bab ii tinjauan pustaka 2.1 shotcrete - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/5284/3/pandu cahaya...
TRANSCRIPT
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Shotcrete
Metode shotcrete adalah aplikasi mesin penyemprot beton yang
ditemukan pada tahun 1910 oleh Carl Ethan Akeley (1864-1926). Shotcrete
atau beton semprot didefinisikan sebagai beton atau adukan semen yang
dilewatkan pada peralatan penyemprot (umumnya disebut ‘gun’) dan
ditembakkan pada kecepatan tinggi pada permukaan dinding (umumnya
terowongan). Adukan yang relatif kering umumnya digunakan, sehingga
beton mampu menyangga berat sendirinya bahkan pada aplikasi vertikal
(Birön and Arioğlu, 1983).
Gambar 2.1 Metode Dry Shotcrete
Sumber: After Mahar et al (1975)
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
Gambar 2.2 Metode Wet Shotcrete Pada Proyek MTS
Sumber: Dokumen PT. Karya Cipta Raharja
Metode shotcrete memberikan beberapa keuntungan antara lain :
1. Rongga – rongga pada permukaan akan terisi bahkan pada permukaan
yang tidak beraturan.
2. Pengikatan yang baik antara bahan yang dipakai dan permukaan yang
dikerjakan.
3. Menekan biaya pemasangan bekisting dan pembesian.
4. Menjangkau bidang kerja yang sulit untuk dijangkau (fleksibel).
Teknik pelaksanaan shotcrete dibedakan menjadi wet mix dan dry mix
dan keduanya mempunyai persyaratan tertentu baik dalam hal pelaksanaan,
bahan maupun alat yang digunakan. Teknik dengan mix seringkali pula
disebut dengan istilah gunite. Kelamahan shotcrete adalah bahwa metode ini
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
memerlukan peralatan yang relative mahal, terjadi rebound, Pemubaziran
bahan banyak material yang terbuang pada saat penyemprotan dan
memerlukan tenaga operator yang terlatih dan berpengalaman.
Pada pelaksanaan pekerjaan shotcrete diperlukan beberapa tahapan dan
persiapan yang terdiri dari :
1. Persiapan Permukaan
Bersihkan permukaan bidang yang akan dishotcrete dari material yang
lepas, lumpur, percikan semen, atau material lain yang dapat
menyebabkan ikatan shotcrete melemah atau meratakan permukaan
bidang kerja. Untuk mencegah terkena semprotan maka bagian tepi dan
sebelahnya harus dilindungi. Selama penggalian dan pembersihan
permukaan, harus dihindarkan terjadinya rontok, retakan. Bersihkan
permukaan tanah yang lepas dan rusak sampai kedalaman yang
mencukupi untuk menyediakan dasar shotcrete. Bersihkan material yang
menyebabkan shotcrete terlepas ketika ditembakkan. Arahkan aliran air
bila dijumpai supaya shotcrete tidak rusak akibat aliran tersebut.
2. Pembuatan Drainase
Memasang dan mengamankan semua komponen drainase yang tertera
dalam gambar atau yang diminta oleh Direksi Pekerjaan di lapangan untuk
disesuaikan dengan gambar atau yang diminta oleh Direksi Pekerjaan di
lapangan untuk menyesuaikan kondisi lapangan. Jaringan drainase harus
mencakup drain strip yang terbuat dan geotekstil nonwoven, pipa PVC
untuk lubang sulingan (weep holes) seperti yang tertera dalam gambar
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
atau atas persetujuan Direksi Pekerjaan sesuai dengan kondisi lapangan.
Semua komponen tersebut harus terpasang sebelum shotcrete
ditempatkan.
3. Pemasangan Wire Mesh
Wire mesh dikaitkan dengan paku yang ditancapkan pada bidang miring
tanah dengan diberi beton decking dibawah tulangan supaya tulangan
tidak menempel pada permukaan tanah. Mutu beton decking minimal
sama dengan mutu beton shotcrete. Dengan adanya wire mesh diharapkan
bahwa shotcrete lebih kuat sebagai penutup galian, dan mengurangi atau
meniadakan kemungkinan terjadinya retakan.
