Desain Pelat Balok - Kuliah 1

DESAIN PELAT DAN BALOK BETON

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA

Dosen : Prof.Ir. Mochamad Teguh, MSCE, PhD

Asisten Dosen :

Atika Ulfah Jamal

PENDAHULUAN PERTEMUAN KE-1

Penggunaan beton dan bahan-bahan vulkanik sebagai pembentuknya, seperti abu pozolanik, telah dimulai sejak zaman dahulu yakni zaman Yunani , Romawi, dan mungkin juga sebelum itu.

Awal abad ke 19, penggunaan beton bertulang dilakukan lebih intensif. Pada tahun 1801, F.Coignet menulis tentang prinsip-prinsip konstruksi

dan kelemahan beton terhadap tarik. Pada tahun 1886, Koenen menulis tentang teori dan perancangan

struktur beton Tahun 1906, Turner untuk pertama kalinya mengembangkan flat slab

tanpa balok. Pada tahun 1938, Teori kekuatan batas mulai dikembangkan di Rusia

dan pada tahun 1956 di Inggris dan Amerika Metode mix design beton terus berkembang, mulai munculnya beton

dengan kekuatan tekan tinggi

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DESAIN PELAT DAN BALOK BETON Prof.Ir. MOCHAMAD TEGUH, MSCE, PhD FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN, UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 00 - 01

Latar Belakang

Perkembangan beton yang disertai riset eksperimental dan teoritis, menghasilkan teori-teori dan peraturan standarisasi penggunaan beton bertulang (konstruksi beton) antara lain : German Committee for Reinforced Concrete, Australian Concrete Committee, American Concrete Institute, dan British Concrete Institute.

Penggunaan beton bertulang pada bangunan sipil terlah banyak digunakan antara lain untuk konstruksi bangunan gedung, jembatan, bangunan keairan, bangunan pelabuhan laut dan darat , dll.

Perkembangan yang cepat alam bidang seni dan pengetahuan analisis, perancangan dan konstruksi beton bertulang menyebabkan dibangunnya struktur yang sangat khas antara lain : Auditorium Kresge di Boston, Marina Tower, Lake Point Tower di Chicago dll


Latar Belakang


Auditorium Kresge di Boston

Marina Tower di Chicago

Beton Bertulang

Beton + baja tulangan saling bekerja sama dalam menahan gaya yang terjadi : " Beton diperhitungkan (hanya) menahan gaya tekan " Baja tulangan diperhitungkan menahan gaya tarik, dalam

perkembangannya batang baja tulangan dipergunakan bersama-sama beton untuk menahan gaya tekan


Hipotesis Dasar Beton Bertulang

Beton yang diperkuat dengan baja tulangan

Kombinasi beton + baja tulangan dapat terwujud karena : " Lekatan yang sempurna antara batang baja tulangan dengan

beton yang membungkusnya sehingga tidak terjadi slip " Beton yang membungkus batang baja tulangan bersifat kedap

sehingga mampu melindungi dan mencegah terjadinya karat pada baja tulangan

" Kedua bahan mempunyai angka muai yang relatif sama besar, sehingga tegangan yang terjadi karena perbedaan suhu dapat diabaikan. Angka muai beton : 0,000010 0,000013 dan angka muai baja : 0,000012.


Lekatan antara Beton dan Baja Tulangan

Agar komponen2 beton bertulang

(yi. baja tulangan dan beton)

dapat menjadi bahan komposit

beton bertulangyang sempurna

harus ada ikatan yang baik antara kedua bahan tersebut.

Jenis ikatan beton & baja tulangan:

1. Lekatan (kecil, tdk diperhitungkan) 2. Gesekan (jika ada gaya desak melintang)

3. Geseran (dominan pd tlg.deform)

Trayektori tegangan desak

Trayektori tegangan tarik

Gaya tarik pada baja tulangan

Tegangan desak uniform pada beton

Baja tulangan

Diagram tegangan ikat

Gaya tarik pada baja tulangan

kenyataan

kenyataan

anggapan

anggapan


Lekatan antara Beton dan Baja Tulangan

1. Lekatan: Lekatan antara baja tulangan dg pasta semen. Lenyap setelah ada pergeseran kecil.

2. Gesekan:

Jika ada gaya desak melintang batang baja, akibat adanya faktor gesek , timbul ikatan gesek antara beton dan baja tulangan.

