Perencanaan Struktur Beton Bertulang - PowerPoint PPT Presentation

About This Presentation
Title:

Perencanaan Struktur Beton Bertulang

Description:

Bab VI Perencanaan Struktur Beton Bertulang Beton dan Beton Bertulang Beton adalah campuran pasir, kerikil atau batu pecah, semen, dan air. Bahan lain (admixtures ... – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:4740
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 71
Provided by: Laboratori76
Category:

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: Perencanaan Struktur Beton Bertulang


1
Perencanaan Struktur Beton Bertulang
  • Bab VI

2
Beton dan Beton Bertulang
  • Beton adalah campuran pasir, kerikil atau batu
    pecah, semen, dan air.
  • Bahan lain (admixtures) dapat ditambahkan pada
    campuran beton untuk meningkatkan workability,
    durability, dan waktu pengerasan.
  • Beton mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, dan
    kekuatan tarik yang rendah.
  • Beton dapat retak karena adanya tegangan tarik
    akibat beban, susut yang tertahan, atau perubahan
    temperatur.
  • Beton bertulang adalah kombinasi dari beton dan
    baja, dimana baja tulangan memberikan kekuatan
    tarik yang tidak dimiliki beton. Baja tulangan
    juga dapat memberikan tambahan kekuatan tekan
    pada struktur beton.

3
Towers
CN Tower, 1975
4
Cantilever
Ganter Bridge, 1980, Swiss
5
Water Building
Dutch Sea Barrier
6
Komponen Struktur Beton Bertulang
7
Keuntungan Penggunaan Beton Bertulang untuk
Material Struktur
  • Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi dibandingkan
    kebanyakan material lain.
  • Cukup tahan terhadap api dan air.
  • Sangat kaku.
  • Pemeliharaan yang mudah.
  • Umur bangunan yang panjang.
  • Mudah diproduksi, terbuat dari bahan-bahan yang
    tersedia lokal (batu pecah/kerikil, pasir, dan
    air), dan sebagian kecil semen dan baja tulangan
    yang dapat didatangkan dari tempat lain.
  • Dapat digunakan untuk berbagai bentuk elemen
    struktur (balok, kolom, pelat, cangkang, dll).
  • Ekonomis, terutama untuk struktur pondasi,
    basement, pier, dll.
  • Tidak memerlukan tenaga kerja dilatih khusus.

8
Kerugian Penggunaan Beton Bertulang untuk
Material Struktur
  • Mempunyai kekuatan tarik yang rendah sehingga
    memerlukan baja tulangan untuk menahan tarik.
  • Memerlukan cetakan/bekisting serta formwork
    sampai beton mengeras, yang biayanya bisa cukup
    tinggi.
  • Struktur umumnya berat karena kekuatan yang
    rendah per unit berat.
  • Struktur umumnya berdimensi besar karena kekuatan
    yang rendah per unit volume.
  • Properties dan karakteristik beton bervariasi
    sesuai dengan proporsi campuran dan proses
    mixing.
  • Berubah volumenya sejalan dengan waktu (adanya
    susut dan rangkak).

9
Mekanisme Struktur Beton dan Beton Bertulang
  • Retak terjadi pada beton karena tidak kuat
    memikul tegangan tarik
  • Baja tulangan tarik diberikan untuk memikul
    tegangan tarik pada struktur beton bertulang

10
Perencanaan Struktur
  • Tujuan Disain Struktur harus memenuhi kriteria
    berikut,
  • Sesuai dengan fungsi/kebutuhan
  • Ekonomis
  • Layak secara struktural
  • Pemeliharaan mudah
  • Proses Disain
  • Definisi kebutuhan dan prioritas
  • Pengembangan konsep sistem struktur
  • Disain elemen-elemen struktur

11
Prinsip Dasar Disain
  • Kekuatan gt beban
  • Berlaku untuk semua gaya dalam, yaitu momen
    lentur, gaya geser, dan gaya aksial
  • ?Rn gt ?1S1 ?2S2
  • ? adalah faktor reduksi kekuatan/tahanan, ?i
    adalah faktor beban
  • ? bervariasi sesuai dengan sifat gaya,
  • Lentur, ? 0.90
  • Geser dan torsi, ? 0.85
  • Aksial tarik, ? 0.90
  • Aksial tekan, dengan tulangan spiral, ? 0.75
  • Aksial tekan, dengan tulangan lain, ? 0.70

