Beton bertulang

•         Tiga jenis bahan yang paling sering digunakan dalam struktur adalah

–       kayu,

–       baja

–       beton bertulang (termasuk beton prategang)

•         Beton bertulang adalah unik karena menggunakan dua jenis bahan yaitu beton dan baja tulangan yang digunakan bersamaan, sehingga  prinsip-prinsip yang mengatur perencanaan struktur beton bertulang dalam beberapa hal berbeda dengan prinsip-prinsip yang menyangkut satu bahan saja

•         Banyak struktur  dibuat dari beton bertulang adalah jembatan, gedung, dinding penahan tanah, terowongan, tangki dan lain-lain

•         Secara umum yang dipelajari dari struktur beton bertulang adalah prinsip-prinsip dasar dalam perencanaan dan pemeriksaan unsur-unsur dari beton bertulang yang dibebani dengan

–       Gaya aksial (axial force)

–       Momen lentur (bending moment)

–       Geser (shear)

–       Puntir (torsion)

–       Gabungan dari gaya-gaya ini

•         Prinsip-prinsip pokok tersebut pada dasarnya berlaku di dalam struktur apa saja, selama variasi gaya aksial, geser dan momen dan sebagainya dalam siatu struktur diketahui.

•         Dalam struktur beton bertulang, dikenal

–       Analisa (menghitung kapasitas atau kekuatan sebuah struktur yang sudah ada atau sudah jadi)

–       Perencanaan (merencanakan dimensi suatu struktur berdasarkan batasan-batasan yang sudah ditentukan)

•         Sekalipun analisa dan perencanaan dapat diperlakukan tersendiri, namun dalam praktek keduanya tidak dapat dipisahkan, terutama pada beton bertulang yang umumnya statis tak tentu

•         Beton bertulang terdiri dari

–       Beton (yang memiliki kekuatan tekan tinggi tetapi memiliki kekuatan tarik yang rendah)

–       Baja tulangan (memiliki kekuatan tarik yang tinggi)

•         Baja dan beton dapat bekerja bersama-sama berdasarkan beberapa alasan

–       Lekatan/bond (interaksi antara baja tulangan dengan beton keras di sekelilingnya)

–       Campuran beton yang memadai memberikan sifat anti resap yang cukup dari beton untuk mencegah karat pada baja

–       Angka muai pada baja dan beton yang hampir sama

•         0,000010-0,000013°C pada beton

•         0,000012°C pada baja

   BETON

•         Unsur-unsur penyusun beton

–       Semen

–       Agregat halus (pasir)

–       Agregat kasar (batu pecah)

–       Air

–       Bahan tambah yang lain

•         Kekuatan beton setelah mengeras tergantung dari banyak faktor

–       Proporsi campuran

–       Kondisi temperatur

–       Kelembaban

   KUAT TEKAN BETON

•         Kuat tekan beton ditentukan oleh pengaturan perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis campuran

•         Perbandingan air terhadap semen (f.a.s atau faktor air semen) merupakan faktor utama dalam menentukan kekuatan beton

•         Semakin rendah f.a.s semakin tinggi kekuatan tekan, namun kemudahan dalam pengerjaan (workability) menjadi rendah

•         Semakin tinggi f.a.s semakin rendah kuat tekan, namun workability menjadi semakin tinngi Sejumlah tertentu air diperlukan untuk terjadinya aksi kimia dalam pengerasan beton, dan kelebihan air digunakan untuk kemudahan pekerjaan

•         Suatu ukuran pengerjaan campuran beton ini didapatkan dengan pengujian slump

•         Kuat tekan beton dinyatakan dalam f’c, yaitu kekuatan beton dalam MPa dari hasil pengujian benda uji berbentuk silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm pada hari ke 28 benda uji dibuat.

