BAB 1. PENGENALAN BETON BERTULANG

Transkripsi

1 BAB 1. PENGENALAN BETON BERTULANG Capaian Pembelajaran: Setelah mempelajari sub bab 1 Pengenalan Beton bertulang diharapkan mahasiswa dapat memahami definisi beton bertulang, sifat bahan, keuntungan dan kerugian bahan, perkembangan peraturan beton di Indonesia dan istilah istilah yang sering di gunakan dalam struktur beton Mahasiswa dapat mengerti dan memahami definisi beton bertulang, sifat bahan, keuntungan dan kerugian bahan, perkembangan peraturan beton di Indonesia Referensi yang digunakan: SNI Perancangan beton bertulang menurut SNI Agus setiawan Daftar Materi: Definisi Beton bertulang Sifat bahan pada struktur Beton bertulang Keuntungan dan Kerugian bahan pada beton bertulang Perkembangan peraturan beton di Indonesia 1

2 PENDAHULUAN Beton didefinisikan sebagai campuran antara sement portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk massa padat. Beton Bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yang diisyaratkan dengan atau tanpa prategang, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua material bekerja bersama sama dalam menahan gaya yang bekerja (definisi menurut SKSNI , pasal 3.13). Keunggulan sifat dari masing masing bahan dimanfaatkan untuk menahan beban secara bersama sama atau dikatakan terjadi aksi komposit yaitu dengan kekuatan tekannya dan baja dengan kekuatan tariknya BETON BERTULANG Beton bertulang merupakan material komposit yang terdisi dari beton dan baja tulangan yang ditanam di dalam beton. Sifat Utama beton adalah sangat kuat menahan beban tekan (kuat tekan tinggi) tetapi lemah di dalam menahan gaya tarik. Sedangkan baja merupakan tulangan yang digunakan dalam beton bertulang. Bahan baja memiliki sifat menahan gaya terik yang bekerja dan hanya sebagian gaya tekan saja. Jika dikombinasikan ke dua bahan tersebut, yaitu baja dan beton maka dapat bekerja sama dalam menahan beban dengan pertimbangan sebagai berikut: 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 tulangan baja 3. Angka kecepatan muai antara baja dan beton hampir sama yaitu 0, , untuk beton per derajat celsius sedangkan baja 0, per derajat celcius MENGENAL SIFAT BETON Beton sangat mampu menahan tegangan tekan tetapi hampir tidak dapat menahan tegangan tarik (kuat tarik beton berkisar 9% 15% dari kuat tekannya). Hasil pengujian tekan benda uji beton diperlihatkan pada gambar di bawah. Nilai nilai σ c dan ε c 2

3 didapat dari hasil penguian tekan tersebut. Tegangan tekan maksimum/ultimit σ cu terjadi saat regangan beton ε c mencapai ±0,002. ] Gambar 1.1 Diagram tegangan regangan benda uji beton Kuat tekan beton dipengaruhi oleh: 1. Faktor air semen 2. Sifat dan jenis agregat yang digunakan 3. Jenis campuran/perbandingan campuran 4. Kelecakan (worability) 5. Perawatan Kuat tarik beton Kuat tarik beton sangat kecil yaitu antara 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 dari akar f c 2. Pengujian tarik belah (pengujian tarik beton tak langsung) dengan menggunakan Split cylinder test Gambar (cari di internet) 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). Dalam SK SNI pasal 3.15 tahun 2002, modulus elastisitas beton 3

4 dihitung berdasarkan rumus Ec = 0,43 (wc) 1,5 akar f c. Dengan Wc = kg/m 3. Untuk beton normal nilai modulus elastisitas beton adalah Ec = 4700 akar f c. 4

5 1.3. MENGENAL SIFAT BAJA Hasil pengujian tarik batang baja tulangan diperlihatkan pada gambar 1.2. Pada bagian awal diagram tegangan-regangan, modulus elastisitas baja E s konstan (E s = 2,0 x 10 5 MPa = 2,0 x 10 6 kg/cm 2 ). Kemudian terdapat bagian horisontal yang dikenal sebagai batas leleh dimana regangan bertambah sedangkan tegangan dapat dikatakan konstan. Tegangan pada kondisi ini disebut tegangan leleh baja ( y ). Setelah terjadi pelelehan, kurva naik lagi melewati titik maksimum (tegangan ultimit), kemudian turun ke suatu nilai tegangan yang lebih rendah dimana batang baja akan putus. s daerah elastik putus y batas leleh idealisasi 5

