungan  analitis  dari  perencanaan dimensi  balok  yang  dibuat  untuk sampel yaitu dengan ukuran 120 x 180 x  2500.  Secara  teori  kurva  melandai pada  saat  balok  mendapatkan  beban  P sebesar  11,628  kN  sedangkan  dari hasil  praktek  kurva  melandai  pada  P sebesar 14,95 kN. Kekakuan penampang  balok  mulai  berkurang
sehingga  balok  mulai  melandai  seperti terlihat pada Gambar 8.
e.  Tinjauan Ekonomis Dalam  prhitungan  secara  teoritis  agar balok  pejal  dapat  mencapai  kekuatan setara  dengan  balok  berlubang  dengan serat  yaitu  dengan  cara  memperbesar dimensi  balok  dan  tulangannya.  Balok berlubang dengan serat lebih ekonomis jika dibandingkan dengan balok pejal.
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 Pejal Berlubang Tanpa Serat Berlubang dengan Serat Kek ak u an ( k N/m m ) Kekakuan (kN/mm) pada balok pada saat retak pertama
Gambar 8. Momen P desain

## SIMPULAN
Dari  hasil  pengujian  pada  penelitian yang telah dilaksanakan, dapat disimpulkan  bahwa    dengan  dimensi yang  sama  balok  beton  tanpa  lubang lebih  berat  9,5  %  dari  balok  beton berlubang  menerus  pada  daerah  tarik. Semua balok mengalami atau
mencapai  retak  lentur  yang  ditandai
dengan  retakan  tegak  lurus  terhadap sumbu  balok.  Balok  berlubang  dengan serat  tidak  mengurangi  kekuatan  pada balok. Untuk kurva beban dan defleksi ketiga  balok  memiliki  perilaku  kuat lentur yang perbedaannya tidak
signifikan,  pada  awal  pembebanan masih  menunjukkan  perilaku  elastis penuh  kemudian  mengalami  retak lentur yang dimana konstribusi kekuatan  tarik  beton  sudah  dapat dikatakan  tidak  ada  dan  kekakuan lentur penampangnya juga telah
berkurang sehingga kurva mulai melandai.  Dari  simulasi  perhitungan guna  menyetarakan  dengan  kekuatan balok  berlubang  dengan  serat,  balok berlubang dengan serat lebih ekonomis jika dibandingkan dengan balok normal yang sudah diperbesar dimensinya.

## DAFTAR PUSTAKA
Al-Ghasam,  T.,  2015,  Reinforced Concrete  Moderate  Deep  Beams with  Embedded  PVC  Pipes. Wasit  Journal  Of  Engineering Sciences 3(1): 19-29.
Asroni,  A.,  2017,  Teori  dan  Desain Balok  Plat  Beton  Bertulang
Berdasarkan  SNI  2847-2013.
Muhammadiyah
University Press. DPU,  1988,  Modul  Pengantar  Dan Prinsip-Prinsip Perencanaan
Bangunan  Bawah  /  Pondasi Jembatan. Balagi,  G.,  and    Vetturarasudharsanan R., 2019, Experimental Investigation on Flexural Behaviour of RC Hollow Beams. In  Materials  Today:  Proceedings 21, Elsevier, 1-6.
Hassan,  N.Z.,  Hala  M.  I.  and  Salman,
A.M.,  2018,  Study  Behaviour  of Hollow Reinforced Concrete Beam,  International  Journal  of Current Engineering and Technology 8(6): 1640-51. Mulyono,  T.,  2004,  Teknologi  Beton. Yogjakarta: Andi Offset. Nawy. E.G., 2003, Reinforced Concrete A Fundamental Approach,  Fifth  Edition,  New Jersey: Prentice Hall International. PUPR,  2005,  Puslitbang  Prasarana
Transportasi, Divisi 7-2005.
Rizky.  P.F.,  Sugeng.  P.B.  dan  Wijaya, M.N.,  2016,  Analisa  Kekakuan Struktur  Balok  Beton  Berlubang dengan  Lubang  Hollow  Core Pada  Tengah  Balok,  Journal Artikel  Mahasiswa  Teknik  Sipil 1(2): 1-11.
SNI.,  2002,  Tata  Cara  Perhitungan Struktur  Beton  Untuk  Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002.
SNI.,  2011,  Cara  Uji  Kuat  Tekan Beton Dengan Benda Uji Silinder, SNI 1974 – 2011.
Soroushian,  P.,  and    Bayazi  Z.,  1987,
Concept  of  Fiber  Reinforced Concrete.  In  Proceeding  of  The International  Seminar  On  Fiber Reinforced  Concrete,  Michigan: Michigan State University.
Tjokrodimuljo,  K.,  1996,  Teknologi Beton  Yogjakarta,  Universitas Gadjah Mada.