Metode Perencanaan Struktur Beton Bertulang

8/12/2019 Metode Perencanaan Struktur Beton Bertulang

1/28

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Metode Perencanaan Struktur Beton Bertulang

2.1.1 Umum

Ada dua metode yang umum digunakan untuk perencanaan struktur beton bertulang ,

yaitu metode beban kerja (working stress design) dan metode kekuatan batas (ultimate

strength design). Metode beban kerja sangat popular pada masa lampau, yaitu sekitar awal

sampai pertengahan abad 19. Penelitian mengenai metode kekuatan batas mulai banyak

dilakukan pada tahun 1950-an. Sedangkan di Indonesia mulai diperkenalkan metode

kekuatan batas pada tahun 1955 dengan peraturan atau pedoman standar yang mengatur

perencanaan dan palaksanaan bangunan beton bertulang yaitu Peraturan Beton Indonesia

1955 (PBI 1955) kemudian PBI 1971.

Pada Peraturan Beton Indonesia 1971( PBI 1971) metode kuat batas diperkenalkan

sebagai metode alternative (masih mengandalkan metode beban kerja). Kemudian mulai 1991

dengan dikeluarkannya peraturan SK SNI T-15-1991-03 tentang Tata Cara Perhitungan

Struktur Beton Bertulang Untuk Bangunan Gedung telah mengacu pada kuat batas yang

merujuk pada peraturan perencanaan struktur beton Amerika (ACI 318-89). Sedangkan yang

edisi yang terbaru yaitu SK SNI 03-2847-2002 mengacu pada ACI 318-99 dan ACI 318-02.

Dalam tugas akhir akan digunakan metode kuat batas sebagai perencanaan struktur beton

bertulang. Karena metode kuat batas (ultimate strength design) di peraturan SK SNI 03-2847-

Universitas Sumatera Utara


2/28

2002 sebagai metode utama dalam perencanaan struktur beton bertulang, Sedangkan metode

beban kerja (working stress design) sebagai metode alternatif.

2.1.2 Perencanaan Kuat Batas ( Ultimite Strength Design)

Penampang struktur direncanakan dengan mempertimbangkan kondisi regangan in-

elastis saat mencapai kondisi batasnya (kondisi struktur yang stabil sesaat sebelum runtuh).

Beban yang menimbulkan kondisi seperti itu disebut beban batas (ultimate). Untuk mencari

beban batas untuk setiap struktur sangat variatif sekali, sehingga dibuat kesepakatan bahwa

beban batas adalah sama dengan kombinasi beban layan dikalikan faktor beban yang

ditentukan.

Dalam menentukan beban batas, aksi redistribusi momen negatif dapat dimasukkan

sebagai hasil dari aksi nonlinear yang ada antara gaya dan deformasi penampang batang pada

pembebanan maksimum, dimana pada kondisi tersebut struktur mengalami deformasi akibat

pelelehan tulangan maupun terjadi retak-retak pada bagian beton tarik.

Beberapa alasan digunakannya metode kuat batas (ultimate strength design) sebagai trend

perencanaan struktur beton adalah:

Struktur beton bersifat in-elastis saat beban maksimum, sehingga teori elastis tidak dapatsecara akurat menghitung kekuatan batasnya. Untuk struktur yang direncanakan dengan

metode beban kerja (working stress design)maka faktor beban (beban atas/beban kerja) tidak

diketahui dan dapat bervariasi dari struktur yang lainnya.

Faktor keamanan dalam bentuk faktor beban lebih rasional, yaitu faktor beban rendah untukstruktur dengan pembebanan yang pasti, sedangkan faktor beba tinggi untuk pembebanan

yang fluaktif (berubah-berubah).

Kurva tegangan-regangan beton adalah non liner dan tergantung dari waktu, missal reganganrangkak (creep) akibat tegangan yang konstan dapat beberapa kali lipat dari regangan elastis



3/28

awal. Oleh karena itu nilai rasio modulus ( yang digunakan dapat menyimpang dari

kondisi sebenarnya. Regangan rangkak dapat memberikan redistribusi tegangan yang

lumayan besar pada penampang struktur beton, artinya tegangan sebenarnya yang terjadi pada

struktur tersebut bisa berbeda dengan tegangan yang diambil dalam perencanaan. Contoh,

tulangan baja desak pada kolom beton dapat mencapai leleh selama pembebanan tetap,

meskipun kondisi tersebut tidak terlihat pada saat direncanakan dengan metode beban kerja

yang memakai nilai modular ratio sebelum creep. Metode perencanaan kuat batas tidak

memerlukan rasio modulus.

Metode perencanaan kuat batas memanfaatkan kekuatan yang dihasilkan dari distribusitegangan yang lebih efisien yang memungkinkan oleh adanya regangan in-elastis. Sebagai

contoh, penggunanaan tulangan desak pada penampang dengan tulangan ganda dapat

menghasilkan momen kapasitas yang lebih besar karena pada tulangan desaknya dapat didaya

gunakan sampai mencapai tegangan leleh pada beban batasnya, sedangkan dengan teori

elastis tambahan tulangan desak tidak terlalu terpengaruh karena hanya dicapai tegangan yang

rendah pada baja.

Metode perencanaan kuat batas menghasilkan penampang struktur beton yang lebih efisienjika digunakan tulangan baja mutu tinggi dan tinggi balok yang rendah dapat digunakan tanpa

perlu tulangan desak.

