Slideshow

Pages

bus

Afdal, ST

perencanaan jalan,jembatan, irigasi, pengukuran, landcape dan gedung

Kolom Tutorial

Senin, 07 Februari 2011

Aplikasi Konstruksi Beton bertulang

7.4.1. Desain Struktur Beton Bertulang

a) Tujuan Desain

Pada struktur beton bertulang, tujuan desain harus mengandung :

? Mengatur sistem struktur yang mungkin dikerjakan dan ekonomis.

Hal ini berkaitan dengan pemilihan kesesuaian model struktur, dan penataan lokasi dan pengaturan elemen-elemen struktur seperti kolom dan balok.

? Menentukan dimensi-dimensi struktural, ukuran penampang komponen struktur, termasuk tebal selimut beton.

? Menentukan persyaratan kekuatan tulangan baik longitudinal maupun transversal

? Detail tulangan beton seperti panjang tulangan, kait, dan pembekokannya

? Memenuhi persyaratan kemampulayanan seperti defleksi dan retakan

b) Kriteria Desain

Untuk mencapai tujuan desain, terdapat empat kriteria umum yang harus dipenuhi:

? Keselamatan, kekuatan, dan stabilitas; Sistem struktur dan elemen struktur harus didesain dengan batas-batas angka keamanan agar tidak terjadi kegagalan struktur.

? Estetis; meliputi pertimbangan bentuk, proporsi geometris, simetri tekstur permukaan, dan artikulasi. Hal ini sangat penting pada struktur-struktur dengan bentuk-bentuk khusus seperti monumen dan jembatan. Ahli struktur harus berkoordinasi dengan perencana, arsitek dan desain profesional lain.

? Persyaratan fungsional. Suatu struktur harus selalu dirancang untuk melayani fungsi-fungsi tertentu. Kemudahan konstruksi adalah pertimbangan utama dari persyaratan fungsional. Suatu disain struktural harus praktis dan ekonomis untuk dibangun.

? Ekonomis. Struktur harus dirancang dan dibangun sesuai target anggaran proyek. Pada struktur beton bertulang, disain yang ekonomis tidak boleh dicapai melalui minimalisasi jumlah beton dan tulangan. Bagian terbesar dari biaya konstruksi adalah biaya tenaga kerja, formwork dan kesalahan kerja. Oleh karena itu, desain ukuran elemen dan penyederhanaan penempatan kekuatan akan berakibat pada kemudahan dan kecepatan, yang selanjutnya mengakibatkan desain menjadi lebih ekonomis dan menggunakan material yang minimum.

c) Proses Desain

Desain beton bertulang sering menggunakan proses trial-and-error dan melibatkan pertimbangan keputusan perancangnya. Setiap proyek struktur adalah unik. Proses disain untuk struktur beton bertulang mengikuti langkah-langkah berikut:

? Konfigurasi sistem struktur

? Penentuan data-data desain: desain pembebanan, kriteria desain, dan spesifikasi materialnya.

? Membuat estimasi awal usulan elemen, misalnya berdasarkan pada aturan-aturan kontrol defleksi dengan penambahan persyaratan estétika dan fungsional.

? Menghitung properti penampang elemen, analisis struktural untuk gaya-gaya internal: momen, gaya aksial, gaya geser, dan puntir. Juga, peninjauan kembali perhitungan defleksi.

? Menghitung persyaratan kekuatan longitudinal yang didasarkan pada kebutuhan momen dan gaya axial. Menghitung persyaratan kekeuatan transveral berdasarkan tuntutan geser dan momen puntir.

? Jika elemen tidak memenuhi kriteria desain, modifikasi desain dan ulangi langkah 1-3

? Lengkapi dengan evaluasi yang lebih detail desain elemen tersebut dengan menambahkan beban-beban khusus dan kombinasikombinasi, dan kekuatan serta persyaratan kemampulayanan berdasarkan persyaratan peraturan, stándar dan spesifikasi

? Detail penulangan, pengembangan gambar-gambar desain, catatancatatan dan spesifikasi.