4. Penyemprotan Shotcrete
Penempatan shotcrete dilakukan dari bawah ke atas untuk mencegah
terjadinya rebound yang berlebihan. Arahkan nozzle pada jarak 60 – 100
cm berulang-ulang sehingga tercapai ketebalan rencana dan usahakan agar
tegak lurus dengan bidang kerja sehingga rebound diminimalkan dan
kepadatan yang diperoleh maksimum. Tulangan harus dipastikan bersih
dan shotcrete ditempatkan dibelakang tulangan sehingga dicegah
terjadinya rongga atau penumpukkan pasir kosong. Gunakan pipa
penyemprot untuk membersihkan rebound dan penempatan shotcrete yang
berlebih. Rebound yang telah mengeras dan shotcrete berlebih harus
dibersihkan sebelum penempatan shotcrete lanjutan, pembersihan
dilakukan dengan menggunakan teknik yang memadai. Bila shotcrete
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
digunakan untuk mengisi bagian lubang bor yang berada dekat dengan
permukaan, arahkan nozzle ke lubang tersebut sampai terisi penuh.
Pekerjaan shotcrete yang diaplikasikan untuk perbaikan struktur
diperlukan mutu bahan yang konsisten dan baik pencampurannya. Untuk
itu biasanya menggunakan ready-pack atau site mix.
5. Perawatan (Curing)
Shotcrete yang telah ditempatkan harus dijaga kelembabannya paling
tidak selama 7 hari setelah ditempatkan dengan menggunakan metode
yang menjamin permukaan shotcrete dalam keadaan basah. Perawatan
dimulai 1 jam setelah shotcrete ditempatkan, namun bila suhu udara lebih
dari 27° Celcius maka perawatan harus dimulai segera setelah
ditempatkan.
Lakukan perawatan sebagai berikut:
- Perawatan dengan air. Pemberian air diatur sedemikian rupa sehingga
permukaan shotcrete dalam keadaan basah dan menjaga supaya
permukaan tidak terkikis oleh aliran air. Pembasahan yang dilakukan
tidak tertatur sehingga shotcrete mengalami kering basah selama masa
curing tidak diperbolehkan.
- Perawatan dengan membran. Curing compound tidak boleh digunakan
pada permukaan yang akan menerima shotcrete baru kecuali bila
permukaan tersebut dibersihkan dengan menggunakan sand blast.
Curing compound membran disemprotkan pada permukaan segera
setelah shotcrete mulai mengeras tidak lebih dari 2-5 Liter/ m2.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
2.2 Mix Design Beton Shotcrete
Beton didefinisikan sebagai bahan yang diperoleh dengan
mencampurkan agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air. Tetapi
belakangan ini definisi dari beton sudah semakin luas, dimana beton adalah
bahan yang terbuat dari berbagai macam tipe semen, agregat dan juga bahan
pozzolan, abu terbang, terak dapur tinggi, sulfur, serat dan lain-lain (Neville
dan Brooks, 1987).
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan beton, yaitu :
1. Proporsi bahan-bahan penyusun
2. Metode perancangan
3. Perawatan
4. Keadaan pada saat pengecoran (Tri Mulyono, 2003)
Material penyusun beton terdiri dari semen, agregat kasar, agregat
halus, air dan fly ash sebagai tambahan. Semua bahan-bahan diatas
mempunyai karakteristik yang berbeda bila digunakan sebagai bahan adukan
dalam beton. Dengan alasan ini maka perlu diketahui sifat dan karakteristik
masing-masing material penyusun beton agar dalam pelaksanaan nanti tidak
terjadi kesalahan pemilihan dan penggunaan material, sehingga dapat
menghasilkan beton dengan kekuatan karakteristik yang dikehendaki.
Portland cement (PC) atau lebih dikenal dengan semen merupakan
suatu bahan yang mempunyai sifat hidrolis, semen membantu pengikatan
agregat halus dan agregat kasar apabila tercampur dengan air. Selain itu,
semen juga mampu mengisi rongga - rongga antara agregat tersebut.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
Banyaknya kandungan semen dalam beton berpengaruh terhadap kuat tekan
beton. Jumlah semen yang terlalu sedikit, berarti banyaknya air juga sedikit
mengakibatkan adukan beton sulit dipadatkan, sehingga kuat tekan beton
menjadi rendah. Kelebihan jumlah semen, berarti banyaknya air juga
berlebihan sehingga beton menjadi banyak pori, dan akibatnya kuat tekan
beton menjadi rendah
Sifat kimia dari semen portland sangat rumit, dan belum dimengerti
sepenuhnya. Hampir dua pertiga bagian semen terbentuk dari zat kapur yang
proporsinya berperan penting terhadap sifat-sifat semen. Zat kapur yang
berlebihan kurang baik untuk semen karena menyebabkan terjadinya
disintegrasi (perpecahan) semen setelah timbul ikatan. Kadar kapur yang
tinggi tetapi tidak berlebihan cenderung memperlambat pengikatan, tetapi
menghasilkan kekuatan awal yang tinggi. Kekurangan zat kapur menghasilkan
semen yang lemah (Murdock dan Brook,1979).