•         Ada juga benda uji berbentuk kubus dengan ukuran sisi 200 mm

•         Kekuatan silinder tidak menunjukkan sifat yang sama persis dengan benda uji berbentuk kubus

•         Kekuatan silinder ( 150x300 mm) adalah 80% kekuatan kubus 150 mm dan 83% kekuatan kubus 200 mm

•         Gambar kurva tegangan regangan beton

Kurva hubungan tegangan-regangan pada beton

•         Dari gambar kurva tegangan regangan beton tekan terlihat bahwa beton yang berkekuatan lebih rendah mempunyai kemampuan deformasi (daktilitas) yang lebih tinggi dari dari  beton berkekuatan tinggi

•         Tegangan maksimum dicapai pada regangan tekan di antara 0,002-0,0025

•         Regangan ultimit pada saat hancurnya beton berkisar 0,003-0,004 (SNI menetapkan 0,003)

•         Dalam perencanaan beton bertulang secara umum ditetapkan kekuatan beton 20-30 MPa untuk struktur tanpa prategang dan 32 sampai 42 MPa untuk beton prategang

KUAT TARIK BETON

•         Kuat tarik beton bisa ditentukan berdasarkan pengujian pembebanan silinder (the split silinder)

•         Kuat tarik beton lebih bervariasi dibandingkan kuat tekannya, besarnya berkisar 10-15% kuat tekan beton

•         Kuat tarik dalam lentur yang dikenal sebagai modulus runtuh (modulus of rupture) penting dalam menentukan retak dan lendutan balok

•         Modulus runtuh fr , yang didapatkan dari rumus f=Mc/I memberikan nilai kuat tarik yang lebih tinggi daripada harga yang dihasilkan oleh pengujian pembelahan silinder

MODULUS ELASTISITAS

•         Modulus elastisitas beton berubah-ubah sesuai kekuatan

•         Modulus elastisitas tergantung dari

–       Umur beton

–       Sifat agregat dan semen

–       Kecepatan pembebanan

–       Jenis dan ukuran benda uji

•         Karena beton memperlihatkan deformasi yang permanen sekalipun dengan beban kecil, maka ada beberapa definisi untuk modulus elatisitas

•         Untuk nilai w_c di antara 1500-2500 kg/m³, nilai modulus elastisitas beton dapat diambil sebesar (w_c)^1,50,0043   f’_c

•         Untuk beton normal E_c dapat diambil sebesar 4700   f’_c (RSNI 2002 hal 53)

•         Faktor-faktor yang mempengaruhi rangkak

–       Konstituen, seperti komposisi dan kehalusan semen, campuran, ukuran, penggolongan mutu dan isi mineral dari agregat

–       Perbandingan air, seperti perbandingan air dengan semen

–       Suhu pada pengerasan dan kebasahan

–       Kelembaban nisbi selama waktu penggunaan beton

–       Umur beton pada pembebanan

–       Lamanya pembebanan

–       Besarnya tegangan

–       Perbandingan antara perbandingan dan isi dari unsur

–       Slump

•         Susut adalah perubahan volume yang tidak berhubungan dengan pembebanan.

•         Ada kemungkinan bagi beton untuk mengeras secara terus menerus di dalam air dengan volume bertambah, namun ada kemungkinan volumenya berkurang

•         Umumnya faktor-faktor yang mempengaruhi rangkak juga mempengaruhi susut, khususnya faktor-faktor yang berhubungan dengan hilangnya kelembaban

•         Susut yang dihalangi secara simetris oleh penulangan akan menimbulkan deformasi yang umumnya menambah deformasi terhadap rangkak

BAJA TULANGAN

•         Baja tulangan dapat terdiri dari

–       Batang tulangan (tulangan polos atau berulir/deform)

–       Anyaman kawat yang dilas

•         Tulangan berulir atau deform memiliki bentuk ulir yang bermacam-macam seperti gambar berikut. Adapun fungsi ulir adalah untuk menambah lekatan antara beton dengan baja

•         Baja mempunyai kuat karakteristik yang dinamakan dengan tegangan leleh baja f_y

•         Gambar tegangan regangan baja

•         Kawat anyam yang dilas digunakan untuk slab tipis, shell tipis dan di tempat lain di mana tidak tersedia tempat yang cukup untuk menempatkan tulangan dengan penutup dan jarak bersih yang memenuhi syarat

•         Kawat dalam bentuk kawat tunggal atau kumpulan kawat yang membentuk strand digunakan untuk beton prategang

•         Modulus elastisitas untuk semua baja yang bukan prategang dapat diambil sebesar 200.000MPa. Untuk baja prategang modulus elastisitas sedikit lebih kecil dan bervariasi yaitu kira-kira sebesar 186 MPa.

PUSAT BERAT PENAMPANG STRUKTUR

•         Dalam menganalisis penampang struktur beton dijumpai satu ketentuan mengenai pusat berat penampang struktur.

