REKAYASA BETON IJURUSAN TEKNIK SIPILPOLITEKNIK NEGERI SEMARANG

sugiharto

KONSTRUKSI BETON 1SUGIHARTO

BAB IPENDAHULUANPENDAHULUAN

SYARAT UMUM DALAM MEMBANGUN KONSTRUKSI

SYARAT

1. FUNGSIONALBangunan/konstruksi dapat berfungsisesuai rencana penggunaanya

2. AMAN

• KUAT mampu menahan beban, baikberat sendiri maupun beban-bebanlain spt , beban berguna, angin gempadsb• RASA AMAN, tidak membuat rasa • RASA AMAN, tidak membuat rasa takut bagi penggunanya, spt lendutanyang besar, ber goyang2 ketika adaangin, miring dsb (servicibility)

3. EKONOMISPemilihan bahan konstruksi tepat, dimensi sesuaikebutuhan, pelaksanaan (erection) mudah sehingga hargakontruksi ekonomis baik dari sisi perencanaan maupun pelaksanaan

STRUKTUR DAN NON STRUKTUR

1. STRUKTUR, komponen bangunan/konstruksi yangberfungsi untuk menyalurkan dan menahan beban

2. NON STRUTUR, komponen bangunan/konstruksi yangtidak difungsikan untuk menyalurkan dan menahanbeban, tetapi difungsikan lain seperti sebagaibeban, tetapi difungsikan lain seperti sebagaipengaku, parapet, list plang dsb

3. STRUKTUR BETON, konstruksi/elemen konstruksiyang dibuat dari bahan beton/beton bertulang yangdifungsikan sebagai bahan pendukung

MATERIAL PEMBENTUK BETON

BETON, bahan bangunan hasil campuran antarabahan pengikat (semen), bahan pengisi (agregathalus = pasir, agregat kasar = kerikil), dengan air

PARAMETER-PARAMETER YANG MEMPENGARUHI KUALITAS BETONKUALITAS BETON

1. Kualitas semen2. Faktor air semen3. Kekuatan dan kebersihan agregat4. Adesi antara pasta semen dan agregat5. Cara mencapur6. Teknik pengecoran dan pemadatan7. Perawatan beton, selama proses pengeringan dan

pengerasan

SEMEN/PORTLAND CEMENT (PC)

• SEMEN MERUPAKAN BAHAN HIDROLIS YANG DAPAT BEREAKSIDENGAN AIR (HIDRASI) DAN MEMBENTUK MATERIAL BATU PADAT

• SEMEN DIKELOMPOKKAN MENJADI SEMEN TYPE YPE I, II, III, IV• SEMEN TYPE I , type standart, yang umum digunakan untukbangunan pada umumnya, yang tidak memerlukan persyaratankhusus seperti type lainnya• SEMEN TYPE II, merupakan modifikasi type I, terutamadimanfaatkan untuk bangunan yang terletak di daerah dengandimanfaatkan untuk bangunan yang terletak di daerah dengantanah berkadar sulfat rendah.• SEMEN TYPE III, merupakan semen yang cepat mengeras.Kekuatan yang dicapai ketika usia 24 jam sama dengan betondengan usia 7 hari. Kekuatannya ketika usia 3 hari samadengan ketika usianya sudah 28 hari•SEMEN TYPE IV, terutama digunakan untuk memberikanperlindungan terhadap bahaya korosi air laut, air danau, airtambang dsb• SEMEN TYPE LAIN, adalah smen portland pozzolan yangsering digunakan beton masif seperti bendungan

AGREGAT (1)

• Dalam SNI T-15-1991-03 agregat dedefinisikansebagai material granular, seperti pasir, kerikil, batupecah, yang dipakai bersama-sama dengan mediapengikat untuk membuat beton.

• Agregat dibedakan menjadi :• Agregat halus diameter 0-5 mm disebut pasir• Agregat halus diameter 0-5 mm disebut pasir

• pasir halus diameter 0-1 mm• pasir kasar diameter 1-5 mm

• Agregat kasar diameter ≥ 5 mm, biasanyaberukuran antara 5 hingga 40 mm, disebutkerikil.