6 Gambar 1.2 Diagram tegangan-regangan baja Beton kuat di dalam menahan tekan akan tetapi lemah terhadap gaya tarik sehingga perlu suatu baja tulangan. Bentuk bentuk baja tulangan untuk beton adalah: 1. Besi/baja, terdiri dari a. Besi tulangan polos, tegangan leleh minimum pada baja tulangan polos biasanya sebesar 240 Mpa. Diameter tulangan polos umumnya mulai dari 6mm, 8, 10, 12, 14, dan 16 b. Baja tulangan deform (ulir) Tegangan leleh minimum pada baja tulangan deform biasanya sebesar 400 Mpa. Diameter tulangan deform di pasaran umumnya adalah diameter 10mm, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 32, dan Kabel/tendon. Biasanya gidunakan untuk beton prategang 3. Jaring kawat baja (wiremash), merupakan sekumpulan tulangan polos atau ulir yang dilas jadi satu sama lain sehingga membentuk grid. Biasanya digunakan pada lantai / slab dan dinding Sifat sifat penting pada baja tulangan adalah: 1. Modulus elastisitas, ES pada baja tulangan non pratekan sebesar 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 1.4. Kekurangan dan Kelebihan dari struktur beton Keuntungan Struktur Beton - Dari segi ekonomi, merupakan pertimbangan yang sangat penting yang meliputi: material, kemudahan dalam pelaksanaan, waktu untuk konstruksi, pemeliharaan struktur, daktilitas dan sebagainya. - Keserasian beton untuk memenuhi kepentingan struktur dan arsitektur. Beton dicor ketika masih cair dan menahan beban ketika telah mengeras. Hal ini sangat bermanfaat, karena dapat membuat berbagai bentuk. - Tahan terhadap api (sekitar 1 3 jam tanpa bahan kedap api tambahan). - Rigiditas tinggi 6

7 - Biaya pemeliharaan rendah - Penyediaan material mudah b. Kerugian Struktur Beton - Kekuatan tarik rendah (sekitar 10% dari kekuatan tekannya), sehingga mudah retak, serta memungkinkan udara lembab masuk yang akan menyebabkan baja tulangan berkarat. - Memerlukan biaya bekesting, perancah yang tidak sedikit jumlahnya. - Kekuatan per satuan berat atau satuan volume yang relatif rendah. Kekuatan beton berkisar antara 5 10% dari kekuatan baja, meskipun berat jenisnya kirakira 30% dari berat baja. - Mengalami rangkak jangka panjang dan susut Jenis jenis beban Ketidakpastian besarnya beban yang bekerja pada komponen struktur untuk tiap jenis beban berbeda beda sehingga besarnya pengambilan faktor faktor beban juga berbeda beda untuk tiap kombinasi beban yang bekerja. Jenis beban yang biasanya bekerja pada komponen struktur beton bertulang : 1. Beban mati (dead load) / D 2. Beban hidup (live load) / L 3. Beban atap /A 4. Beban hujan (rain load) /R 5. Beban gempa (earthquake load) /E 6. Beban angin (wind load) /W 7. Beban tekanan tanah /H 8. Beban tekanan fluida /F 9. Beban struktural lainnya akibat pengaruh rangkak, susut, dan ekspansi beton atau pengaruh perubahan temperatur. 7