•         Dalam mata kuliah ini akan disinggung sedikit tentang pusat-berat, yaitu tentang pusat berat penampang struktur dan pusat berat susunan tulangan yang terpasang pada suatu penampang

   

Pusat berat penampang struktur

                                                                                                  

(RSNI-2002 ketentuan 9.6 hal 38)

•         Jarak vertikal antara tulangan sejajar dalam lapis yang sama, tidak boleh kurang dari d_b ataupun 25 mm (lihat juga ketentuan 5.3.2)

•         Bila tulangan sejajar diletakkan dalam dua lapis atau lebih, tulangan pada lapis atas diletakkan tepat di atas tulangan di bawahnya, spasi bersih antar lapisan tidak boleh kurang 25 mm

•         Pada komponen struktur tekan yang diperkuat dengan tulangan spiral atau sengkang pengikat, jarak bersih antar tulangan longitudinal tidak boleh kurang dari 1,5db ataupun 40 mm

•         Pada dinding dan plat lantai, selain konstruksi plat rusuk tulangan lentur utama harus berjarak tidak lebih tiga kali tebal dinding atau plat lantai atau 500 mm

BALOK PERSEGI

•         Apabila suatu gelagar balok menahan beban yang mengakibatkan timbulnya momen lentur, akan terjadi deformasi (regangan) lentur di dalam balok

•         Pada momen positif, regangan tekan terjadi di bagian atas dan regangan tarik di bagian bawah penampang.

•         Regangan-regangan tersebut akan menimbulkan tegangan-tegangan yang harus ditahan oleh balok, tegangan tekan di bagian atas dan tegangan tarik di bagian bawah

•         Balok sebagai sistem yang menahan lentur harus mampu menahan tegangan-tegangan tersebut

•         Untuk memperhitungkan kemampuan dan kapasitas dukung komponen struktur beton terlentur, sifat beton yang kurang mampu menahan tarik menjadi dasar pertimbangan, dengan cara memberikan batang tulangan baja di mana tegangan tarik bekerja, sehingga didapatkan struktur yang disebut BETON BERTULANG 

METODE ANALISIS DAN PERENCANAAN

•         Metode yang digunakan adalah metode kuat  ultimit

•         Pada metode ini service loads diperbesar, dikalikan dengan suatu faktor beban dengan maksud untuk memperhitungkan terjadinya beban pada saat keruntuhan sudah di ambang pintu.

•         Dengan menggunakan beban terfaktor tersebut, struktur direncanakan sedemikian sehingga didapat nilai kuat guna pada saat runtuh besarnya kira-kira sedikit lebih kecil dari kuat batas runtuh sesungguhnya.

•         Kekuatan pada saat runtuh tersebut dinamakan kuat ultimit, beban yang bekerja pada atau dekat dengan runtuh dinamakan beban ultimit

•         Untuk membahas metode kuat ultimit lebih lanjut diberikan tinjauan tentang perilaku beton bertulang bentang sederhana untuk memikul beban berangsur meningkat mula-mula dari beban kecil sampai pada tingkat pembebanan yang menyebabkan hancurnya struktur

•         Pada beban kecil, dengan menganggap bahwa belum terjadi retak beton, beton dan baja bekerja bersama-sama gaya-gaya di mana gaya tekan ditahan oleh beton saja

•         Pada beban sedang, kuat tarik beton dilampaui, beton mengalami retak rambut. Karena beton tidak dapat meneruskan gaya tarik melintasi daerah retak karena terputus, baja tulangan mengambil alih memikul seluruh gaya tarik yang timbul

•         Keadaan yang demikian diperkirakan akan terjadi pada nilai tegangan beton sampai ½.f’c

•         Pada beban yang lebih besar lagi, nilai regangan dan tegangan meningkat dan cenderung tidak lagi sebanding antar keduanya. Tegangan beton membentuk kurva non linier

•         Pada gambar berikut terlihat distribusi tegangan regangan yang timbul pada atau dekat pembebanan ultimit. Apabila kapasitas batas kekuatan beton terlampaui dan tulangan baja mencapai luluh, balok akan hancur.

Pendekatan dan pengembangan metode kuat ultimit didasarkan pada anggapan-anggapan

1.                 Bidang penampang rata sebelum terjadi lenturan, tetap rata setelah terjadi lenturan dan berkedudukan tegak lurus pada sumbu bujur balok. Oleh karena itu nilai regangan dalam komponen struktur terdistribusi linier atau sebanding lurus terhadap jarak ke garis netral.

