PERILAKU FISIK MATERIAL PENYUSUN STRUKTUR BETON PRACETAK/PRATEGANG

Transkripsi

1 iappi PERILAKU FISIK MATERIAL PENYUSUN STRUKTUR BETON PRACETAK/PRATEGANG OLEH: DR.IR. HARI NUGRAHA NURJAMAN,MT PELATIHAN PERENCANA BETON PRACETAK UNTUK STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG BALAI PELATIHAN KONSTRUKSI PUSAT PEMBINAAN KOMPETENSI DAN PELATIHAN KONSTRUKSI BADAN PEMBINA KONSTRUKSI KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM DAN PERUMAHAN RAKYAT MEDIA HOTEL AND TOWERS NOVEMBER 2014 Slide-1

2 DAFTAR ISI Pendahuluan Material Beton Material Baja Kombinasi Beton - Baja Slide-2

3 PENDAHULUAN Pada bab ini disajikan perilaku fisik material penyusun struktur beton Tujuan : agar dapat mengenal perilaku material, sehingga dapat secara bijaksana menggunakannya jika digunakan sebagai alternatif komponen struktur Slide-3

4 Umum Bahan : semen, air, agregat (kasar dan halus) Proses hidrasi semen + air mengikat agregat = material keras Batu buatan,heterogen, anisotropik,anorganik, geologik, Kuat di tekan, lemah di tarik Aspek Kekuatan Parameter : Kuat tekan (fc, bk ), kuat tarik (ft, fr) Parameter campuran : w/c Sifat : riwayat waktu & variabel random Slide-4

5 Slide-5

6 Aspek Kekuatan Riwayat Kekuatan Pencampuran --- kekuatan nol Proses hidrasi setting s/d 72 jam pembentukan kerangka utama beton pertumbuhan kekuatan cepat Reaksi eksotermal Setelah kerangka utama struktur terbentuk pertumbuhan kekuatan melambat Disepakati usia 28 hari dijadikan standar Slide-6

7 Kuat tekan (%) MATERIAL BETON Umur beton (hari) Semen Portland biasa 0,40 0,65 0,88 0,95 1,00 1,20 1,35 Semen Portland dengan kekuatan awal yang tinggi 0,55 0,75 0,90 0,95 1,00 1,15 1, Semen Portland biasa Semen Portland yang diperkuat sejak awal Umur Beton (Hari) Slide-7

8 Aspek Kekuatan Kekuatan sebagai variabel acak Konsekuensi dari sifat heterogen Kuat tekan karakteristik (fc atau bk ) Diperoleh dari test benda uji Kubus (PBI 71) Silinder (TCPSB 91/SNI 2002) Parameter variabel acak : nilai rata2 dan standar deviasi Slide-8

9 Benda Uji H=300mm 150mm 150mm 150mm 150mm fc = 0,83 bk Hubungan kuat tekan karakteristik (kuat tekan yang mempunyai resiko kegagalan 5%), kuat tekan rata-rata dan standar deviasi fc = fc 1,64 fc Slide-9

10 Contoh-contoh kekuatan fc fc-fcavr (fc-fcavr)^2 fc fc-fcavr (fc-fcavr)^2 fc fc-fcavr (fc-fcavr)^2 MPA fc avr 30 sum std dev fc = 30 +/ MPA fc = 30 +/ MPA fc = 30 +/ MPA fc' Mpa fc' Mpa fc' Mpa berapa resiko fc < 30 Mpa = 40%! menurut data deskrit berapa resiko fc < 30 Mpa = 0%! menurut data deskrit ok! kuat tekan rata-rata tidak sama dengan kuat tekan karakteristik Slide-10

11 Trial mix uji komposisi campuran baru : sampel banyak (PBI 71, SNI 2002) Proofing test, sampel secukupnya (PBI 71, SNI 2002) Jika ada perubahan komposisi karena permasalahan sumber material dan belum pernah ada presedennya --- trial mix ulang Slide-11

12 Kalau ada indikasi tidak masuk Test hammer atau core drill. Jika >80% OK Kalau tidak masuk juga load test > 70% OK Kalau tidak masuk analisis ulang dengan mutu aktual Masih OK Beban dikurangi Diperkuat Slide-12

13 Aspek Kekuatan Kuat tarik : lentur (fr) dan tarik belah (ft) fr = M W = 6 Pa bh 2 ft = 0,5 fc Dan fr = 0,7 fc Mutu tinggi (Mpa) ft = 0,4 fc Dan fr = 0,62 fc Beton biasa (Mpa) Slide-13

14 Aspek Hukum Konstitutif Non linier dan Getas Dianggap linier sampai 50% fc ---modulus sekan 0 < < fc = 2 c - c 2 fc 0 0 E = 2fc" 0 E = 4730 fc (Mpa) Slide-14

15 Perilaku susut Selama proses hidrasi susut besar, beton bisa retak Biasanya ada sisa air yang tidak terikat semen selama proses hidrasi Air bisa menguap karena cuaca, volume berkurang, beton menyusut Harus diperhatikan dalam desain beton prategang sh sh = 12, (90 H) t Slide-15

16 Perilaku rangkak Merapatnya rongga-rongga beton karena beban tertahan (sustained load) Beban tertahan : berat sendiri, beban mati tambahan, prategang Harus diperhatikan dalam perencanaan prategang Slide-16

17 Usaha memberi perilaku khusus pada beton Kimia : Akselerator Retarder Plastisizer Fisika : Beton ringan : agregat ringan, aerasi, Perawatan beton :steam curing, wet curing Kimia-Fisika : Beton kinerja tinggi Slide-17

18 Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara kimia Akselerator : mempercepat pengerasan beton Industri pracetak Mempercepat waktu konstruksi Pertumbuhan kekuatan melambat dan jika tidak ada penyesuaian campuran kekuatan akhir < kekuatan tanpa akselerator Slide-18