Semen portland mempunyai beberapa sifat fisik,
1. Kehalusan butir
Semakin halus semen, maka pemukaan butiranya akan semakin
luas, sehingga persenyawaanya dengan air akan semakin cepat dan
membutuhkan air dalam jumlah yang besar pula. Kehalusan dari semen
dapat ditentukan dengan berbagai cara, antara lain denga analisa saringan.
Semen pada umumnya mampu lolos saringan 44 mikron dalam jumlah 80
% beratnya.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
2. Berat jenis dan berat isi
Berat jenis semen pada umumnya berkisar 3.15 kg/liter. Berat
jenis ini penting untuk diketahui karena semen dengan berat jenis yang
rendah dan dicampur dengan bubuk batuan lain, pada pembakarannya
menjadi titik sempurna. Berat isi semen bergantung pada cara
pengisiannya ke dalam takaran. Cara pengisian gembur, berat isinya akan
rendah sekitar 1.1 Kg/liter, sedangkan cara pengisian padat akan
menghasilkan berat isi yang relatif tinggi sekitar 1.5 Kg/liter.
3. Waktu pengerasan semen
Pada pengerasan semen dikenal dengan adanya waktu pengikatan
awal (initial setting) dan waktu pengikatan akhir (final setting). Waktu
pengikatan awal dihitung sejak semen tercampur dengan air hingga
mengeras. Pengikatan awal untuk semua jenis semen harus diantara 60 –
120 menit.
4. Kekekalan bentuk
Bubur semen yang dibuat dalam bentuk tertentu dan bentuknya
tidak berubah pada waktu mengeras, maka semen tersebut mempunyai
sifat kekal bentuk. Demikian juga sebaliknya jika bubur semen tersebut
mengeras dan menunjukkan adanya cacat (retak, melengkung, membesar
dan menyusut), berarti semen tersebut tidak mempunyai sifat kekal
bentuk.
Sifat kekal bentuk sangat dipengaruhi oleh kandungan senyawa
C3A, karena kandungan C3A dalam jumlah tinggi menyebabkan bubur
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
semen mengembang pada saat proses pengerasan karena dilepaskannya
panas oleh senyawa tersebut.
5. Kekuatan semen
Pengukuran kekuatan semen biasanyan dilakukan menggunakan
nilai kuat tekan semen yang dicampur dengan pasir. Kekuatan semen
sangat berpengaruh terhadap kualitas beton, karena semen sebagai bahan
pengikat material beton.
6. Pengaruh suhu
Pengikatan semen sangat tergantung oleh suhu di sekitarnya.
Pengikatan semen berlangsung dengan baik pada suhu 35 0C dan berjalan
dengan lambat pada suhu di bawah 15 0C.
Fly ash adalah limbah dari sisa pembakaran batubara, suatu
pembangkit listrik tenaga Uap yang menggunakan batubara sebagai bahan
bakarnya. Sistem pembakaran batubara umumnya terbagi 2 yakni sistem
unggun terfluidakan (fluidized bed system) dan unggun tetap (fixed bed system
atau grate system). Disamping itu terdapat system ke-3 yakni spouted bed
system atau yang dikenal dengan unggun pancar.
Fluidized bed system adalah sistem dimana udara ditiup dari bawah
menggunakan blower sehingga benda padat di atasnya berkelakuan mirip
fluida. Teknik fluidisasi dalam pembakaran batubara adalah teknik yang
paling efisien dalam menghasilkan energi. Pasir atau corundum yang berlaku
sebagai medium pemanas dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan biasanya
dilakukan dengan minyak bakar. Setelah temperatur pasir mencapai
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
temperature bakar batubara (300°C) maka diumpankanlah batubara. Sistem
ini menghasilkan abu terbang dan abu yang turun di bawah alat. Abu-abu
tersebut disebut dengan fly ash dan bottom ash.
Teknologi fluidized bed biasanya digunakan di PLTU (Pembangkit
Listruk Tenaga Uap). Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk dalam
perbandingan berat adalah : (80-90%) berbanding (10-20%). Fixed bed system
atau Grate system adalah teknik pembakaran dimana batubara berada di atas
conveyor yang berjalan atau grate. Sistem ini kurang efisien karena batubara
yang terbakar kurang sempurna atau dengan perkataan lain masih ada karbon
yang tersisa. Ash yang terbentuk terutama bottom ash masih memiliki
kandungan kalori sekitar 3000 kkal/kg. Di China, bottom ash digunakan
sebagai bahan bakar untuk kerajinan besi (pandai besi). Teknologi Fixed bed
system banyak digunakan pada industri tekstil sebagai pembangkit uap (steam
generator). Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk dalam
perbandingan berat adalah : (15-25%) berbanding (75-25%).