Metode perencanaan kuat batas dapat digunakan untuk mengakses daktilitas struktur di luarbatas elastisnya. Hal tersebut penting untuk memasukkan pengaruh redistribusi momen dalam

perencanaan terhadap beban gravitasi, perencanaan tahan gempa dan perencanaan terhadap

beban ledak (blasting).

2.1.2.1 Keruntuhan Lentur Akibat Kondisi Batas (Ultimite)

Menurut catatan sejarah sebenarnya perencanaan kuat batas adalah yang

pertamadigunakan dalam perencanaan struktur beton. Itu dapat dimengerti karena beban atau



4/28

A

momen batas (Ultimite) dapat dicari secara langsung berdasarkan percobaan uji beban tanpa

perlu mengetahui besaran atau distribusi tegangan internal pada penampang struktur yang

diuji.

Untuk menjelaskan definisi atau pengertian mengenai apa yang dimaksud dengan kuat

batas atau kuat ultimate, maka akan ditinjau struktur balok beton bertulang yang diberi beban

terpusat secara bertahap sampai runtuh (tidak kuat menerima tambahan beban lagi).

Keruntuhan yang akan ditinjau adalah lentur. Agar dapat diperoleh suatu keruntuhan

lentur murni maka digunakan konfigurasi dua buah beban terpusat yang diletakkan simetri

sehingga ditengah bentang struktur tersebut hanya timbul momen lentur saja ( tidak ada gaya

geser).

Gambar 2.1Balok yang dibebani sampai runtuh

(Sumber : MacGregor, Perencanaan Struktur Beton Bertulang)

C

E



5/28

Penampang ditengah diberi sensor-sensor regangan untuk mengetahui tegangan yang

terjadi. Beban diberikan secara bertahap dan dapat dilakukan pencatatan lendutan ditengah

bentang sehingga dapat diperoleh kurva hubungan momen dan kelengkungan untuk setiap

tahapan beban sampai beban maksimum sebelum balok tersebut runtuh.

Dari kurva Momen-Kelengkungan Balok terlihat bahwa sebelum runtuh, tulangan

baja leleh terlebih dahulu (titik D). Jika beban terus ditingkatkan, meskipun besarnya

peningkatan relatif kecil akan tetapi lendutan yang terjadi cukup besar dibanding tulangan

leleh. Akhirnya pada suatu titik tertentu beton desak mengalami rusak (pecah atau spalling)

sedemikian sehingga jika beban dan akhirnya runtuh. Beban batas/maksimum yang masih

dapat dipikul oleh balok dengan beban tetap berada pada kondisi keseimbangan disebut

beban batas (ultimate) yang ditunjukkan oleh titik E.

Gambar 2.2Kurva Momen Kelengkungan Balok




6/28

Keruntuhan yang didahului oleh lendutan atau deformasi yang besar seperti yang

diperlihatkan pada balok diatas disebut keruntuhan yang bersifat daktail. Sifat seperti itu

dapat dijadikan peringatan dini mengenai kemungkinan akan adanya keruntuhan sehingga

pengguna struktur bangunan mempunyai waktu untuk menghindari struktur tersebut sebelum

benar-benar runtuh, dengan demikian jatuhnya korban jiwa dapat dihindari.

Keruntuhan akibat lentur yang terjadi pada balok ternyata tidak semua berperilaku

sama seperti yang diperlihatkan pada balok uji yang dibahas. Hal itu tergantung dari banyak

atau sedikitnya jumlah tulangan tarik yang ditempatkan pada penampang balok.

Keruntuhan lentur tersebut dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda:

Keruntuhan Tarik, terjadi bila jumlah tulangan baja relatif sedikit sehingga tulangan tersebutakan leleh terlebih dahulu sebelum betonnya pecah, yaitu apabila regangan baja (s) lebih

besar dari regangan beton(y). Penampang seperti itu disebut penampang under-reinforced,

perilakunya sama seperti yang diperlihatkan pada balok uji yaitu daktail (terjadinya deformasi

yang besar sebelum runtuh ). Semua balok yang direncanakan sesuai peraturan diharapkan

berperilaku seperti itu.

Keruntuhan Tekan, karena jumlah tulangan baja relatif banyak maka keruntuhan dimulai daribeton sedangkan tulangan bajanya masih elastis, yaitu apabila regangan baja (s) lebih kecil

dari regangan beton(y). Penampang seperti itu disebut penampang over-reinforced, sifat

keruntuhannya adalah getas (non-daktail). Suatu kondisi yang berbahaya karena penggunaan

bangunan tidak melihat adanya deformasi yang besar yang dapat dijadikan pertanda bilamana

struktur tersebut mau runtuh sehingga tidak ada kesempatan untuk menghindarinya terlabih

dahulu.

Keruntuhan Balans, jika baja dan beton tepat mencapai kuat batasnya, yaitu apabila reganganbaja (s) sama besar dengan regangan beton(y). Jumlah penulangan yang menyebabkan

keruntuhan balans dapat dijadikan acuan untuk menentukan apakah tulangan relatif sedikit

atau tidak, sehingga sifat keruntuhan daktail atau sebaliknya.



