KONTRUKSI BETON I JURUSAN TEKNIK SIPIL PDF

Preview

Summary

DIKTAT KONTRUKSI BETON I PENULIS PRATIKTO NIP. 19610725 198903 1 002 JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI JAKARTA NOVEMBER 2009 LEMBAR PENGESAHAN 1. Judul : Kontruksi Beton 1 2. Penulis a. Nama : PRATIKTO .ST, MsI. b. NIP : 19610725 198903 1 002 c. Jenis kelamin : Laki-Laki d. Golongan/pangkat : I...

Description

DIKTAT

KONTRUKSI BETON I

PENULIS PRATIKTO NIP. 19610725 198903 1 002

JURUSAN TEKNIK SIPIL

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA NOVEMBER 2009

LEMBAR PENGESAHAN 1. Judul

: Kontruksi Beton 1

2. Penulis a. Nama

: PRATIKTO .ST, MsI.

b. NIP

: 19610725 198903 1 002

c. Jenis kelamin

: Laki-Laki

d. Golongan/pangkat

: IV a

e. Jabatan Fungsional

: Lektor

f. Mata Kuliah yang diampu Semester gasal

: Mekanika Teknik 5 : Kerja Proyek Perencanaan Semester genap : Kontruksi Beton 1 ; Lab Uji Bahan g. Jurusan/Program Studi : Teknik Sipil/Teknik Konstruksi Gedung h. Alamat rumah

: Jl. Kakap3 , P15 ; RT3/8 ; Mampang Indah I DEPOK 16433 : [email protected]

Alamat email

[email protected] 3. Jumlah Anggota

:-

4. Lama kegiatan penulisan

: 6 (Enam) bulan

5. Biaya yang diperlukan

: Rp.3.500.000,- (Tiga Juta Lima Ratus Ribu Rupiah)

6. Sumber dana

: Hibah PNJ 2009 Depok, 25 Oktober 2009

Mengetahui/Menyetujui,

Ketua Pelaksana

Ketua Program Studi,

A.Rudi Hermawan, ST,MT

PRATIKTO., ST, MSi.

NIP.19660118 199011 1 001

NIP.19610725 198903 1 002

Mengetahui/Menyetujui,

Ketua Jurusan,

Sidiq Wacono, ST, MT. NIP. 19640107 198803 1 001

BAB I PENDAHULUAN 1.1

BETON BERTULANG Beton bertulang merupakan material komposit yang terdiri dari beton

dan baja tulangan yang ditanam di dalam beton. Sifat utama beton adalah sangat kuat di dalam menahan beban tekan (kuat tekan tinggi) tetapi lemah di dalam menahan gaya tarik. Baja tulangan di dalam beton berfungsi menahan gaya tarik yang bekerja dan sebagian gaya tekan. Baja tulangan dan beton dapat bekerjasama dalam menahan beban atas dasar beberapa alas an, yaitu : (1) lekatan (bond) antara baja dan beton dapat berinteraksi mencegah selip pada beton keras, (2) Campuran beton yang baik mempunyai sifat kedap air yang dapat mencegah korosi pada baja tulangan, (3) angka kecepatan muai antara baja dan beton hamper sama yaitu antara 0,000010 0,000013 untuk beton per derajat Celcius sedangkan baja 0,000012 per derajat Celcius. Kekuatan beton tergantung dari beberapa faktor antara lain : proporsi campuran, kondisi temperatur dan kelembaban tempat dimana beton akan mengeras. Untuk memperoleh beton dengan kekuatan seperti yang diinginkan, maka beton yang masih muda perlu dilakukan perawatan/curing, dengan tujuan agar proses hidrasi pada semen berjalan dengan sempurna. Pada proses hidrasi semen dibutuhkan kondisi dengan kelembaban tertentu. Apabila beton terlalu cepat mongering, maka akan timbul retak-retak pada permukaannya. Retak-retak ini akan menyebabkan kekuatan beton turun, juga akibat kegagalan mencapai reaksi hidrasi kimiawi penuh. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk perawatan beton, antara lain : 1. Beton dibasahi air secara terus menerus 2. Beton direndam dalam air 3. Beton ditutup denmgan karung basah 4. Dengan menggunakan perawatan gabungan acuan membrane cair untuk mempertahankan uap air semula dari beton basah.

Beton I

Bab I - 1

5. Perawatan uap untuk beton yang dihasilkan dari kondisi pabrik, seperti balok pracetak, tiang , girder pratekan, dll. Temperatur perawatan sekitar 150°F. Lamanya perawatan biasanya dilakukan selama 1 hari untuk cara ke 5, dan 5 sampai 7 hari untuk cara perawatan yang lain.