2.     Tegangan sebanding dengan regangan hanya sampai kira-kira beban sedang. Apabila beban meningkat sampai beban ultimit, tegangan yang timbul tidak sebanding lagi dengan regangannya berarti distribusi tegangan tekan tidak lagi linier. Bentuk blok tegangan tekan pada penampangnya berupa garis lengkung dimulai dari garis netral dan berakhir pada serat tepi tekan terluar

3.     Dalam memperhitungkan kapasitas momen ultimit komponen struktur, kuat terik beton tidak diperhitungkan dan seluruh gaya tarik dilimpahkan kepada tulangan baja tarik

KUAT LENTUR BALOK PERSEGI

• Pada suatu komposisi balok tertentu balok menahan beban sedemikian hingga regangan tekan lentur beton mencapai maksimum (e’_{b maks}) mencapai 0,003 sedangkan tegangan mencapai tegangan tarik baja  sudah mencapai tegangan luluh. Apabila hal demikian terjadi, penampang dinamakan mencapai keseimbangan regangan atau disebut penampang bertulangan seimbang

Gambar

•         Kuat lentur suatu balok beton tersedia karena berlangsungnya mekanisme tegangan dalam yang timbul di dalam balok yang dalam kondisi tertentu dapat diwakili oleh gaya-gaya dalam

•         N_D atau C_c adalah resultante gaya tekan dalam, merupakan resultante seluruh gaya tekan pada daerah di atas garis netral

•         N_T atau T_s adalah resultante gaya tarik dalam, merupakan resultante seluruh gaya tarik pada daerah di bawah garis netral

•         Kedua gaya ini, arah garis kerjanya sejajar, sama besar tetapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak z sehingga membentuk kopel momen tahanan dalam di mana nilai maksimumnya disebut kuat lentur atau momen tahanan penampang komponen struktur terlentur

•         Momen tahanan dalam memikul momen lentur rencana aktual yang ditimbulkan oleh beban luar

•         Dalam merencanakan balok pada kondisi pembebanan tertentu harus disusun komposisi dimensi balok beton dan jumlah serta besar tulangan sedemikian rupa sehingga dapat menimbulkan momen tahanan dalam paling tidak sama dengan momen lentur maksimum yang ditimbulkan oleh beban

•         Kesulitan timbul pada saat menentukan menghitung besarnya C_c tetapi juga dalam menentukan letak C_c karena bentuk blok tegangan tekan yang berupa garis lengkung 

•         Untuk tujuan penyederhanaan, Whitney mengusulkan bentuk persegi panjang sebagai distribusi tegangan tekan ekivalen.

•         Berdasarkan bentuk empat persegi panjang, intensitas tegangan beton tekan rata-rata ditentukan sebesar 0,85f’_c dan dianggap bekerja pada daerah tekan dari penampang balok selebar b dan sedalam a, dan besarnya ditentukan rumus

                                    a = b₁.c

                        dengan c = jarak serat tekan terluar ke garis netral

                                    b₁= konstanta yg merupakan fungsi kelas kuat beton

•         SNI3-2002 ps 12.2 hal 69 menetapkan nilai b₁

                        untuk f’c £ 30 MPa            b₁ = 0,85

                        untuk f’c ³ 30 MPa            b₁ = 0,85 – 0,008(f’c – 30)

                                                            b₁ ³ 0,65

      KERUNTUHAN TARIK
      UNDER REINFORCED

KERUNTUHAN TARIK
UNDER REINFORCED

                 

           

KERUNTUHAN
BALANCED

KERUNTUHAN
BALANCED

    

•         Tiga jenis bahan yang paling sering digunakan dalam struktur adalah

–       kayu,

–       baja

–       beton bertulang (termasuk beton prategang)

•         Beton bertulang adalah unik karena menggunakan dua jenis bahan yaitu beton dan baja tulangan yang digunakan bersamaan, sehingga  prinsip-prinsip yang mengatur perencanaan struktur beton bertulang dalam beberapa hal berbeda dengan prinsip-prinsip yang menyangkut satu bahan saja

•         Banyak struktur  dibuat dari beton bertulang adalah jembatan, gedung, dinding penahan tanah, terowongan, tangki dan lain-lain

•         Secara umum yang dipelajari dari struktur beton bertulang adalah prinsip-prinsip dasar dalam perencanaan dan pemeriksaan unsur-unsur dari beton bertulang yang dibebani dengan

–       Gaya aksial (axial force)

–       Momen lentur (bending moment)

–       Geser (shear)

–       Puntir (torsion)

–       Gabungan dari gaya-gaya ini

•         Prinsip-prinsip pokok tersebut pada dasarnya berlaku di dalam struktur apa saja, selama variasi gaya aksial, geser dan momen dan sebagainya dalam siatu struktur diketahui.