3. Geseran: terjadi geser pada beton akibat gaya desak pada gigi-gigi baja tulangan

p [kN/m]

H

p [kN/m]


Selimut beton Tepi luar

Selimut Beton: - melindungi baja tulangan dari bahaya korosi - menjamin ikatan yang baik antara baja tulangan dan beton - melindungi baja tulangan jika terjadi kebakaran


BETON

Beton merupakan bahan campuran antara semen, agregat halus dan agregat kasar, serta air dengan adanya bahan penambah ataupun tidak yang setelah mengeras membentuk massa yang padat serta tidak larut dalam air.


Kelebihan Beton Harga relatif murah karena menggunakan bahan bahan dasar yang

umumnya tersedia di dekat lokasi pembangunan, kecuali semen Portland.

Kuat tekannya cukup tinggi sehingga jika di kombinasikan dengan baja tulangan (yang kuat tariknya tinggi) mampu dibuat utk struktur berat.

Termasuk bahan yang awet, tahan aus, tahan kebakaran (temperatur yang tinggi) , Tahan terhadap pengkaratan/pembusukan oleh kondisi alam sehingga biaya perawatan murah

Dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi. Mudah di angkut, Cetakan dapat pula dipakai beberapa kalo sehingga secara ekonomi

menjadi murah


Kekurangan Beton Bahan dasar penyusun beton (agregat) bermacam-macam sesuai lokasi

pengambilan, cara perencanaan dan cara pembuatannya bermacam-macam pula

Beton keras mempunyai beberapa kelas kekuatan sehingga harus disesuaikan dengan bagian bangunan yang di buat cara perencanaan dan cara pelaksanaan bermacam-macam.

Bentuk yang telah dibuat sulit untuk diubah. Lemah terhadap Kuat tarik. Rendahnya kekuatan per satuan berat dari beton mengakibatkan beton

bertulang menjadi berat. Ini akan sangat berpengaruh pada struktur-struktur bentang-panjang dimana berat beban mati beton yang besar akan sangat mempengaruhi momen lentur.

Daya pantul suara yang besar Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.


Secara umum, proporsi komposisi unsur pembentuk beton adalah sebagai berikut : " Agregat kasar + Agregat Halus : 60% - 80% " Semen : 7% - 15% " Air : 14% - 21% " Udara : 1% - 8%

beton yang baik adalah beton yang mempunyai kuat tekan dan kuat lekat yang tinggi dalam arti kedap air, tahan aus, tahan cuaca, tahan zat-zat kimia, susutan pengerasannya kecil, serta elastisitas yang tinggi.


Proporsi komposisi unsur pembentuk Beton

Agregat


Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi campuran beton. Agregat menempati sebanyak 70% dari volume beton Agregat dapat dibedakan berdasarkan ukuran butirannya (Kasar dan halus), asalnya (Alami dan buatan), Berat jenis (ringan, normal dan berat), gradasi dll

Agregat Halus : mampu menenbus ayakan

dengan lubang 4.8 mm

Agregat Kasar : Tertinggal di lubang 4.8 mm tetapi lolos ayakan 40 mm

Fungsi agregat dan tujuan pencampuran kerikil dan pasir Agregat (halus dan kasar) sebagai bahan pengisi. Agregat kasar dan halus dicampur agar kepadatannya tinggi (pori-

pori agregat besar diisi oleh agregat yg lebih halus). Kepadatan tinggi berarti

persentase volume butiran besar Persentase volume pori antar agregat kecil.


Kualitas agregat : Kekuatan Daya tahan Bentuk permukaan Kebersihan gradasi

Berpengaruh terhadap kualitas beton yang dihasilkan

Semen Portland


Semen Portland dibuat dari serbuk halus mineral kristalin yang komposisi utamanya adalah kalsium dan alumunium silikat. Penambahan air pada mineral ini akan menghasilkan suatu pasta yang jika mengering akan mengeras dan mempunyai kekuatan yang tinggi Komposisi Semen : " Trikalsium silikat (C3S) " Dikalsium Silikat (C2S) " Trikalsium aluminat (C3A) " Tetrakalsium aluminoferrat (C4AF)

Sifat-sifat komponen Semen Portland (CP)


A. Kekuatan kekuatan semen merupakan hasil dari proses hidrasi yang berupa kristalisasi dalam bentuk interlocking-crystals sehingga membentuk gel semen yang akan mempunyai kekuatan tinggi apabila mengeras