12
Prinsip Dasar Disain
  • ? bervariasi sesuai dengan sifat beban dan
    peraturan
  • Beban yang umum bekerja
  • Beban mati atau berat sendiri (D)
  • Beban hidup (L)
  • Beban atap (Lr)
  • Beban hujan (R)
  • Beban gempa (E)
  • Beban angin (W), dll
  • Kombinasi beban yang umum dipakai
  • U 1.4D 1.7 L
  • U 1.2D 1.6 L E

13
Struktur Beton Bertulang
14
Properties Beton Bertulang
  • Kekuatan tekan
  • Modulus Elastisitas
  • Rasio Poisson
  • Susut (Shrinkage)
  • Rangkak (Creep)
  • Kekuatan tarik
  • Kekuatan geser

15
Material Beton
  • Hubungan regangan vs waktu

16
Material Beton
  • Hubungan tegangan-regangan

17
Material Beton
  • Hubungan kekuatan vs waktu

18
Kekuatan Tekan (fc)
  • Tipikal kurva tegangan-regangan beton

19
Kekuatan Tekan (fc)
  • Kurva tegangan regangan bersifat linier hingga
    1/3 sampai 1/2 dari kekuatan tekan ultimate,
    setelah itu kurva bersifat non linier
  • Tidak terdapat titik leleh yang jelas, kurva
    cenderung smooth
  • Kekuatan tekan ultimate tercapai pada regangan
    sebesar 0.002
  • Beton hancur pada regangan 0.003 sampai 0.004.
    Untuk perhitungan, diasumsikan regangan ultimate
    beton adalah 0.003
  • Beton mutu rendah lebih daktail dari beton mutu
    tinggi, yaitu mempunyai regangan yang lebih besar
    pada saat hancur

20
Kekuatan Tekan (fc)
  • Ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder
    beton (ukuran 15 x 30 cm) usia 28 hari
  • Dipengaruhi oleh
  • Perbandingan air/semen (water/cement ratio)
  • Tipe semen
  • Admixtures/bahan tambahan
  • Agregat
  • Kelembaban pada waktu beton mengeras
  • Temperatur pada waktu beton mengeras
  • Umur beton
  • Kecepatan pembebanan

21
Modulus Elastisitas, Ec
  • Beberapa definisi
  • Modulus awal, yaitu slope atau kemiringan kurva
    tegangan regangan di titik awal kurva
  • Modulus tangen, yaitu slope atau kemiringan di
    suatu titik pada kurva tegangan regangan,
    misalkan pada kekuatan 50 dari kekuatan ultimate
  • Nilai Modulus Elastisitas
  • Ec wc1.5 (0.043) ?fc (SI Unit)
  • Ec wc1.5 (33) ?fc (Imperial Unit)
  • Untuk beton normal, wc 2320 kg/m3 (atau 145
    lb/ft3 )
  • Ec 4700 ?fc (SI Unit)
  • Ec 57000 ?fc (Imperial Unit)

22
Kekuatan Tarik
  • Kekuatan tarik (modulus of rupture)
  • fr 6M/(bh2)
  • Kekuatan tarik split test (tensile
    flexural strength) ft 2P/(?ld)

23
Susut (Shrinkage)
  • Pada saat adukan beton mengeras, sebagian dari
    air akan menguap. Akibatnya beton akan menyusut
    dan retak.
  • Retak dapat mengurangi kekuatan elemen struktur,
    dan dapat menyebabkan baja tulangan terbuka
    sehingga rawan terhadap korosi.
  • Susut berlangsung pada waktu yang lama, tetapi
    90 terjadi pada tahun pertama.
  • Semakin luas permukaan beton yang terbuka,
    semakin tinggi tingkat susut yang terjadi.
  • Untuk mengurangi susut
  • Gunakan air secukupnya pada campuran beton
  • Permukaan beton harus terus dibasahi selama
    pengeringan berlangsung (curing)
  • Pengecoran elemen besar (plat, dinding, dll)
    dilangsungkan secara bertahap
  • Gunakan sambungan struktur untuk mengontrol
    lokasi retak
  • Gunakan tulangan susut
  • Gunakan agregat yang padat dan tidak berongga
    (porous)

24
Rangkak (Creep)
  • Pada saat mengalami beban, beton akan terus
    berdeformasi sejalan dengan waktu. Deformasi
    tambahan ini disebut dengan rangkak atau plastic
    flow.
  • Pada saat struktur dibebani, deformasi elastis
    akan langsung terjadi pada struktur,
  • Jika beban terus bekerja, deformasi akan terus
    bertambah, hingga deformasi akhir dapat mencapai
    dua atau tiga kali deformasi elastis.
  • Jika beban dipindahkan, struktur akan kehilangan
    deformasi elastisnya, tetapi hanya sebagian kecil
    dari deformasi tambahan/rangkak yang akan hilang.
  • Sekitar 75 dari rangkak terjadi pada tahun
    pertama.

