materi stuktur beton

63
STRUKTUR BETON MATERI KULIAH

Upload: dika-yanuar

Post on 17-Oct-2015

27 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • STRUKTUR BETON

    MATERI KULIAH

  • Beton polos (Kuat tekan tinggi)Tulangan Baja (Kuat tarik tinggi) Penempatan tulangan pada daerah tarik BETON BERTULANG

  • Adukan betonSemen (PC)PasirKerikilAirDicampur:Dengan cara tertentuSelang waktu tertentu

  • Benda ujiStandar ASTM, C172Jika benda uji kubus dengan sisi 150 mm, maka harus digunakan konversi kuat tekan (fc) sbb :

    fc = {0,76 + 0,2Log(fck/15)}fck

    fck = kuat tekan rancang dengan kubus 150 mm

    Konversi menurut PBI 71 = 0.83BETON

  • 2. Hubungannya dengan umur fc = fci /fi

    fci = kuat tekan umur i harifi = fakor umur pada i hari

    3. Analisis PengujianKuat tekan rancang (fc) ditentukan berdasarkan :a. Benda uji < 15 buahfc = fcr -12b. Benda uji 15 buah1. fc = fcr 1,64 Sr2. fc = fcr 2,64 Sr + 4 s = Standar deviasi f = Faktor koreksiInterpolasi linier

    i (hari)37142128fi0.460.700.880.961.00

    Jumlah b. ujif152025 301.161.081.031.00

  • Sampai 40% fc linier Sampai 70% fc kehilangan kekakuannya (lengkung) Makin rendah fc makin tinggi Makin tinggi fc makin panjang bagian linier1 Psi = 0.00689 MPa1 MPa = 1 N/mm2

  • Makin besar fas, makin kecil fc Makin kecil fas, makin besar fc (workability)

  • Catatan :Untuk beton non prategang fy 550 MPaUntuk tul. Geser fy 400 MPaEs baja = 200.000 MPaBAJA TULANGANMakin besar fy, makin kecil Baja keras bersifat getasMAkin kecil fy, makin besar Baja lunak bersifat liat (daktail)

  • SUSUTBerkurangnya volume beton karena kehilangan uap airAda 2 Jenis susut : Susut plastis Susut pengeringan Faktor Penyebab :Kandungan AgregatFaktor air semen(fas)Ukuran elemen betonKondisi LingkunganPenulanganBahan tambahJenis semen

  • RANGKAKPertambahan regangan terhadap waktu akibat adanya beban yang bekerjaDeformasi awal akibat beban disebut regangan elastis, regangan tambahanAkibat beban yang sama disebut regangan rangkakRegangan total = regangan elastis (e) + rangkak (c) + susut (sh)Efek rangkak dan susut :Menambah defleksi pada balokdan pelat

  • MUTU BETON DAN BAJA TULANGANfc = kuat tekan beton yang disyaratkanfy = teg. Leleh tulangan yang disyaratkanTegangan leleh bajaKuat tekan beton

    Mutu betonfc(MPa)fc(kg/cm2)15202530351520253035150200250300350

    Mutu Bajafy (MPa)fy (kg/cm2)240320400240320400240032004000

  • METODE PERENCANAAN

  • Tabel 1. Faktor beban (SNI 03-2847-2002(Hal 59))Keterangan :D = Beban mati Lr = Beban hidup tereduksiL = Beban hidup E = Beban gempaH = Beban tekanan tanah F = FluidaA = Beban atap R = Air hujan

    NoKombinasi bebanFaktor beban (U)1D1,4D2D, L1,2D + 1,6L+0,5 (A atau R)3D, L, W1,2D + 1,0L 1,6W+0,5(A/R)4D, W0,9D 1,6W5D, L, E1,2D + 1,6L E6D, E0,9(D + E)7D, L, H1,2D + 1,6L+0,5 (A atau R)+1,6H8D, F1,4 (D + F)

  • Tabel 2. Faktor reduksi kekuatan (SNI 03-2847-2002 (Hal 61-62))

    NoKondisi GayaFaktor Reduksi ()1Lentur, tanpa beban aksial0,802Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur0,803Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur :- Komponen struktur dengan tulangan spiral0,70- Komponen struktur lainnya0,654Geser dan Torsi0,755Geser pada komponen struktur penahan gempa0,556Geser pada hubungan balok kolom pd balok perangkai0,807Tumpuan beton kecuali daerah pengangkuran pasca tarik 0,658Daerah pengangkuran pasca tarik0,859Lentur tanpa beban aksial pd struktur pratarik0,7510Lentur, tekan, geser dan tumpu pada beton polos struktural0,55