Material ini merukan hasil disintegrasi alamibatuan atau hasil industri pemecah batu

AGREGAT (2)

Syarat agregat :

• SII 0052-80 atau ASTM C330, tentang mutu dan carauji agregat beton• Agregat ringan, agegat yang dalam keadaan keringdan gembur mempunyai berat isi ≤ 1100kg/m3

Ukuran nominal agregat :dan gembur mempunyai berat isi ≤ 1100kg/m3• Ukuran nominal agregat :

1. 1/5 jarak terkecil antara bidang-bidang sampngcetakan

2. 1/3 tebal plat3. ¾ jarak bersih minimal antarbatang tulangan,

berkas batang tulangan ataupun kabel prategangatau tendom prategang

AIR

• Air adalah bahan pembentuk yang sangat penting, karenadengan air akan terjadi senyawa pada semen sehinggamengeras dan menjadi bahan bangunan yang kuat

• Air untuk campuran beton harus tidak mengandung minyak,larutan asam, garam alkali, material organik, maupun bahan-bahan lain yang dapat mengurangi kekuatan betonbahan lain yang dapat mengurangi kekuatan beton

• Kwalitas air dan perbandingan antara air dan semen (fas)sangat mempengaruhi kwalitas dan kekuatan beton

• Air yang sedikit akan memberikan kekuatan beton menjaditinggi

• Air yang banyak, akan mengurangi kekuatan beton. Tetapimemberikan kemudahan dalam mengerjakan

KEKUATAN TEKAN BETON

• Beton merupakan material hiterogen, kekuatannya dipengaruhioleh kwalitas dan perbandingan bahan pembentuknya yaitu semen,pasir, kerikil, air dan faktor air semennya

• Kekuatan beton diketahui dengan uji tekan• Pengujian steady loading, dilakukan dengan mengontrolpembebanan’• Pengujian controlled strain rate, dengan mengontrolregangannya• Pengujian controlled strain rate, dengan mengontrolregangannya

• Kekuatan beton karakteristik fc’ beton digunakan methodestatistik, sebagaimana ditetapkan dalam SNI T-15-1991, dandidasarkan kekuatan beton umur 28 hari• Benda uji berbentuk silinder berdiameter 150 mm dan tinggi 300mm• Kekuatan beton yang dilampaui paling sedikit 95% dari benda uji• Kekuatn beton karakteristik fc’ dihitung dengan rumus sbb : (SNIT-15-1991-03 ps 3.4.3

Gb Definisi kekuatan karakteristik fc’

Dimana :

s = standart deviasifb’ = kekuatan tekan beton yang diperoleh dari

masing- masing benda uji ( N/mm2)fcr’= kekuatan beton rata-rata (N/mm2)N = jumlah semua benda uji yang diperiksa,

minimun harus diambil 20 buah

• Kuat tekan beton pada umur 28 hari, dapat dihitung denganmengkonversi hasil uji di laboratoriummengkonversi hasil uji di laboratorium

TEGANGAN-REGANGANBerdasarkan hasil uji tekan beton menghasilkan diagramtegangan-regangan sbb

• Diagram tegangan (fc’) danregangan (ε) berbentukparabola• Pada awal pembebanan(0,4 fc’) hub antara fc’ dan εsebanding/proposional.Fc’maks

Daerah

Daerah plastis

sebanding/proposional.Daerah ini disebut daerahelastis• Tegangan mencapaimaksimum, ketika reganganmencapai 0’003, daerah inidisebut daerah plastis• Setelah titik maksimumdilampaui, maka kurva akanturun hingga benda ujihancur

0,4 fc’

0,003

Fc’maksDaerah elastis

DIAGRAM TEGANGAN-REGANGAN UNTUK BERBAGAI KWALITAS BETON

• daerah 1, adalah daerahelastis

• daerah 2, adalah daerahultimit, tegangan ultimittercapai ketika regangan

12

tercapai ketika reganganmencapai 0,002-0035(tergantung dari kwalitasbeton

• Dalam perhitungan umumnyaregangan diambil 0,003-0,0035

ELASTISITAS (Ec=N/mm2)

• Elastisitas adalah perbandinganantara tegangan (fc’) dan regangan (ε)

• Elastisitas beton (modulus sekan),dihitung dari garis miring yang melaluititik 0,5 fc”

• Menurut PBI-71, nilai Ec untuksemua mutu beton = 200000 kg/cm2semua mutu beton = 200000 kg/cm2

