Teori Dasar Beton Bertulang

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    1/20

    1TEORI DASAR BETON BERTULANG

    Kelebihan & Kekurangan Beton

    Secara umum material beton mempunyai lebih banyak kelebihannya

    dibandingkan dari kekurangannya.

    Dibandingkan dengan material struktur lainnya, kayu dan baja, beton mempunyai

    kelebihan sebagai berikut :

    1. Lebih murah.

    2. Mudah dibentuk (memudahkan arsitek untuk berkreasi.

    !. "ahan terhadap api yang tinggi.

    #. Mempunyai kekakuan yang tinggi.

    $. %iaya pera&atan yang rendah.

    '. %ahan bakunya mudah didapat.

    amun tidak dapat dipungkiri bah&a beton juga mempunyai kekurangan, yakni :

    )ekuatan tariknya rendah.

    Membutuhkan bekisting dan penumpu sementara selama konstruksi.

    *asio kekuatan terhadap berat yang rendah.

    Stabilitas +olumenya relati rendah.

    Sifat aterial Beton

    %eton merupakan material yang terbuat dari pasta semen dan agregat. %ahan

    dasar beton ini mempunyai siat hubungan tegangan dan regangan yang linier dan

    getas dalam menahan gaya tekan. Material yang getas, kuat menerima tekan namun

    lemah dalam menerima tarik. -alaupun bahan dasar beton (pasta semen dan agregat

    mempunyai siat elastik linier serta getas, namun hasil uji coba tekan beton

    menunjukkan kur+a hubungan tegangan dengan regangan beton tidak linier dan

    sepertinya mempunyai siat yang daktail. al ini disebabkan oleh adanya retak/retak

    kecil yang terbentuk antara bidang agregat dan pasta semen, retak kecil ini disebut

    retak lekatan (bond cracks. *etak kecil ini pada umumnya disebabkan oleh

    phenomena susut pada saat pembentukan beton. 0ika beton dikenai beban uniaksial

    tekan maka.

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    2/20

    1.  Sebelum beton diberi beban sampai dengan ! # 3 nilai tekan maksimumnya

    (f ’c  atau kekuatan batasnya, kur+a hubungan tegangan dengan regangannya masih

    linier.

    2. Setelah beton dibebani melebihi ! # 3 f ’c , retak/retak lekatan mulai terbentuk,

    kur+a hubungan tegangan/regangan mulai tidak linier.

    !. 4ada saat tegangan mencapai 5$ 6 3 f ’c  , retak/retak lekatan tersebut merambat

    ke mortar sehingga terbentuk pola retak yang menerus. 4ada kondisi ini kur+a

    hubungan tegangan/regangan beton semakin tidak linier.

    7ambar # : )ur+a ubungan "egangan/*egangan %eton (pada 8ji "ekan

    Sifat aterial Ba!a

    7ambar $ : )ur+a ubungan "egangan/*egangan %aja

    "rin#i$ Da#ar Beton Bertulang

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    3/20

    )arena beton merupakan material yang kuat menahan tekan, namun lemah

    dalam menahan tarik, maka beton akan mengalami retak jika beban yang dipikulnya

    menimbulkan tegangan tarik yang melebihi kekuatan tariknya. )emudian timbul ide

    untuk mengkombinasikan material beton ini dengan material baja yang mempunyai

    kelebihan yang kuat menahan tarik. Dengan menanamkan material baja seperlunya

    pada beton diperoleh material beton bertulang dengan baja sebagai andalan

    pemikul tarik dan beton sebagai andalan pemikul tekan.

    Ele%enele%en Struktur Beton Bertulang

    8ntuk gedung, pada umumnya struktur atas beton bertulang terdiri dari ! macam

    elemen utama :

    4elat, merupakan elemen struktur beton bertulang yang langsung memikul

    beban lantai. %alok, dapat terdiri dari balok anak (joist dan balok induk (beam, atau hanya

    balok induk saja. %alok berungsi sebagai pemikul pelat dan beban yang berada

    diatasnya. )olom, merupakan elemen struktur yang berungsi sebagai pemikul balok serta

    beban lateral pada struktur.