7/28

Gambar 2.3Perilaku Keruntuhan Balok


Gambar 2.4Ciri-Ciri Keruntuhan Penampang

(Sumber:Wiryanto Dewobroto, Analisis dan Desain Penampang Beton Bertulang)



8/28

2.1.2.2 Keruntuhan Akibat Geser

Keruntuhan akibat geser pada pembebanan balok, diketahui bahwa transfer beban

ketumpuan melampaui mekanisme momen lentur dan gaya geser yang terjadi secara

bersamaan. Pola keruntuhan (retak) yang terjadi akibat kedua mekanisme tersebut terlihat

berbeda (lihat Gambar 2.5) dari komponen tegangan utama yang terjadi.

Gambar 2.5Balok dengan Keruntuhan Geser


Bagian yang menerima lentur dan geser, materialnya mengalami tergangan utama

biaksial dengan orientasi diagonal, sehingga retaknya pun terbentuk diagonal pada daerah

yang mengalami tegangan tarik. Perhatikan pada daerah lentur murni, retak yang terjadi

cenderung berorientasi vertikal. Keruntuhan balok akibat geser (akibat tegangan biaksial)

bersifat getas dan terjadinya tiba-tiba. Berbeda dengan kerumtuhan lentur yang bersifat



9/28

daktail, didahului dengan timbulnya lendutan besar yang dapat digunakan sebagai pertanda.

Oleh karena itu, dalam perencanaan struktur, semua elemen harus didesain sedemikian agar

kekuatan gesernya lebih besar dari yang diperlukan sehingga dapat dijamin bahwa

keruntuhan lentur akan terjadi lebih dahulu.

2.1.2.3 Pengaruh Keruntuhan Geser Terhadap Jumlah Tulangan Memanjang

Dari gambar 2.6 terlihat bahwa balok mempunyai rasio tulangan memanjang yang

kecil akan runtuh pada tegangan geser yang rendah. Dan juga memperlihatkan bahwa

pengurangan kapasitas geser diakibatkan oleh bertambahnya lebar retak, sehingga bidang

temu (interface) transfer geser juga berkurang. Hal yang sama juga berlaku jika lentur ( retak

vertikal) semakin panjang sehingga mengurangi bidang temu gaya tekan.

Gambar 2.6Rasio Tulangan Memanjang dan Kapasitas Geser



10/28


Gambar 2.6 juga membandingkan pengaruh jumlah tulangan memanjang dari

sejumlah rumus empiris. Kapasitas lentur ditunjukkan juga untuk berbagai mutu tulangan

memanjang. Kurva diatas juga mengikuti fakta yang umum dikenal bahwa keruntuhan lentur

akan dominan dibanding keruntuhan geser untuk balok dengan rasio bentang geser terhadap

tinggi, a/d > 5 dengan jumlah tulangan memanjang yang rendah ( < 1%), yang dipasang

konstan sepanjang balok.

2.2 Struktur Balok

2.2.1 Umum

Perencanaan komponen struktur beton dilakukan sedemikian rupa sehingga tidak

timbul retak berlebihan pada penampang sewaktu mendukung beban kerja dan masih

mempunyai cukup keamanan serta cadangan kekuatan untuk menahan beban dan tegangan

lebih lanjut tanpa mengalami runtuh. Timbulnya tegangan-tegangan lentur akibat terjadinya

momen karena beban luar, dan tegangan tersebut merupakan faktor yang menentukan dalam

menetapkan dimensi geometris penampang komponen struktur. Proses perencanaan atau

analisis umumnya dimulai dengan memenuhi persyaratan terhadap lentur, kemudian baru

segi-segi lainnya, seperti kapasitas geser, defleksi retak, dan panjang penyaluran, dianalisis

sehingga keseluruhannya memenuhi syarat.

2.2.2 Balok Beton Bertulang

Suatu gelagar balok bentang sederhana menahan beban yang mengakibatkan

timbulnya momen lentur, akan terjadi dformasi (regangan) lentur di dalam balok tersebut.

Pada kejadian momen lentur positif, regangan tekan terjadi di bagian atas dan regangan tarik



11/28

dibawah penampang. Regangan - regangan tersebut mengakibatkan timbulnya tegangan

tegangan yang harus ditahan oleh balok, tegangan tekan diatas dan tegangan tarik dibawah.

Agar stabilitas terjamin, batang balok sebagai bagian dari system yang menahan lentur harus

kuat untuk menahan teganngan tekan dan tarik tersebut. Untuk memperhitungkan

kemampuan dan kapasitas dukungan komponen struktur beton terlentur (balok, pelat, dinding

dan sebagainya). Sifat utama bahwa bahan beton kurang mampu menahan tegangan tarik

akan menjadi dasar pertimbangan. Dengan cara memperkuat dengan batang tulangan baja

pada daerah dimana tegangan tarik bekerja akan didapat apa yang dinamakan struktur beton

bertulang. Apabila dirancang dan dilaksanakan dengan cara yang seksama struktur beton

bertulang dengan susunan bahan seperti tersebut diatas akan memberikan kemampuan yang

dapat diandlkan untuk melawan lenturan.

Karena tulangan baja dipasang di daerah tegangan tarik, di dekt serat terbawah, maka

secara teoritis balok disebut sebagai bertulangan baja tarik saja. Dibagian tekan suatu

pempang umumnya juga dipasang perkuatan tulangan, akan tetapi dengan pengertian

mekanisme yang berbeda seperti yang akan dibahas lebih lanjut. Kecuali, agar penulangan

membentuk suatu kerangka kokoh yang stabil umumnya pada masing-masing sudut

komponen perlu dipasang tulangan baja.

