Struktur Beton Bertulang II

15
MODUL KULIAH STRUKTUR BETON BERTULANG II Bahan Kuliah E-Learning Kelas Karyawan Minggu ke : 1 PENDAHULUAN Oleh Dr. Ir. Resmi Bestari Muin, MS PRODI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL dan PERENCANAAN UNIVERSITAS MERCU BUANA 2008

Transcript of Struktur Beton Bertulang II

Page 1: Struktur Beton Bertulang II

MODUL KULIAH

STRUKTUR BETON BERTULANG II

Bahan Kuliah E-Learning

Kelas Karyawan

Minggu ke : 1

PENDAHULUAN

Oleh

Dr. Ir. Resmi Bestari Muin, MS

PRODI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL dan PERENCANAAN

UNIVERSITAS MERCU BUANA

2008

Page 2: Struktur Beton Bertulang II

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI i

I Rencana Perkuliahan 1

I.1 Pengantar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

I.2 Deskripsi Perkuliahan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

I.3 Tujuan Umum Pembelajaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

I.4 Tujuan Khusus Pembelajaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

I.5 Organisasi Materi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

I.6 Literatur yang Digunakan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

I.7 Aktivitas Pembelajaran dan Aturan Perkuliahan . . . . . . . . . . . . . 2

I.7.1 Aktivitas Pembelajaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

I.7.2 Sistim Evaluasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

II Pendahuluan 4

II.1 Review dasar-dasar Teori Beton Bertulang . . . . . . . . . . . . . . . . 4

II.1.1 Cara Perencanaan Komponen Beton Bertulang . . . . . . . . . 4

II.1.2 Perencanaan Dengan Beban Terfaktor . . . . . . . . . . . . . . 4

II.1.3 Tipe Keruntuhan pada Komponen Beton Bertulang . . . . . . . 4

II.1.4 Istilah-istilah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

II.2 Pengertian Kolom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

II.3 Jenis-jenis Kolom Beton Bertulang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

II.4 Kolom Pendek versus Kolom Langsing . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

III Analisis dan Perencanaan 12

III.1 Analisis Versus Disain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

III.2 Perencanaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

III.2.1 Anggapan Dasar Perencanaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

III.2.2 Perencanaan Kolom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

i

Page 3: Struktur Beton Bertulang II

BAB I Rencana Perkuliahan

I.1 Pengantar

Struktur Beton Bertulang II ini merupakan kelanjutan dari perkuliahan Struktur Be-

ton Bertulang I.

Berbeda dari bahan kuliah Struktur Beton Bertulang I yang lebih menekankan pem-

bahasan tentang perilaku elemen balok beton bertulang, bahan kuliah Struktur Beton

Bertulang II ini lebih menekankan pada elemen kolom Struktur Beton Bertulang.

I.2 Deskripsi Perkuliahan

Perkuliahan Struktur Bertulang ini meliputi :

Perilaku kolom beton bertulang akibat kombinasi beban lentur dan aksial, factor re-

duksi kekuatan, diagram interaksi, desain kolom pendek, desain kolom langsing, desain

sengkang kolom, panjang penyaluran.

I.3 Tujuan Umum Pembelajaran

Adapun sebagai tujuan umum pembelajaran adalah :

Agar mahasiswa memahami teori dasar karakteristik elemen kolom Beton Bertulang

dan panjang penyaluran tulangan.

I.4 Tujuan Khusus Pembelajaran

Selain tujuan umum pembelajaran diatas, perkuliahan ini juga mempunyai tujuan

khusus pembelajaran, yakni :

Agar mahasiswa mampu merencanakan kolom Struktur Beton Bertulang berdasarkan

teori dan Standar/Aturan yang berlaku, dan mampu merencanakan panjang penyalu-

ran tulangan beton.

1

Page 4: Struktur Beton Bertulang II

I.5 Organisasi Materi

Materi perkuliahan terdiri dari :

Materi Jumlah minggu

1. Pendahuluan 1 x

2. Kolom Pendek 1 x

3. Diagram Interaksi 4 x

4. Disain Kolom Pendek 2 x

5. Kolom Langsing 1 x

6. Review Analisis Struktur Metoda Cross 1 x

7. Disain Kolom Langsing 1 x

8. Sengkang kolom 1 x

9. Perencanaan Kolom Biaksial 1 x

10. Panjang penyaluran 2 x

I.6 Literatur yang Digunakan

• Dept. Kimpraswil, 2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang Untuk

Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002

• MacGregor, J. G., dan Wight, J., K., 2005, Reinforced Concrete Structure, Prentice-

Hall,Inc, New Jersey.