25
Beton normal vs Beton ringan
26
Baja Tulangan
  • Terdiri dari tulangan polos dan tulangan ulir
  • Umumnya kekuatan tarik baja
  • Tulangan polos fy 240 MPa
  • Tulangan ulir fy 400 Mpa

27
Kurva Tegangan-Regangan Baja Tulangan
28
Ukuran Baja Tulangan
29
Pembebanan pada Struktur
  • Jenis beban
  • Beban mati/Dead Loads (DL) berat sendiri
    struktur, beban permanen
  • Beban hidup/Live Loads (LL) berubah besar dan
    lokasinya
  • Beban lingkungan gempa (E), angin (W), hujan
    (R), dll
  • Kombinasi beban ditentukan oleh peraturan, misal
  • 1.4 D
  • 1.2 D 1.6 L

30
Analisis Lentur Balok Beton Bertulang
  • Balok mengalami 3 tahap sebelum runtuh
  • Sebelum retak (uncracked concrete stage)
  • Setelah retak tegangan elastis (concrete
    cracked-elastic stresses stage),
  • Kekuatan ultimate (ultimate strength stage)

31
Analisis Lentur Balok Beton Bertulang
32
Analisis Lentur Balok Beton Bertulang
33
Analisis Lentur Balok Beton Bertulang
34
Uncracked concrete stage
  • Tegangan tarik beton fc lt fr
  • fr 0.7 ?fc (SI Unit)
  • fr 7.5 ?fc (US Unit)
  • Dibatasi oleh momen pada saat retak (cracking
    moment) Mcr
  • Mcr fr Ig / yt

35
Contoh 1 Cracking Moment
36
Contoh 1 Cracking Moment
37
Concrete Cracked Elastic Stresses Stage
  • Beton di bawah garis netral (NA) tidak memikul
    gaya tarik, dan sepenuhnya ditahan oleh baja
  • NA ditentukan dengan prinsip transformed area (n
    x Ac)
  • Rasio modulus
  • n Es/Ec

38
Contoh 2 Bending Moment for Cracked Concrete
39
Ultimate Strength Stage
  • Asumsi
  • Tulangan tarik leleh sebelum beton di daerah
    tekan hancur
  • Diagram kurva tegangan beton dapat didekati
    dengan bentuk segi empat

40
Ultimate Strength Stage
  • Penyederhanaan kurva tegangan beton
  • US Unit
  • SI Unit

41
Ultimate Strength Stage
  • Prosedur Analisis
  • Hitung gaya tarik T As fy
  • Hitung C 0.85 fc a b, dan dengan T C,
    tentukan nilai a
  • Hitung jarak antara T dan C (untuk penampang segi
    empat, jarak tersebut adalah d a/2)
  • Tentukan Mn sebagai T atau C dikalikan dengan
    jarak antara kedua gaya tersebut

42
Contoh 3 Nominal moment
43
Keruntuhan Balok Beton Bertulang
  • Tension failure
  • tulangan leleh sebelum beton hancur
  • balok bersifat under-reinforced
  • Compression failure
  • beton hancur sebelum tulangan leleh
  • balok bersifat over-reinforced
  • Balanced failure
  • beton hancur dan tulangan leleh secara bersamaan
  • balok bersifat balanced-reinforced

44
Keruntuhan Balok Beton Bertulang
45
Luas Tulangan Minimum
  • Diperlukan untuk mencegah balok runtuh mendadak
  • Berdasarkan peraturan

46
Luas Tulangan Balanced ?b
  • Beton hancur dan tulangan leleh secara bersamaan

47
Tulangan Tekan/Negatif
  • Tulangan tekan/negatif adalah tulangan yang
    berada di daerah tekan balok
  • Balok yang mempunyai tulangan tarik dan tekan
    disebut doubly reinforced beams
  • Momen Nominal