19 Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara kimia Retarder : memperlambat pengerasan beton Jika tempat pembuatan dan pengecoran jauh Perhatikan baik-baik trial mix, kalau salah mutu tidak akan tercapai Slide-19

20 Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara kimia Plastisizer Mempertinggi workability beton pada w/c rendah Banyak digunakan pada beton mutu tinggi Dosis harus tepat, pakai trial mix Additif Kimia : Tidak bisa dosis disuperposisi langsung untuk mendapatkan dua perilaku dari dua bahan Perlu ada trial mix tersendiri untuk menggabungkan dua perilaku dari dua bahan additif Slide-20

21 Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara fisika: Beton ringan Agregat ringan : bahan fly ash, clay shale ( = kn/m3) Bahan aerasi : hebel, celcon ( < 10 kn/m3) Bahan serat : (steel, slug, polymer ) : mempertinggi kuat tarik beton Perawatan beton (Curing) : Steam curing Penggunaan uap panas : hangat dan lembab Katalisator proses hidrasi, mempercepat pengerasan beton Pertumbuhan kekuatan melambat setelah proses hidrasi Wet Curing : diperlukan untuk menjaga pertumbuhan kekuatan beton Sebaiknya dilakukan sampai 2 minggu Slide-21

22 Slide-22

23 1. Beton normal (tanpa steam dengan wet curing) 2. Beton dengan steam & wet curing 3. Beton tanpa curing 4. Beton dengan steam curing tapi tanpa wet curing Slide-23

24 Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara kimia + Fisika Membuat beton kinerja tinggi Bahan berbasis silikat seperti fly ash dan silicafume : Material yang lebih halus dari semen memperbaiki gradasi (fisika) Material mengikat kapur mati sisa proses hidrasi (kimia) Beton mutu tinggi --- keruntuhan di aggregat (bukan di spesi) Kekuatan beton +/- 70% kekuatan agregat Kuat tekan beton di lapangan: 40% 60% dari lab. Slide-24

25 Beton normal hancur di Pasta Beton mutu tinggi hancur di agregat Slide-25

26 Grand Wisata (girder fc = 60 MPa, H=2 m) Slide-26

27 MATERIAL BAJA Umum Bahan : senyawa logam Besi (Fe) + karbon (C) Logam :Unsur daktail,homogen,isotropik Baja dibuat di tanur tinggi Kadar karbon mempengaruhi kekuatan dan daktilitas Kuat di tarik, lemah di tekan (masalah stabilitas) Konduktor (jika terbakar merambat dengan cepat dan meleleh) Reaktif (cepat berkarat) Tidak punya sifat susut dan rangkak, tapi punyai sifat relaksasi Aspek Kekuatan Parameter : Kuat tarik Baja lunak : kuat tarik leleh (f y ) Baja mutu tinggi : kuat putus (f u ) Slide-27

28 MATERIAL BAJA Baja lunak Kadar karbon rendah Bersifat daktail (bisa lebih dari 100) Bentuk: Tulangan deform (U39, BJTD 40, fy = 400 MPa) D13, D16, D19, D22, D25, D32 Tulangan polos (U24, BJTP 24, fy = 240 MPa) 6, 8, 10 Baja Profil (BJ 37, fy = 240 MPa) --- WF, Box, Pipe Slide-28

29 MATERIAL BAJA fs = E s. s fs = fy < y > y..(9) Es = MPa = u y Slide-29

30 MATERIAL BAJA Baja mutu tinggi Kekuatan tinggi tapi bersifat getas Biasa dipakai pada struktur prategang Cara pembuatan Kadar karbon tinggi Dibuat dari baja lunak melalui proses cold drawing Bentuk: Wire Polos B.S. S (f pu = 1670 MPa) JIS G n (f pu = 1420 MPa) Strand ASTM A 416 Grade 270 Low Relaxation (f pu = 1860 MPa) Bar Slide-30

31 MATERIAL BAJA Slide-31

32 - BAJA No Sifat Beton Baja 1. Kekuatan Baik ditekan. Lemah ditarik Lemah ditekan Kuat ditarik 2. Jenis material Geologik ~ Heterogen Logam ~ Homogen 3. Sifat keruntuhan Getas Daktail 4. Durabilitas Baik Buruk (berkarat) 5. Penghantar panas Buruk (Isolator) Tahan api 6. Harga Murah Mahal Baik (konduktor) Tak tahan api Slide-32

33 -BAJA Struktur Beton Bertulang Beton dan Baja tulangan lunak Tulangan diletakkan di daerah tarik beton Tegangan tekan ditahan beton Tegangan tarik ditahan tulangan baja Struktur Beton Prategang Beton mutu tinggi dan baja mutu tinggi Kelemahan tarik beton dikompensasi oleh tegangan prakompresi yang diberi melalui sistem prategang Struktur komposit Beton dan baja profil Perilaku mendekati struktur baja Slide-33

34 - BAJA 1. Material Beton normal Baja tulangan lunak & pasif 2. Sifat Daktail pada kondisi underreinforced 3. Performa Kondisi retak pada beban layan 4. Cara Perencanaan Umumnya metoda kekuatan batas Beton bertulang Beton Prategang Komposit Beton mutu tinggi Baja mutu tinggi & aktif Getas Kondisi utuh pada beban layan Metoda elastik Pengaruh sifat jangka panjang beton & baja Stress control Beton normal Baja profil Daktail 5. Metoda Pelaksanaan Mudah Perlu spesialis Sedang 6. Biaya Murah Pratarik ~ murah Mahal Pasca tarik ~ mahal Kondisi elastik pada beban layan Metoda elastik Slide-34