Pada beban kecil dengan menganggap belum terjadi retak beton, secara bersama-sama

beton dan baja tulangan bekerja menahan gaya-gaya dimana gaya tekan ditahan oleh beton

saja. Distribusi tegangan akan tampak seperti pada Gambar 2.7 dibawah ini dimana distribusi

tegangan linier bernilai nol pada garis netral dan sebanding dengan regangan yang terjadi.

Kasus demikian ditemui bila tegangan maksimum yang timbul pada serat tarik cukup rendah,

nilainya masih dibawah modulus of repture.



12/28

Gambar 2.7Perilaku lentur pada beban kecil

Pada beban sedang, kuat tarik beton dilampaui dan beton mengalami retak rmbut

seperti pada Gambar 2.8. Karena beton tidak dapat meneruskan gaya tarik melintasi daerah

retak dan terputus-putus, baja tulangan akan mengambil alih memikul seluruh gaya tarik yang

timbul. Distribusi tegangan untuk penampang pada atau dekat bagian yang retak tampak

seperti Gambar 2.8 dan hal yang demikian diperkirakan akan terjadi pada nilai tegangan

beton sampai dengan fc. Pada keadaaan tersebut tegangan beton tekan masih dianggap

bernilai sebanding dengan nilai regangannya. Pada beban yang lebih besar lagi, nilai

regangan serta tegangan tekan akan meningkat dan cenderung untuk tidak lagi sebanding

antara keduanya, dimana tegangan beton tekan akan membentuk kurva nonlinier. Kurva

A

A

h

b

d garis netral

c(tekan)

c(tarik)

c(tekan)

c(tarik)

NT(tarik)

ND(tekan)

Potongan A - A



13/28

tegangan di atas garis netral (daerah tekan) berbentuk sama dengan tegangan rregangan

beton seperti pada gambar 2.8

Gambar 2.8 Perilaku lentur pada beban sedang

Pada Gambar 2.9 dapat dilihat distribusi tegangan dan regangan yang timbul pada

atau dekat keadaan pembebanan ultimit, dimana apabila kapasitas batas kekuatan beton

terlampaui dan tulangan baja mencapai luluh, maka balok mengalami hancur. Sampai dengan

tahap ini, tampak bahwa tercapainya kapasitas ultimit merupakan proses yang tidak dapat

berulang. Komponen struktur telah retak dan tulangan baja meluluh, terjadi lendutan yang

besar dan tidak akan dapat kembali ke panjanng semula. Bila komponen lain dari sistem

mengalami hal yang sama, mencapai kapasitas ultimitnya, struktur secara keseluruhan akan

remuk dalam strata runtuh atau setengah runtuh meskipun belum hancur secara keseluruhan.

Walaupun tidak dapat dijamin sepenuhnya untuk dapat terhindar dari keadaan tersebut,

A

A

b

dhgaris netral

c(tekan)

c(tarik)

c(tekan)

ND(tekan)

NT(tarik)

Potongan A - A



14/28

namun dengan menggunakan beberapa faktor aman maka tercapainy keadaan ultimitnya dan

diperhitungkan serta dikendalikan.

Gambar 2.9 Perilaku lentur pada beban ultimit

2.2.3 Kuat Lentur Penampang Balok Persegi

Pengujian terhadap balok beton bertulang memberikan suatu hasil bahwa regangan

bervariasi menurut jarak garis pusatnya ke serat tarik bahkan pada saat beban mendekati

beban batas. Tegangan tekan bervariasi hampir menurut suatu garis lurus hingga tekanannya

mencapai sekitar 0.5fc. Pada saat beban batas tercapai, variasi tegangan dan regangan kira-

kira akan menjadi seperti yang terlihat pada gambar 2.10 berikut.

A

A

Potongan A - A

b

h d

garis netral

c(tarik)

c(tekan) c(tekan) 0,85c

NT(tarik) NT(tarik)

a1/

2 a

ND(tekan)



15/28

Gambar 2.10Analisis Balok Persegi


Tegangan tekan bervariasi mulai dari nol pada garis garis netral hingga mencapai nilai

maksimum pada suatu titik yang dekat dengan serta terluar sisi tekan. Walaupun distribusi

tegangan yang sebenarnya merupakan suatu hal yang penting, beberapa bentuk asumsi dapat

digunakan secara praktis jika hasil perbandingan hasil analisa sesuai dengan hasil pengujian.

Bentuk yang umum digunakan adalah bentuk persegi, parabola, dan trapesium.

Berdasarkan anggapan-anggapan tersebut, dapat dilakukan pengujian regangan,

tegangan, dan gaya-gaya yang timbul pada penampang balok yang berkerja menhan momen

batas, yaitu momen akibat beban luar yang timbul tepat pada saat terjadi hancur. Momen ini

mencerminkan kekuatan dan dimasa lalu disebut sebagai kuat lentur ultimit balok. Kuat

lentur suatu balok beton tersedia karena berlangsungnya suatu mekanisme tegangan-tegangan



16/28

dalam yang timbul didalam balok yang pada keadaan tertentu dapat diwakili oleh gaya-gaya

dalam

2.2.4 Kondisi Penulangan Seimbang

Meskipun rumus lenturan tidak berlaku lagi dalam metode perencanaan kekuatan

akan tetapi prinsip-prinsip dasar teori lentur masih digunakan pada analisis penampang.