    Kon#e$ "eren'anaan

    Struktur yang didisain pada dasarnya harus memenuhi kriteria/kriteria berikut :

    1. %entuknya pantas9cocok. Dari segi perencaan tata ruang, bentangan, tinggi plaon,

    akses dan arus lalu lintas. Struktur harus seimbang dengan yang dibutuhkan.

    2. konomis.

    !. )uat, dalam menahan beban yang akan dipikulnya (beban yang direncanakan.

    #. Mudah pera&atannya.

    "eraturan"eraturan Terkait Di#ain Struktur Beton Bertulang

    4erencanaan dan pelaksanaan konstruksi diatur oleh pemerintah dalam bentuk

    standar. untuk bangunan di ;ndonesia berlaku Standar asional ;ndonesia (S;.

    "ujuan dari standar ini adalah :

    8ntuk menjamin keseragaman, keamanan di bidang teknik dan keselamatan

    umum.

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    4/20

    Mengakomodasi teknologi mutakhir. Sehingga dalam selang &aktu tertentu

    setiap standar perlu diperbaharui, sesuai dengan perkembangan ;4") terkait

    berdasarkan penelitianpenelitian para ahli. Menjadi tempat rujukan.

    Menjadi sarana untuk mencapai eisiensi dan eektiitas suatu kegiatan.

    S; terbaru yang mengatur perencanaan struktur beton bertulang adalah S; !/2

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    5/20

    1. )ondisi %atas 8ltimit, yang dapat disebabkan oleh :

    ilangnya keseimbangan lokal atau global.

    *upture : hilangnya ketahanan lentur dan geser elemen/elemen struktur.

    )eruntuhan progressi+e akibat adanya keruntuhan local pada daerah sekitarnya.

    4embentukan sendi plastis.

    )etidakstabilan str uktur.

    AatiBue.

    2. )ondisi %atas )emampuan Layan, yakni menyangkut berkurangnya ungsi struktur,

    anntara lain.

    Deleksi yang berlebihan pada kondisi layan.

    Lebar retak yang berlebih.

    Cibrasi yang mengganggu.

    !.  )ondisi %atas )husus, yaitu menyangkut kerusakan9keruntuhan akibat beban

    abnormal, antara lain:

    )eruntuhan pada kondisi gempa ekstrim.

    )ebakaran, ledakan atau tabrakan kendaraan.

    )orosi atau jenis keruntuhan lainnya akibat lingkungan. 4erencanaan yang

    memperhatikan kondisi/kondisi batas di atas disebut perencanaan batas. )onsep

    perencanaan batas ini digunakan sebagai prinsip dasar peraturan beton

    ;ndonesia (S; !/2

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    6/20

     As  : total luas tulangan tarik pada bagian penampang yang tertarik, mm   ²

     A’s : total luas tulangan tekan pada bagian penampang yang tertekan, mm   ² .

    b : lebar bagian penampang yang tertekan, mm.

    bw  : lebar bagian badan penampang, mm.

    d  : 0arak dari ujung serat penampang yang tertekan ke pusat kumpulan tulangan

    tarik, mm. dt   : 0arak dari ujung serat penampang yang tertekan ke lapisan tulangan tarik

    terjauh, mm. f ’c  : Tegangan tekan beton pada umur 28 hari (mutu beton yang

    digunakan), Mpa. (1 Mpa = 1 N/mm2 = 10 kg/m2). fs : tegangan pada tu!angan tarik, Mpa. fy  : tegangan !e!eh ba"a (mutu ba"a yang digunakan), Mpa. h : tinggi tota! penampang.

     jd : !engan momen gaya tahanan da!am penampang, yaitu "arak antarare#u!tan gaya tekan dan re#u!tan gaya tarik.

     €cu : a#um#i regangan terbe#ar dari bagian penampang yang tertekan

    pada #aat pa# akan runtuh.  €s : regangan pada pu#at tu!angan tarik.  €t  : regangan pada tu!angan tarik ter"auh.

     p : ra#io tu!angan tarik : A

    S

     

    Teori Lentur Beton Bertulang

     Teori !entur pada $eton $ertu!ang dida#ari pada a#um#i%a#um#i berikut

    (berda#arkan &N' $eton) :

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    7/20

    1.  $idang penampang yang tadinya tegak !uru# terhadap #umbu !entur

    e!emen, akan tetap tegak !uru# #ete!ah menga!ami !entur akibat

    beban.