B. Pengaruh kehalusan semen terhadap pencapaian kekuatan ukuran partikel semen mempunyai pengaruh besar terhadap kelajuan reaksi antara semen dan air. untuk suatu berat tertentu semen halus, luas permukaan partikel lebih besar daripada semen yang kasar. Ini menyebabkan kecepatan reaksi antara semen dengan air lebih tinggi, maka proses pengerasan akan lebih cepat untuk luas permukaan yang lebih besar



C. Pengaruh semen terhadap keawetan beton adanya rongga udara pada pasta semen menambah daya tahan beton terhadap disintegrasi beton, hal ini dapat diperoleh dengan penambahan bahan tambah pada waktu pengadukan yang menghasilkan air-retrained pada beton

D. Panas yang dihasilkan selama pengeringan awal berbagai jenis semen menghasilkan panas yang berbeda-beda, jugadengan kelajuan pelepasan panas yang berbeda, maka sangat perlu diketahui untuk struktur apakah semen tersebut digunakan. Semakin besar dan berat penampangstruktur beton, semkin sedikit panas hidrasi yang di inginkan



C3S C2S C3A C4AF

Laju hidrasi Sedang Lambat Cepat Lambat

Kekuatan awal Tinggi Rendah Sedang Rendah

Kekuatan akhir Tinggi Tinggi Rendah Rendah

Jumlah panas yang dibebaskan

Sedang Rendah Tinggi Rendah

Tahanan terhadap reaksi kimia

Baik Baik Jelek Baik

Klasifikasi Semen Portland


Air


Fungsi Air pada pembuatan beton

Bereaksi dengan semen portland Menjadi bahan pelumas antara butir- butir agregat, agar dapat

mudah dikerjakan (di aduk, di tuang, dan di padatkan)

Untuk perawatan (curing) setelah proses pengecoran. Beton yang digunakan untuk kontruksi biasanya memiliki nilai FAS 0,45 0,65. Karena nilai FAS sangat berpengaruh pada kekuatan beton yang dihasilkan , maka nilai FAS harus di kontrol secara ketat. Air yang berlebihan akan menimbulkan banyaknya gelembung air setelah proses hidrasi selesai Air yang kurang menyebabkan tidak seluruh proses hidrasi selesai

Air yang digunakan untuk campuran beton harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut: 1. Air yang dipergunakan untuk pembuatan dan perawatan beton adalah air yang

tidak mengandung minyak, asam, garam-garam, alkali, bahan-bahan organik atau bahan-bahan yang dapat merusak mutu beton atau baja dan juga mempunyai pH yang tidak boleh > 6. Dalam hal ini dianjurkan bahwa air yang digunakan sebaiknya air bersih yang dapat diminum.

2. Apabila terdapat keragu-raguan mengenai air maka dianjurkan untuk mengirim contoh air yang akan dipakai ke lembaga pemeriksaan bahan-bahan yang diakui untuk diselidiki sampai berapa jauh air tersebut mengandung zat-zat yang dapat merusak beton atau tulangan baja.

3. Apabila pemeriksaan tersebut tidak dapat dilakukan maka diadakan percobaan perbandingan antara kekuatan tekan mortar semen + pasir dengan memakai air itu dan dengan memakai air suling. Air tersebut dapat dianggap memenuhi syarat dan dapat dipakai apabila kekuatan tekan mortar dengan memakai air itu pada umur 7 dan 28 hari paling sedikit adalah 90 % dari kekuatan tekan mortar dengan menggunakan air suling pada umur yang sama.

4. Jumlah air yang dipakai untuk membuat adukan beton dapat ditentukan dengan ukuran isi atau ukuran berat dan harus dilakukan setepat-tepatnya.


Bahan Tambah


Bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton

pada saat atau selama pencampuran itu berlangsung.

Untuk memenuhi kecocokan beton pada pekerjaan tertentu

dalam hal mengubah sifat-sifat, menghemat biaya, waktu yang

efisien, dan lain sebagainya.

Pengelompokan jenis bahan tambah:


Accelerating admixtures , berfungsi mengurangi waktu pengeringan dan mempercepat tercapainya kekuatan

Air retraining, berfungsi membentuk gelembung udara dengan diameter 1 mm selama pencampuran agar memudahkan pengerjaan dan menambah kekuatan awal beton

Pengurang air dan pengontrol pengeringan, bahan tambah ini berupa cairan. Air yang terkandung dalam bahan tambah merupakan bagian air campuran beton, sehingga kebutuhan air berkurang dan juga kandungan semen yang sebanding dengan pengurangan air

Penghalus gradasi, berfungsi untuk memperhalus perbedaan gradasi campuran beton, yaitu dengan memberikan ukuran butiran yang tidak ada atau kurang pada agregat, karena bahan ini berupa mineral, sehingga dapat meningkatkan mutu beton

Polimer, bahan tambah ini termasuk jenis baru yang menghasilkan beton dengan kekuatan tekan tinggi. Bahan tambah ini digunakan sebagai pengganti air campuran dengan faktor polimer-beton 0,30 0,45 untuk mendapatkan beton mutu tinggi

Superplastisizer , termasuk bahan tambah baru yang berfungsi mengurangi air tetapi nilai slump bertambah sehingga meningkatkan sifat mudah dikerjakan.