Beberapa keuntungan penggunaan Fly Ash yaitu :
1. Mengurangi keberadaan unsur kalsium-hidroksida di dalam beton, yang
merupakan bagian yang lemah pada beton, serta menggantikannya setelah
bereaksi dengan SiO2 menjadi kalsium-silikat-hidrat ( CSH gel ) yang
selanjutnya memberikan peningkatan kekuatan beton
2. Pozzolan yang berbutir halus akan mengisi pori-pori sehingga porositasnya
menjadi rendah.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
3. Pengurangan kalsium-hidroksida oleh SiO2 akan mengurangi sensitivitas
terhadap ketahan sulfat yang juga didukung oleh meningkatnya kerapatan
beton yang pada akhirnya akan meningkatkan kekedapan terhadap air (Tri
Mulyono, 2003 ).
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan
pengisi dalam campuran mortar atau beton. Dalam bidang teknologi beton
nilai batas daerah agregat kasar dan agregat halus adalah 4,75 mm atau 4,80
mm. Agregat yang butirannya lebih kecil dari 4,8 mm disebut agregat halus.
Secara umum agregat kasar sering disebut kerikil, kericak, batu pecah atau
split. Adapun agregat halus disebut pasir, baik berupa pasir alami yang
diperoleh langsung dari sungai, tanah galian atau dari hasil pemecahan batu.
Agregat yang butiranya lebih kecil dari 1,2 mm disebut pasir halus,
sedangkan butiran yang lebih kecil dari 0,075 mm disebut lanau, dan yang
lebih kecil dari 0,002 mm disebut lempung.
Agregat yang digunakan untuk shotcrete harus memenuhi persyaratan
kekuatan dan durabilitas. Ada dua jenis agregat yang digunakan, yaitu:
a) Agregat normal, penggunaan agregat ini seperti yang tercantum dalam
ASTM C 33 dengan gradasi sebagai berikut:
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
Tabel 2.1 Ketentuan Gradasi Agregat
Ukuran Ayakan Person Berat yang Lolos untuk Agregat Gradasi 1 Gradasi 2 Gradasi 3
’ (19.1 mm)
’ (12.5 mm)
3/8' (9.50 mm)
No. 4 (4.75 mm)
No. 8 (2.36 mm)
No. 16 (1.18 mm)
No.30 (0.60 mm)
No. 50 (0.30 mm)
No. 100(0.15mm)
--
--
100
95-100
80-100
50-85
25-60
10-30
2-10
--
100
90-100
70-85
50-70
35-55
20-35
8-20
2-10
100
85-95
70-90
50-70
35-55
20-45
10-30
5-17
2-10 Gradasi No.1 digunakan untuk shotcrete dengan agregat halus, sedangkan Gradasi No.2 dan No.3 untuk shotcrete dengan agregat kasar.
b) Agregat ringan, penggunaan agregat ringan ini seperti yang tercantum
dalam ASTM C 330.
Fungsi air pada campuran beton adalah untuk membantu reaksi kimia
yang menyebabkan berlangsungnya proses pengikatan serta sebagai pelicin
antara campuran agregat dan semen agar mudah dikerjakan.
Air diperlukan pada pembentukan semen yang berpengaruh terhadap
sifat kemudahan pengerjaan adukan beton (workability), kekuatan, susut dan
keawetan beton. Air yang diperlukan untuk bereaksi dengan semen hanya
sekitar 25 % dari berat semen saja, namun dalam kenyataannya nilai faktor air
semen yang dipakai sulit jika kurang dari 0,35. Kelebihan air dari jumlah yang
dibutuhkan dipakai sebagai pelumas, tambahan air ini tidak boleh terlalu
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
banyak karena kekuatan beton menjadi rendah dan beton menjadi keropos.
Kelebihan air ini dituang (bleeding) yang kemudian menjadi buih dan
terbentuk suatu selaput tipis (laitance). Selaput tipis ini akan mengurangi
lekatan antara lapis-lapis beton dan merupakan bidang sambung yang lemah
(Tjokrodimuljo,1996).
