pendahuluan

Struktur Beton SI-3112

1

PENDAHULUAN


2

Outline

• Contoh Elemen Struktur Beton Bertulang• Kelebihan dan Kekurangan Struktur Beton• Proses Desain• Keadaan Batas (Limit States)• Filosofi Disain• Pembebanan


3

BETON BERTULANG

Beton bertulang terdiri dari bahan beton dan baja. Beton dan baja membentuk material komposit dengan ikatan diantaranya disebut dengan lekatan (bond).

Gambar I.1. Material Komposit Beton Bertulang

bond

Betonbaja

P


4

BETON BERTULANG Beton adalah material yang dapat menahan gaya tekan

(compression) yang besar, tetapi sangat lemah terhadap gaya tarik (kekuatan tarik beton kecil dan dapat diabaikan). Kekuatan tarik ini diperkuat (reinforced) oleh tulangan baja (reinforcement). Oleh sebab itu material komposit ini disebut beton bertulang yang dapat menahan tarik dan tekan.

Beton tanpa tulangan hanya dapat memikul beban yang relatif kecil karena timbul retak beton akibat tarik,


5

BETON BERTULANG

tarik

Retak

Pkecil

tekan

Beton tanpa tulangan, P yang dipikul kecil akibat keruntuhan tarik

P

tulangan bajaretak rambut

Beton bertulang dapat menahan P yang jauh lebihbesar dibandingkan Beton tanpa tulangan

Balok diperlukan untuk mentransfer beban lantai ketumpuan melalui aksi lentur.

Tegangan tarik lentur dan geser akan terbentuk dan harus diperhitungkan:

Balok Beton Bertulang

retak lentur tul. longitudinal dicor

dalam beton dan menahan tarik setelah terbentuk retak lentur

Tul. Long.

Retak geser

sengkang di cor dalam beton dan menahan tarik setelah terbentuk retak geser

sengkang

Kolom Beton BertulangKolom mentransfer beban aksial dr lantai atas ke lantai dibawahnya.:

balok mentransfer beban ke kolom

kolom

Pondasi mentransfer beban ke tanah dan menahan beban kolom

beton – semakin tinggi f’c --> semakin tinggi kekuatan kolomTulangan geser

(sengkang/beugel)

baja tul vertical - menambah kekuatan kolom


8

Beberapa Kelebihan Struktur Beton

• Ekonomis– Sistem lantai yang relatif tipis

– Bahan mudah diperoleh• Material beton cocok digunakan untuk fungsi

arsitektural (dapat dibentuk) dan struktural

Mengurangi tinggi bangunan Beban angin yang lebih kecil

Mengurangi kebutuhan cladding


9

Kelebihan Struktur Beton (Lanjutan)

• Tahan terhadap api– Bangunan beton memiliki ketahanan terhadap

api selama 1 – 2 jam tanpa harus dilindungi bahan tahan api (bangunan kayu dan baja harus dilindungi bahan tahan api untuk mencapai tingkat ketahanan yang sama).

• Kekakuan– Kekakuan dan massa yang lebih besar sehingga

dapat mengurangi goyangan akibat angin dan getaran lantai (akibat pengaruh beban berjalan)


10

Kelebihan Struktur Beton (Lanjutan)

• Biaya perawatan yang rendah • Ketersediaan material

– Pasir, kerikil, semen, air dan fasilitas pencampuran beton mudah diperoleh.

– Baja tulangan lebih mudah dibawa ke lokasi konstruksi dibandingkan profil baja.


11

Kekurangan Struktur Beton

• Rawan retak• Kuat tarik yang rendah ~ 0.1 fc jika tidak diberikan

penulangan yang tepat akan terjadi retak.


12

Kekurangan Struktur Beton(Lanjutan)

• Membutuhkan bekisting (form-work) dan perancah– Diperlukannya bekisting (acuan) untuk membentuk

penampang.– Diperlukannya sistem perancah untuk menahan beton

yang belum mengeras hingga beton tersebut mencapai kekuatan yang memadai.

– Biaya tambahan tenaga kerja dan material, yang tidak akan ada bilamana digunakan material bangunan lain seperti baja atau kayu


13


• Kekuatan per unit volume relatif rendah.– fc’ ~ (5-10% dari kekuatan baja) – Membutuhkan volume yang lebih besar– Bangunan bentang panjang biasanya

menggunakan baja.