Untuk letak garis netral tertentu, perbandingan antara regangan baja dengan regangan beton

maksimum dapat ditetapkan bedasarkan distribusi tegangan linear. Sedangkan letak garis

netral tergantung pada jumlah tulangan baja tarik yang dipasang dalam suatu penampang

sedemikian sehingga blok tegangan tekan beton mepunyai kedalaman cukup agar dapat

tercapai keseimbangan gaya-gaya, dimana resultan tegangan tekan seimbang dengan resultan

tegangan tarik (H=0).

Apabila penampang tersebut luas tulangan baja tariknya ditambah, kedalaman blok

tegangan beton akan bertambah pula dan oleh karenanya letak garis netral akan bergeser

kebawah lagi. Apabila jumlah tulangan baja tarik sedemikian sehingga letak garis netral pada

posisi dimana akan terjadi secara bersamaan regangan luluh pada baja tarik dan regangan

beton tekan maksimum 0,003, maka penampang tersebut bertulangan seimbang. Kondisi

keseimbangan regangan menempati posisi penting karena merupakan pembatas antara dua

keadaan penampang balok beton bertulang yang berbeda cara hancurnya.

Apabila penampang balok beton bertulang mengandung jumlah tulangan baja tarik

banyak dari yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan regangan, penampang balok

demikian disebut bertulangan lebih (over-reinforced). Berlebihnya tulangan baja tarik

mengakibatkan garis netral bergeser kebawah. Hal yang demikian pada gilirannya akan

berakibat beton mendahului mencapai regangan maksimum 0,003 sebelum tulangan baja



17/28

tariknya luluh. Apabila penampang balok tersebut dibebani momen yang lebih besar lagi,

yang berarti regangannya akan semakin besar sehingga kemampuan regangan beton

terlampaui, maka akan berlangsung keruntuhan dengan beton hancur secara mendadak tanpa

diawali dengan gejala-gejala peringatan terlebih dahulu.

Gambar 2.11Keadaan Seimbang Regangan

(Sumber: Istimawan Dipohusodo, Struktur Beton Bertulang)

Sedangkan apabila suatu penampang balok beton bertulang mengandung jumlah

tulangan tarik kurang dari yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan regangan,

penampang demikian disebut bertulangan kurang (under-reinfoced). Letak garis netral akan

lebih naik sedikit daripada keadaan seimbang, dan tulangan baja tarik akan mendahului

mencapai regangan luluhnya (tegangan luluhnya) sebelum beton mencapai regangan

maksimum 0,003. Pada tingkat keadaan ini, bertambahnya beban akan mengakibatkan

tulangan baja memanjang cukup banyak sesuai dengan perilaku bahan baja, dan berarti

bahwa regangan beton maupun baja terus bertambah tetapi gaya tarik yang bekerja pada

tulangan baja tidak bertambah besar. Dengan demikian berdasarkan keseimbangan gaya-gaya

horizontal H = 0,gayatekan beton tidak mungkin bertambah sedangkan tegangan tekannya

terus meningkat berusaha mengimbangi beban, sehingga mengakibatkan luas daerah tekan



18/28

beton pada penampang menyusut (berkurang) yang berarti posisi garis netral akan berubah

bergerak naik. Proses tersebut diatas terus berlanjut sampai suatu daerah beton berkurang

tidak mampu lagi menahan gaya tekan dan hancur sebagi efek sekunder. Cara hancur

demikian yang sangat dipengaruhi oleh peristiwa meluluhnya tulangan baja tarik berlangsung

meningkat secara bertahap. Segera setelah baja mencapai titik luluh, lendutan balok

meningkat tajam sehingga dapat merupakan tanda awal kehancuran. Meskipun tulangan baja

berperilaku daktail (liat), tidak akan tertarik lepas dari beton sekalipun pada waktu terjadi

kehancuran.

2.2.5 Persyaratan Kekuatan

Penerapan faktor keamanan dalam struktur bangunan disatu pihak bertujuan untuk

mengendalikan kemunkinan terjadinya runtuh yang membahayakan bagi penghuni, dilain

pihak harus juga mempehitungkan faktor ekonomi bangunan. Sehingga untuk mendapatkan

faktor keamanan yang sesuai, perlu ditetapkan kebutuhan relatif yang ingin dicapai untuk

dipakai sebagai dasar konsep faktor keamanan tersebut. Struktur bangunan dan komponen-

komponen harus direncanakan untuk mampu memikul beban lebih diatas beban yang

diharapkan bekerja.

Kriteria dasar kuat rencana dapat diungkapkan sebagai berikut:

Kriteria yang tersedia kekuatan yang dibutuhkan

2.2.6 Rasio Penulangan

Suatu komponen struktur beton bertulang terdiri dari dua buah komponen yaitu beton

dan tulangan baja. Hubungan antara kedua komponen ini dinyatakan ke dalam suatu nilai

yang dikenal sebagai rasio penulanngan yang di defenisikan sebagai perbandingan antara



19/28

jumlah luas penampang tulangan baja As terhadap luas efektif penampang (lebarb x tinggi

efektifd).

2.2.7 Analisis Balok Terlentur Bertulangan Rangkap

Pada lapangan, kita lihat bahwa suatu balok yang bertulangan tunggal jarang dijumpai

dilapangan. Hal ini disebabkan karena pada perencanaan suatu bangunan, gaya gempa yang

arahnya bolak-balik juga diperhitungkan. Sehingga bidang momen pada suatu bentang

kadang bias bernilai positif maupun negatif. Sehingga balok bertulangan rangkap.Penulangan

rangkap juga dapat memperbesar momen tahanan pada balok. Apabila suatu penampang

dikehendaki untuk menopang beban yang lebih besar dari kapasitasnya, sedangkan dilain

pihak sering kali pertimbangan teknis pelaksanaan dan arsitektural membatasi penampang

balok yang sudah tertentu dimensinya disebut.

