TUGAS PAPER PP UNIVERSITY

PRINSIP PERHITUNGAN KEKUATAN BEKISTING VERTIKAL

Disusun Oleh: WAHYUDI AMINOTO 2007105 1

BAB 1 PENDAHULUAN

Formwork atau bekisting didalam dunia konstruksi merupakan sesuatu yang tidak terpisahkan. Setiap pelaksanaan konstruksi yang memakai struktur beton maka sudah pasti memerlukan cetakan untuk membentuk struktur beton sesuai dengan gambar rencana. Cetakan yang dimaksud inilah yang disebut dengan bekisting. Sudah banyak inovasi dan metode dalam pelaksanaan pekerjaan bekisting didunia konstruksi, baik material/bahan maupun dalam hal pengerjaannya dan kesemuanya itu mengarah kepada efisiensi terutama untuk 3 hal penting didalam dunia konstruksi itu sendiri, yaitu Biaya (B), Mutu (M) dan Waktu (W) yang sering disingkat dengan sebutan BMW. Dalam pekerjaan konstruksi sendiri dapat dibagi menjadi 2 bagian struktur utama yang membentuk suatu bangunan, yakni struktur horizontal dan struktur vertikal. Yang mana struktur horizontal dapat diklasifikasikan kepada bagian-bagian struktur yang memiliki arah pengerjaan kesamping/mendatar, seperti pelat lantai, balok lantai, sloof/tiebeam. Sedangkan struktur vertikal dapat kita klasifikasikan kepada bagian-bagian struktur yang memiliki arah pengerjaan keatas, seperti kolom, shearwall, retaining wall. Untuk mendapatkan hasil/bentuk beton sesuai dengan gambar rencana maka dalam menyediakan bekisting harus benar-benar direncanakan material yang akan digunakan dan perkuatanperkuatan bekistingnya. Idealnya tentulah berbeda klasifikasi material yang dipakai untuk struktur bangunan vertikal dan horizontal, tergantung dari perencanaan pembebanan dan perkuatannya yang dipakai pada saat merencanakan struktur tersebut. Dibutuhkan suatu analisa dan perhitungan untuk menentukan bahan yang akan dipakai, yg dipengaruhi oleh rencana pembebanan struktur, penyangga/perancah yang dipakai, mutu beton yang dipakai (faktor air semen/FAS) yang dipakai dan metode kerja yang akan diaplikasikan, sehingga dapat ditentukan bahan yang tepat yang akan dipakai sebagai bekisting. Namun dalam kesempatan kali pembahasan hanya dibatasi terhadap prinsip perhitungan bekisting untuk struktur vertikal saja, sedangkan bahan/materialnya yang ditinjau adalah kayu/plywood. Bekisting yang baik harus memenuhi persyaratan kekuatan terhadap beban yang dipikul/ditahan, sehingga didapatkan bentuk dan kelurusan yang presisi sesuai rencana. Bekisting yang baik juga harus memiliki kemudahan didalam pemasangan dan pembongkarannya sehingga dapat menghemat waktu pelaksanaan.