Agregat dan perekatnya

25 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DESAIN PELAT DAN BALOK BETON Prof.Ir. MOCHAMAD TEGUH, MSCE, PhD FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN, UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 00 - 01

1. Mudah dikerjakan (workability) Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan dikerjakan antara lain: a. Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara

pengerjaanadukan beton, karena diikuti dengan bertambahnya air campuran untuk memperoleh nilai fas yang tetap.

b. Pemakaian butir-butir batuan yang bulat mempermudah cara pengerjaan beton.

c. Jumlah air yang dipakai dalam campuran beton. Makin banyak air yangdipakai makin mudah beton segar dikerjakan.

d. Gradasi campuran pasir dan kerikil. Apabila mengikuti gradasi campuranyang telah disarankan oleh peraturan, maka adukan beton akan mudahdikerjakan.

e. Cara pemadatan adukan beton. Bila dilakukan dengan alat getar, makadiperlukan tingkat kelecakan (keenceran) yang berbeda.


Sifat sifat Beton

Sifat-sifat Beton Segar

2. Pemisahan kerikil (segregation) Segregation adalah terpisahnya agregat kasar dari campuran adukan beton,yang disebabkan oleh kelebihan air pada Campuran beton. Dimana terjadi pengendapan partikel yang berat ke dasar beton segar dan partikel-partikel yang lebihringan akan menuju ke permukaan beton segar. Hal-hal tersebut akan mengakibatkan beberapa keadaan pada beton yaitu a. terdapat rongga-rongga udara, b. beton menjadi tidak homogen c. permeabilitas serta keawetan berkurang


Sifat-sifat Beton Segar (lanjutan)

2. Pemisahan air (bleeding) bleeding adalah Kecerendungan campuran untuk naik ke

atas (memisahkan diri) pada betonsegar yang baru saja dipadatkan disebut

Hal ini disebabkanketidakmampuan bahan solid dalam campuran untuk menahan seluruh air campuranketika bahan itu bergerak ke bawah. Air naik ke atas sambil membawa semen dan butir-butir halus pasir, yang pada akhirnya setelah beton mengeras akan tampak sebagai selaput. Lapisan inidikenal sebagai laitance. Bleeding biasanya terjadi pada campuran beton basah(kelebihan air) atau campuran adukan beton dengan nilai slump tinggi


Sifat-sifat Beton Segar (lanjutan)

Sifat mekanis beton keras dapat diklarifikasikan sebagai :

1. sifat jangka pendek atau sesaat a. kekuatan tekan, b. Kekuatan tarik, c. Kekuatan geser, d. kekakuan yang diukur dengan modulus elastis

2. sifat jangka panjang. a. rangkak b. susut


Sifat sifat Beton

Sifat-sifat Beton Keras

Kekuatan beton meliputi :

a. kekuatan tekan, b. kekuatan tarik c. kekuatan geser.

Yang mempengaruhi kuat tekan beton adalah faktor air semen (fas),

semakin kecil fassemakin tinggi kuat tekan beton. Kekuatan beton semakain meningkat dengan bertambahnya umur.


Kekuatan (strength)

Ketahanan beton terhadap pengaruh yang merusak oleh kondisi sekitarnya hingga beton tidak mengalami kerusakan ( menimbulkan penurunan kekuatan tekan) adalah dimaksudkan sebagai durability of concrete. Umumnya kerusakan pada beton di daerah-daerah tropis disebabkan oleh pengaruh asam, pengaruh sulfat dan abrasi. Kondisi yang dapat mengurangi daya tahan beton dapat disebabkan faktor dari luar dan daridalam beton itu sendiri. A.Faktor luar antara lain:

a. cuaca, b. suhu yang ekstrem, c. erosi, d. kembang dan susut akibat basah atau kering yang silih berganti

dan pengaruh bahankimia. B. Faktor dari dalam yaitu reaksi agregat dengan senyawa alkali


Ketahanan

Kuat tekan beton adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan benda uji beton hancur apabila dibebani dengan gaya desak tertentu.