14


• Perubahan volume dengan bertambahnya waktu– Beton dan Baja mengalami perpendekan dan

perpanjangan yang relatif sama akibat suhu.– Beton dapat mengalami susut, yang dapat

menyebabkan defleksi tambahan dan keretakan– Beton juga mengalami rangkak pada saat menahan

beban tetap, yang menyebabkan peningkatan defleksi seiring dengan bertambahnya waktu


15

Proses Desain

• Tahap 1: Pendefinisian kebutuhan dan prioritas klien (Lingkup

AR).– Tinjauan fungsi– Tinjauan keindahan/ estetika– Tinjauan pendanaan/ budget


16

Proses Desain(Lanjutan)

• Tahap 2: Pengembangan konsep desain– Pengembangan alternatif layout struktur– Memperkirakan ukuran awal komponen

struktur dan biaya untuk masing2 alternatif– Memilih sistem struktur yang paling optimal

• kepantasan• ekonomis• mudah dirawat


17


• Phase 3: Desain sistem struktur

– Analisis struktural ( berdasarkan desain awal)• Gaya dalam momen• Gaya dalam geser• Gaya dalam aksial• Gaya dalam torsi • Gaya dalam kombinasi


18


• Phase 3: Desain sistem struktur

– Desain elemen/ komponen struktur• Dimensioning elemen struktur untuk menahan gaya-

gaya dalam– aspek estetika– kemudahan dilaksanakan– kemudahan dirawat

• Mempersiapkan spesifikasi teknis


19

Peraturan SNI/ACIKetika dua material seperti baja dan beton bekerja bersama, dapat dimengerti bahwa perilakunya menjadi kompleks, sehingga analisis kekuatan komponen struktur beton bertulang dilakukan secara semi-empiris, namun tetap rasional. Prinsip semi-rasional dan metod-metodenya ini terus menerus dikembangkan dan diperbaharui dengan terus berakumulasinya hasil penelitian eksperimental dan teoritis. American Concrete Institute (ACI), menjadi pusat pengembangan ini, mengeluarkan peraturan mengenai bangunan beton. SNI mengadopsi hampir secara penuh peraturan ACI.


20

Philosophy Desain

Dua philosofi desain yang dikenal:• Metode beban kerja (Working stress method)

yang fokus pada kondisi beban layan.• Metoda kuat ultimit (Strength design method)

yang fokus pada pembebanan yang lebih besar daripada beban layan; dimana keruntuhan

mungkin terjadi.

Strength design method dianggap lebih realistik secara konseptual untuk memberi level keamanan yang lebih pasti.


21

Strength Design Method

Dalam metoda kuat ultimit, besarnya beban layan dinaikan dengan menggunakan suatu faktor untuk mendapatkan beban dimana keruntuhan mungkin “terjadi”. Beban ini disebut beban terfaktor atau faktor ultimit

memikul beban terfaktor

Kuat yang dibutuhkan untukKuat rencana ³


22

Metode Kuat Ultimit (Batas)

Kuat rencana diperoleh dari perhitungan sesuai dengan persyaratan yang dicantumkan pada peraturan bangunan yang berlaku (SNI/ACI) dan kuat perlu diperoleh dari analisis struktur dengan menggunakan beban terfaktor/ultimit.

“Kuat rencana” sering disebut juga dengan “kuat ultimit (batas)”.


23

Philosofi Dasar PerencanaanBerdasarkan SNI-03-2847-02

Pasal 11.1.1:Struktur dan komponen struktur harus

direncanakan hingga semua penampang mempunyai kekuatan rencana minimum sama dengan kuat perlu, yang dihitung berdasarkan kombinasi beban dan gaya terfaktor yang sesuai dengan ketentuan tata cara ini.

Rn ³ 1 S1 + 2 S2 + …


24

Pasal 11.1.2:Komponen struktur juga harus memenuhi

ketentuan lain yang tercantum dalam tata cara ini untuk menjamin tercapainya perilaku struktur yang cukup baik pada tingkat beban kerja.


25

Aturan Safety (Keamanan)

Struktur dan komponen struktur harus selalu dirancang untuk dapat menahan kondisi beban berlebih.

Ada tiga alasan utama kenapa hal tersebut harus ditinjau:[1] Ketidakseragaman kekuatan/tahanan struktur

[2] Kondisi pembebanan yang bervariasi

[3] Resiko kegagalan.


26

Ketidakseragaman Tahanan Struktur

• Variasi kekuatan material beton dan baja tulangan.

• Perbedaan dimensi pada gambar rencana dan kenyataan dilapangan

• Akibat dari penyederhanaan rumusan dan asumsi yang digunakan pada perhitungan.


27

Ketidakseragaman Tahanan Struktur

Contoh perbandingan momen runtuh hasil test dan hasil perhitungan untuk beton dengan

fc > 13.8 MPa.