Pemakaian air untuk beton sebaiknya memenuhi persyaratan (PBI
1971) :
1. Tidak mengandung Lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gr/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat
organic, dan sebagainya) lebih dari 15 gr/liter
3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gr/liter
4. Tidak mengandung senyawa-senyawa sulfat lebih dari 1 gr/liter
Menurut ACI Committee 212.1R-8 (Revised 1986) yang selalu
diperbaiki sejak 1944, 2954, 1963, 1971, jenis bahan tambah untuk beton
dikelompokkan dalam 5 kelompok yaitu: accelerating, air-entraining, water
reducer and set-controlling, finely devided mineral dan miscellaneous.
Beberapa tujuan yang penting dari penggunaan bahan tambah ini
menurut manual of concrete practice dalam admixtures and concrete
(ACI.212.1R-8, Revised 1986) antara lain:
1. Memodifikasi Beton Segar, Mortar dan Grouting.
2. Menambah sifat kemudahan pekerjaan tanpa menambah air atau
mengurangi kandungan air dengan sifat pengerjaan yang sama.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
3. Menghambat atau mempercepat waktu peningkatan awal dari campuran
beton.
4. Mengurangi atau mencegah secara preventif penurunan atau perubahan
volume beton.
5. Mengurangi segregasi.
6. Mengembangkan dan meningkatkan sifat penetrai dan pemompaan beton
segar.
7. Mengurangi kehilangan nilai slump. b) Memodifikasi Beton Keras, Mortar
dan Grouting.
8. Menghambat atau mengurangi ekolusi panas selama pengerasan awal
(beton muda).
9. Mempercepat laju pengembangan kekuatan beton pada umur muda.
10. Menambah kekuatan beton (kuat tekan, kuat lentur atau kuat geser dari
beton).
11. Menambah sifat keawetan beton atau ketahanan dari gangguan luar
termasuk serangan garam – garam sulfat.
12. Mengurangi kapilaritas dari air.
13. Mengurangi sifat permeabilitas.
14. Mengontrol pengembangan yang disebabkan oleh reaksi dari alkali
termasuk alkali dalam agregat.
15. Menghasilkan struktur beton yang baik.
16. Menambah kekuatan ikatan beton bertulang.
17. Mengembangkan ketahanan gaya impact (berulang) dan ketahanan abrasi.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
18. Mencegah korosi yang terjadi pada baja (embedded metal).
19. Menghailkan warna tertentu pada beton atau mortar.
Penggunaan bahan tambah dalam sebuah campuran beton harus
dikonfirmasikan dengan standar yang berlaku seperti SNI, ASTM, atau ACI.
Selain itu, yang terpenting adalah memperhatikan petunjuk dalam manualnya
jika menggunkaan bahan ”paten” yang diperdagangkan. Beberapa evaluasi
yang perlu dilakukan jika menggunakan bahan tambah:
1. Penggunaan semen dengan tipe yang khusus
2. Penggunaan satu atau lebih bahan tambah
3. Petunjuk umum mengenai penggunaan atau temperatur yangt diijinkan
pada saat pengadukan dan pengecoran. Selanjutnya hal yang menjadi
perhatian adalah:
a. Penggantian tipe semen atau sumber dari semen atau jumlah dari semen
yang digunakan atau memodifikasi gradasi agregat, atau proporsi
campuran yang diharapkan
b. Banyak bahan tambah mengubah lebih dari satu sifat beton, sehingga
kadang – kadang justru merugikan
c. Efek bahan tambah sangat nyata untuk mengubah karakteristik beton
misalnya FAS, tipe dan gradasi agregat, tipe dan lama pengadukan.
Secara umum bahan tambah yang digunakan dalam beton dapat
dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah yang bersifat kimiawi (chemical
admixture) dan bahan tambah yang bersifat mineral (additive) . Bahan tambah
admixture ditambahkan saat pengadukan dan atau saat pelaksaaan pengecoran
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
(placing) sedangkan bahan tambah aditif yaitu yang bersifat mineral
ditambahkan saat pengadukan dilaksanakan. Bahan tambah ini biasanya
merupakan bahan tambah kimia yang dimasukkan lebih banyak mengubah
perilaku beton saat pelaksanaan pekerjaan jadi dapat dikatakan bahwa bahan
tambah kimia (chemical admixture) lebih banyak digunakan untuk
memperbaiki kinerja pelaksanaan.
Admixture yang digunakan sebagai bahan tambahan campuran beton
mempunyai jenis-jenis dan sifat yang beraneka ragam, contohnya antara lain
sebagai berikut:
1. Water reducer admixture adalah bahan kimia yang ditambahkan pada
campuran beton dengan fungsi utama untuk mereduksi air sehingga
memperkecil water cement ratio dan diperoleh kekuatan yang lebih besar.