1.2. Sifat –Sifat Mekanik Beton Keras a. Kuat Tekan Beton Kuat tekan beton diukur dengan silinder beton berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm atau dengan kubus beton berukuran 150 mm x 150 mm x 150 mm. Kuat tekan beton normal antara 20 – 30 MPa. Untuk beton prategang, kuat tekannya 35 – 42 MPa. Untuk beton mutu tinggi ‘ready mix” kuat tekannya dapat mencapai 70 MPa, biasanya untuk kolom-kolom di tingkat bawah pada bangunan tinggi. Kuat tekan beton dipengaruhi oleh : (1) Faktor air semen (water cement ratio = w/c), semakin kecil nilai f.a.s nya maka jumlah airnya sedikit akan dihasilkan kuat tekan beton yang besar (2) Sifat dan jenis agregat yang digunakan, semakin tinggi tingkat kekerasan agregat yang digunakan maka akan dihasilkan kuat tekan beton yang tinggi. (3) Jenis campuran (4) Kelecakan (workability), untuk mengukur tingkat kelecakan/workability adukan dilakukan dengan menggunakan percobaan slump, yaitu dengan menggunakan cetakan kerucut terpancung dengan tinggi 300 mm diisi dengan beton segar, beton dipadatkan selapis demi selapis, kemudian cetakan diangkat. Pengukuran dilakukan terhadap merosotnya adukan dari puncak beton basah sebelum cetakan dibuka (disebut nilai slump). Semakin kecil nilai slump, maka beton lebih kaku dan workability beton rendah. Slump yang baik untuk pengerjakan beton adalah 70 – 80 mm. Slump > 100 mm adukan dianggap terlalu encer.

Beton I

Bab I - 2

(5) Perawatan (curing) beton, setelah 1 jam beton dituang/ dicor maka di sekeliling beton perlu di tutup dengan karung goni basah, agar air dalam adukan beton tidak cepat menguap. Apabila tidak dilakukan perawatan ini, maka kuat tekan beton akan turun. Gambar 1.1. merupakan diagram tegangan-regangan beton untuk berbagai jenis mutu beton. Dari diagram tersebut terlihat bahwa beton yang berkekuatan lebih rendah mempunyai kemampuan deformasi (daktilitas) lebih tinggi dibandingkan beton dengan kekuatan yang tinggi. Tegangan maksimum beton dicapai pada regangan tekan 0,002-0,0025. Regangan ultimit pada saat beton hancur 0,003 – 0,008. Untuk perencanaan, ACI

dan SK-SNI menggunakan regangan tekan

maksimum beton sebesar 0,003 sedangkan PBI ’71 sebesar 0,0035. Apa yang dimaksud dengan tegangan dan apa yang dimaksud dengan regangan.

Gambar 1.1. Hubungan Diagram tegangan regangan beton untuk berbagai mutu beton

Beton I

Bab I - 3

b. Kuat Tarik Beton Kuat tarik beton sangat kecil, yaitu 10 – 15 % f’c. Kekuatan tarik beton dapat diketahui dengan cara : (1) Pengujian tarik langsung, dalam SK-SNI hubungan kuat tarik langsung (fcr) terhadap kuat tekan beton adalah : fcr = 0,33 f ' c (2) Pengujian tarik belah (pengujian tarik beton tak langsung) dengan menggunakan “Split cylinder test”

P

Beban garis dengan resultan P

Gambar 1.2. Tegangan tarik beton Kuat tarik beton dihitung dengan rumus, fct =

2P , dimana : P = π .l.d

merupakan resultan dari beban garis, l = panjang silinder beton dan d = diameter silinder beton. (3) Pengujian tarik lentur (pengujian tarik beton tak langsung = flexure/modulus of rupture). Kuat tarik beton dihitung berdasarkan rumus fr =

My . Di dalam SK-SNI, hubungan antara modulus runtuh I

(fr) dengan kuat tekan beton adalah

fr = 0,7 f ' c

MPa (untuk

perhitungan defleksi).

c. Modulus elastisitas beton

Modulus elastisitas beton didefinisikan sebagai kemiringan garis singgung (slope dari garis lurus yang ditarik) dari kondisi tegangan nol ke kondisi tegangan 0, 45 f’c pada kurva tegangan-regangan beton.

Beton I

Bab I - 4

SK-SNI pasal 3.15, modulus elastisitas beton dihitung berdasarkan rumus : Ec = 0,043(wc ) . f ' c , dimana nilai Wc = 1500 – 2500 kg/m3. 1, 5

Untuk beton normal, modulus elastisitas beton adalah Ec = 4700 f ' c .