Kekuatan Tekan

2cmkgf

AP

= adalah tegangan desak, P adalah beban dan A adalah luas

bidang desak

Untuk menentukan kuat desak beton, dilakukan dengan membuat sampel berupa kubus ataupun slinder

15 cm

30 cm

A cm2 P kgf

15 cm

15 cm 15 cm

A cm2 P kgf

Kuat desak beton akan bergantung pada :

1. Jumlah air, semakin banyak air semakin lemah kekuatan beton

2. Jumlah dan jenis semen/PC, jumlah yang optimal akan lebih baik

3. Jenis, jumlah dan gradasi butir-butiran, terutama gradasi butiran kerikil

Jumlah yang dimaksud di atas dapat terdiri atas :

1. Berdasarkan perbandingan volume, misal 1 PC : 2 Pasir : 3 kerikil + air secukupnya

2. Berdasarkan perbandingan berat di disain mixed beton (concrete technology)


tabel komposisi berat semen, pasir, dan kerikil, serta volume air yang dibutuhkan untuk membuat 1 m3 beton dengan mutu tertentu.

Referensi tabel : SNI DT 91- 0008 2007 Tata Cara Perhitungan Harga Satuan Pekerjaan Beton, oleh Dept Pekerjaan Umum.



Kekuatan Tarik

Kuat tarik beton berkisar seperdelapan belas kuat desak pasa waktu umurnya masih muda,dan berkisar sepersepuluh sesudahnya. Biasanya tidak diperitungakan di dalam perencanaan bangunan beton. Kuat tarik merupakan bagian penting di dalam menahan retak-retak akibat perubahan kadar air dan suhu.

Pengujian yang dilakukan adalah seperti pembelahan silinder-silinder oleh suatu desakan ke arah diameternya. Apabila kuat tarik terlampaui , benda uji akan terbelah menjadi dua bagian dari ujung ke ujung


Kekuatan Tarik

LDPft

2=

ft = kuat tarik belah (N/m2) P = beban pada waktu belah (N) L = panjang benda uji silinder (m) D = diameter benda uji silinder (m)

Nilai Pendekatan untuk kuat tarik beton normal :

'57,0 fc

Kekuatan Geser

Di dalam praktek, geser dalam beton selalu di ikuti oleh desak dan tarik elemen lenturan, dan bahkan di dalam pengujian tidak mungkin menghilangkan elemen lentur.

L

P kgf

Regangan

apabila suatu batang dengan panjang L, luas tampang A didesak dengan beban P, selain akan menimbulkan tegangan maka batang akan memendek sebesar dan menimbulkan regangan

Regangan dedefinisikan sebagai rasio antara per-pendekan batang relatif terhadap panjang batang asli L

L

=

Dapat dibuat diagram tegangan regangan PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DESAIN PELAT DAN BALOK BETON Prof.Ir. MOCHAMAD TEGUH, MSCE, PhD FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN, UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 00 - 01

Ec

fc

0.5fc

c

fc

Diagram Tegangan-Regangan Desak Beton Semakin beton bermutu tinggi, maka diagram tegangan-regangan akan semakin tegak, tetapi regangan masimumnya akan semakin kecil.

fc

c o m

Regangan desak maksimum pada beton pada umummnya ditentukan,

c = 0,003 Gambar Diagram Tegangan Regangan Beton



Modulus Elastisitas Beton (Ec)

Modulus Elasitisitas adalah rasio tegangan normal terhadap regangan yang timbul akibat tegangan tersebut.

1

.5,0

c

cc

fE

=

Ec fc

0.5fc c

fc

c1

cc fE = 4700

Terdapat beberapa cara untuk menentukan Modulus Elastisitas Beton (Ec) yang diantaranya adalah sebagai berikut,

fc dan Ec dalam Mpa

1 Mpa = 10.2 kg/cm2


Rangkak

Rangkak merupakan peningkatan regangan terhadap waktu akibat beban yang terus menerus bekerja. Regangan tambahan akibat beban yang sama yang terus menerus bekerja disebut regangan rangkak.