2. Retarder admixture adalah bahan kimia yang ditambahkan pada campuran
beton dengan fungsi untuk menunda waktu pengikatan beton.
3. Plasticizer admixture adalah bahan kimia yang ditambahkan pada
campuran beton dengan fungsi untuk meningkatkan kelecakan, tetapi
penggunaannya memperpendek setting time. Pada umumnya plasticizer
meningkatkan kekuatan awal beton.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
2.3 Beton Konvensional
Beton didefinisikan sebagai bahan yang diperoleh dengan
mencampurkan agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan beton, yaitu :
1. Proporsi bahan-bahan penyusun
2. Metode perancangan
3. Perawatan
4. Keadaan pada saat pengecoran (Tri Mulyono, 2003)
5. Bahan tambah
Material penyusun beton terdiri dari semen, agregat kasar, agregat
halus, dan air. Semua bahan-bahan diatas mempunyai karakteristik yang
berbeda bila digunakan sebagai bahan adukan dalam beton. Dengan alasan ini
maka perlu diketahui sifat dan karakteristik masing-masing material penyusun
beton agar dalam pelaksanaan nanti tidak terjadi kesalahan pemilihan dan
penggunaan material, sehingga dapat menghasilkan beton dengan kekuatan
karakteristik yang dikehendaki.
2.3.1 Bahan
2.3.1.1 Semen
Portland cement (PC) atau lebih dikenal dengan semen merupakan suatu
bahan yang mempunyai sifat hidrolis, semen membantu pengikatan agregat
halus dan agregat kasar apabila tercampur dengan air. Selain itu, semen juga
mampu mengisi rongga-rongga antara agregat tersebut.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
2.3.1.2 Agregat
Agregat adalah material berbutir seperti pasir, kerikil, batu pecah yang
digunakan dengan media pengikat untuk membentuk mortar. Dalam
bidang teknologi beton nilai batas daerah agregat kasar dan agregat halus
adalah 4,75 mm atau 4,80 mm. Agregat yang butirannya lebih kecil dari 4,8
mm disebut agregat halus. Secara umum agregat kasar sering disebut kerikil,
kericak, batu pecah atau split. Adapun agregat halus disebut pasir, baik
berupa pasir alami yang diperoleh langsung dari sungai, tanah galian atau dari
hasil pemecahan batu. Agregat yang butiranya lebih kecil dari 1,2 mm disebut
pasir halus, sedangkan butiran yang lebih kecil dari 0,075 mm disebut lanau,
dan yang lebih kecil dari 0,002 mm disebut lempung.
Agregat umumnya digolongkan menjadi 3 kelompok, yaitu:
1. Batu, umumnya besar butiran lebih dari 40 mm
2. Kerikil, untuk butiran antara 5 sampai 40 mm
3. Pasir, untuk butiran antara 0,15 sampai 5 mm
Agregat harus mempunyai bentuk yang baik (bulat dan mendekati
kubus), bersih, keras, kuat dan gradasinya baik. Bila butiran agregat
mempunyai ukuran yang sama (seragam) volume pori akan besar. Sebaliknya
bila ukuran butiranya bervariasi maka volume pori menjadi kecil. Hal ini
karena butiran yang kecil dapat mengisi pori diantara butiran yang lebih besar
sehingga pori-pori menjadi sedikit, dengan kata lain agregat tersebut
mempunyai kemampatan tinggi. Agregat harus pula mempunyai kestabilan
kimiawi dan dalam hal-hal tertentu harus tahan aus dan tahan cuaca.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
2.3.1.3 Air
Pemakaian air untuk beton sebaiknya memenuhi persyaratan (PBI
1971) :
1. Tidak mengandung Lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gr/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat
organic, dan sebagainya) lebih dari 15 gr/liter.
3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gr/liter
4. Tidak mengandung senyawa-senyawa sulfat lebih dari 1 gr/liter
2.3.1.4 Bahan Tambah
Secara umum bahan tambah yang digunakan dalam beton dapat
dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah yang bersifat kimiawi (chemical
admixture) dan bahan tambah yang bersifat mineral (additive) . Bahan tambah
admixture ditambahkan saat pengadukan dan atau saat pelaksaaan pengecoran
(placing) sedangkan bahan tambah aditif yaitu yang bersifat mineral
ditambahkan saat pengadukan dilaksanakan. Bahan tambah ini biasanya
merupakan bahan tambah kimia yang dimasukkan lebih banyak mengubah
perilaku beton saat pelaksanaan pekerjaan jadi dapat dikatakan bahwa bahan
tambah kimia (chemical admixture) lebih banyak digunakan untuk
memperbaiki kinerja pelaksanaan.