•Menurut SNI

• Menurut ACI

(untuk fc’< 40 Mpa)

KEKUATAN TARIK BETON

• Beberapa methode uji tarik :• Direct tension (tarik lurus)• spliting test (uji belah)• Bending test (uji lentur)

• hasil dari uji tari dikalikan dengan faktor 0,75 untuk beton ringandan 0,85 untuk beton ringan berpasir

• Kekuatan tarik beton (fr), dihitung dengan rumus-rumus sbbmenurut ACI

Kekuatan tarik beton (fr), dihitung dengan rumus-rumus sbb• menurut ACI

• menurut SNI T-15-1991-03 ps 3.2.5

BAJA TULANGAN

Ada dua jenis baja tulangan :

• Tulangan polos (plain bar), merupakan bajalunak

• Tulangan ulir (deformed bar), merupakan bajakeras

TULANGAN POLOS

• Termasuk bajak lunak, tegangan lelehnya 240 Mpa-300Mpa

• Simbol baja polos adalah BJTP24 (baja tulangan polos dengantegangan leleh 240 Mpa)

• Menurut SNI, baja lunak hanya boleh digunakan untuksengkang/begel, dan tulangan spiral (bukan berarti tidak boleh untuktulangan pokok)

• Diproduksi dalam diameter 6 mm hingga 16 mm, dengan panjang• Diproduksi dalam diameter 6 mm hingga 16 mm, dengan panjang12m

TULANGAN ULIR (Deform)

• Termasuk baja keras, tegangan lelehnya mencapai 300Mpa-400Mpa• Simbul baja ulir adalah BJTD40 (baja tulangan deformdengan tegangan leleh 400Mpa)• Menurut SNI T-15-1991-03 pasal 3.5, direkomendasikanuntuk tulangan pokok karena mempunyai lekatan yang baikdengan beton• Diproduksi dalam diameter 10mm hingga 32mm denganpanjang 12 mpanjang 12 m

PERSYARATAN UJI BAJA ULIR

• Sesuai dengan SNI-0136-86 atau ekivalen JIS G3112

• Baja ulir dengan tegangan leleh > 400 Mpa, boleh digunakandengan syarat memberikan regangan 0,30%

• Baja anyaman harus memenuhi ASTM A184 Spesification forFabricated Deform Steel Bar Mats for Concrete Reinforcement

A B

C D

DETAIL DIAGRAM TEGANGAN-REGANGAN BAJA

• O-A merupakan daerah elastis,hubungan antara tegangan danregangan linier, titk A merupakanbatas elastis

• A-B merupakan daerah leleh,tegangan tetap dan reganganbertambah

• B-C merupakan daerah

O

• B-C merupakan daerahpenguatan, pertambahantegangan tidak linier denganpertambahan regangan

• Titik C ,titik terjadinya teganganultimit (tegangan maksimal)

• C-D daerah dimana terjadipenurunan tegangan yang diikutibertambanya regangan secaracepat, dan pada titik D inilah bajapatus

TEGANGAN – REGANGAN BAJA

• Diperoleh dari hasil uji tarik di laboratorium• Hasil uji tarik menghasilkan diagram tegangan – regangan sbb

HASIL PENGUJIAN BAJA TULANGAN

KEAMANAN STRUKTUR

• Tujuan utama desain struktur, untuk mendapatkan struktur yangaman terhadap beban/efek beban selama masa penggunaanbangunan.• Faktor keamanan dimaksudkan untuk menjamin bahwa kapasitasstruktur selalu lebih besar darpada beban kerja• Faktor keamanan diperlukan karena adanya beberapa faktor sbb :

• Karena adanya ketidakpastian dalam menentukan beban-bebanpada struktur, berat sendiri dapat dihitung lebih pasti daripadapada struktur, berat sendiri dapat dihitung lebih pasti daripadabeban hidup.• Karena adanya variabilitas kekuatan dan kekakuan betonakibat mutu materal yang tidak seragam• Karena kualitas pelaksanaan yang mempengaruhi kepadatandan gradasi kekuatan beton,• Karena variasi dimensi struktur• Karena geomtri struktur• Karena penempatan tulangan pada setiap elemen• Dsb

KONSEP FAKTOR KEAMANAN

• Setiap negara dan peraturan mempunyai konsep yang berbedatentang faktor keamanan.