• Vis, W. C., Kusuma, G., 1995, Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang (Berdasarkan

SKSNI T-15-1991-03), Seri Beton 1, Erlangga, Jakarta.

• Vis, W. C., Kusuma, G., 1995, Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang

(Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03), Seri Beton 4, Erlangga, Jakarta.

I.7 Aktivitas Pembelajaran dan Aturan Perkuliahan

I.7.1 Aktivitas Pembelajaran

1. Perkuliahan : pertemuan ke 1, 4, 7, 11 dan 14.

2. Pembelajaran melalui E-Learning setiap minggu.

2

Page 5: Struktur Beton Bertulang II

3. Quiz, untuk setiap materi minggu terkait.

4. Diskusi melalui Forum E-Learning setiap minggu..

5. Ujian Tengah Semester.

6. Ujian Akhir Semester.

I.7.2 Sistim Evaluasi

Bentuk Evaluasi persentase nilai

1. Quiz 25 %

2. UTS 25 %

3. UAS 35 %

4. Aktif di Forum 15 %

3

Page 6: Struktur Beton Bertulang II

BAB II Pendahuluan

II.1 Review dasar-dasar Teori Beton Bertulang

Sebelum masuk pada materi Struktur Beton Bertulang II, ada beberapa hal yang perlu

diingat kembali mengenai dasar-dasar teori bertulang yang telah dibahas pada Struktur

Beton Bertulang I, yakni :

II.1.1 Cara Perencanaan Komponen Beton Bertulang

Perencanaan komponen beton bertulang dapat dilakukan dengan cara :

• Beban Batas / Beban Terfaktor. Cara ini lebih disaran Peraturan Beton

Bertulang Indonesia untuk digunakan pada perencanaan.

• Beban Kerja. Cara ini merupakan cara alternatif dalam perencanaan. Pada

cara ini tegangan yang terjadi dibatasi oleh tegangan izin.

II.1.2 Perencanaan Dengan Beban Terfaktor

Pada perencanaan komponen beton bertulang dengan cara beban terfaktor, maka :

• Beban yang digunakan adalah beban yang sudah dikalikan dengan suatu faktor.

• Kekuatan beton yang digunakan adalah kekuatan batasnya ( f ′c ) x faktor reduksi

(φ) .

II.1.3 Tipe Keruntuhan pada Komponen Beton Bertulang

Ada 3 kemungkinan type / kasus keruntuhan yang terjadi pada perencanaan dengan

menggunakan kekuatan batas ini :

• Tulangan Kuat (Overreinvorced). Keruntuhan type ini terjadi akibat tulan-

gan terlalu banyak, sehingga beton yang tertekan hancur terlebih dahulu (beton

4

Page 7: Struktur Beton Bertulang II

mencapai kekuatan batasnya terlebih dahulu). Keruntuhan ini terjadi secara

tiba-tiba (brittle failure).

Gambar II.1. Contoh Tulangan Kuat (Overreinvorced) dan Regangannya

• Tulangan Lemah (Underreinvorced). Pada kasus ini tulangan mencapai

tegangan lelehnya (fy) terlebih dahulu, setelah itu baru beton mencapai regangan

batasnya ( εc ), dan selanjutnya struktur runtuh. Pada kasus ini terlihat ada

tanda-tanda berupa defleksi yang besar sebelum terjadi keruntuhan.

• Balanced Reinvorced . Pada type keruntuhan ini, saat terjadi keruntuhan (

beton mencapai regangan batasnya, εc ), tulangan juga pas mencapai tegangan

lelehnya (fy) . Keruntuhan ini juga terjadi secara tiba-tiba.

II.1.4 Istilah-istilah

Beberapa istilah-istilah pada dasar-dasar perencanaan struktur beton bertulang :

• Tegangan : intensitas gaya per satuan luas yang dinyatakan dalam satuan

kg/cm2 , Mpa atau N/mm2 .