  • Provisi KeamananFaktor beban : memperhitungkan kemungkinan terjadinya pelampauan beban dalamstruktur. (U)Faktor reduksi kekuatan : memperhitungkan kemungkinan kurangnya mutu bahandilapangan. ()Dengan memperhatikan faktor beban dan faktor reduksi kekuatan, besarnya Keamanan struktur (safety factor) dinyatakan sebagai berikut :

  • Lentur

  • Dari Gambar tersebut dapat ditulis:C= 0,85 fca bC = TT= As fya = As fy/(0,85fcb)

    Mn= T (d-a/2) Atau Mn= C (d-a/2)= As fy (d-a/2) = 0,85 fcab (d-a/2)

    a = 1c1= 0,85,untuk fc 30 MPa1= 0.85 (fc 30)0.008,untuk 30 < fc < 55 MPa1= 0.65,untuk fc 55 MPa

    BALOK PERSEGI TULANGAN TUNGGAL

  • KEADAAN REGANGAN BERIMBANGC = 0,003Es = 200.000 MPa = 2000.000 kg/cmc = 0,003Cbd - CbTbCb0,85 fcNA< ys = y s > yunder reinf.balancedover reinf.Dan dg memasukan harga Cb, maka :Bila < b maka tulangan lemah (under reinf)Bila > b maka tulangan kuat (over reinf) min = 1,4 / fy ; max < 0,75 b saran 0,5 b

  • Diberikan : b, d, As, fc, fy, Es = 200000MPa > minAs terlalu kecil1 = 0,85 utk fc < 30 MPA1 = 0,85 0,008 (fc-30), utk 30
  • A < 0,75 b Penampang diperbesarMn = As.Fy ( d a /2 )Mn > Mu / SelesaitdkyaGambar 3.3 Bagan Alir Analisis Balok Persegi Bertulang Tunggal

  • AsAsbhsdc dc=0,003sAs1bc0,85 fca/2d a/2As2AsTs2Tsd d BALOK DENGAN TULANGAN RANGKAPAs1 = As - AsTs1 = As1 fy Z1 = d a/2Ts2 = As2 fyZ2 = d dAsumsi 1 : tulangan tekan As lelehMn = Mn1 + Mn2 Mn1 = (As-As)fy (d-a/2) dimana a = (As-As)fy / (0,85fcb) Mn2 = As fy (d-d)Mn = (As-As) fy (d-a/2) + As fy (d-d) atauMn = As1 fy (d-a/2) + As2 fy (d-d)Mu < Mn

  • CEK TULANGAN TEKAN MELELEHc = 0,003sdc - dd - ccsAgar leleh s ySehingga jika tulangan tekan meleleh

  • BILA TULANGAN TEKAN TIDAK MELELEH= < fyPenulangan dalam keadaan berimbangb = b + b = angka penulangan untuk balok bertulangan tunggal dg luas AsSyarat daktilitas

    Bila tulangan tekan As belum meleleh

  • MULAIData : b, d, d, As, As, fc,fyAs terlalu kecilYATIDAKABTIDAKYA

  • ABTulangan tekan leleh fs= fyb=Perbesar ukuranb 0,75 b + SELESAITIDAKYA

  • MULAIData : b, d, d, Mu, , fc,fy = 0,75 bA

  • A pilih tulanganSELESAI1TIDAKYA(Tulangan rangkap)(Tulangan tunggal)YATIDAK

  • 1Tentukan agar As lelehSELESAI

  • ANALISIS PENAMPANG T DAN LAsAsAsIIIIIIpelatAsnAsnnPot I balok persegiPot II balok TBalok Tb bentang balokb bw + 16 hfb LnBalok Lb 1/12 bentangb bw + 6 hfb LnPilih yg terkecil dari a, b dan c

  • Kasus1 : ( seperti balok persegi)Letak garis netral didalam flens ( c < hf )hfdbbwAscs > y0,003ad a/2C0,85 fcT = As fyAgar c < hf C = 0,85 fc b hfT = As fyC = TKeseimbangan gaya gaya :C = 0,85 fca bT = As fy0,85 fca.b = As fy a = As fy / ( 0,85 fcb)Mn = As fy (d a/2), atauMn = 0,85 fca.b (d a/2)Mu MnC = T

  • Kasus 2 : c > hf1. Bila c > hf dan a hf, maka seperti kasus 1 masih berlaku ( analisa seperti balok persegi (T palsu) )Bila c < hf dan a > hf (T murni) seperti tulangan rangkap dengan :

    Atau :Hf < (1,18 d) = Dengan blok tegangan parabola

  • dbwb0,003sAsAsAsfbwaCAsfAsfTs1 = (As Asf) fybwTs2 = Asf fyCs = Asf fyd hfSyarat penulangan

  • MULAIb diambil yg terkecil dari :Penampang tdk cukup,Perbesar ukuranABTIDAKYATIDAKYA

  • ABTulangan tdk cukup, ditingkatkanBalok T murniBalok persegi ( T palsu) dengan lebar bSELESAIITIDAKYA

  • ANALISIS TAMPANG DGN TABELc = 0,003hdAscs0,85 fcZ

  • Suku kanan tergantung dari fc, fy dan , sehingga jika fc dan fy diteneukan harga dapat dicari.Selanjutnya hubungan antara Mu/bd2 dan disajikan dalam tabel.

