Struktur Beton Bertulang I-Pendahuluan-

Ir. Andry Alim Lingga,M.T.,IPM-HAKI

Erwin,S.T.

Material

Beton : material yang didapat dengan mencampur tiga unsur utama, yaitu : agregat halus&kasar, semen, dan air

Sifat utama beton : Kuat dalam menahan tekan, namun lemah dalam menahan tarik

Untuk memperbaiki sifat beton tersebut, digunakan baja tulangan

Sifat baja : Kuat dalam menahan tarik maupun tekan Dengan demikian, beton bertulang : material

komposit yang menggabungkan keunggulan beton dan baja

Material Properties dari Beton

Kuat tekan beton : fc’

Kuat tarik langsung : fcr’=0.33 √fc’ [MPa]

Kuat tarik lentur : fr = 0.7 √fc’ [MPa]

Modulus secant beton : Ec = 4700 √fc’ [MPa]

Modulus tangent beton : Ect = 2fc’/εc’

Kuat Tekan Beton, fc’

Kuat tekan beton diambil dari hasil pengujian kuat tekan beton berumur 28 hari di Lab.

Akan dihasilkan kurva tegangan-regangan beton

Kurva tegangan-regangan beton

1. Kuat tekan ultimit beton = fc’

2. Kurva masih berbentuk linier sebelum tegangan beton mencapai 45% fc’

3. Nilai Modulus Secant (Ec) diambil dari kemiringan garis dari titik O ke titik dimana tegangan mencapai 45%fc’

4. Untuk beton normal, regangan pada saat tegangan tekan maksimum (fc’), εo≈ 0.002

5. Regangan maksimum beton, εo= 0.003

Kurva Tegangan-Regangan Beton dari Hognestad

Kurva tegangan-regangan Hognestad ini sering dipakai sebagai model kurva tegangan-regangan beton yang non-linier

Kuat Tarik Langsung, fcr’

Diperoleh dari pengujian splitting test di laboratorium

fcr’=0.33 √fc’ [MPa]

Kuat Tarik Lentur, frupture

Kuat tarik lentur, fr ialah tegangan retak beton pada saat dibebani secara lentur

Biasanya nilai ini dipakai untuk perhitungan defleksi

fr=0.7 √fc’ [MPa]

Modulus Elastisitas Beton: Ec dan Modulus Tangent Beton

Modulus Secant

Modulus Tangent

Regangan,

Tegangan

, f c

fc’

Kurva Tegangan-Regangan Beton

0.45fc’

1. Untuk beton mutu normal, Modulus Elastisitas Beton = Modulus Secant Beton = Ec = 4700 √fc’ [MPa]

2. Modulus tangent akan digunakan pada saat kita hendak membuat kurva tegangan tarik vs regangan pada beton

Perilaku Susut (Shrinkage) pada Beton

Susut ialah pemendekan beton selama proses pengerasan dan pengeringan pada temperatur konstan ( akibat hilangnya air ke atmosfir) bersifat time dependant

Ada dua jenis susut, yakni :- Susut plastis : terjadi pada saat beton masih basah (akibat panas matahari,dll)- Susut pengeringan : terjadi setelah beton mengeras

Tulangan dapat menghambat susut Susut merupakan fungsi dari : Rasio w/c, Jenis dan

kandungan agregat, Rasio Volume/Luas Permukaan, Jenis semen, admixture, kelembaban relatif

Perilaku Rangkak (creep)

Rangkak ialah deformasi yang terjadi pada beton akibat beban yang bersifat tetap (sustained load)

Besarnya rangkak merupakan fungsi dari hal-hal yang menyebabkan susut DITAMBAH : besarnya tegangan, dan kapan pembebanan tersebut mulai bekerja

Regangan rangkak ini juga bersifat time dependant, artinya akan bertambah seiiring dengan bertambahnya waktu

Baja Tulangan

Baja Tulangan (Reinforcement Bar)

Ada dua jenis tulangan yang terdapat di pasaran, yaitu tulangan polos dan tulangan ulir (deformed bar)

Tulangan polos biasanya memiliki tegangan leleh minimum, fy = 240MPa

Tulangan Ulir biasanya memiliki tegangan leleh minimum, fy = 400MPa

Ukuran diameter baja tulangan

Ukuran diameter tulangan polos yang umum terdapat di pasaran ialah Φ6, Φ8, Φ10, Φ12, Φ14,dan Φ16

Ukuran diameter tulangan ulir yang umum terdapat di pasaran ialah D10, D13, D16, D19, D22, D25, D28, D32, D36

Material Properties Baja Tulangan

Kuat leleh minimum, fy = 240 MPa untuk tulangan polos, dan fy = 400MPa untuk tulangan ulir

Modulus Elastisitas Baja = 200000 MPa Regangan leleh baja diambil εy = 0.002

Kurva Tegangan-Regangan Baja

ε

σ

fy

εy

Es

Kurva bi-linier diatas sering dipakai sebagai idealisasi dari kurva tegangan-regangan baja aktual