5

Page 8: Struktur Beton Bertulang II

Gambar II.2. Contoh Tulangan Lemah (Underreinvorced) dan Regangannya

Gambar II.3. Contoh Tulangan Seimbang (Balanced Reinvorced)dan Regangannya

6

Page 9: Struktur Beton Bertulang II

• f ′c (kuat tekan beton yang disyaratkan) : tegangan beton yang ditetapkan/digunakan

pada perencanaan, dengan aplikasi pengujian di lapangan berupa hasil benda uji

berbentuk silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm.

• fy ( kuat tarik leleh ) : tegangan tarik leleh minimum yang disyaratkan pada

tulangan.

• Kuat nominal : kemampuan elemen atau penampang struktur dalam menerima

beban yang dihitung berdasarkan ketentuan dan asumsi dari tata cara pada SNI

03-2847-2002.

– Jika berupa momen, maka kuat nominal dimaksud adalah momen nominal

( Mn ).

– Jika berupa gaya tekan, maka kuat nominal dimaksud adalah kuat tekan

nominal ( Pn ).

– Jika berupa gaya geser, maka kuat nominal dimaksud adalah kuat geser

nominal ( Vn ).

• Beban terfaktor : Beban kerja yang telah dikalikan dengan faktor beban yang

ditentukan dalam pasal 11.2 SNI 03-2847-2002.

• Kuat Perlu : kekuatan suatu komponen struktur / penampang yang diperlukan

untuk menahan beban terfaktor dalam suatu kombinasi beban.

• Kuat rencana : kuat nominal x faktor reduksi kekuatan komponen struktur (φ)

menurut pasal 11.3 SNI 03-2847-2002, yang mana nilai φ < 1. Artinya kekuatan

elemen struktur beton bertulang yang digunakan pada perencanaan lebih kecil

dari kemampuan elemen itu yang sesungguhnya (kuat nominalnya)

Selain itu pada setiap perencanaan elemen struktur beton bertulang, diharuskan

:

7

Page 10: Struktur Beton Bertulang II

Kuat rencana ≥ Kuatperlu

artinya :

φMn ≥ Mu

φVn ≥ Vu

φPn ≥ Pu

dimana :

Mu, Vu dan Pu merupakan kekuatan momen, gaya geser dan gaya tekan yang

diperlukan untuk menerima beban terfaktor.

II.2 Pengertian Kolom

Kolom merupakan elemen tekan yang menumpu / menahan balok yang memikul

beban-beban pada lantai. Sehingga kolom ini sangat berarti bagi struktur. Jika kolom

runtuh, maka runtuh pulalah bangunan secara keseluruhan. Elemen struktur beton

Gambar II.4. Kolom Beton

bertulang dikategorikan sebagai kolom jika,

• Lb≥ 3 , L = panjang kolom , b = lebar penampang kolom

• Jika Lb

< 3 , elemen tersebut dinamakan pedestal.

Pada umumnya kolom beton tidak hanya menerima beban aksial tekan, tapi juga

momen.

8

Page 11: Struktur Beton Bertulang II

II.3 Jenis-jenis Kolom Beton Bertulang

Berdasarkan bentuk dan komposisi material yang umum digunakan, maka kolom bertu-

lang dapat dibagi dalam beberapa type berikut :

1. Kolom empat persegi dengan tulangan longitudinal dan tulangan pengikat

lateral / sengkang. Bentuk penampang kolom bisa berupa bujur sangkar atau

berupa empat persegi panjang. Kolom dengan bentuk empat persegi ini meru-

pakan bentuk yang paling banyak digunakan, mengingat pembuatannya yang

lebih mudah, perencanaannya yang relatif lebih sederhana serta penggunaan tu-

langan longitudinal yang lebih efektif (jika ada beban momen lentur) dari type

lainnya.

2. Kolom bulat dengan tulangan longitudinal dan tulangan pengikat spiral atau

tulangan pengikat lateral. Kolom ini mempunyai bentuk yag lebih bagus diband-

ing bentuk yang pertama di atas, namun pembuatannya lebih sulit dan penggu-

naan tulangan longitudinalnya kurang efektif (jika ada beban momen lentur)

dibandingkan dari type yang pertama di atas.

3. Kolom komposit. Pada jenis kolom ini, digunakan profil baja sebagai pemikul

lentur pada kolom. Selain itu tulangan longitudial dan tulangan pengikat juga

ditambahkan bila perlu. Bentuk ini biasanya digunakan, apabila jika hanya meng-

gunakan kolom bertulang biasa diperoleh ukuran yang sangat besar karena be-

bannya yang cukup besar, dan disisi lain diharapkan ukuran kolom tidak terlalu

besar.