28

Kondisi Pembebanan yang Bervariasi

Distribusi frekuensi komponen beban hidup yang tetap (sustained) di perkantoran


29

Resiko Kegagalan

• Potensi timbulnya korban jiwa.• Biaya untuk membersihkan puing – puing dan

penggantian struktur beserta isinya. • Biaya yang harus dibayarkan pada masyarakat.• Tipe keruntuhan, adanya tanda2 akan terjadinya

keruntuhan, adanya alternatif lintasan beban (load path)

Beberapa faktor yang harus dipertimbangkan dalam menentukan tingkat keamanan yang dapat diterima


30

Margin of Safety

Distribusi tahanan dan pembebanan digunakan untuk memperoleh tingkat probabilitas keruntuhan struktur.


31

Margin of SafetyPersamaan

Y = R - S

disebut margin of safety. Tingkat probabilitas kegagalan didefinisikan sebagai:

Dan indeks keamanan (safety index) adalah

Y

Y

0 dari obabilitasPr YPf

Pf = 10 -3

= 3.0


32

Pembebanan

1.SPESIFIKASIDapat mengacu pada peraturan pembebanan Indonesia (SNI) atau Uniform Building Code (UBC) atau International Building Code (IBC)


33

Beban Mati

• Berat dari seluruh bagian bangunan yang permanen.

• Besar beban tetap dan lokasinya juga tetap• Beban mati bergantung pada berat jenis

material bangunan. Sebagai contoh untuk material beton berat normal, berat jenis = 2400 kg/m3


34

Beban MatiContoh beban mati

· Berat struktur (dinding, lantai, atap, langit-langit, tangga )

· Perlengkapan bangunan yang sifatnya tetap(HVAC, perpipaan, kabel dan raknya dll)

Beban mati dapat juga bersifat tidak pasti:· Tebal perkerasan· Tebal timbunan tanah


35

Beban – Beban HidupBeban yang dihasilkan akibat pemanfaatan struktur.

Biasanya berupa beban maksimum yang mungkin terjadi akibat pemanfaatan bangunan

Besarnya beban hidup yang diambil tidak boleh lebih kecil dibandingkan dengan yang telah ditetapkan dalam peraturan.

Tergantung pada jenis elemen struktur dan beban yang ditinjau, nilai beban hidup dapat direduksi.

Contoh (lihat Peraturan Pembebanan) tangga perumahan : 300 Kg/m2ruang perkantoran : 250 Kg/m2


36

Beban – Beban Lingkungan

• Gempa bumi• Angin• Tekanan tanah/air• Genangan air hujan• Perbedaan suhu• Perbedaan penurunan


37

Beban Atap• Beban minimum pekerja dan peralatan/material konstruksi

selama masa pembangunan dan perawatan/perbaikan.• Genangan air hujan

– Atap harus dapat memikul beban dari air hujan yang terkumpul pada saat saluran tersumbat.

– Keruntuhan pada tampungan: Genangan air hujan terjadi didaerah defleksi maksimum

Akibatnya meningkatkan defleksi Mengakomodasi penambahan air siklus berlanjut…

Potensi keruntuhan


38

Beban – Beban saat Konstruksi

• Peralatan konstruksi• Beban pekerja• Berat bekisting yang memikul berat beton

segar (beton yang belum mengeras.)


39

Kombinasi-kombinasi Beban (Lihat Pasal 11.2)

• Kombinasi beban mati dan beban hidup: U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R)

A= Beban Atap dan R = Beban Hujan

• Jika pengaruh angin ikut diperhitungkan:

• Jika pengaruh gempa harus diperhitungkan:U = 1,2 D + 1,0 LR 1,0 E atau

U = 0,9 D 1,0 E

terbesar yang pengaruh ambil W 1,6 D 0,9 U

atau R) atau(A 0,5 W 1,6 L 1,0 D 1,2U


40

Kuat Rencana(Lihat Pasal 11.3)

1. Lentur, tanpa beban aksial ………………………………………… . 0,80

2. Beban aksial dan beban aksial dengan lentur a. aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur …..……………. 0,80

b. aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur: i. komponen struktur dengan tulangan spiral ……... 0,70 ii. komponen struktur lainnya ………….. 0,65

3. Geser dan torsi …………………………………………… ……………0,75 4. Tumpuan pada beton …………………………………………………..0,655. Beton polos struktural …………………………………………………..0,55


41

Beberapa Ketentuan Dasar SNI• Kuat tekan beton struktural minimum = 17.5

MPa (K-210);• Untuk struktur tahan gempa, kuat tekan beton

minimum = 20 MPa (K-250);• Baja tulangan yang digunakan haruslah

tulangan ulir. Baja polos hanya diperkenankan untuk tulangan spiral atau tendon;

• Batasan tulangan di atas tidak berlaku untuk jaring kawat baja polos.

pendahuluan

Documents