Hal ini dapat dilakukan dengan penambahan tulangan tarik hingga melebihi batas

nilai maksimum bersamaan dengan penambahan bahan baja didaerah tekan penampang

balok. Hasilnya adalah balok dengan penulangan rangkap dimana tulangan baja tarik

dipasang didaerah tarik dan tulangan tekan didaerah tekan. Pada keadaan demikian berarti

tulangan baja tekan bermanfaat untuk memperbesar kekuatan balok.Akan tetapi dari berbagai

penggunaan tulangan tekan dengan tujuan peningkatan kuat lentur suatu penampang terbukti

merupakan cara yang kurang efisien terutama dari segi ekonomi baja tulangan dan

pelaksanaannya dibandingkan dengan manfaat yang dicapai. Dengan usaha mempertahankan

dimensi balok tetap kecil pada umumnya akan mengundang masalah lendutan dan perlunya

menambah jumlah tulangan geser pada daerah tumpuan, sehingga akan memperumit

pelaksanaan pemasangannya. Penambahan penulangan tekan dengan tujuan utama untuk



20/28

memperbesar kuat lentur penampang umumnya jarang dilakukan kecuali apabila sangat

terpaksa.

Dalam analisis balok bertulangan rangkap akan dijumpai dua jenis kondisi yang

umum. Yang pertama yaitu bahwa tulangan tekan luluh bersamaan dengan luluhnya tulangan

tarik saat beton mencapai regangan maksimum 0,003. Sedangkan kondisi kedua yaitu dimana

tualngan tekan masih belum luluh saat tulangan tarik telah luluh bersama dengan tercapainya

regangan 0,003 oleh beton.Jika regangan tekan baja tekan (s) sama atau lebih besar dari

regangan luluhnya (y), maka sebagai batas maksimum tegangan tekan baja tekan diambil

sama dengan tegangan luluhnya (fy). Sedangkan apabila regangan tekan baja yang terjadi

kurang dari regangan luluhnya, maka tegangan tekan baja adalah fs = s.Es, dimana Es

adalah modulus elastisitas baja. Tercapainya masing-masing keadaan (kondisi) tersebut

tergantung dari posisi garis netral penampang.

Gambar 2.12Analisis Balok Bertulangan Rangkap


2.3 Sturktur Kolom



21/28

2.3.1 Umum

Kolom adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyangga beban

aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi

lateral terkecil. Sedangkan komponen struktur yang menahan beban aksial vertikal dengan

rasio bagian tinggi dengan dimensi lateral terkecil kurang dari tiga dinamakan pedestal.

Sebagai bagian dari suatu kerangka bangunan dengan fungsi dan peran seperti

tersebut, kolom menempati posisi penting di dalam system struktur bangunan. Kegagalan

kolom akan berakibat langsung pada runtuhnya komponen struktur lain yang berhubungan

dengannya, atau bahkan merupakan batas runtuh total keseluruhan struktur bangunan. Pada

umumnya kegagalan atau keruntuhan komponen tekan tidak diawali dengan tanda peringatan

yang jelas, bersifat mendadak.

Oleh karena itu, dalam merencanakan struktur kolom harus memperhitungkan secara

cermat dengan memberikan cadangan kekuatan lebih tinggi daripada untuk komponen

sturuktur lainnya. Selanjutnya, karena penggunaan di dalam praktek umumnya kolom tidak

selalu bertugas menahan beban aksial vertikal, defenisi kolom memperluas dengan mencakup

juga tugas menahan kombinasi beban aksial dan momen lentur. Atau dengan kata lain, kolom

harus diperhitungkan untuk menyangga beban aksial tekan dengan eksentrisitas tertentu.

Secara garis besar ada tiga jenis kolom beton bertulang yaitu :

1. Kolom menggunakan pengikat dengan sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom betonyang ditulangi dengan batang tulangan memanjang, yang pada jarak spasi tertentu diikat

dengan pengikat sengkang kearah lateral, sedemikian rupa hingga pengulangan keseluruhan

membentuk kerangka.

2. Kolom menggunakan pengikat spiral. Bentuknya sama dengan yang pertama hanya sajasebagai pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral yang dililitkan keliling

membentuk heliks menerus di sepanjang kolom.



22/28

3. Struktur kolom komposit, merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arahmemanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau tanpa diberi batang tulangan

pokok memanjang.

2.3.2 Hubungan Beban Aksial dan Momen

Kesepadanan statika antara beban aksial eksentrisitas dengan kombinasi beban aksial

momen dapat dilihat pada gambar.

Gambar 2.13Hubungan Beban Aksial-Momen-Eksentrisitas.