    Catatan Penyesuaian Satuan :b, d, c, dan z dalam satuan m.Mu dalam satuan kNm.As dalam satuan mm2.fc dan fy dalam satuan Mpa.Cc dan Ts dalam satuan kN.

  • hdbAsContoh 1 : Analisis Balok Tulangan Tunggal.Diket :b = 400 mmh = 800 mmd = 740 mmfc = 25 Mpa, fy = 400 MpaAs = 6 D25 = 2945 mm2Diminta : Hitung Mn?Penyelesaian

  • Contoh 2 : Analisis Tulangan RangkapDiket :b = 400 mm, h = 800 mmd = 720 mm, d = 60 mmfc =25 Mpa, fy = 400 MpadAsAsbdDiminta : Hitung MnTulangan As = 5735,8 mm2; As = 1419,4 mm2Tulangan As = 5735,8 mm2; As = 3277,4 mm2

    Penyelesaian :Tul As = 5735,8 mm2; = As/bd = 1,991 % As= 1419,4 mm2; = As/bd = 0,493 % As1= 4316,4 mm2; - = 1,498 %# Check tul min : min = 1,4/ fy = 1,4/ 400 = 0,35 % = 1,991 % > 0,35 % (OK)

  • # Check Tul tekan leleh : # Check tul maksimum :Jadi tul tekan meleleh, fs = fy

  • # Hitung MnTulangan :As = 5735,8 mm2; = 1,991 % As= 3277,4 mm2; = 1,138 % As1= As-As -= 0,853 % =2458,4 mm2# Check tul min : min = 0,35 % = 1,991 %> 0,35 % ( OK)

  • # Check tul tekan leleh :Jadi tul tkan belum leleh, fs
  • # Hitung Mn

  • Contoh 3 : Perencanaan Balok PersegiDiket :b = 300 mm, h = 800 mmd = 720 mm, d=60 mmfc= 25 Mpa, fy = 400 Mpa = 0,80hddAsAsbDiminta :Hitung tul, bila Mu = 5 tonmHitung tul, bila Mu = 45 tonmHitung tul, bila Mu = 120 tonm

    Penyelesaian :a.

  • pakai tul tunggalpakai tul minAs = min.b.d = 0,0035.400.720 = 1008 mm2Dipakai tul 322 = 1140 mm2 > 1008 mm2 (OK)

  • As = .b.d = 0,0073.400.720 = 2102 mm2Dipakai tulangan tarik 622Asada = 6.1/4..222 = 2280 mm2 > 2102 mm2 (OK)tul tunggalb.dari hitungan a

  • dari hitungan ac.dipakai tul rangkapTentukan agar tul tekan meleleh

  • Ditentukan(syarat tul lemah)Dipakai :Tul tarik = 10D28 As ada = 6150 > 5950,08 mm2Tul tekan = 3D28 As ada = 1845 > 1630,08 mm2

  • TULANGAN GESER# Transfer dari geser terjadi dengan suatu kombinasi dari antara beberapa mekanisme : a. Perlawanan geser dari bagian beton yang belum retak, Vcz. b. Gaya ikat (inter lock) antara agregat, Va dalam arah tangensial sepanjang retak. c. Aksi pasak Vd, sehingga perlawanan dari penulangan longitudinal terhadap gaya transversal. d. Aksi pelengkung pada balok yang relatf tinggi.

    busur tekanikatan tarike. Perlawanan tulangan geser Vs, dari sengkang vertikal atau miring.Vcz = tahanan geser

  • # Jadi fungsi tulangan geser : a. Menerima geser kelebihan yang tidak mampu diterima oleh kekuatan geser beton,Vs b. Mencegah berkembangnya retak miring dan ikut memelihara lekatan antara agregat atau perpindahan geser antara muka retak, Va. c. Mengikat tulangan memanjang balok agar tetap ditempatnya dan sekaligus memperbesar kapasitas pasak, Vd. d. Aksi pasak pada tulangan geser dapat memindahkan suatu gaya kecil menyeberangi retak

    # Penampang kritisaappL-2aM = V.aV = +pV = -pBentang geserJika a/2 2 retak miring sejarak d dari penampang dng M maksimumJika a/2 < 2 retak miring diharapkan terjadi pada pertengahan bentang gesera = M/V