7.4.2. Persyaratan kekuatan beton bertulang untuk perancangan struktur

Kekuatan beton bertulang untuk struktur harus memenuhi persyaratan:

Untuk beton : f ’c = kuat tekan beton yang disyaratkan (Mpa atau kg/cm2)

Untuk baja : fy = tegangan leleh yang disyaratkan (Mpa atau kg/cm2)

Tabel 7.9 memberikan nilai f ’c untuk berbagai mutu beton, dan tabel 7.10 adalah nilai fy untuk berbagai mutu baja.

a) Lendutan

Suatu struktur beton disyaratkan memiliki kekakuan yang cukup tegar, sehingga dapat menahan deformasi akibat lendutan tanpa menimbulkan kerusakan atau gangguan. Struktur yang mengalami lendutan yang besar dapat mengakibatkan dinding-dinding yang didukungnya menjadi retak, atau terjadi getaran pada saat orang berjalan diatas lantai. Ketinggian suatu penampang merupakan hal penting yang perlu dipertimbangkan berkaitan dengan momen inersia dan kekakuan. Dalam SNI 03-2847-2002 tercantum tebal minimum yang dipersyaratkan terhadap bentang. Nilai pada tabel 7.11 berlaku untuk struktur yang tidak mendukung serta sulit terdeformasi atau berpengaruh terhadap struktur yang mudah rusak akibat lendutan yang besar.

b) Retak

Retak pada komponen struktur dengan penulangan dapat mengakibatkan korosi pada baja tulangan. Pembentukan karat pada korosi memungkinkan beton disekitar tulangan akan pecah dan lepas. Faktor terpenting yang mengakibatkan retak adalah regangan dalam baja yakni tegangan baja. Pembatasan retak dapat dicapai dengan membatasi tegangan dari baja.

c) Panjang bentang

Panjang bentang komponen struktur ditentukan menurut ketentuanketentuan berikut:

? Panjang bentang dari komponen struktur yang tidak menyatu dengan struktur pendukung dihitung sebagai bentang bersih ditambah dengan tinggi dari komponen struktur. Besarnya bentang tersebut tidak perlu melebihi jarak pusat ke pusat dari komponen struktur pendukung yang ada.

? Dalam analisis untuk menentukan momen pada rangka atau struktur menerus, panjang bentang harus diambil sebesar jarak pusat ke pusat komponen struktur pendukung.

? Untuk balok yang menyatu dengan komponen struktur pendukung, momen pada bidang muka tumpuan dapat digunakan sebagai dasar dalam perencanaan penampang.

? Plat atau plat berusuk, yang bentang bersihnya tidak lebih dari 3 m dan yang dibuat menyatu dengan komponen struktur pendukung dapat dianalisis sebagai plat menerus di atas banyak tumpuan dengan jarak tumpuan sebesar bentang bersih plat dan pengaruh lebar struktur balok

pendukung dapat diabaikan.

7.4.3. Konstruksi Balok dan plat beton bertulang

a) Balok beton

Suatu gelagar balok bentang sederhana menahan beban yang mengakibatkan timbulnya momen lentur, akan mengalami deformasi (regangan) lentur. Dalam hal tersebut, regangan tekan akan terjadi di bagian atas dan regangan tarik di bagian bawah penampang. Regangan-regangan tersebut mengakibatkan tegangan-tegangan yang harus ditahan oleh balok, tegangan tekan di bagian atas dan tegangan tarik di bagian bawah penampang. Karena tulangan baja dipasangan pada bagian tegangan tarik bekerja yaitu pada bagian bawah, maka secara teoritis balok ini disebut sebagai balok bertulangan tarik saja. Pada bagian tekan atau bagian atas penampang umumnya tetap dipasang perkuatan tulangan, tetapi bertujuan untuk membentuk kerangka kokoh yang stabil pada masing-masing sudut komponen.

Tulangan pada balok selain dipengaruhi oleh beban-beban yang diterimanya, juga dipengaruhi oleh ukuran dan syarat-syarat tumpuan. Tumpuan dianggap kaku jika tidak terdapat deformasi. Tiga syarat-syarat tumpuan yang dipertimbangkan:

? Tumpuan bebas, bila tumpuan mengalami perputaran sudut pada perletakannya.

? Tumpuan terjepit penuh, bila terdapat jepitan penuh sehingga perputaran tidak mungkin terjadi.

? Tumpuan terjepit sebagian, bila tumpuan pada keadaan yang memungkinkan terjadi sedikit perputaran

b) Plat beton

Perencanaan plat beton bertulang tidak hanya terbatas pada pertimbangan pembebanan saja, tetapi juga ukuran dan syarat-syarat tumpuan tepi. Syarat-syarat tumpuan menentukan jenis perletakan dan jenis penghubung di tumpuan. Secara umum terdapat tiga jenis tumpuan pada plat, yaitu:

? Bebas; apabila plat dapat berotasi bebas pada tumpuan, misalnya sebuah plat tertumpu pada tembok bata (gambar 7.16a)

? Terjepit penuh; apabila tumpuan dapat mencegah plat berotasi dan relatif sangat kaku terhadap momen puntir, misalnya plat yang monolit atau menyatu dengan balok yang tebal (gambar 7.16b).