Rangkak tidak menyebabkan dampak langsung pada kekuatan struktur tetapi akan mengakibatkan timbulnya distribusi tegangan pada beban kerja dan kemudian terjadi peningkatan lendutan (defleksi)


Susut

Susut pada beton adalah kontraksi akibat pengeringan dan perubahan kimiawiyang tergantung pada waktu dan keadaan kelembaban tetapi tidak pada tegangan

Proses susut pada beton apabila dihalangi secara tidak merata (oleh penulangan misalnya), akan menimbulkan deformasi yang umumnya bersifat menambah terhadap deformasi rangkak


Bentuk: - batang (polos, deform, dia.: 6 - 32 mm) - anyaman (utk tlg plat, ddg., str.cangkang)

ES

Regangan s

fyk

ftk

uk

Tega

ngan

s

Canai panas (hot rolled) Titik luluh tampak jelas

Diagram tegangan regangan baja tulangan:

ES

f0,2k ftk

uk 0,2 %

Canai dingin (cold worked) Titik luluh tidak jelas

Regangan s

Tega

ngan

s

Polos Deform

BAJA TULANGAN


Baja Tulangan

Diagram tegangan regangan baja tulangan untuk perancangan penampang beton bertulang disederhanakan menjadi sbb.


ES = 200 000 MPa

Regangan s

fy

ft

uk

Tega

ngan

s

y

y

ys

fE

=

y

oo f

f=

Modulus elastik Baja tulangan dihitung dengan :


Perkembangan Peraturan atau Pedoman Standard yang mengatur perencanaan dan pelaksanaan bangunan beton di Indonesia

PBI 1955

menggunakan metode elastik atau cara n, dengan menggunakan nilai banding modulus elastisitas baja dan beton, n yang bernilai tetap untuk segala keadaan bahan dan pembebanan. Batasan mutu bahan dalam peraturan baik, untuk beton maupun tulangan baja masih rendah disamping peraturan tata cara pelaksanaan yang sederhana sesuai dengan taraf teknologi yang dikuasai pada waktu itu

PBI 1971

1.Didalam perhitungan menggunakan metode elastik atau disebut juga sebagai cara n atau metode tegangan kerja, menggunakan nilai n yang variabel tergantung pada mutu beton dan waktu (kecepatan) pembebanan, serta keharusan untuk memasang tulangan rangkap bagi balok-balok yang ikut menentukan struktur.

2.Diperkenalkannya perhitungan metode kekuatan batas (ultimate) yang meskipun belum merupakan keharusan untuk menggunakannya, ditengahkan sebagai alternatif.

3.Diperkenalkannya dasar-dasar perhitungan tahan gempa.

SK SNI T-15-1991-03 SNI 03-2847-2002

1.Perhitungan perencanaan lebih diutamakan serta diarahlan untuk menggunakan metode kekuatan batas (ultimit)

2.Konsep perhitungan keamanan dan beban yang lebih realistik dihubungkan dengan tingka daktilitas struktur

3.Tata cara hitungan geser dan puntir pada kekuatan batas (ultimit)

4.Menggunakan satuan SI dan notasi disesuaikan dengan yang dipakai dikalangan internasional

5.Ketentuan-ketentuan detail penulangan lebih rinci untuk beberapa komponen struktur

6.Terdapat beberapa ketentuan mengenai struktur bangunan tahan gempa, beton prategang, pracetak, dll


SNI 03-2847-2002

Mengacu pada ACI 318 M -99 dan ACI 318-02


Metode Perencanaan Beton Bertulang

Analisis Struktur:

pada umumnya didasarkan pada teori elastisitas linier (bahan memenuhi Hukum Hook)

Perancangan Penampang Beton Bertulang:

Dengan memperhatikan sifat non linier beton (beton tdk menahan tarik karena retak)

Metoda Perancangan:

- cara elastis (cara n)

- cara batas (batas layan SLS, batas kekuatan ULS)

1. Metode tegangan kerja (Working Stress Methode) berpusat pada beban layan (yaitu beban pemakaian struktur), yang terutama dipakai sejak awal tahun 1900-an sampai 1960-an

2. Metode perencanaan kekuatan batas (Strength Design Methode)

terpusat pada keadaan pembebanan yang melampaui beban kerja pada saat struktur terancam keruntuhan, yang mulai

dikenal luas sejak 1983.


Metode Perencanaan Beton Bertulang

Ada dua filsafat / metode perencanaan beton bertulang :

Perancangan dengan Metode Tegangan Kerja:

beban yang diperhitungkan adalah service loads ( beban kerja ), sedangkan penampang komponen struktur direncanakan atau dianalisa bedasarkan pada nilai tegangan tekan lentur ijin yang umumnya ditentukan bernilai 0,45 fc, dimana pola distribusi tegangan tekan linier atau berbanding lurus dengan jarak terhadap garis netral.