Berdasarkan kelangsingannya, kolom dapat dibagi atas :

• Kolom Pendek, dimana masalah tekuk tidak perlu menjadi perhatian dalam

merencanakan kolom karena pengaruhnya cukup kecil.

• Kolom Langsing, dimana masalah tekuk perlu diperhitungkan dalam meren-

canakan kolom.

9

Page 12: Struktur Beton Bertulang II

(1) (2) (3)

Gambar II.5. Jenis Kolom Berdasrkan Betuk dan Komposisi Material

10

Page 13: Struktur Beton Bertulang II

II.4 Kolom Pendek versus Kolom Langsing

Menurut peraturan beton bertulang Indonesia : SNI 03-2847-2002, masalah tekuk

dapat diabaikan atau kolom direncanakan sebagai kolom pendek, jika :

k`u

r≤ 34− 12

(M1

M2

)dimana :

k = faktor panjang efektif komponen struktur tekan (akan dibahas lebih lanjut pada

perkuliahan yang berkenaan dengan topik Kolom Langsing).

`u = panjang bentang komponen struktur lentur (balok/pelat) yang diukur dari pusat

ke pusat titik kumpul.

r = jari-jari girasi penampang kolom.

M1 = momen ujung terfaktor yang lebih kecil pada kolom.

M2 = momen ujung terfaktor yang lebih besar pada kolom.(M1

M2

)bernilai positif bila kolom melentur dengan kelengkungan tunggal.(

M1

M2

)bernilai negatif bila kolom melentur dengan kelengkungan ganda.

Gambar II.6. Kelengkungan Tunggal dan Kelengkungan Ganda

11

Page 14: Struktur Beton Bertulang II

BAB III Analisis dan Perencanaan

III.1 Analisis Versus Disain

Ada 2 macam perhitungan yang perlu dilakukan dalam mempelajari permasalahan

beton bertulang :

1. Analisis.

Pada perhitungan analisis, suatu penampang dengan data-data yang sudah dike-

tahui, antara lain

• ukuran penampang : lebar, tinggi.

• data tulangan : diameter dan jumlah tulangan.

• mutu beton.

• mutu baja.

ingin dicari kapasitas/kemampuan/kekuatan penampang menerima beban.

Kekuatan ini selanjutnya disebut sebagai kekuatan nominal penampang.

Kekuatan nominal penampang yang menerima beban aksial dan lentur adalah

gaya aksial nominal (Pn) dan momen nominal (Mn).

2. Disain.

Pada perhitugan ini, dengan data-data gaya-gaya yang bekerja pada penampang

akibat beban (beban yang sudah dikalikan faktor keamanan), setelah ditetapkan

kekuatan/mutu beton dan baja yang akan digunakan, dicari ukuran penampang

yang cocok serta tulangan yang diperlukan agar struktur dijamin dapat menahan

beban-beban tersebut.

III.2 Perencanaan

III.2.1 Anggapan Dasar Perencanaan

Kekuatan kolom beton bertulang direncanakan dengan anggapan-anggapan/asumsi-

asumsi sebagai berikut :

12

Page 15: Struktur Beton Bertulang II

• Distribusi regangan disepanjang permukaan penampang kolom bersifat linier.

• Tidak terjadi slip antara beton dengan tulangan.

• Regangan tekan maksimum beton pada kondisi ultimit = 0.003

• Kekuatan tarik beton diabaikan, karena jauh lebih kecil dari kekuatan tarik baja

tulangan, sehingga tidak berarti.

III.2.2 Perencanaan Kolom

SNI Beton 03-2847-2002 pasal 12.9.1 membatasi rasio tulangan (ρ) pada kolom, sbb

0, 01 ≤ ρ ≤ 0, 08 dimana ρ =Ast

Ag

Ag = luas total penampang kolom (termasuk luas penamp. tul.)

Ast = luas total penampang tulangan

Walaupun ρmax dapat diambil 0, 08, kenyataan di lapangan hal ini sulit dilaksanakan,

apalagi jika perlu ada sambungan lewatan.

Untuk Indonesia, karena harga besi tulangan jauh lebih mahal dari bahan beton, maka

biasanya rasio tulangan yang ekonomis berkisar antara 1-4%, tergantung lokasi daerah.

13