2

BAB 2 PEMBAHASAN BEKISTING VERTIKAL

2.1 FAKTOR PENGARUH BEBAN UNTUK BEKISTING VERTIKAL Perhitungan perencanaan pembebanan untuk bekisting vertikal seperti struktur dinding (wall/shearwall/retainingwall) ataupun kolom struktur dalam menenentukan/merencanakan bekistingnya dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: 1) 2) 3) 4) 5) 6) Dimana 1) Kecepatan Cor Yang dimaksud dengan kecepatan cor disini adalah berapa lama waktu cor bekisting vertikal dengan volume tertentu dapat tercapai tercapai. Semakin sulit tingkat pengerjaannya maka kecepatan cor menjadi semakin kecil 2) Workability Beton/FAS (slump test) Untuk beton yang memiliki slump yang encer, sudah pasti tekanan hidrostatik terhadap bekisting menjadi lebih besar, karena akan diasumsikan sebagai fluida/cairan. Demikian juga sebaliknya, apabila slump beton padat maka tekanan hidrostatik menjadi berkurang. 3) Tinggi jatuh cor Tinggi jatuh beton atau jarak jatuh cor kedasar bekisting akan berbanding lurus antara jarak dan penambahan tekanan hidrostatis. Semakin tinggi jarak jatuh cor, mengakibatkan penambahan tekanan hidrostatik cairan beton terhadap bekisting vertikal. 4) Metode pengecoran Pemilihan metode untuk melakukan pengecoran, apakah menggunakan bucket cor dan crane atau menggunakan pompa akan mempengaruhi pembebanan terhadap bekisting vertikal. Menggunakan pompa, maka bekisting harus dipersiapkan untuk menahan tambahan tekanan pompa yang mengenai bekisting. Sedangkan menggunakan bucket cor memang tidak memiliki tekanan sebesar menggunakan pompa, namun dapat menambah waktu kecepatan cor. Penggunaan internal vibrator juga dapat menambah tekanan hidrostatik pada bekisting. 5) Admixture beton Pemakaian admixture kedalam adonan beton akan mempengaruhi kelecakan/workability atau mempengaruhi setting time beton. Yang berarti pemakaian retarder akan menambah tekanan hidrostatik terhadap bekisting vertikal karena menghambat setting time beton dan membuat beton menjadi encer. Sedangkan pemakaian accelerator atau superplatizicer akan mengakibatkan setting beton yang cepat dan mengakibatkan tekanan hidrostatik berkurang pada sisi beton bagian bawah/yang di cor terlebih dahulu. 3 Kecepatan Cor Workability Beton/FAS (slump test) Tinggi jatuh beton yang dituang Metode pengecoran (bucket cor/pompa) Admixture beton (retarder/superplastizicer) Tinggi modul bekisting

6) Tinggi modul bekisting Ketinggian modul bekisting yang akan dilakukan pengecoran memiliki pengaruh terhadap tekanan hidrostatik total yang terjadi pada bekisting tersebut. Semakin tinggi modul yang akan dipakai, mengakibatkan tekanan hidrostatik yang semakin besar, sesuai dengan persamaan dasar tekanan fluida terhadap permukaan

2.2 BEBAN PADA BEKISTING VERTIKAL Pembebanan utama yang terjadi pada bekisting vertikal adalah lateral pressure yang disebabkan oleh tekanan hidrostatik cairan/adonan semen segar yang mengenai permukaan bekisting. Pada saat pengecoran berlangsung, beton yang masih berupa cairan mendistribusi tekanan beton pada permukaan bekisting yang besarannya dipengaruhi oleh faktor-faktor yang telah dikemukakan sebelumnya. Pada prinsipnya besaran tekanan beton terhadap bekisting dinyatakan dengan persamaan:

dimana; H - Tinggi pengecoran/bekisting - Berat jenis beton - faktor pengaruh tekanan lateral - tekanan hidrostatik maksimum Nilai dari

(m) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m2)

tergantung dari beberapa kondisi yang terjadi pada saat berlangsungnya kegiatan

pengecoran, yang dapat dikumpulkan dalam tabel hubungan kecepatan cor, FAS, dan suhu seperti berikut ini,

Tabel 1. Hubungan kecepatan cor, workability dan suhu dengan tekanan hidrostatik

Selain dari persamaan dasar tekanan hidrastatik diatas, ACI juga memberikan suatu pendekatan untuk perhitungan tekanan maksimum untuk bekisting vertikal (ACI 347), namun dengan 4

beberapa kondisi khusus yang harus dipenuhi. Sebagai contoh kasus untuk menggunakan persamaan yang diberikan oleh ACI, yaitu: Perhitungan untuk mendisain bekisting untuk dinding dengan kondisi tertentu, seperti: o Mutu beton o Tinggi bekisting dinding o Kecepatan cor o Suhu beton ketika dituang h v T : 150 pcf : 12,67 ft : 5 ft/hr : 80

Sehingga besarnya tekanan maksimum yang diterima dinding, dengan menggunakan persamaan yang diberikan oleh ACI 347 adalah: Karena R 7 ft/hr, tekanan hidrostatik maksimum diambil nilai terkecil dari persamaan berikut:

Diambil nilai terkecil dari ketiga nilai tersebut adalah 712,5 psf (34,11 kN/m2) dan kemudian dicocokkan dengan tabel yang diberikan oleh ACI

Tabel 2. Hubungan tekanan lateral maksimum dengan kec. Cor dan suhu

5

Selain dari perhitungan menggunakan persamaan tersebut, untuk mendapatkan tekanan hidrostatik maksimum dapat juga diperoleh dari grafik hubungan antara beberapa faktor yang

mempengaruhi kondisi pada saat pengecoran (berdasarkan peraturan DIN 18218). Seperti yang disajikan berikut ini,