1.3. Baja Tulangan

Beton kuat di dalam menahan tekan tetapi lemah di dalam menahan tarik. Oleh karena itu untuk menahan gaya tarik, diperlukan suatu baja tulangan. Bentukbentuk baja tulangan untuk beton adalah : 1. Besi/baja, terdiri dari a.

Baja tulangan polos. Tegangan leleh minimum pada baja tulangan polos biasanya sebesar 240 MPa. Diameter tulangan polos di pasaran umumnya adalah Ø6, Ø8, Ø10, Ø12, Ø14 dan Ø16.

b.

Baja tulangan deform (ulir= BJTD). Tegangan leleh minimum pada baja tulangan deform biasanya sebesar 400MPa. Diameter tulangan deform di pasaran umumnya adalah ØD10, ØD13, ØD16, ØD19, ØD22 ØD25, ØD28, ØD32, ØD36.

2. Kabel/tendon. Biasanya digunakan untuk beton prategang. 3. Jaring kawat baja (wiremash), merupakan sekumpulan tulangan polos atau ulir yang dilas satu sama lain sehingga membentuk grid. Biasanya digunakan pada lantai/slab dan dinding. Sifat-sifat penting pada baja tulangan adalah : 1. modulus young/modulus elastisitas, Es pada baja tulangan non pratekan sebesar 200.000 MPa. 2. Kekuatan leleh, fy. Mutu baja yang digunakan biasanya dinyatakan dengan kuat lelehnya. Kuat leleh/tegangan leleh baja pada umumnya adalah fy = 240 MPa, fy = 300 MPa dan fy = 400 MPa 3. Kekuatan batas, fu. 4. Ukuran/diameter baja tulangan.

Beton I

Bab I - 5

Gambar 1.3. merupakan kurva diagram tegangan-regangan baja. Untuk semua jenis baja perilakunya diasumsikan sebagai elastoplastis. Tegangan

σ

fu

fy

fs

Regangan

ε

Gambar 1.3. Diagram Tegangan-Regangan Baja

Gambar 1.4. Tulangan Deform krakatau steel

Beton I

Bab I - 6

1.4. Keuntungan dan Kelemahan Beton Bertulang

Beton bertulang adalah bahan komposit/campuran antara beton dan baja tulangan. Kelebihan dari beton bertulang dibandingkan dengan material lain adalah : 1. Bahan-bahannya mudah didapat. 2. Harganya lebih murah. 3. Mudah dibentuk sesuai dengan keinginan arsitek. 4. Tidak memerlukan perawatan. 5. Lebih tahan terhadap api/suhu tinggi. 6. Mempunyai kekuatan tekan tinggi. Selain keuntungan di atas, beton juga mempunyai beberapa kelemahan, yaitu : 1. Kekuatan tariknya rendah. 2. Membutuhkan acuan perancah selama pekerjaan berlangsung. 3. Stabilitas volumenya relatif rendah (Iswandi Imran, 2001). Beton adalah material yang kuat di dalam menahan gaya tekan tetapi lemah di dalam menahan gaya tarik. Oleh karena itu beton akan mengalami retak bahkan runtuh apabila gaya tarik yang bekerja melebihi kekuatan tariknya. Untuk mengatasi kelemahan beton ini, maka pada daerah yang mengalami tarik pada saat beban bekerja dipasang tulangan baja.

1.5. Metode Perencanaan

Di dalam perencanaan struktur, harus memenuhi criteria-kriteria sebagai berikut : 2. Struktur harus kuat di dalam memikul beban yang bekerja 3. Ekonomis 4. Struktur memenuhi syarat kenyamanan ( sesuai fungsinya/ serviceability ). 5. Mudah perawatannya (durabilitas tinggi) Pada dasarnya ada 2 filosofi di dalam perencanaan elemen struktur beton bertulang, yaitu : 1. Metode tegangan kerja, dimana struktur direncanakan sedemikian sehingga tegangan yang diakibatkan oleh beban kerja nilainya lebih kecil

Beton I

Bab I - 7

daripada tegangan yang diijinkan.