? Terjepit sebagian atau elastis; plat yang menempel pada balok tepi tetapi balok tepi tidak cukup kuat untuk mencegah rotasi (gambar 7.16c).

Jenis-jenis plat dengan tumpuan tersebut antara lain adalah plat yang menumpu menerus sepanjang dua tepi yang sejajar atau pada keempat tepinya, panel plat, dan plat menerus untuk pondasi. Panel adalah bagian segiempat suatu plat, atau suatu plat yang tepi-tepi dikelilingi oleh tumpuan-tumpuan. Pada plat yang tertumpu pada sepanjang dua sisinya dapat disebut juga sebagai bentang balok, jika menggunakan analogi balok. Dalam kasus plat terjepit pada dinding bata, meskipun dapat terjadi momen jepit maka umumnya tetap akan dianggap sebagai tumpuan bebas.

Distribusi tegangan

Distribusi tegangan dapat diilustrasikan sebagai berikut:

???? Pada beban kecil distribusi tegangannya linier, bernilai nol pada garis netral dan sebanding dengan regangan yang terjadi seperti ditunjukan pada Gambar 7.17.

???? Pada beban sedang, kuat tarik beton dilampaui dan beton mengalami retak. Beton tidak dapat meneruskan gaya tarik melintasi bagian-bagian retak karena terputus-putus, selanjutnya tulangan baja akan mengambil alih memikul seluruh gaya tarik yang timbul. Distribusi tegangan untuk penampang pada/dekat bagian yang mengalami retak seperti pada Gambar 7.18, diperkirakan terjadi pada nilai tegangan beton sampai dengan 1/2 f ’c.

???? Pada beban yang sangat besar (ultimit), nilai regangan serta regangan tekan akan meningkat dan cenderung untuk tidak lagi sebanding dengan diantara keduanya, dimana tegangan tekan beton akan membentuk kurva non-linear. Kurva tegangan di atas garis netral (daerah tekan) berbentuk sama dengan kurva tegangan regangan seperti pada Gambar 7.19. Kapasitas batas kekuatan beton terlampaui dan tulangan baja mencapai luluh/leleh, dan beton mengalami hancur. Struktur akan mengalami strata runtuh atau setengan runtuh meskipun belum hancur secara keseluruhan. Regangan maksimum tekan beton sebagai regangan ultimit digunakan sebesar 0,003 atau 0,3%, yang ditetapkan berdasarkan hasil-hasil pengujian.

Kuat lentur

Kuat lentur Mn merupakan kekuatan lentur balok, yang besarnya tergantung dari resultan gaya tekan dalam (ND) dan resultan gaya tarik dalam (NT).

Sesuai ketentuan SNI 03-2847-2002, faktor ?1 harus diambil sebesar 0,85 untuk beton dengan nilai kuat tekan f’c lebih kecil daripada atau sama dengan 30 MPa. Untuk beton dengan nilai kuat tekan di atas 30 MPa, ?1 harus direduksi sebesar 0,05 untuk setiap kelebihan 7 MPa di atas 30 MPa, tetapi ?1 tidak boleh diambil kurang dari 0,65.

Pembatasan tulangan tarik

Pada struktur beton dengan penulangan tarik saja, SNI 03-2847- 2002 menetapkan jumlah tulangan baja tarik tidak boleh melebihi 0,75 dari jumlah tulangan baja tarik yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan regangan.

As ???? 0,75 Asb

Jika jumlah batas penulangan tersebut dapat dipenuhi akan memberikan jaminan bahwa kehancuran daktail (ductile) dapat berlangsung dengan diawali oleh meluluhnya tulangan baja tarik terlebih dahulu. Dengan demikian tidak akan terjadi kehancuran getas yang lebih bersifat mendadak. Pembatasan penulangan ini juga berhubungan dengan rasio penulangan (?) yaitu perbandingan antara jumlah luas penampang tulangan tarik (As) terhadap luas efektif penampang (lebar b x tinggi efektif d).

Batas minimum penulangan diperlukan untuk menjamin tidak terjadinya hancur struktur secara tiba-tiba seperti jika balok tanpa tulangan. Karena bagaimanapun balok beton dengan tulangan tarik yang paling sedikitpun harus mempunyai kuat momen yang lebih besar dari balok tanpa tulangan. Pada plat tipis dengan ketebalan tetap maka penulangan minimum harus memperhitungkan kebutuhan untuk memenuhi persyaratan tulangan susut dan suhu.