Gambar 1. Grafik hubungan tekanan hidrostatik dan kecepatan cor

Grafik diatas menunjukkan nilai tekanan hidrostatik terhadap kecepatan cor yang dilakukan pada saat pengecoran. Nilai tersebut juga dibatasi dengan kondisi bahwa setting time beton adalah 5 jam, suhu beton waktu dituang adalah 15 C, mutu beton 25 kN/m3 dan pemadatan dilakukan dengan internal vibrator. Untuk menentukan angka kecepatan cor dapat dilihat pada contoh kasus sbb, untuk pengecoran kolom ukuran 60x60 cm2 tinggi 4 meter.... Data awal: o Cor menggunakan bucket volume 0,5 m3 dan dibantu crane o Asumsi penuangan beton dari bucket ke bekisting kolom adalah 10 menit o Asumsi jeda waktu antara pengisian bucket dari truk mixer ke bekisting 5 menit Maka, Volume beton penuangan dr bucket Lama pengecoran = 0,6m x 0,6m x 4m = 1,44 m3/0,5 m3 = 1,44 m3 = 2,88 3 kali

= a. 10 menit cor pertama b. 5 menit waktu jeda c. 10 menit cor kedua d. 5 menit waktu jeda e. 10 menit cor ke tiga

jumlah 40 menit atau 0,67 jam

sehingga didapat untuk kecepatan cor kolom 60 x 60 x 400 adalah 4m/0,67 jam = 5,97 m/jam dari nilai tersebut kemudian dilihat ke gambar 1 diatas dan menghasilkan nilai sekitar 105 kN/m2

6

dari nilai-nilai tekanan hidrostatik maksimum yang diperoleh baik menggunakan persamaan maupun menggunakan tabel yang sudah disediakan, dapat digambarkan diagram tegangan sebagai berikut;

Gambar 2. Diagram tekanan hidrostatik terhadap bekisting

Dimana,

- merupakan tinggi modul bekisting vertikal - merupakan tinggi/letak tegangan maksimum dari top bekisting

- merupakan tekanan maksimum yang terjadi pada bekisting

Diagram tegangan diatas menyatakan bahwa tekanan hidrostatik maksimum terjadi pada setinggi permukaan panel bekisting dari bawah sampai dengan batas pengurangan tekanan . Aktualnya

bahwa tekanan yang terjadi pada permukaan bekisting adalah mengikuti setting time beton. Pada bagian bawah, ketika beton di cor pertama kali sampai dengan penuangan beton selanjutnya cenderung untuk mengeras (setting). Dengan mangerasnya beton yang dituang pertama kali, maka mengurangi gaya tekanan hidrostatik cairan beton terhadap bekisting pada bagian bawah. Seperti ilustrasi diagram tekanan dibawah ini;

Gambar 3. Diagram tekanan hidrostatik ideal pada berbagai kondisi

Pada bagian (a) menggambarkan tekanan hidrostatik yang terjadi tergantung kepada ukuran bekisting atau bekisting pada saat diisi dibandingkan dengan kecepatan pengisian beton kedalam bekisting. Pada bagian (b) tekanan hidrostatik tergantung kepada beberapa faktor, yang paling signifikan adalah 7

temperatur/suhu beton pada saat dituang. Berdasarkan peraturan beton NE 012-99 waktu setting beton ketika suhu 10 30 adalah sekitar 35 40 menit dan untuk suhu 10 adalah sekitar 50 70 menit

untuk mutu beton yang dipakai 32,5 atau 42,5Mpa. Sedangkan pada bagian (c) merupakan typical tekanan hidrostatik cairan/fluida pada suatu permukaan. 2.3 MENDESIGN BEKISTING VERTIKAL Untuk merencanakan sebuah bekisting vertikal, setelah semua asumsi yang diperlukan telah diidentifikasi keseluruhan dan dikumpulkan menjadi sebuah data perencanaan maka selanjutnya adalah menentukan langkah-langkah untuk mendisain. Berikut merupakan langkah-langkah untuk mendisain sebuah bekisting vertikal beserta contoh perhitungannya. Data perencanaan bekisting vertikal (dinding) o o o o Tinggi bekisting Kecepatan cor Temperatur beton segar Mutu beton : 12,8 ft (4 meter) : 4 ft/hr (1,2 m/j) : 70 (21 ) : 150 : 3,5 Inch (9 cm)