_

σ ≤ σ . Beberapa kendala yang

dihadapi pada metode tegangan kerja adalah : a. Karena pembatasan yang dilakukan pada tegangan total di bawah beban kerja, maka sulit untuk memperhitungkan perbedaan tingkat ketidakpastian di dalam variasi pembebanan. Misal, pada beban mati umunya dapat diperkirakan lebih tepat dibandingkan dengan beban hidup, beban gempa dan beban-beban lainnya. b. Rangkak dan susut yang berpengaruh terhadap beton dan merupakan fungsi waktu tidak mudah diperhitungkan dengan cara perhitungan tegangan yang elastis. c. Tegangan beton tidak berbanding lurus dengan regnagan sampai pada kekuatan hancur, sehingga factor keamanan yang tersedia tidak diketahui apabila tegangan yang diijinkan diambil sebagai suatu prosentase f’c. 2. Metode kekuatan batas (ultimit) Pada metode ini, unsure struktur direncanakan terhadap beban terfaktor sedemikian rupa sehingga unsur struktur tersebut mempunyai kekuatan ultimit yang diinginkan, yaitu M u ≤ φM n

Peraturan beton bertulang Indonesia, SKSNI-T-15-1991-03 atau SNI BETON 2002 menggunakan konsep perencanaan kekuatan batas ini. Pada konsep ini ada beberapa kondisi batas yang perlu diperhatikan, yaitu : a. Kondisi batas ultimit yang disebabkan oleh : hilangnya keseimbangan local maupun global, hilangnya ketahanan geser dan lentur

elemen-elemen

struktur,

keruntuhan

progesiv

yang

diakibatkan oleh adanya keruntuhan local maupun global, pembentukan sendi plastis, ketidakstabilan struktur dan fatique. b. Kondisi

batas

kemampuan

layanan

(serviceability)

yang

menyangkut berkurangnya fungsi struktur, berupa : defleksi

Beton I

Bab I - 8

berlebihan,

lebar

retak

berlebihan

khusus,

yang

vibrasi/getaran

yang

mengganggu. c. Kondisi

batas

menyangkut

masalah

beban/keruntuhan/kerusakan abnormal, seperti : keruntuhan akibat gempa ekstrim, kebakaran, ledakan, tabrakan kendaraan, korosi, dll. 1.6. Langkah-langkah perencanaan berdasarkan SK SNI-2002

Setiap elemen struktur harus direncanakan agar dapat menahan beban yang berlebihan dengan besaran tertentu. Hal ini untuk mengantisipasi terjadinya overload (beban berlebih) dan undercapacity.

Adapun urutan/langkah dalam perencanaan struktur beton bertulang adalah : Analisis Struktur (momen,geser,aksia

Desain elemen Struktur (pelat,balaok, kolom,pondasi)

Kriteria desain

Geometri &

penulangan

Gambar konstruksi

dan spesifikasi

Gambar. 1.5. Proses Perencanaan Struktur Beton Bertulang Overload terjadi karena beberapa sebab antara lain : perubahan fungsi struktur, underestimate pengaruh beban karena penyederhanaan perhitungan, dll. Sedangkan undercapacity dapat terjadinya disebabakan factor-faktor antara lain :

Beton I

Bab I - 9

variasi kekuatan material, factor manusia (pelaksanaan), tingkat pengawasan pekerjaan konstruksi, dll. 1.7. Beban Terfaktor dan Kuat Perlu

SKSNI T-15-1991-03 pasal 3.2.2 menyatakan bahwa agar struktur dan komponennya memenuhi syarat kekuatan, maka beban untuk perhitungan harus memenuhi syarat kombinasi pembebanan, yaitu : a.

Struktur yang memikul beban mati (dead load = DL) dan beban hidup (live load = LL) maka beban untuk perencanaannya adalah : U = 1,2 DL + 1,6 LL.

b. Struktur yang memikul beban mati (dead load = DL), beban hidup (live load = LL) dan beban angin “W’ maka beban untuk perencanaannya

adalah : U = 0,75 (1,2 DL + 1,6 LL+ 1,6 W), nilai ini dibandingkan dengan kondisi tanpa beban hidup, U = 0,9 DL + 1,3 W. Dari kedua nilai tersebut diambil nilai yang terbesar tetapi tidak boleh lebih kecil dari 1,2 DL + 1,6 LL. c. Struktur yang memikul beban mati (dead load = DL), beban hidup (live load = LL) dan beban gempa E (earthquake load) maka beban untuk

perencanaannya adalah : U

= 1,05 (DL + LR ± E), nilai ini

dibandingkan dengan kondisi tanpa beban hidup, U = 0,9 (DL ± E). Dari kedua nilai tersebut diambil nilai yang terbesar , dimana LR adalah beban hidup yang direduksi. . Kuat perlu tersebut biasanya disimbolkan dengan Mu, Vu, Pu, Tu. U = 1,4 D U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R) U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,6 W + 0,5 (A atau R) U = 0,9 D ± 1,6 W U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 E