    2. egangan pada tu!angan #ama dengan regangan beton pada #erat yang

    #ama (Tidak ter"adi #!ip antara beton dan tu!angan).

    .  Tegangan pada beton atau ba"a dapat dihitung dari kur*a hubungan

     Tegangan%egangan untuk beton atau ba"a.

    +.  ntuk perhitungan kekuatan !entur penampang, kekuatan tarik beton

    diabaikan.

    -.  $eton dia#um#ikan runtuh pada #aat regangan tekannya menapai

    regangan bata# tekan, dapat diambi! = 0.00.

    .  ubungan tegangan%regangan beton dapat dia#um#ikan per#egi,

    trape#ium atau parabo!a atau !ainnya, #epan"ang ook dengan ha#i!

    pengu"ian yang dapat dipertanggung "aabkan.

    $!ok Tegangan $eton &e!ain menggunakan per#amaan ogne#tad, bentuk

    diagram tegangan pada gambar (d) berikut

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    8/20

    ukup meaki!i diagram tegangan%regangan beton #e#ungguhnya

    pada kondi#i u!timit, dan !ebih mudah untuk diterapkan pada perhitungan

    kekuatan penampang b eton, dimana :

    k = ra#io tegangan mak#imum f’c pada bagian penampang tertekan

    terhadap tegangan tekan #i!inder f’c , ni!ai k= 0.8- k1 = ra#io tegangan tekan rata%rata terhadap tegangan mak#imum,

    (ra#io bagian b!ok yang dihitamkan terhadap !ua# #egi empat k f’c ) . k2 = ra#io "arak antara #erat tekan ek#trim (ter"auh dari gari# netra!)

    ke re#u!tan gaya tekan terhadap tinggi daerah tekan.

    &e!an"utnya &N' $eton pa#a! 12.2. mengi3inkan penggunaan diagram

    tekan ya ng !ebih #ederhana !agi, yakni diagram tekan per#egi eki*a!en#eperti gambar berikut,

     

    $!ok tegangan eki*a!en ter#ebut dide4ni#ikan #bb :

    1. &uatu tegangan tekan merata #ebe#ar α 1f ’c  (α 1 = 0,85)  dia#um#ikan

    beker"a di#epan"ang 3ona tekan #etinggi a = ß1c mu!ai dari #erat tekan

    ter!uar (ek#trim).

    2. 5arak dari po#i#i #erat tekan ter!uar ke #umbu netra! penampang diukurtegak !uru# terhadap #umbu netra! ter#ebut.

    . Ni!ai ß1 diambi! #ebagai berikut ,

      Untuk f’c ≤ 30 Mpa ) –› ß1 = 0, 85

      Untuk 30Mpa < f’c < 58Mpa ) –› ß1 = 0, 85 − 0,05! (f’c − 30)

    Untuk f’c " 58 Mpa ) –› ß1 = 0, #5

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    9/20

    $%& Beton '00' p *''!3

    6aktor ß1  haru# diambi! #ebe#ar 0,85 untuk beton dengan ni!ai kuat

    tekan f’c  !ebih kei! daripada atau #ama dengan 0 Mpa. ntuk beton

    dengan ni!ai kuat tekan !ebih dari 0 Mpa, ß1 haru# direduk#i #ebe#ar 0,05

    untuk #etiap ke!ebihan Mpa di ata# 0 Mpa, tetapi ß1  tidak bo!eh diabi!

    kurang dari 0,65.

    $erda#arkan di#tribu#i tegangan eki*a!en ter#ebut, maka re#u!tan

    kekuatan tekan beton ada!ah :

    C = ß1 f’c ab = 0.85 f’c ab.

    Blok +iagra Tegangan e-ara 3 +ieni

     

    .nalii /eru +iain

    7da 2 maam perhitungan yang per!u di!akukan da!am mempe!a"ari

    perma#a!ahan beton bertu!ang :

    1. 7na!i#i#.

    ada perhitungan ana!i#i#, #uatu penampang dengan data%data yang

    #udah diketahui, antara !ain:

    ukuran penampang : !ebar, tinggi. data tu!angan : diameter dan "um!ah tu!angan.

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    10/20

    mutu beton. mutu ba"a.