o Slump beton

Data lain adalah beton yang dipakai normal tanpa adanya admixture, pemakaian internal vibrator dan dipakai plywood tebal 1,9 cm dan ukuran 1,2 m x 2,4 m serta lendutan dibatasi Maka untuk kasus diatas diselesaikan dengan langkah-langkah berikut: Langkah 1. Menentukan tekanan lateral Tekanan lateral pada bekisting vertikal dapat ditentukan dengan berbagai metode. Bisa dengan menggunakan persamaan yang telah diberikan atau dapat juga menggunakan tabel 3 yang telah disediakan, dengan menyesuaikan data yang digunakan pada tabel tersebut. Diselesaikan dengan tabel 3 berikut, setiap section.

Tabel 3. Tabel tekanan lateral maksimum terhadap kecepatan cor dan suhu

8

Atau dengan persamaan

Dan jarak tekanan maksimum dari tepi atas bekisting Digambarkan kedalam diagram tegangan, sbb:

adalah =

Gambar 4. Tekanan hidrostatik maksimum pada bekisting

Langkah 2. Menentukan bahan/properties bekisting Penentuan bahan yang akan dipakai untuk digunakan sebagai bekisting tergantung dari perencanaan proyek. Pertimbangannya dari berbagai kondisi proyek, apakah menggunakan bahan kayu (misalnya plywood) atau lembaran baja. Namun untuk pembahasan dalam kesempatan ini, material properties yang dipakai adalah lembaran plywood. Diambil dari tabel American Plywood Association (APA) untuk mendapatkan properties plywood yang akan digunakan sebagai dasar hitungan.

Tabel 4. Properties plywood berdasarkan American Plywood Association (APA)

9

Didapatkan tegangan lenturnya modulus elastisitasnya (E) = 1.500.000 psi Cek Bending pada plywood Didapatkan panjang dengan persamaan

dan tegangan geser horizontal

serta

(27,23 cm)

Tabel 5. Properties plywood

Cek Lendutan pada plywood Dari Tabel 5 diatas didapatkan S = 0,412 , , I = 0,197

Untuk defleksi dibatasi oleh

, dimana l dihitung dengan persamaan

=

= 1,69 x 7,635 = 12,9 in (32,766 cm)

Cek gaya geser pada plywood Didapatkan dengan persamaan

Langkah 3. Menentukan Pengaku yang dipakai Pengaku yang dimaksudkan adalah stud kayu dan jarak tiap studnya pada lembaran bekisting vertikal serta wales/penahan studnya dan jaraknya sesuai jarak tekanan maksimum yang terjadi pada bekisting. Dari 3 (tiga) kriteria, bending, defleksi dan geser pada plywood diambil nilai yang 10

terkecil yaitu 10,72 in (27,23 cm) sehingga jarak dari stud pada bekisting dipakai angka 10,72 in (27,23 cm)10.72 10.72 10.72

Gambar 5. Jarak kayu stud pada bekisting vertikal

Setelah mendapatkan jarak antar stud, maka ditentukan kapasitas dari kayu stud tersebut untuk menahan gaya hidrostatik yang disalurkan melalui plywood. Untuk kayu stud sementara di asumsikan menggunakan balok kayu ukuran 5 cm x 10 cm (2 in x 4 in) yang banyak terdapat dipasaran, kemudian kita cek properties dari kayu tersebut. Hal ini untuk menentukan jarak antar wales yang bisa menahan gaya tekan hidrostatik terhadap stud agar tidak mengalami kegagalan. Gaya tekan hidrostatik yang ditahan oleh stud merupakan gaya sepanjang jarak antar stud dibagi 2 (dua) kanan dan kiri. Dan dapat dihitung besarnya, yaitu: dimana P merupakan tekanan lateral maksimum l merupakan jarak antar stud

Cek bending Setelah dimensi kayu stud ditentukan, kemudian hitung maksimum jarak yang diijinkan untuk bending kayu tersebut. Sehingga dapat ditentukan jarak walesnya, untuk menyangga kayu stud agar tidak mengalami kegagalan berdasarkan properties dari kayu stud tersebut. Properties kayu stud diambil dari tabel 6 berikut mengadopsi dari American forest&Paper Association (AFPA)

Tabel 6. Properties kayu stud berdasarkan AFPA (American Forest&Paper Association)

11

Diperoleh dari tabel diatas, untuk bending stress

, namun nilai ini harus

disesuaikan dengan faktor yang disebut size factor yang dapat diperoleh dari Tabel 7 berikut ini:

Tabel 7. Faktor pengali untuk gaya pada kayu stud/wales

Sehingga bending stress

menjadi 875 psi x 1,5 = 1312,5 psi

Untuk menghitung panjang yang diijinkan untuk memikul bending kita lihat Tabel 8 properties kayu selanjutnya, yang menyatakan section of modulus kayu tersebut.