Struktur direncanakan sedemikian sehingga tegangan yang diakibatkan oleh beban kerja nilainya lebih kecil dari pada tegangan yang diijinkan


Kendala dalam perencanaan metode tegangan kerja :


Perancangan dengan Cara Kekuatan Batas:


Unsur Struktur direncanakan terhadap beban terfaktor sedemikian rupa sehingga unsur struktur tersebut mempunyai kekuatan ultimit yang diinginkan

Harus dipenuhi syarat2 :

-batas layan (SLS = serviceability limit state)

- batas kekuatan (ULS = ultimit limit state)

- batas deformasi (mis. Lendutan)

- batas lebar retak

- batas tegangan - batas getaran

- kuat batas lentur dg/tanpa gaya aksial

- kuat batas geser, torsi dan pons

- patah lelah (fatigue, bbn. dinamik)

Perancangan dengan Cara Kekuatan Batas:


Sistem Pembebanan


Setiap elemen struktur mulai dari plat lantai, balok, kolom maupun fondasi dimaksudkan untuk menahan semua beban yang mengkin terjadi.

Dengan demikian setiap elemen struktur tersebut akan mempunyai kekuatan (resistance) tertentu sesuai dengan beban yang harus disukung

Setiap suatu struktur bangunan pasti akan berfungsi menahan beban (load) tertentu disamping harus menahan beratnya sendiri.

Walaupun intensitas beban telah ditentukan, tetapi pada prakteknya intensitas beban riil akan bervariasi, dengan demikan akan terdapat koef.variasi.

Beban (Load)


Beban yang harus ditahan oleh struktur bangunan pada umumnya terdiri atas

1) beban tetap yang pada umumnya berupa beban gravitasi. Beban tetap masih dapat dibagi menjadi :

a. Beban mati yaitu berat sendiri struktur dan beban apa saja yang menempel pada struktur pada waktu yang lama, misalnya plafond, ducting AC dll

b. Beban hidup atau beban berguna misalnya berat orang/perabot yang ada diatas lantai

2) beban sementara yaitu beban yang bekerja pada struktur untuk durasi yang relatif singkat, misalnya beban angin, beban gempa

Resistance


pada resistance, adanya variasi ukuran, kekuatan bahan, letak tulangan dsb nya, akan membuat resistance elemen akan bervariasi dan mempunyai koef. Variasi.

Yang menjadi persoalan adalah dimana sebaiknya letak sebaran variasi beban relatif terhadap sebaran resistance elemen struktur

Q (Load)

R (Resistance)

f

f

Q (Load) R (Resistance)

f


f


f

Sangat baik

Tidak baik

Standar minimal

Kondisi yang paling baik adalah apa-bila distribusi Resistance (R) jauh me-lampahui distribusi beban/Load (Q)

Kondisi yang paling jelek adalah apa-bila distribusi Resistance (R) jauh me-motong distribusi beban/Load (Q)

Kondisi standard adalah apabila distri-busi Resistance (R) hanya sedikit me-motong distribusi beban/Load (Q)

Q > R

Q > R

Sebaran resistance elemen struktur


f .m

Daerah tidak aman yaitu daerah perpotongan antara Q dengan R harus semakin kecil, artinya daerah yang lebih kecil dari .m (m adalah deviasi standar untuk resistance and adalah faktor keandalan, nilanya 3,0)


Faktor Aman (Factor of Safety) Factor of Safety secara sederhana dapat dimaknai sebagai adanya reserve

capacity/resistance. Apabila beban dan resistance dinotasikan sebagai Q dan R, maka Safety Factor (SF) secara sederhana dapat dinyatakan dalam

0>= QRSF Mengingat beban Q dan resistance R dua-duanya bersifat randaom varia-

bel, maka Factor of Safety (SF) juga versifat randon variabel. Di dalam persoalan praktis, angka aman atau factor of safety (SF) diturun-

kan dari suatu logika bahwa intensitas beban ada kalanya bertambah besar (naik), tetapi resistance berkemungkinan menurun. Hal tersebut akan menuju pada partial safety coefficient R dan Q, sehingga,

QR QR .. >


Yangmana R adalah partial safety coefficient yang nilainya < 1 dan Q adalah partial safety factor yang nilainya > 1. Terdapat metode/cara khusus bagaimana cara menentukan koefisien-2 tersebut, yaitu dengan melakukan penelitian di lapangan.