Apabila gaya dari beban Pu bekerja pada penampang kolom berjarak e terhadap

sumbu seperti terlihat pada gambar, akibat yang ditimbulkan akan sama dengan apabila suatu

pasangan yang terdiri dari gaya beban aksial Pupada sumbu dan momen Mu=Pue, bekerja

serentak bersama-sama seperti tampak pada gambar

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa apabila suatu pasangan momen rencana

terfaktor Mu dan beban rencana terfaktor Pu bersama-sama pada suatu komponen struktur

tekan, hubungannya dapat dituliskan sebagai berikut:



23/28

u

u

P

Me =

Untuk suatu penampang tententu, hubungan tersebut di atas bernilai konstan dan

memberikan variasi kombinasi beban lentur dan beban aksial dalam banyak cara. Apabila

dikehendaki eksentriliasitas yang semakin besar, beban aksial Pu harus berkurang sampai

suatu nilai sedemikian rupa sehingga kolom tetap mampu menopang kedua beban, beban

aksial Pu dan momen Pu e. Sudah barang tentu, besar atau jumlah pengurangan Pu yang

diperlukan sebanding dengan peningkatan besarnya eksentrisitas.

Tergantung kepada besarnya momen Mu relatif terhadap beban aksial Pu, terdapat

beberapa cara dimana suatu tampang akan hancur. Gambar 2.1 menunjukkan suatu kolom

yang memikul suatu beban aksial Pu, dengan letak eksentrisitas yang berbeda-beda hingga

dari tidak bereksentrisitas hingga memiliki eksentrisitas yang sangat besar hingga beban Pu

dapat diabaikan. Kehancuran pada kolom diasumsikan terjadi ketika regangan tekan

mencapai 0.003.



24/28

Gambar 2.14Kolom Memikul Beban Aksial


Berikut ini adalah sedikit penjelasan terhadap gambar 2.11 :

a) Beban aksial besar tanpa momen. Dalam situasi ini, kehancuran akan terjadi denganhancurnya beton dengan seluruh tulangan dalam kolom berada dalam kondisi luluh akibat

tekanan.

b) Beban aksial besar dengan model kecil sedemikian sehingga seluruh tampang masih beradadalam keadaan tertekan. Ketika suatu kolom diberikan momen lentur yang kecil (dimana

eksentrisitas kecil), seluruh kolom akan dalam keadaan tertekan tetapi tekanan akan lebih

besar pada salah satu sisi lainnya. Tegangan tekanan maksimum pada kolom akan mencapai

0.85f c dan kehancuran akan terjadi dengan kehancuran hacurnya beton dengan seluruh

tulangan dalam keadaan tertekan.

c) Beban aksial dengan momen yang lebih besar daripada keadaan (b) sedemikian sehinggategangan tarik mulai muncul pada salah satu sisi kolom. Jika eksentrisitas mengikat terus,

tegangan tarik akan mulai terjadi pada salah satu sisi kolom dan tulangan baja pada sisi itu

akan tertarik tetapi masih belum meluluh. Sedangkan pada sisi lainnya, tulangan baja akan

berada dalam keadaan tertekan. Kehancuran akan terjadi dengan hancurnya beton pada sisi

yang tertekan.

d) Kondisi pembebanan seimbang. Seiring dengan semakin bertambahnya eksentrisitas, suatukondisi akan tercapai dimana tulangan baja pada daerah tarik akan mencapai tegangan

luluhnya pada saat beton sisi lainnya mencapai tegangan maksimumnya sebesar 0.85 f c.

kondisi ini dinamakan kondisi pembebanan seimbang.

e) Momen besar dengan beban aksial kecil.Jika eksentrisitas terus ditambah, kehancuran akanditentukan oleh luluhnya tulangan tarik pada kolom.

f) Momen besar tanpa beban aksial. Untuk kondisi ini, kehancuran akan terjadi seperti yangterjadi pada balok.



25/28

Dengan demikian kekuatan suat penampang kolom dapat diperhitungkan terhadap

banyak kemungkinan kombinasi beban aksial dan momen. Kuat lentur penampang kolom

dapat direncanakan untuk beberapa kemungkinan kuat beban aksial yang berbeda, dengan

masing-masing mempunyai pasangan kuat momen tersendiri.

2.3.3 Penampang Kolom Bertulangan Seimbang

Dalam praktek perencanaan kolom pada umumnya digunakan penulangan simetris,

dimana penulangan pada sisi kedua yang berhadapan sama jumlahnya. Tujuan utamanya

mencegah kesalahan atau kekelirian penempatan tulangan yang dipasang. Penulangan

simetris juga diperlukan apabila ada kemungkinan terjadinya gaya bolak-balik pada struktur

misalnya karena arah gaya angin atau gempa seperti diketahui, kuat beban aksial sentris

nominal atau teoritis untuk suatu penampang kolom pada hakekatnya adalah merupakan

penjumlahan kontribusi kuat beton (Ag-Ast) 0.85 fc dan kuat tulangan baja Astfy.

Luas penampang tulangan baja Astadalah jumlah seluruh tulangan pokok memanjang.

Karena yang bekerja adalah beban sentris, dianggap keseluruhan penampang termasuk

tulangan pokok memanjang menahan gaya desak secara merata. Dengan sendirinya pada

penampang seperti ini seperti ini tidak terdapat garis netral yang memisahkan daerah tarik

dan daerah tekan. Apabila beban aksial tekan bekerja eksentris pada sumbu kolom barulah

timbulah tegangan yang tidak merata pada penampang, bahkan pada nilai eksentritas tertentu

dapat mengakibatkan timbulkan tegangan tarik, Dengan demikian penampang kolom terbagi

menjadi daerah tekan dan tarik, demikian pula tugas penulangan baja dibedakan sebagai

tulangan baja tekan (As) yang dipasang di daerah tekan dan tulangan baja tarik (As) yang

dipasang di daerah tarik.