    'ngin diari kapa#ita#/kemampuan/kekuatan penampang menerima

    beban. 9ekuatan ini #e!an"utnya di#ebut #ebagai kekuatan nomina!

    penampang. 9ekuatan nomina! penampang yang menerima beban !entur

    ba!ok ada!ah momen nomina! (Mn).

    ' +iain

    ada perhitugan ini, dengan data%data gaya%gaya yang beker"a pada

    penampang akibat beban (beban yang #udah dika!ikan aktor keamanan),

    #ete!ah ditetapkan kekuatan/mutu beton dan ba"a yang akan digunakan,

    diari ukuran penampang yang

    ook #erta tu!angan yang diper!ukan agar #truktur di"amin dapat menahan

    beban%beban ter#ebut.

    opati1ilita Tegangan 2engan egangan 2an eei1angan

    7da 2 ha! yang haru# dipenuhi da!am ana!i#i# maupun di#ain e!emen

    beton bertu!ang :

    1. 9ompatibi!ita# Tegangan dengan egangan. Tegangan pada #etiap

    tempat pada e!emen haru# berhubungan dengan regangannya (#e#uaidengan diagram tegangan%regangannya, baik beton maupun ba"a).

    ntuk ba"a mi#a!nya, "ika ba"a be!um menapai tegangan !e!ehnya,

    ber!aku hubungan :fs = Es €s , dimana Es = modu!u# e!a#ti#ita# ba"a.

    2. 9e#eimbangan.

    ;aya%gaya da!am yang beker"a pada penampang haru# #eimbang,

    yang terdiri dari :

    9e#eimbangan gaya. 9e#eimbangan momen.

    4roe2ur Uu untuk 4eritungan Moen %oinal Balok Tulangan

    Tunggal (au *)

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    11/20

    7da + !angkah yang diper!ukan da!am menghitung kapa#ita# momen

    nomina! #uatu penampang ba!ok dengan tu!angan tungga! (hanya ada

    tu!angan tarik),

    1. 7#um#ikan baha tu!angan tarik ba!ok #udah !e!eh #ebe!um beton

    hanur, atau fs = fy  #ehingga T = As fy 

    2.

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    12/20

    ada ka#u# ini tu!angan menapai tegangan !e!ehnya (fy )  ter!ebih

    dahu!u, #ete!ah itu baru beton menapai regangan bata#nya ( €cu ), dan

    #e!an"utnya #truktur runtuh. ada ka#u# ini ter!ihat ada tanda%tanda berupa

    de>ek#i yang be#ar #ebe!um ter"adi keruntuhan.

    1 eruntuan Tekan

    9eruntuhan type ini ter"adi akibat tu!angan ter!a!u banyak, #ehingga

    beton yang tertekan hanur ter!ebih dahu!u (beton menapai kekuatan

    bata#nya ter!ebih dahu!u). 9eruntuhan ini ter"adi #eara tiba%tiba (britt!e

    ai!ure).

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    13/20

    - eruntuan $ei1ang

    ada type keruntuhan ini, #aat ter"adi keruntuhan ( beton menapai

    regangan bata#nya,  €cu  ), tu!angan "uga pa# menapai tegangan !e!ehnya

    (fy ) . 9eruntuhan ini ter"adi #eara tiba%tiba.

     

     5eni# keruntuhan yang akan ter"adi pada #uatu penampang dengan

    karakteri#tik

    (ukuran penampang, tu!angan, mutu beton dan mutu ba"a) tertentu dapat

    diketahui dengan membandingkan ra#io a/d penampang ter#ebut dengan

    ab/d pada kondi#i keruntuhan #eimbang.

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    14/20

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    15/20

    al9al Uu :ang 4erlu +iperatikan

    7da beberapa ha! yang per!u diperhatikan dan per!u men"adi pertimbangan

    da!am mendi#ain ba!ok beton bertu!ang.

    ?oka#i tu!angan.  Tinggi minimum ba!ok. &e!imut beton (onrete o*er ) dan "arak tu!angan.