Proses Desain

Sebuah struktur harus memenuhi empat kriteria utama :1. Kepantasan pengaturan ruangan, bentang, tinggi

antar lantai, akses dan arus lalu-lintas, tidak merusak lingkungan

2. Ekonomis Biaya keseluruhan struktur tidak melebihi anggaran

3. Kekuatan struktural Struktur harus kuat menahan beban rencana ; struktur harus kaku dan nyaman dipakai ( defleksi, retak, getaran harus dibatasi)

4. Struktur haruslah didesain sedemikian sehingga biaya perawatan murah

Limit-States - Definisi

Suatu struktur ataupun suatu elemen struktur dikatakan telah mencapai limit-states ketika struktur / elemen struktur tersebut sudah tidak memenuhi persyaratan kegunaannya

Untuk struktur beton bertulang, kondisi limit states dapat dibedakan menjadi dua, yakni : ultimit limit-states dan serviceability limit-states

Ultimit Limit-States (Kondisi Batas)

Kondisi-kondisi utama sehingga dapat dikategorikan ultimate limit-states :- Hilangnya kondisi keseimbangan - Keruntuhan sebagian atau keseluruhan struktur- Keruntuhan beruntun akibat redistribusi momen- Terbentuknya sendi-sendi plastis- Instabilitas- Terjadi fatigue

Serviceability Limit-States (Kemampu-layanan) Kondisi-kondisi yang menyangkut kemampu-

layanan suatu struktur/elemen struktur :

- Terjadi defleksi yang berlebihan

- Terjadi retak yang besar

- Terjadi getaran yang mengganggu

Limit-States Design (1)

Secara sederhana dan populer, Limit-States design bisa didefinisikan sebagai suatu proses perencanaan, dimana :

- Beban luar yang diantisipasi akan bekerja pada struktur akan dikalikan dengan suatu Load Factor*

- Tahanan nominal / Kekuatan struktur dalam menahan beban ultimit akan dikalikan dengan suatu strength-reduction factor**

•Perlu diingat, bahwa beban yang bekerja tidak dapat diprediksi dengan tepat, mis. : besarnya beban gempa, besarnya beban pada lantai kantor, dll. Oleh sebab itu, kita perlu faktor keamanan yang disebut Load Factor

•**Perlu diingat bahwa teori-teori perencanaan elemen struktur (mis. Perhitungan kapasitas momen nominal balok, kapasitas geser balok, torsi, dan kolom) diturunkan berdasarkan asumsi-asumsi, rumusan empirik (berdasarkan percobaan2) sehingga tidak tepat 100%. Oleh sebab itu, diperlukan faktor keamanan yang disebut strength-reduction factor

Limit States Design (2)

Secara umum, perencanaan berdasarkan Limit-States Design mensyaratkan agar :

Tahanan ≥ BebanUntuk mengantisipasi bahwa “tahanan” yang terjadi lebih kecil dari “tahanan” yang dihitung, maka diberikan strength-reduction factor,Φ ; Untuk mengantisipasi beban yang bekerja melebihi beban yang dihitung, maka diberikan Load Factor,α

ΦRn ≥ α1S1 + α2S2 + α3S3 +…..

Limit-States Design (3)

Jika persamaan tersebut diuraikan, maka menjadi :-Untuk Lentur :

ΦMn ≥ αDMD + αLML+….

-Untuk Geser :

ΦVn ≥ αDVD + αLVL+….

-Untuk Aksial :ΦPn ≥ αDPD + αLPL+….

Strength Reduction Factor (SNI ps. 11.3 (2))Jenis Komponen Struktur Nilai Φ

Lentur,tanpa beban aksial* 0.8

Aksial tekan, dan aksial tekan dengan lentur ( dengan tulangan spiral)**

0.7

Aksial tekan, dan aksial tekan dengan lentur ( dengan tulangan sengkang selain tulangan spiral)***

0.65

Geser dan Torsi**** 0.75

•*Misalnya pada elemen struktur balok

•** Misalnya pada elemen struktur kolom bulat

•*** Misalnya pada elemen struktur kolom persegi

•**** Misalnya pada perhitungan elemen struktur menyangkut kekuatan geser dan torsi

Load Factor (SNI ps.11.2)

Suatu elemen struktur perlu ditinjau terhadap berbagai kondisi kombinasi pembebanan dengan Load Factor sebagai berikut :

- U = 1.4 D

- U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (A atau R)

- U = 1.2 D + 1.0 L+1.6 W +0.5 (A atau R)

- U = 0.9 D + 1.6 W

- U = 1.2 D + 1.0 L ± 1.0 E

Catatan :

A = beban atap ; R = beban hujan ; W = beban angin ; E = beban gempa

Pembebanan Struktur ( berdasarkan Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung 1987)

Beban mati

Beban Angin

Beberapa GambarBeberapa Gambar

Kolom Persegi

Kolom Bulat dengan tulangan spiral

Elemen Pelat- menggunakan wiremesh

Elemen Pelat-Balok

Sambungan antara Balok-Kolom