•         Dalam struktur beton bertulang, dikenal

–       Analisa (menghitung kapasitas atau kekuatan sebuah struktur yang sudah ada atau sudah jadi)

–       Perencanaan (merencanakan dimensi suatu struktur berdasarkan batasan-batasan yang sudah ditentukan)

•         Sekalipun analisa dan perencanaan dapat diperlakukan tersendiri, namun dalam praktek keduanya tidak dapat dipisahkan, terutama pada beton bertulang yang umumnya statis tak tentu

•         Beton bertulang terdiri dari

–       Beton (yang memiliki kekuatan tekan tinggi tetapi memiliki kekuatan tarik yang rendah)

–       Baja tulangan (memiliki kekuatan tarik yang tinggi)

•         Baja dan beton dapat bekerja bersama-sama berdasarkan beberapa alasan

–       Lekatan/bond (interaksi antara baja tulangan dengan beton keras di sekelilingnya)

–       Campuran beton yang memadai memberikan sifat anti resap yang cukup dari beton untuk mencegah karat pada baja

–       Angka muai pada baja dan beton yang hampir sama

•         0,000010-0,000013°C pada beton

•         0,000012°C pada baja

   BETON

•         Unsur-unsur penyusun beton

–       Semen

–       Agregat halus (pasir)

–       Agregat kasar (batu pecah)

–       Air

–       Bahan tambah yang lain

•         Kekuatan beton setelah mengeras tergantung dari banyak faktor

–       Proporsi campuran

–       Kondisi temperatur

–       Kelembaban

   KUAT TEKAN BETON

•         Kuat tekan beton ditentukan oleh pengaturan perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis campuran

•         Perbandingan air terhadap semen (f.a.s atau faktor air semen) merupakan faktor utama dalam menentukan kekuatan beton

•         Semakin rendah f.a.s semakin tinggi kekuatan tekan, namun kemudahan dalam pengerjaan (workability) menjadi rendah

•         Semakin tinggi f.a.s semakin rendah kuat tekan, namun workability menjadi semakin tinngi Sejumlah tertentu air diperlukan untuk terjadinya aksi kimia dalam pengerasan beton, dan kelebihan air digunakan untuk kemudahan pekerjaan

•         Suatu ukuran pengerjaan campuran beton ini didapatkan dengan pengujian slump

•         Kuat tekan beton dinyatakan dalam f’c, yaitu kekuatan beton dalam MPa dari hasil pengujian benda uji berbentuk silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm pada hari ke 28 benda uji dibuat.

•         Ada juga benda uji berbentuk kubus dengan ukuran sisi 200 mm

•         Kekuatan silinder tidak menunjukkan sifat yang sama persis dengan benda uji berbentuk kubus

•         Kekuatan silinder ( 150x300 mm) adalah 80% kekuatan kubus 150 mm dan 83% kekuatan kubus 200 mm

•         Gambar kurva tegangan regangan beton

Kurva hubungan tegangan-regangan pada beton

•         Dari gambar kurva tegangan regangan beton tekan terlihat bahwa beton yang berkekuatan lebih rendah mempunyai kemampuan deformasi (daktilitas) yang lebih tinggi dari dari  beton berkekuatan tinggi

•         Tegangan maksimum dicapai pada regangan tekan di antara 0,002-0,0025

•         Regangan ultimit pada saat hancurnya beton berkisar 0,003-0,004 (SNI menetapkan 0,003)

•         Dalam perencanaan beton bertulang secara umum ditetapkan kekuatan beton 20-30 MPa untuk struktur tanpa prategang dan 32 sampai 42 MPa untuk beton prategang

KUAT TARIK BETON

•         Kuat tarik beton bisa ditentukan berdasarkan pengujian pembebanan silinder (the split silinder)

•         Kuat tarik beton lebih bervariasi dibandingkan kuat tekannya, besarnya berkisar 10-15% kuat tekan beton

•         Kuat tarik dalam lentur yang dikenal sebagai modulus runtuh (modulus of rupture) penting dalam menentukan retak dan lendutan balok