26/28

Berdasarkan regangan yang terjadi pada batang tulangan baja, awal kehancuran atau

keruntuhan penampang kolom dapat dibedakan menjadi dua kondisi, yaitu :

1. Kehancuran karena tarik, diawali dengan luluhnya batang tulangan tarik2. Kehancuran karena tekan diawali dengan kehancuran beton tekan.

Jumlah tulangan baja tarik sedimikian sehingga letak garis netral tepat pada posisi

saat mana akan terjadi secara bersamaan regangan luluh pada tulangan baja tarik dan

regangan beton dekat maksimum 0,003. Kondisi keseimbangan regangan tersebut menempati

posisi penting karena merupakan pembatas karena merupakan pembatas antara kedua

keadaan penampang kolom beton bertulang yang berbeda dalam cara hancurnya. Setiap

penampang kolom akan seimbang pada suatu beban Pb tertentu dikombinasikan dengan suatu

eksentrisis eb tertentu. Maka pada penulangan baja berlainan akan diperoleh beban seimbang

berdasarkan

keseimbangan regangan yang berlainan pula, meskipun untuk penampang kolom beton yang

sama.

2.3.4 Faktor Reduksi Kekuatan Untuk Kolom

Persyaratan pembatasan tulangan untuk komponen struktur yang dibebani kombinasi

lentur dan aksial tekan. Persyaratan tersebut selaras dengan konsep daktilitas komponen

struktur yang menahan momen lentur dengan meluluhnya batang tulangan.

Sejalan dengan hal tersebut, untuk komponen dengan beban aksial kecil diijinkan

untuk memperbesar factor reduksi kekuatannya, lebih besar dari nilai yang digunakan bila

komponen yang bersangkutan hanya menahan beban aksial tekan sentries. Seperti diketahui,

untuk komponen yang menahan lenturan murni, tanpa beban aksial, digunakan factor reduksi

kekuatan = 0,70 untuk kolom dengan pengikat spiral, dan =0,65 untuk kolom dengan

pengikat sengkang.



27/28

Namun seperti diketahui, kolom yang dibebani eksentris akan menahan beban aksial

meupun momen. Sehingga dapat disimpulkan bahwa untuk kasus dimana kolom menahan

beban aksial kecil tetapi pasangan momennya besar dapat diberlakukan seperti komponen

struktur lentur, atau balok pada umumnya.

2.4 Pondasi

Setiap bangunan sipil seperti gedung, jembatan, jalan raya, terowongan, menara, dam/tanggul

dan sebagainya harus mempunyai pondasi yang dapat mendukungny. Istilah pondasi digunakan dalam

teknik sipil untuk mendefinisikan suatu konstruksi bangunan yang berfungsi sebagai penopang

bangunan dan meneruskan beban bangunan diatasnya (upper structure) ke lapisan tanah yang cukup

kuat daya dukungnya. Untuk itu, pondasi bangunan harus diperhitungkan agar dapat menjamin

kestabilan bangunan terhadap berat sendiri, beban beban yang bekerja, gaya gaya luar seperti

tekanan angin, gempa bumi dan lain lain. Di samping itu, tidak boleh terjadi penurunan melebihi

batas yang diijinkan.

Berdasarkan struktur beton bertulang, pondasi berfungsi untuk:

1. Mendistribusikan dan memindahkan beban beban yang bekerja pada struktur bangunandiatasnya ke lapisan tanah dasar yang mendukung struktur tersebut;

2. Mengatasi penurunan yang berlebihan dan penurunan tidak sama pada struktur;3. Memberi kestabilan pada struktur dalam memikul beban horizontal akibat angin, gempa dan

lain lain.

Pondasi bangunan biasanya dibedakan atas dua bagian yaitu pondasi dangkal (shallow

foundation) dan pondasi dalam (deep foundation), tergantung dari letak tanah kerasnya dan

perbandingan kedalaman dengan lebar pondasi. Pondasi dangkal kedalamannya kurang atau sama



28/28

dengan lebar (D B) dan dapat digunakan jika lapisan tanah kerasnya terlekat dekat dengan

permukaan tanah. Sedangkan pondasi dalam digunakan jika lapisan tanah keras berada jauh dari

permukaan tanah.

Seperti telah dijelaskan diatas, bahwasanya pondasi dibedakan atas dua bagian yaitu pondasi

dangkal dan pondasi dalam. Pondasi dangkal dapat dibedakan atas beberapa jenis yaitu pondasi

telapak, pondasi cakar ayam, pondasi sarang laba laba, pondasi gasing, pondasi grid dan pondasi

hypaar (pondasi berbentuk parabola hyperbola). Sedangkan pondasi dalam terdiri dari pondasi

sumuran, pondasi tiang dan pondasi kaison. Pada laporan Tugas Akhir ini, Penulis memfokuskan

pembahasan terhadap pondasi sumuran.

Pondasi Sumuran (pier foundation) yang merupakan bentuk peralihan antara pondasi dangkal

dan pondasi tiang, digunakan bila tanah dasar yang kuat terletak pada kedalaman yang relatif dalam.

Peck, dkk. (1953) membedakan pondasi sumuran dengan pondasi dangkal dari nilai kedalaman (Df)

dibagi lebarnya (B). Untuk pondasi sumuranDf/B>4, sedang untuk pondasi dangkalDf/B>1.

Documents

Metode Perencanaan Struktur Beton Bertulang