Analisis balok terlentur

Secara ringkas langkah-langkah analisis untuk balok terlentur dengan penulangan tarik saja, dengan urutan sebagai berikut:

1) Buat daftar hal-hal yang diketahui sesuai kondisi atau permasalahan yang ada

2) Tentukan apa yang akan dicari pada pekerjaan analisis (Momen tahanan dalam MR, Momen tahanan pada kuat lentur Mn)

3) Hitung rasio penulangan:

Analisis plat terlentur satu arah

Petak plat dibatasi oleh balok induk pada kedua sisi pendek dan balok anak pada kedua sisi panjang. Plat yang didukung sepanjang keempat sisi tersebut dinamakan sebagai plat dua arah, dimana lenturannya akan timbul pada dua arah yang saling tegak lurus. Jika perbandingan sisi panjang terhadap sisi pendek lebih besar dari 2, maka plat dapat dianggap hanya bekerja sebagai plat satu arah dengan lentur utama pada arah yang lebih pendek. Contoh jenis plat beton seperti pada Gambar 7.20. Plat satu arah adalah plat yang penyaluran beban normal di permukaan plat ke elemen pendukung utamanya pada satu arah utama. Pada panel plat yang didukung pada keempat sisinya, aksi satu arah terjadi jika rasio perbandingan antara bentang panjangnya dengan bentang pendeknya lebih dari 2. Dalam aksi satu arah, diagram momen pada dasarnya tetap konstan melintang searah lebar plat. Oleh karenanya, prosedur desain plat satu arah dapat dilakukan dengan pendekatan melalui pengamatan kesamaan balok penyusunnya pada lebar unitnya.

Balok ini dapat dirancang dengan langkah dan rumusan yang sama untuk balok segiempat biasa. Persyaratan penutup pada plat satu arah lebih kecil dari balok, umumnya ¾ ”. Gaya-gaya internal umumnya lebih rendah, sehingga penggunaan ukuran tulangannya menjadi lebih kecil. Desain mungkin dapat dikendalikan dengan tulangan susut dan suhu yang minimum. Faktor geser jarang dikontrol, dan tulangan transversal sulit dipasang pada plat satu arah. Karena beban yang bekerja semuanya dilimpahkan menurut arah sisi pendek, maka plat terlentur satu arah dapat dianggap memiliki perilaku seperti suatu balok persegi dengan tinggi setebal plat tersebut dan dengan lebarnya adalah satu satuan panjang (umumnya 1 meter). Apabila diberi beban merata plat akan melendut dengan kelengkungan satu arah, sehingga menimbulkan momen lentur pada arah tersebut. Beban merata umumnya menggunakan satuan kN/m2 (kPa), karena diperhitungkan untuk setiap satuan lebar (1 meter) maka satuannya menjadi beban per satuan panjang (kN/m).

Penulangan plat dihitung untuk setiap satuan lebar tersebut dan merupakan jumlah rata-rata. Dalam SNI 03-2847-2002, plat struktural harus pula dipasang tulangan susut dan suhu dengan arah tegak lurus tulangan pokok. Tulangan ulir yang digunakan sebagai tulangan susut dan suhu harus memenuhi ketentuan berikut:

? Tulangan susut dan suhu harus paling sedikit memiliki rasio luas tulangan terhadap luas bruto penampang beton sebagai berikut (Tabel 7.13), tetapi tidak kurang dari 0,001

? Tulangan susut dan suhu harus dipasang dengan jarak tidak lebih dari lima kali tebal plat, atau 450 mm.

Selanjutnya prosedur analisis dan perhitungan MR pada plat terlentur satu arah menggunakan cara yang sama dengan balok persegi. Tambahan analisis adalah pada perhitungan nilai minimum As, yang diperlukan untuk tulangan susut dan suhu. Perlu dilakukan pemeriksaan nilai minimum dengan memeriksa Asmin. Contoh: untuk plat dengan tulangan ulir mutu 300 nilai Asmin adalah 0,0020bh.

7.4.4. Perencanaan balok dan plat beton bertulang

A. Perencanaan balok terlentur bertulangan tarik saja

Dalam proses perencanaan balok terlentur untuk fy dan f’c tertentu, maka harus ditetapkan lebih lanjut dimensi lebar balok, tinggi balok dan luas penampang tulangan. Kombinasi tiga besaran perencanaan ini memunculkan banyak sekali kemungkinan kebutuhan kuat momen dari balok. Selanjutnya kombinasi ini menghasilkan nilai k yang disebut sebagai koefisien tahan dalam satuan Mpa, seperti pada tabel A-8 sampai A-37 dalam buku struktur beton bertulang (Dipohusodo, 1994).