•         Modulus runtuh fr , yang didapatkan dari rumus f=Mc/I memberikan nilai kuat tarik yang lebih tinggi daripada harga yang dihasilkan oleh pengujian pembelahan silinder

MODULUS ELASTISITAS

•         Modulus elastisitas beton berubah-ubah sesuai kekuatan

•         Modulus elastisitas tergantung dari

–       Umur beton

–       Sifat agregat dan semen

–       Kecepatan pembebanan

–       Jenis dan ukuran benda uji

•         Karena beton memperlihatkan deformasi yang permanen sekalipun dengan beban kecil, maka ada beberapa definisi untuk modulus elatisitas

•         Untuk nilai w_c di antara 1500-2500 kg/m³, nilai modulus elastisitas beton dapat diambil sebesar (w_c)^1,50,0043   f’_c

•         Untuk beton normal E_c dapat diambil sebesar 4700   f’_c (RSNI 2002 hal 53)

•         Faktor-faktor yang mempengaruhi rangkak

–       Konstituen, seperti komposisi dan kehalusan semen, campuran, ukuran, penggolongan mutu dan isi mineral dari agregat

–       Perbandingan air, seperti perbandingan air dengan semen

–       Suhu pada pengerasan dan kebasahan

–       Kelembaban nisbi selama waktu penggunaan beton

–       Umur beton pada pembebanan

–       Lamanya pembebanan

–       Besarnya tegangan

–       Perbandingan antara perbandingan dan isi dari unsur

–       Slump

•         Susut adalah perubahan volume yang tidak berhubungan dengan pembebanan.

•         Ada kemungkinan bagi beton untuk mengeras secara terus menerus di dalam air dengan volume bertambah, namun ada kemungkinan volumenya berkurang

•         Umumnya faktor-faktor yang mempengaruhi rangkak juga mempengaruhi susut, khususnya faktor-faktor yang berhubungan dengan hilangnya kelembaban

•         Susut yang dihalangi secara simetris oleh penulangan akan menimbulkan deformasi yang umumnya menambah deformasi terhadap rangkak

BAJA TULANGAN

•         Baja tulangan dapat terdiri dari

–       Batang tulangan (tulangan polos atau berulir/deform)

–       Anyaman kawat yang dilas

•         Tulangan berulir atau deform memiliki bentuk ulir yang bermacam-macam seperti gambar berikut. Adapun fungsi ulir adalah untuk menambah lekatan antara beton dengan baja

•         Baja mempunyai kuat karakteristik yang dinamakan dengan tegangan leleh baja f_y

•         Gambar tegangan regangan baja

•         Kawat anyam yang dilas digunakan untuk slab tipis, shell tipis dan di tempat lain di mana tidak tersedia tempat yang cukup untuk menempatkan tulangan dengan penutup dan jarak bersih yang memenuhi syarat

•         Kawat dalam bentuk kawat tunggal atau kumpulan kawat yang membentuk strand digunakan untuk beton prategang

•         Modulus elastisitas untuk semua baja yang bukan prategang dapat diambil sebesar 200.000MPa. Untuk baja prategang modulus elastisitas sedikit lebih kecil dan bervariasi yaitu kira-kira sebesar 186 MPa.

PUSAT BERAT PENAMPANG STRUKTUR

•         Dalam menganalisis penampang struktur beton dijumpai satu ketentuan mengenai pusat berat penampang struktur.

•         Dalam mata kuliah ini akan disinggung sedikit tentang pusat-berat, yaitu tentang pusat berat penampang struktur dan pusat berat susunan tulangan yang terpasang pada suatu penampang

   

Pusat berat penampang struktur

                                                                                                  

(RSNI-2002 ketentuan 9.6 hal 38)

•         Jarak vertikal antara tulangan sejajar dalam lapis yang sama, tidak boleh kurang dari d_b ataupun 25 mm (lihat juga ketentuan 5.3.2)

•         Bila tulangan sejajar diletakkan dalam dua lapis atau lebih, tulangan pada lapis atas diletakkan tepat di atas tulangan di bawahnya, spasi bersih antar lapisan tidak boleh kurang 25 mm

•         Pada komponen struktur tekan yang diperkuat dengan tulangan spiral atau sengkang pengikat, jarak bersih antar tulangan longitudinal tidak boleh kurang dari 1,5db ataupun 40 mm

•         Pada dinding dan plat lantai, selain konstruksi plat rusuk tulangan lentur utama harus berjarak tidak lebih tiga kali tebal dinding atau plat lantai atau 500 mm

BALOK PERSEGI

•         Apabila suatu gelagar balok menahan beban yang mengakibatkan timbulnya momen lentur, akan terjadi deformasi (regangan) lentur di dalam balok

•         Pada momen positif, regangan tekan terjadi di bagian atas dan regangan tarik di bagian bawah penampang.