Admixture yang digunakan sebagai bahan tambahan campuran beton
mempunyai jenis-jenis dan sifat yang beraneka ragam, contohnya antara lain
sebagai berikut:
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
1. Water reducer admixture adalah bahan kimia yang ditambahkan pada
campuran beton dengan fungsi utama untuk mereduksi air sehingga
memperkecil water cement ratio dan diperoleh kekuatan yang lebih
besar.
2. Retarder admixture adalah bahan kimia yang ditambahkan pada campuran
beton dengan fungsi untuk menunda waktu pengikatan beton.
3. Plasticizer admixture adalah bahan kimia yang ditambahkan pada
campuran beton dengan fungsi untuk meningkatkan kelecakan, tetapi
penggunaannya memperpendek setting time. Pada umumnya plasticizer
meningkatkan kekuatan awal beton.
2.3.2 Pelat Beton Bertulang
Pelat satu arah adalah pelat beton bertulang yang mempunyai anka
perbandingan antara bentang yang panjang dengan bentang yang pendek lebih
besar atau sama dengan 3,0. Pada pelat satu arah, momen yang
diperhitungkan.
Ly > 3,00 pelat satu arah, dimana Lx Ly = Bentang yang lebih panjang
Lx = Bentang pendek
Beban pada pelat pada umumnya dinyatakan dalam satuan kg/m2 atau
KN/m'. Distribusi gaya-gaya dalam pelat satu arah dapat dianggap sebagai
gelagar di atas beberapa tumpuan. Pada SKSNI T 15-1991-03 pasal 3.6.6.
mengijinkan untuk menentukan distribusi gaya dengan menggunakan
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
koefisien momen. Koefisien tersebut dapat digunakan dengan beberapa
persyaratan sebagai berikut (Gideon K, 1993) :
a. Jumlah bentang paling sedikit harus dua.
b. Panjang bentang bersebelahan yang paling besar di bagian sebelah kiri
dan kanan tumpuan tidak boleh lebih dari l,2kali lipat lebih besar dari
panjang bentang bersebelahan yang lebih pendek.
c. Beban harus merupakan beban terbagi rata.
d. Beban hidup harus tiga kali lebih kecil dibandingkan dengan beban
mati.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
Gambar 2.3 Koefisien momen
Sumber: SNI-03-2847-2002
Beban Wu pada pelat dihitung dengan rumus Wu = 1,2 WD + 1,6
WL, dimana WD adalah beban pelat akibat beban mati dan WL beban pelat
akibat beban hidup.
Untuk perencanaan tebal pelat dapat menggunakan Tabel 3.2.5 (a)
pada SKSNI T-15-1991-03 seperti tercantum pada Tabel 3.1. Dalam desain
pelat, penulangan dapat dihitung dengan menggunakan lengan momen (d-
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
a/2) atau 0,9 d seperti pada desain balok bertulangan tunggal atau dengan
menggunakan rumus :
Untuk f' c <30 MPa, k = = 0,8.ρ.fy(1 – 0,588ρ. )
Dengan menggunakan rumus ABC, akan diperoleh nilai ρ sehingga
luas tulangan yang diperlukan adalah As = ρ.b.d
Penulangan pada pelat harus memenuhi syarat ρmin < ρ< ρmax, dimana:
ρm i n = 0,0018 untuk fy = 400 MPa dan ρm i n = 0,0025 untuk fy = 240 Mpa
=0,75.ρb
Pada pelat geser tidak diperhitungkan.Sedangkan untuk menahan susut
dan tegangan akibat perubahan suhu, maka perlu dipasang tulangan
susut/tulangan bagi dalam arah tegak lurus tulangan utama. Besarnya
tulangan susut/tulangan bagi menurut SKSNI T15-1991-03 pasal 3.16.12
adalah :
Untuk fy = 400 Mpa : As = 0,18 b.h 100
Untuk fy = 240 Mpa : As = 0,25 b.h 100
Berikut tahapan perencanaan atau penggunaan rumus untuk mencari
tebal pelat dan penulangan pelat:
1. Menghitung h minimum Pelat dari SKSNI T15-1991-03 Tabel 3.2.5.(a),
jika ketebalan Pelat tidak memenuhi ketentuan ketebalan minimal maka
dilakukan percobaan dengan memasukan ketebalan Pelat mulai dari 10
cm, 15 cm dan 20 cm.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
2. Menghitung beban (Wu), dalam perhitungan beban ini penulis
menggunakan data dari perhitungan shotcrete yang dibuat oleh PT.