48
Contoh 4 Doubly Reinforced Beams
SOLUTION
49
Contoh 4 Doubly Reinforced Beams
50
Tulangan Transversal/Geser
  • Memikul sebagian gaya geser pada balok
  • Menahan retak geser pada balok
  • Meningkatkan kekuatan dan daktilitas balok

51
Tulangan Transversal (Stirrup)
52
Kekuatan Geser Balok
  • Kuat geser nominal
  • Vn Vc Vs
  • Kuat geser beton
  • Vc 2 ?fc bw d (US Unit)
  • Vc (?fc bw d)/6 (SI Unit)
  • Kuat geser tulangan
  • Vs Av fy d/s

53
(No Transcript)
54
Contoh 5 Stirrup
55
Contoh 5 Stirrup
56
(No Transcript)
57
Perencanaan Balok (Komponen Struktur Lentur)
pada SNI
58
Komponen Struktur Lentur (Balok)
  • Persyaratan Gaya
  • Gaya aksial tekan terfaktor pada komponen
    struktur tidak melebihi
  • Persyaratan Geometri
  • Bentang bersih komponen struktur tidak boleh
    kurang dari empat kali tinggi efektifnya.
  • Perbandingan lebar terhadap tinggi 0,3.
  • Lebar penampang haruslah
  • (a) 250 mm,
  • (b) lebar kolom ditambah jarak pada tiap sisi
    kolom yang tidak melebihi tiga perempat tinggi
    komponen struktur lentur

59
  • Persyaratan Tulangan Lentur
  • Jumlah tulangan atas dan bawah tidak boleh kurang
    dari tulangan minimum atau 1,4bwd/fy, dan rasio
    tulangan ? tidak boleh melebihi 0,025. Harus ada
    minimum dua batang tulangan atas dan dua batang
    tulangan bawah yang dipasang secara menerus
  • Kuat lentur positif balok pada muka kolom harus
    setengah kuat lentur negatifnya. Kuat lentur
    negatif dan positif pada setiap penampang di
    sepanjang bentang harus seperempat kuat lentur
    terbesar pada bentang tersebut.
  • Sambungan lewatan pada tulangan lentur harus
    diberi tulangan spiral atau sengkang tertutup
    yang mengikat sambungan tersebut.
  • Sambungan lewatan tidak boleh digunakan (a) pada
    daerah hubungan balok-kolom (b) pada daerah
    hingga jarak dua kali tinggi balok dari muka
    kolom, dan (c) pada tempat-tempat yang
    berdasarkan analisis, memperlihatkan kemungkinan
    terjadinya leleh lentur akibat perpindahan
    lateral inelastis struktur rangka

60
Tulangan Lentur (Longitudinal) Balok
61
Persyaratan Sambungan Lewatan
62
  • Persyaratan Tulangan Transversal
  • Sengkang tertutup harus dipasang
  • Pada daerah hingga dua kali tinggi balok diukur
    dari muka tumpuan
  • Di sepanjang daerah dua kali tinggi balok pada
    kedua sisi dari suatu penampang yang berpotensi
    membentuk sendi plastis
  • Sengkang tertutup pertama harus dipasang tidak
    lebih dari 50 mm dari muka tumpuan. Spasi
    sengkang tertutup tidak boleh melebihi (a) d/4,
  • (b) delapan kali diameter terkecil tulangan
    memanjang
  • (c) 24 kali diameter batang tulangan sengkang
    tertutup, dan
  • (d) 300 mm.

63
Tulangan Transversal Balok (Confinement/Kekangan)
64
Contoh Sengkang Tertutup yang Dipasang Bertumpuk
65
Persyaratan Kuat Geser
  • Gaya Rencana
  • Gaya geser rencana Ve harus ditentukan dari
    peninjauan gaya statik pada bagian komponen
    struktur antara dua muka tumpuan
  • Tulangan transversal
  • Tulangan transversal harus dirancang untuk
    memikul geser dengan menganggap Vc 0 bila
  • Gaya geser akibat gempa mewakili setengah atau
    lebih daripada kuat geser perlu maksimum di
    sepanjang daerah tersebut, dan
  • Gaya aksial tekan terfaktor, termasuk akibat
    gempa, lebih kecil dari

66
Perencanaan Geser untuk Balok
Momen ujung Mpr didasarkan pada tegangan tarik
1,25 fy
67
Susut
68
Susut
  • Efek kelembaban pada susut
  • Efek ketebalan beton pada susut

69
Rangkak
70
Rangkak
  • Efek ketebalan beton pada rangkak
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com