(1) (2) (3) (4) (5)

Faktor beban untuk W boleh dikurangi menjadi 1,3 bilamana beban angin W belum direduksi oleh faktor arah. Faktor beban untuk L boleh direduksi menjadi

Beton I

Bab I - 10

0,5 kecuali untuk ruangan garasi, ruangan pertemuan, dan semua ruangan yang beban hidup L-nya lebih besar daripada 500 kg/m2. U = 0,9 D ± 1,0 E

(6)

dalam hal ini nilai E ditetapkan berdasarkan ketentuan SNI 03-1726-1989-F Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk rumah dan gedung

1.8. Kuat Rencana

Kuat rencana suatu struktur dihitung berdasarkan kuat nominalnya dikalikan dengan faktor reduksi kekuatan ( φ ) . Yang dimaksud kuat nominal adalah kekuatan suatu penampang struktur yang dihitung berdasarkan metode perencanaan sebelum dikalikan dengan faktor reduksi. 1) Kuat rencana suatu komponen struktur, sambungannya dengan komponen struktur lain, dan penampangnya, sehubungan dengan perilaku lentur, beban normal, geser, dan torsi, harus diambil sebagai hasil kali kuat nominal, yang dihitung berdasarkan ketentuan dan asumsi dari tata cara ini, dengan suatu faktor reduksi kekuatan φ 2) Faktor reduksi kekuatan φ ditentukan sebagai berikut:

(1) Lentur, tanpa beban aksial

........................................................... 0,80

(2) Beban aksial, dan beban aksial dengan lentur. (Untuk beban aksial dengan lentur, kedua nilai kuat nominal dari beban aksial dan momen harus dikalikan dengan nilai φ tunggal yang sesuai): (a) Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur ........................ 0,80 (b) Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur: Komponen struktur dengan tulangan spiral ....................... 0,70 Komponen struktur lainnya

.........................

0,65

(3) Geser dan torsi .............................................................................. 0,75 Kecuali pada struktur yang bergantung pada sistem rangka pemikul momen khusus atau sistem dinding khusus untuk menahan pengaruh gempa:

Beton I

Bab I - 11

(a) Faktor reduksi untuk geser pada komponen struktur penahan gempa yang kuat geser nominalnya lebih kecil dari pada gaya geser yang timbul sehubungan dengan pengembangan kuat lentur nominalnya.................................................................................. 0,55 (b) Faktor reduksi untuk geser pada diafragma tidak boleh melebihi faktor reduksi minimum untuk geser yang digunakan pada komponen vertikal dari sistem pemikul beban lateral. (c) Geser pada hubungan balok-kolom dan pada balok perangkai yang diberi tulangan diagonal ............................................................... 0,80 (4) Tumpuan pada beton kecuali untuk daerah pengangkuran pasca tarik 0,65 (5) Daerah pengangkuran pasca tarik................................................. 0,85 (6) Penampang lentur tanpa beban aksial pada komponen struktur pratarik dimana panjang penanaman strand-nya kurang dari panjang penyaluran yang ditetapkan 14.9.1.1............................................................................... 0,75 3) Perhitungan panjang penyaluran sesuai dengan pasal 14 tidak memerlukan faktor reduksi φ. 4) Faktor reduksi kekuatan φ untuk lentur, tekan, geser dan tumpu pada beton polos struktural (Pasal 24) harus diambil sebesar................................ 0,55.

Gambar 1.6

Pekerjaan Bangunan Gedung bertingkat

Beton I

Bab I - 12

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

BETON BERTULANG

1.2.

Sifat –Sifat Mekanik Beton Keras

1.3.

Baja Tulangan

1.4.

Keuntungan dan Kelemahan Beton Bertulang

1.5.

Metode Perencanaan

1.6.

Langkah-langkah perencanaan berdasarkan SK SNI-2002

1.7.

Beban Terfaktor dan Kuat Perlu

1.8.

Kuat Rencana

Gambar 1.1.

Diagram tegangan regangan beton untuk berbagai mutu beton

Gambar 1.2.

Tegangan tarik beton

Gambar 1.3.

Diagram Tegangan-Regangan Baja

Gambar 1.4.

Tulangan Deform krakatau steel

Gambar. 1.5. Proses Perencanaan Struktur Beton Bertulang Gambar 1.6.

Pekerjaan Bangunan Gedung bertingkat

Beton I

Bab I - 13

BAB II BALOK BETON BERTULANG

2.1. Balok P...