  • VuVuVuVuVudddddVuPVuVuSketsa : Penampang Kritis Geser Vu Balok

  • arah teg tarikarah retakSecara ideal, penulangan geser yang optimal searah dengan tarik maksimal, secara praktis penulangan geser berupa :Tulangan miring (lazimnya 450 terhadap tulangan memanjang)Sengkang vertikal atau juga bisa spiral untuk kolomKombinasi sengkang dan tulangan miring# Kekuatan Geser Nominal Vu Vn Vn = Vc + Vsnominal beton tulangan#

  • # Kekuatan Geser Beton :Secara rinci :# jika ada aksial tekan :# jika ada aksial tarik :

  • Persyaratan tulangan geser : Jika Vu < 0,5 Vc Tanpa diperlukan tul geser 0,50 Vc < Vu < Vc Geser minimum Vs perlu = 1/3 bw. d (OK)Avmin = bw.s / 3.fysmax d/2 600 m Jika Vc < Vu 3 VcPakai tulangan geser Vs perlu = Vu - Vc Vs ada = ( Av.fy.d)/ssmax d/2 600 mm

    Jika 3 Vc < Vu 5 VcPakai tulangan geser Vs perlu = Vu - Vc Vs ada = ( Av.fy.d)/ssmax d/4 300 mm Jika Vu > 5 Vc Penampang diperbesarTanpaGeser minGeser diperlukan Vs perlu = Vu VcSmax d/2 600 mms max d/4 300 mmbahaya0,00,51,03,05,0 Vc

  • Perencanaan Tulangan Geser :sdbwssSengkang vertikal :Tulangan miring :sss

  • Contoh Soal 3 :PL = 3 tqD = 2,5 t/m; qL =1,0 t/m0,30L = 8 mPU = 4,8 t4,0+202,4Mu = 44,8 tonmb = 300 mmh = 700 mmVuMu0,30qU = 4,4 t/m4,0+-202,4Diket : tul = 22 mm, skg = 8mmfy tul = 400 Mpa, fy skg = 240 Mpafc = 20 Mpa

    Diminta :Tul lenturTul geserGambarCheck analisa

  • Penyelesaian :qD = 2,5 t/m, qL = 1,0 t/mqu = 1,2 qD + 1,6 qL = 4,4 t/mPL = 3 t; PU = 1,6 PL = 4,8 tqu = 4,4 t/m, PU = 4,8 t, L = 8 mVu = (qU.L + PU) = 20 tMu = 1/8 qU.L2 + 1/4 PU.L=44,8 tonmTulangan LenturMu = 44,8 tonm = 44,8.107 Nmmb = 300 mmln =700 mmd = h -- p skg tul spasi tul = 700 30 8 22 .30 = 625 mmd = titik berat tul tarik (As), thd sisi beton tekan terluarp = penutup beton = 30 mmSps = spasi tulangan = 30 mmfc = 20 Mpafy = 400 Mpa1 = 0,85

  • Dipakai :Tulangan tarik As = 8D22As ada = 8.1/4..222 = 3040 > 2700 (OK)Tulangan tekan As = 2D22sebagai pembentukSketsa tulangan lentur :3007004D224D228D222D22AsAsSengkang

  • Tulangan geser Vu = 20 ton = 20.104 N, bw = 300 mm Lebar tumpuan = 30 mm, d = 625 mm fc = 20 Mpa, fy = 240 Mpa (baja polos)Vu,as = 20 t30a = 2490d = 62515D = 02,4Vu > Vc136026403225775(Pakai tul geser)Vu < Vc(Pakai tul geser)8 d/2VuVu,k = 16,59 t Vc = 8,385 t

  • Tersedia sengkang 8Dipasang 8 100 dipasang 25 buahSepanjang 250 mm dr muka tumpuan > a = 2490 (OK)12Kesimpulan : Sengkang 8 100 dipasang 25 bh, sepanjang 250 mm dari tumpuan Pada tengah bentang Vu < Vc, dipakai sengkang minimum 8 d/2 = 8 300 Sketsa penggambaran lihat halaman berikut

  • # Sketsa Tulangan Lentur dan Geser3007004D222D223007004D224D222D228 100 8 300 8 100 2D224D224D2230Skg 258 - 100Skg 258 - 1008 - 3002,502,702,500,801/10.L=0,807,708,00POT IPOT IIPOT IIIIIIIIIIIIMutu bahan :Beton, fc=20 MpaBaja, tul fy=400 Mpa skg fy=240 MPa

  • # Check Kapasitas Tul Lentur dng Analisa Tampangb=300h=700AsAsb = 300 mmfc = 20 Mpah = 700 mmfy = 400 Mpad = 625 mmMu = 44,8 tmAs = 8D22 = 3040 mm2As = 2D22 = 760 mm2Hitung apakah? Mn Mu Jika yaAman Jika tidakTidak aman Selesaikan mengikuti prosedur contoh 2

    *********************************************************