Perentjana Djaja.
3. Menghitung momen (Mu), Pelat ditumpu bebas digunakan rumus :
Mu = 1/8 Wu l2
Keterangan :
Mu = Momen terfaktor pada penampang (KN/m)
Wu = Beban (KNm)
l = Panjang bentang Pelat searah (mm)
4. Memperkirakan dan menghitung tinggi efektif Pelat d, menggunakan
batang tulangan baja D13 dan selimut beton pelindung tulangan baja 40
mm, menggunakan perhitungan sebagai berikut :
d = h – p – ½ ØD
Keterangan :
d = Tinggi efektif (mm)
h = Tebal Pelat (mm)
p = Tebal penutup beton (mm)
ØD = Diameter tulangan (mm)
5. Hitung k, menggunakan rumus sebagai berikut :
k =
Keterangan :
b = lebar dari muka tekan komponen struktur (mm)
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
k = Koefisien Tahanan (MPa)
Mu = Momen terfaktor pada penampang (KN/m)
6. Menentukan rasio penulangan (ρ), Menggunakan rumus :
Keterangan :
ρ = Rasio Penulangan (MPa)
fy = Tegangan leleh baja tulangan yang disyaratkan (MPa)
f’c = Kuat tekan beton yang disyaratkan (MPa)
dan
ρmin = 1,4 (ρmin < ρ < ρmax) fy Keterangan :
fy = Tegangan leleh baja tulangan yang disyaratkan (MPa)
7. Menghitung As yang diperlukan menggunakan rumus :
As = ρbd
Keterangan :
As = Luas penampang tulangan baja (mm2)
ρ = Rasio Penulangan (MPa)
b = lebar dari muka tekan komponen struktur (mm)
d = Tinggi efektif (mm)
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013
Sesuai dengan SKSNI T15-1991-03 Pasal 3.16.12, dalam arah tegak lurus
terhadap tulangan utama harus disediakan tulangan pembagi (demi
tegangan susut dan suhu).
Untuk fy = 400 Mpa : As = 0,18 bh 100
Keterangan :
b = lebar dari muka tekan komponen struktur (mm)
h = Tebal Pelat (mm)
Tabel 2. 3 Luas Penampang Tulangan Baja Per Meter Panjang Pelat
Diameter batang (mm)
Luas Penampang (mm2) Jarak Spasi p.k.p (mm)
50 100 150 200 250 300 350 400 450 6 8 9 10 12 13 14 16 18 19 20 22 25 28 29 32 36 40 50
565,5 1005,3 1272,3 1570,8 2261,9 2654,6 3078,8 4021,2 5089,4 5670,6 6283,2
282,7 502,7 636,2 785,4 1131,0 1327,3 1539,4 2010,6 2544,7 2835,3 3141,6 3801,3 4908,7 6157,5 6605,2 8042,5
188,5 335,1 424,1 523,6 754,0 884,9 1026,3 1340,4 1696,5 1890,2 2094,4 2534,2 3272,5 4105,0 4403,5 5361,7 6785,8 8377,6 13090
141,4 251,3 318,1 392,7 565,5 663,7 769,7 1005,3 1272,3 1417,6 1570,8 1900,7 2454,4 3078,8 3302,6 4021,2 5089,4 6283,2 9817,5
113,1 201,1 254,5 314,2 452,4 530,9 615,8 8042,0 1017,9 1134,1 1256,6 1520,5 1963,5 2463,0 2642,1 3217,0 4071,5 5026,5 7854,0
94,2 167,6 212,1 261,8 377,0 442,4 513,1 670,2 848,2 945,1 1047,2 1267,1 1636,2 2052,5 2201,7 2680,8 3392,9 4188,8 6545,0
80,8 143,6 181,8 224,4 323,1 379,2 439,8 574,5 727,1 810,1 897,6 1086,1 1402,5 1759,3 1887,2 2297,9 2908,2 3590,4 5609,9
70,7 125,7 159,0 196,3 282,7 331,8 384,8 502,7 636,2 708,8 785,4 950,3 1227,2 1539,4 1651,3 2010,6 2544,7 3141,6 4908,7
62,8 111,7 141,4 174,5 251,3 294,9 342,1 446,8 565,5 630,1 698,1 844,7 1090,8 1368,3 1467,8 1787,2 2261,9 2792,5 4363,3
8. Membuat gambar rencana Pelat beton konvensional.
Analisa Biaya, Manfaat, dan Metode..., Pandu Cahaya, Fak. Sipil UMP 2013