Secara praktis, koefisien-2 tersebut didalam Code disebut faktor reduksi kekuatan dan faktor beban . Dengan demikian hubungan antara resis-tance R dan beban Q akan menjadi,

QR .. >

Yangmana faktor reduksi kekuatan nilainya < 1 dan faktor beban nilainya > 1. Nilai faktor reduksi kekuatan tersebut akan berbeda-beda untuk peristiwa lentur, geser maupun torsi.


Faktor Aman dalam Hitungan Str. Beton Bertulang

Beban: D, L, W, E

Gaya Internal, mis.: MD, ML, MW, ME

Kuat Perlu, mis.: Mu = 1,2 MD + 1,6 ML

Analisis Struktur (elastis linier)

Faktor Beban

Dimensi Penampang & Kuat Bahan: fc, fy

Hitungan Kuat Penampang: dg Asumsi2 pada Model Bahan & Mekanik Penampang

Kuat Nominal Penampang: mis.: Mn

Faktor Reduksi Kekuatan

Kuat Rencana Penampang: mis.: Md = 0,8 Mn

< =


Faktor Reduksi Kekuatan

Beberapa nilai yg penting, untuk: SNI T-15-1991-03 SNI 03-xxxx-2002 Lentur, tanpa beban aksial 0,80 0,80 Aksial tarik 0,80 0,80 Aksial tarik dengan lentur 0,80 0,80 Aksial desak 0,70 atau 0,65 0,70 atau 0,65 Aksial desak dengan lentur 0,70 atau 0,65 0,70 atau 0,65 Geser 0,60 0,75 Torsi 0,60 0,75

Tumpuan pada beton (bearing) 0,70 0,65

Faktor reduksi kekuatan a.l. untuk memperhitungkan adanya kemungkinan:

- kesalahan hitung (pemodelan/penyederhanaan perilaku bahan dan perilaku str.beton bertulang; pembulatan angka2),

- kekurangan mutu bahan, - kekurangan dimensi,

- ketelitian pelaksanaan (mis. letak baja tulangan).


LLLD LDR ... +

Macam-Macam Faktor Beban

LLLD LDU .. +

Sebagaimana disampaikan sebelumnya bahwa intensitas beban berkemung-kinan bertambah besar sampai pada level beban ultimit (U). Pada level beban ultimit, maka reistance atau kekuatan elemen juga mencapai kondisi ultimit (U)

Pada kondisi tersebut maka hubungan antara resistance R dengan beban Q untuk beban mati (D) dan beban hidup L akan menjadi,

a. Beban Gravitasi


{ }ELDR ELLLD .... ++

{ }ELDU ELLLD ... ++

b. Kombinasi Beban Gravitasi dan Beban Sementara Terdapat banyak kombinasi pembebanan, namun demikian kombinasi pembebaban yang umumnya menentukan adalah kombinasi antara beban mati (DL), beban hidup (LL) dan beban gempa E. Faktor beban untuk kombinasi beban tersebut adalah :


Faktor Beban pada Kondisi Ultimit

Kondisi ultimit adalah kondisi yang mana inensitas beban meningkat sampai pada batas ultimit tertentu. Meningkatnya beban sehingga mencapai kondisi ultimit ditunjukkan oleh adanya faktor beban yang nilainya > 1.

Beban Ultimit Menurut Beberapa Codes

perbedaan faktor beban antara SK SNI 1991 dan SNI 2000


Beban SK SNI T-15-1991-03 SNI 03-xxxx-2002 Beban Mati U = 1,4 D Beban Mati & Hidup U = 1,2 D + 1,6 L U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R)

Beban Angin U = 0,75 (1,2 D + 1,6 L + 1,6 W) U = 0,9 D + 1,3 W

U = 1,2 D + 1,0 L + 0,5 (A atau R) + 1,6 W U = 0,9 D + 1,6 W

Beban Gempa U = 1,05 (D + LR + E) U = 0,9 (D + E)

U = 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E U = 0,9 D + 1,0 E

Tekanan Tanah U = 1,2 D + 1,6 L + 1,6 H U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R) + 1,6 H

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

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

Beban Dinamik Diperhitungkan pd L: Fak.Kejut x L Diperhitungkan pd L: Fak.Kejut x L

Beban Fluida Ditambahkan: 1,2 F U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R) + 1,2 F U = 1,4 D + 1,4 F

Tumbukan P Ditambahkan: 1,2 P

Desain Pelat Balok - Kuliah 1

Documents

Transcript of Desain Pelat Balok - Kuliah 1