    Balok 2i .ta 2ua Tupuan

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    16/20

    Balok 2i .ta Ban:ak Tupuan

    Tinggi Miniu Balok 

    Ta1el 8, $%& 1eton '00' en:a;ikan tinggi iniu 1alok 11,

      Balok 2i ata 2ua tupuan 7 in = L*#

      Balok 2engan atu u;ung eneru 7 in = L*8, 5

      Balok 2engan ke2ua u;ung eneru 7 in = L'*

      Balok kantile/er 7 in = L8

    L = pan;ang pan;ang 1entang 2ari tupuan ke tupuan

     5ika ni!ai tinggi minimum ini dipenuhi pengeekan !endutan tidak

    per!u di!akukan.

    $eliut Beton

    &e!imut beton ada!ah bagian beton terkei! yang me!indungi tu!angan.

    &e!imut beton ini diper!ukan untuk : Memberikan daya !ekat tu!angan ke beton. Me!indungi tu!angan dari koro#i. Me!indungi tu!angan dari pana# tinggi "ika ter"adi kebakaran. (ana#

    tinggi dapat menyebabkan menurun/hi!angnya kekuatan ba"a

    tu!angan).

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    17/20

    Te1al eliut 1eton iniu untuk 1alok a2ala 7 0

    ($%& 1eton '00' paal !)

     6arak Tulangan

    Tulangan Miniu

    Menurut $%& 1eton paal *'5*., tu!angan minimum ba!ok empat per#egi

    (komponen #truktur !entur) diambi! ni!ai terbe#ar dari dua rumu# berikut :

    1. As*+ =√ f ’ c

    4 fy  bω.d

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    18/20

    2. As*+ =1.4

    fy  bω.d

    dimana bw merupakan !ebar badan ba!ok.

    Tulangan Makiu

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    19/20

    &eara umum, ada maam beban ("ika ada) yang per!u

    diperhitungkan pada peranangan #truktur beton bertu!ang :

     * Be1an ati (+) 7 :aitu 1e1an :ang elalu a2a pa2a truktur

    ' Be1an i2up (L) 7 :aitu 1e1an :ang i>atn:a 1erpin2a9pin2a

    3 Be1an atap (.) 7 1e1an :ang ti2ak tetap 2i atap (1e1an orang

    1eker;a atau2an 1e1an peralatan)

     Be1an u;an () 7 genangan air u;an 2i atap

    5 Be1an .ngin (?)

    # Be1an gepa (@) 7 1e1an eki/alen :ang 1eker;a pa2a truktur

    aki1at pergerakan tana pa2a peritiAa ge pa

    Menurut $%& 1eton '00' paal **', #eara umum ada maam

    kombina#i beban yang haru# dipertimbangkan:

    * U = *, + (pa2a taap pelakanaan 1angunan)

    ' U = *,' + *,# L 0,5(. atau )

    3 U = *,' + *,0 L C *,# ? 0,5(. ata u )

    U = 0, + C *,# ?

    5 U = *,' + *,0 L C *,0 @

    # U = 0, + C *,0 @

    uat en-ana ada!ah kekuatan yang haru# ada pada e!emen beton

    bertu!ang, yakni berupa kekuatan nomina! @ aktor reduk#i kekuatan ∅ .

    Daktor e2uki ekuatan

    Menurut $%& 1eton '00' paal **3', aktor reduk#i kekuatan ∅  

    ada!ah :

    * Lentur tanpa 1e1an akial 0,8

    ' Be1an akial 2a1 1e1an akial 2engan lentur

  • 8/17/2019 Teori Dasar Beton Bertulang

    20/20

    a akial tarik 2an akial tarik 2engan lentur 0,8

    1 akial tekan 2an akial tekan 2engan lentur

    i oponen truktur 2engan tulangan piral 0,!

    ii oponen truktur lainn:a 0,#5

    3 Eeer 2an tori 0,!5

    Tupuan pa2a 1eton 0,#5

    5 Beton polo truktural 0,55

     5ika Mu merupakan momen per!u yang haru# dipiku! ba!ok akibat kombina#i

    beban, dan Mn momen nomina! yang #anggup dipiku! penampang ba!ok,

    maka

     Mu   ≤∅    M n  atau ∅ Mn Mu

    +iain Balok 2en gan Tulangan Tunggal

    9arena pada perenanaan e!emen !entur, keruntuhan yang ter"adi haru#

    keruntuhan tarik, maka ber!aku hubungan momen nomina! ba!ok #eperti :

     Mn=f ’c .bd².ω (1−0,59.ω )