•         Regangan-regangan tersebut akan menimbulkan tegangan-tegangan yang harus ditahan oleh balok, tegangan tekan di bagian atas dan tegangan tarik di bagian bawah

•         Balok sebagai sistem yang menahan lentur harus mampu menahan tegangan-tegangan tersebut

•         Untuk memperhitungkan kemampuan dan kapasitas dukung komponen struktur beton terlentur, sifat beton yang kurang mampu menahan tarik menjadi dasar pertimbangan, dengan cara memberikan batang tulangan baja di mana tegangan tarik bekerja, sehingga didapatkan struktur yang disebut BETON BERTULANG 

METODE ANALISIS DAN PERENCANAAN

•         Metode yang digunakan adalah metode kuat  ultimit

•         Pada metode ini service loads diperbesar, dikalikan dengan suatu faktor beban dengan maksud untuk memperhitungkan terjadinya beban pada saat keruntuhan sudah di ambang pintu.

•         Dengan menggunakan beban terfaktor tersebut, struktur direncanakan sedemikian sehingga didapat nilai kuat guna pada saat runtuh besarnya kira-kira sedikit lebih kecil dari kuat batas runtuh sesungguhnya.

•         Kekuatan pada saat runtuh tersebut dinamakan kuat ultimit, beban yang bekerja pada atau dekat dengan runtuh dinamakan beban ultimit

•         Untuk membahas metode kuat ultimit lebih lanjut diberikan tinjauan tentang perilaku beton bertulang bentang sederhana untuk memikul beban berangsur meningkat mula-mula dari beban kecil sampai pada tingkat pembebanan yang menyebabkan hancurnya struktur

•         Pada beban kecil, dengan menganggap bahwa belum terjadi retak beton, beton dan baja bekerja bersama-sama gaya-gaya di mana gaya tekan ditahan oleh beton saja

•         Pada beban sedang, kuat tarik beton dilampaui, beton mengalami retak rambut. Karena beton tidak dapat meneruskan gaya tarik melintasi daerah retak karena terputus, baja tulangan mengambil alih memikul seluruh gaya tarik yang timbul

•         Keadaan yang demikian diperkirakan akan terjadi pada nilai tegangan beton sampai ½.f’c

•         Pada beban yang lebih besar lagi, nilai regangan dan tegangan meningkat dan cenderung tidak lagi sebanding antar keduanya. Tegangan beton membentuk kurva non linier

•         Pada gambar berikut terlihat distribusi tegangan regangan yang timbul pada atau dekat pembebanan ultimit. Apabila kapasitas batas kekuatan beton terlampaui dan tulangan baja mencapai luluh, balok akan hancur.

Pendekatan dan pengembangan metode kuat ultimit didasarkan pada anggapan-anggapan

1.                 Bidang penampang rata sebelum terjadi lenturan, tetap rata setelah terjadi lenturan dan berkedudukan tegak lurus pada sumbu bujur balok. Oleh karena itu nilai regangan dalam komponen struktur terdistribusi linier atau sebanding lurus terhadap jarak ke garis netral.

2.     Tegangan sebanding dengan regangan hanya sampai kira-kira beban sedang. Apabila beban meningkat sampai beban ultimit, tegangan yang timbul tidak sebanding lagi dengan regangannya berarti distribusi tegangan tekan tidak lagi linier. Bentuk blok tegangan tekan pada penampangnya berupa garis lengkung dimulai dari garis netral dan berakhir pada serat tepi tekan terluar

3.     Dalam memperhitungkan kapasitas momen ultimit komponen struktur, kuat terik beton tidak diperhitungkan dan seluruh gaya tarik dilimpahkan kepada tulangan baja tarik

KUAT LENTUR BALOK PERSEGI

• Pada suatu komposisi balok tertentu balok menahan beban sedemikian hingga regangan tekan lentur beton mencapai maksimum (e’_{b maks}) mencapai 0,003 sedangkan tegangan mencapai tegangan tarik baja  sudah mencapai tegangan luluh. Apabila hal demikian terjadi, penampang dinamakan mencapai keseimbangan regangan atau disebut penampang bertulangan seimbang