• PBI-71 menggunakan faktor keamanan parsial, keamanan untukbeban luar hanya dibedakan antara beban tetap dan bebansementara, demikian juga keamanan akibat variabilitas kekuatan.

• SNI T-15-1991-03, menggunakan konsep LFRD (Load Faktor,• SNI T-15-1991-03, menggunakan konsep LFRD (Load Faktor,Resistance Desain). Faktor beban untuk setiap jenis pembebananberbeda-beda, beban mati mempunyai keamanan lebih kecildibanding dengan beban hidup, demikian pula beban gempa,angin, tekanan air mempunyai faktor beban yang berbeda

• Sedangkan reduksi kekuatan/tegangan juga berbeda-beda,tergantung pada kompleksitas asumsi dan pola keruntuhannya,angka reduksi kekuatan lentur akan lebih kecil dibanding dengankekuatan geger lentur, geser puntir maupun kekuatan tekan

PEMBEBANAN

Beban yang bekerja pada struktur dapat digolongkan dalam tigabagian :

• Beban mati : merupakan beban yang intensitasnya tetap dan posisinya tetap selama usia penggunaan bangunan• Beban hidup : merupakan beban yang dapat berpindah tempat, dapat bekerja penuh atau tidak ada sama sekali• Beban pengaruh alam :

• Beban gempa• Beban angin• Gaya horizontal tanah• Tekanan hidrostatika• Beban salju• Dsb

• Dalam menentukan beban, berpedoman pada Peraturan pembebanan Indonesia dll

FAKTOR BEBAN

Provisi faktor beban, adalah kuat perlu U dari suatu struktur harus dihitung dengan beberapa kombinasi beban yang bungkin bekerja pada struktur tersebut (SNI T-15-1991-03, pasal 3.2.2)

1. Untuk kondisi beban mati D dan beban hidup LU=1,2D+1,6L

2. Kombinasi beban mati L, beban hidup L dan angin W2. Kombinasi beban mati L, beban hidup L dan angin WU=0,75(1,2D+1,6L+1,6W)U=0,9D+1,3W

3. Bila ketahanan struktur terhadap beban gempa E diperhitungkan

U=1,05(D+Lr+E)U=0,9(D±E)

Lr=beban hidup yang telah direduksi (lihat SNI 1726-1989-F. Nilai E dihitung berdasarkan persyaratan SNI ini

4. Bila tekanan horizontal H turut diperhitungkan :U=1,2D+1,6L+1,6HU=0,9D+1,6H

Nilai tersebut tidak boleh lebih kecil daripadaU=1,2D+1,6L

5. Bila pengaruh struktural T, seperti perbedaan penurunan, rangkak susut, atau perubahan suhu :

U=0,75(1,2D+1,2T+1,6L)U=0,75(1,2D+1,2T+1,6L)U=1,2(D+T)

FAKTOR REDUKSI KEKUATAN

Faktor-faktor yang dipertimbangkan dalam menentukan dalam faktor reduksi kekuatan :1. Variabilitas kekuatan akibat keragaman sifat material2. Variabilitas kekuatan akibat variabilitas dimensi3. Variabilitas kekuatan akibat penyederhanaan asumsi4. Faktor keutamaan dari struktur

FAKTOR REDUKSI KEKUATAN θ (SNI T-15-1991-03)

1. Lentur, tanpa gaya aksial 0,802. Aksial terik, dan aksial tarik dengan lentur 0,803. Aksial tekan, dan aksial tekan dengan lentur

• Dengan tulangan spiral 0,70• Dengan tulangan sengkang ikat 0,65

4. Geser dan torsi 0,605. Tumpuan pada beton (Pasal 3.11.13 SNI) 0,70

DASAR-DASAR ANALISIS DESAIN

1. Methode elastisMethode didasari oleh pemikiran bahwa tegangan yang terjadi pada titik tertentu dalam struktur tidak boleh melampaui tegangan izin materialnyaTegangan izin ditentukan dari tegangan leleh material untuk baja dan tegangan hancur untuk beton dibagi dengan nilai keamanan tertentu, biasanya 1,7 untuk baja dengan nilai keamanan tertentu, biasanya 1,7 untuk baja dan 3,0 untuk beton.

2. Desain ultimit3. Desain kekuatan batas