Tabel 8. Properties kayu untuk konstruksi berdasarkan AFPA

Sehingga panjang kayu stud yang diperbolehkan untuk menahan bending adalah = 10,95 Cek lendutan Cek lendutan ijin untuk kayu stud, dengan persamaan = 1,69 = 41,17 in (104,6 cm) = 28,49 in (72,4 cm)

Cek gaya geser 12

Dari Tabel 6 didapatkan untuk gaya geser horizontal adalah tersebut masih harus disesuaikan dengan Tabel 9 berikut ini

dan nilai dari tabel

Tabel 9. Faktor pengali gaya untuk tegangan geser pada kayu

Sehingga didapatkan nilai dari gaya geser horizontal

= 190 psi

Dari Tabel 8 properties kayu untuk stud disebutkan juga bahwa ukuran aktual untuk perhitungan dari kayu stud 2 in x 4 in adalah dan untuk panjang kayu stud yang diijinkan untuk

menahan geser adalah menggunakan persamaan;

= (74,714 cm) Dari perhitungan panjang yang diijinkan untuk berbagai kondisi gaya (bending, lendut dan geser) maka diambil nilai terkecil untuk menentukan jarak antar kayu wales, yaitu: 28,49 in (72,4 cm).

Berdasarkan diagram tegangan gaya lateral pada bekisting pada gambar 4, didapatkan bahwa tegangan dari titik atas bekisting sampai dengan 4,4 ft merupakan gaya terkecil. Sehingga penempatan kayu wales pertama dari sisi paling atas bekisting masih aman apabila diambil sejarak 1,8 ft atau 21,6 in (54,86 cm), sisa ketinggian dari bekisting adalah 12,8 ft 2,8 ft = 10 ft. Jarak antar kayu wales berikutnya tidak boleh lebih dari 28,48 in (2,373 ft), sehingga diambil angka 2,0 ft untuk jarak kayu wales berikutnya. Berikut ilustrasi gambar untuk kekangan kayu wales

13

Gambar 6. Jarak kayu wales pada bekisting vertikal

Selanjutnya setelah jarak antar kayu wales diketahui, maka menentukan ukuran kayu walesnya dihitung berdasarkan beban gaya yang disalurkan oleh kayu stud. Gaya yang disalurkan oleh kayu stud adalah sebesar dan dianggap sebagai gaya merata yang membebani kayu wales, sehingga = 1186,346

gaya yang diterima oleh kayu wales adalah

Kemudian dicari nilai Modulus section efektif (S) dari persamaan: dimana nilai dari sehingga nilai S adalah

nilai

dari Tabel 6 diatas bernilai 1312,5 psi dan l adalah 2 ft (24 in)

Dari nilai modulus section efektif 4,34

dicocokkan ke Tabel 8 properties kayu, sehingga didapatkan sehingga S > .....memenuhi.

kayu ukuran 2 in x 6 in (5 cm x 15 cm) dengan nilai S= 7,56

14

BAB 3 REFERENCE

1. ACI Committe 347, ACI Standard Recommended Practice For Concrete Formwork (ACI 347 63), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1963 2. Altan & Aydogan, On Calculation of Fresh Concrete Pressure on Vertical formwork Surfaces, Digest 92 pages 146-151, Teknik Dergi, december 1992 3. US Forest Service Research Note, Bending Strength and Stiffness of Plywood, US Dept. Of agriculture, september 1964 4. DIN 18218, Frishbeton auf lotrechte pressure of concrete on vertical formwork. Berlin, 1980 5. Hurd M.K, Lateral Pressures For Formwork Design. Concrete International publish. June 2007 6. Ilinoiu, George. Wall Formwork Design. Civil Engineering Dimension vol. 6 No.2 page 101108. September 2004

15