Gambar

•         Kuat lentur suatu balok beton tersedia karena berlangsungnya mekanisme tegangan dalam yang timbul di dalam balok yang dalam kondisi tertentu dapat diwakili oleh gaya-gaya dalam

•         N_D atau C_c adalah resultante gaya tekan dalam, merupakan resultante seluruh gaya tekan pada daerah di atas garis netral

•         N_T atau T_s adalah resultante gaya tarik dalam, merupakan resultante seluruh gaya tarik pada daerah di bawah garis netral

•         Kedua gaya ini, arah garis kerjanya sejajar, sama besar tetapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak z sehingga membentuk kopel momen tahanan dalam di mana nilai maksimumnya disebut kuat lentur atau momen tahanan penampang komponen struktur terlentur

•         Momen tahanan dalam memikul momen lentur rencana aktual yang ditimbulkan oleh beban luar

•         Dalam merencanakan balok pada kondisi pembebanan tertentu harus disusun komposisi dimensi balok beton dan jumlah serta besar tulangan sedemikian rupa sehingga dapat menimbulkan momen tahanan dalam paling tidak sama dengan momen lentur maksimum yang ditimbulkan oleh beban

•         Kesulitan timbul pada saat menentukan menghitung besarnya C_c tetapi juga dalam menentukan letak C_c karena bentuk blok tegangan tekan yang berupa garis lengkung 

•         Untuk tujuan penyederhanaan, Whitney mengusulkan bentuk persegi panjang sebagai distribusi tegangan tekan ekivalen.

•         Berdasarkan bentuk empat persegi panjang, intensitas tegangan beton tekan rata-rata ditentukan sebesar 0,85f’_c dan dianggap bekerja pada daerah tekan dari penampang balok selebar b dan sedalam a, dan besarnya ditentukan rumus

                                    a = b₁.c

                        dengan c = jarak serat tekan terluar ke garis netral

                                    b₁= konstanta yg merupakan fungsi kelas kuat beton

•         SNI3-2002 ps 12.2 hal 69 menetapkan nilai b₁

                        untuk f’c £ 30 MPa            b₁ = 0,85

                        untuk f’c ³ 30 MPa            b₁ = 0,85 – 0,008(f’c – 30)

                                                            b₁ ³ 0,65

      KERUNTUHAN TARIK
      UNDER REINFORCED

KERUNTUHAN TARIK
UNDER REINFORCED

                 

           

KERUNTUHAN
BALANCED

KERUNTUHAN
BALANCED

   

             

                 

                  INFORCED

 

ANALISA BALOK  T– TULANGAN TUNGGAL
MODEL BETON ACI/SNI

ANALISA BALOK  T– TULANGAN TUNGGAL
MODEL BETON ACI/SNI

K  T– TULANGAN TUNGGAL

MODEL BETON ACI/SNI

Tulangan tekan dan kekuatan balok

•      Tulangan tekan hanya berpengaruh kecil terhadap kapasitas momen penampang balok

Kenapa tulangan tekan tetap dipasang?

•      Mengurangi lendutan jangka panjang

Meningkatkan daktilitas

•      Mengubah tipe keruntuhan

•      Memudahkan perakitan besi

Analisis kuat lentur balok tulangan rangkap

KERUNTUHAN TARIK – TULANGAN TEKAN SUDAH LELEH

             

                 

                 

          

         

           

KERUNTUHAN TEKAN
OVER REINFORCED

                      

          

                       

ANALISA BALOK  T– TULANGAN TUNGGAL
MODEL BETON ACI/SNI

ANALISA BALOK  T– TULANGAN TUNGGAL
MODEL BETON ACI/SNI

       ULANGAN TUNGGAL
MODEL BETON ACI/SNI

Tulangan tekan dan kekuatan balok

•      Tulangan tekan hanya berpengaruh kecil terhadap kapasitas momen penampang balok

Kenapa tulangan tekan tetap dipasang?

•      Mengurangi lendutan jangka panjang

Meningkatkan daktilitas

•      Mengubah tipe keruntuhan

•      Memudahkan perakitan besi

Analisis kuat lentur balok tulangan rangkap

KERUNTUHAN TARIK – TULANGAN TEKAN SUDAH LELEH