8 1.6. Perkembangan Peraturan untuk struktur beton di Indonesia Dalam perkembangannya, peraturan beton yang berlaku di Indonesia mengalami beberapa kali perubahan. Hal ini disebabkan kemajuan teknologi bahan dan pelaksanaan dan pengaruh peraturan beton negara lain. Peraturan beton yang berlaku di Indonesia adalah sebagai berikut : 1. Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI) Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI) Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SK SNI T ) 4. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SK SNI ) 5. Persyaratan beton struktural untuk Bangunan Gedung (Sk SNI ) 1.7. KOMBINASI PEMBEBANAN Beban yang bekerja pada struktur atau komponen struktur merupakan kombinasi dari beban beban di atas. Kuat perlu untuk berbagai kombinasi beban yang bekerja menurut SNI : 1. Kuat perlu U untuk menahan beban mati D dan beban hidup L tidak boleh kurang dari: U = 1,4D + 1,7 L (1) 2. Untuk struktur yang juga menahan W, beban angin, atau E, pengaruh beban gempa, U tidak boleh kurang dari sebesar U = 0,75 (1,4D +1,7L) + (1,0W atau 1,0E) (2) U = 0,9D + (1,0W atau 1,0E) (3) Bila W didasarkan pada beban angin tingkat layan, 1,6 W harus digunakan sebagai pengganti dari 1,0W dalam persamaan 2 dan 3. Bila 8

9 E didasarkan pada pengaruh gempa tingkat layan, 1,4E harus digunakan sebagai pengganti dari 1,0E dalam persamaan 2 dan 3 3. Untuk struktur yang menahan H, beban beban akibat tekanan lateral tanah, air dalam tanah, atau material terkait llainnya,, U tidak boleh kurang dari yang lebih besar dari persamaan 1 dan 4 U = 1,4D + 1,7L +1,7H (4) Dalam persmaan 4, dimana D atau L mereduksi pengaruh dari H, 0,9D harus disubitusi untuk 1,4 D dan nilai nol dari L harus digunakan untuk menentukan kekuatan perlu yang sebesar U 4. Untuk struktur yang menahan F, beban akibat berat dan tekanan fluida dengan densitas yang terdefinisi dengan baik, faktor beban untuk F harus sebesar 1,4, dan F harus ditambahkan pada semua kombinasi pembebanan yang melibatkan L 5. Jika tahanan terhadap pengaruh impak diperhitungkan dalam desain, pengaruh tersebut harus disertakan dengan L 6. Bila pengaruh struktural dari perbedaan penurunan, rangkak, susut, perpanjangan beton yang dapat mengganti susutnya, atau perubahan suhu, T, menyolok, U tidak boleh kurang dari yang lebih besar dari persamaan (5) dan (6) U = 0,75(1,4D + 1,4T +1,7L) (5) U = 1,4(D + T) (6) Perkiraan perbedaan penurunan, rangkak, susut, perpanjangan beton yang dapat menggunakan susutnya, atau perubahan suhu harus didasarkan pada penaksiran realistis pengaruh tersebut yang terjadi dalam masa layan FAKTOR REDUKSI KEKUATAN Faktor digunakan untuk mengantisipasi ketidakpastian kekuatan bahan terhadap pembebanan. Beberapa ketentuan faktor reduksi kekuatan menurut SNI (Pasal 9.3) sebagai berikut. Tabel 1.8 Faktor reduksi kekuatan Lentur, tanpa beban aksial 0,90 Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur 0,90 9

10 Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur dengan tulangan spiral dengan tulangan sengkang biasa Geser dan torsi tumpuan pada beton daerah pengangkeran pasca tarik 0,75 0,70 0,85 0,70 0,85 Model strat dan pengikat 0,85 Lentur, tekan, geser dan tumpuan pada beton polos struktural 0,65 10

11 Gambar Penulangan Pelat 11

12 Gambar penulangan balok dan Kolom Gambar Penulangan Pondasi 12

13 1.9. LANGKAH LANGKAH DALAM MENDESAIN BERDASARKAN SK SNI 2013 Tujuan merencakan elemen struktur adalah agar elemen tersebut dapat menahan beban yang berlebih dengan besaran tertentu. Hal ini untuk mengantisipasi terjadinya overload (beban berlebih) dan undercapacity. Berikut langkah langkah dalam merencanakan elemen struktur beton bertulang: Analisis struktur (momen, geser, aksial) Desain elemen struktur (pelat, balok, kolom, dan pondasi) Geometri dan penulangan Gambar konstruksi dan spesifikasi Overload terjadi karena beberapa sebab; Perubahan fungsi struktur Underestimate pengaruh beban karena penyederhanaan perhitungan Sedangkan undercapacity terjadi karena; Variasi kekuatan material Faktor manusia Tingkat pengawasan Pekerjaan konstruksi 13