Dengan menggunakan nilai k ini, maka rumus umum MR menjadi :

Dengan rumusan ini maka pendekatan analisis menjadi lebih singkat. perencanaan balok persegi terlentur bertulangan tarik saja secara praktis dapat menggunakan langkah-langkah sebagai berikut: Dalam kegiatan perencanaan diperlukan juga tahapan untuk memperkirakan dimensi penampang karena belum diketahui. Untuk perkiraan kasar umumnya digunakan hubungan empiris rasio antara lebar dan tinggi balok beton persegi yang dapat diterima dan cukup ekonomis adalah:

1,0 ???? d/b ???? 3,0

berdasarkan rentang nilai tersebut, rasio d/b umumnya dapat memenuhi syarat terletak pada nilai 1,5 – 2,2.

Perkiraan dimensi balok dapat juga dutentukan berdasarkan menggunakan persyaratan tebal minimum balok dan plat satu arah menurut SNI 03-2847-2002, seperti pada tabel 7.14.

Jika penampang diketahui, dan akan menghitung As

1) Ubah beban atau momen yang bekerja menjadi beban atau momen rencana (Wu dan Mu ), termasuk berat sendiri.

2) Berdasarkan h yang diketahui, perkirakan d dengan menggunakan hubungan d = h – 80 mm, kemudian hitung k yang diperlukan dengan rumus:

3) Cari rasio penulangan (tabel A-8 sampai A-37 dalam Dipohusodo, 1994)

4) Hitung As yang diperlukan, dimana As perlu = ?bd

5) Tentukan batang tulangan yang akan dipasang, dengan memperhitungkan apakah tulangan dapat dipasang satu lapis pada balok. Periksa ulang tinggi efektif aktual balok dan bandingkan dengan tinggi efektif hasil perhitungan: jika lebih tinggi berarti hasil rancangan dalam keadaan aman, dan sebaliknya jika kurang dari tinggi berarti tidak aman dan harus dilakukan revisi perhitungan.

6) Buat sketsa rancangan

Merencana dimensi penampang dan As

1) Ubah beban dan momen menjadi beban dan momen rencana (Wu dan Mu), termasuk memperkirakan berat sendiri balok. Tinggi dan lebar balok harus memenuhi syarat dan berupa bilangan bulat. Jangan lupa menggunakan faktor beban dalam memperhitungkan beban mati tambahan.

2) Pilih rasio penulangan (tabel A-4 dalam Dipohusodo, 1994).

3) Cari nilai k (tabel A-8 sampai A-37 dalam Dipohusodo, 1994).

4) Perkirakan b dan hitung d yang diperlukan.

jika d/b memenuhi syarat (1,5 – 2,2), dimensi dapat dipakai.

5) Perhitungkan h, kemudian hitung ulang berat balok dan bandingkan berat balok tersebut dengan berat balok yang sudah dimasukan dalam perhitungan.

6) Lakukan revisi hitungan dengan momen rencana Mu, dengan menggunakan hasil hitungan berat sendiri balok yang terakhir.

7) Dengan nilai b, k, dan yang baru, hitung dperlu

8) Hitung As yang diperlukan, dimana As perlu = ?bd

9) Pilih batang tulangan.

10) Tentukan h, bila perlu dengan pembulatan ke atas (dalam cm). Cek tinggi efektif aktual dibanding dengan rencana, jika lebih besar maka balok dalam keadaan aman.

11) Buat sketsa rancangan

B. Perencanaan plat terlentur satu arah

Seperti pada perencanaan balok terlentur, perencanaan plat terlentur juga memerlukan estimasi-estimasi untuk memperkirakan awal tebal plat terlentur untuk menentukan dimensi-dimensi d dan h. Perkiraan dimensi tersebut dapat juga menggunakan tabel 000. Daftar tersebut hanya diperuntukan untuk balok dan plat beton bertulangan satu arah, nonprategang, berat beton normal (Wc=23 kN/m3) dan baja tulangan BJTD mutu 40. Apabila digunakan mutu baja yang lain maka nilai pada daftar dikalikan dengan faktor :

akan tetapi nilainya tidak boleh kurang 1,09, dan satuan Wc dalam kgf/ m3. Secara ringkas langkah-langkah perencanaan plat terlentur satu arah, dengan urutan sebagai berikut:

1) Hitung h minimum sesuai tabel, dengan pembulatan dalam centimeter.

2) Hitung beban mati berat sendiri plat, dan selanjutnya beban rencana total WU

3) Hitung momen rencana MU

4) Perkirakan dan hitung tinggi efektif d, dapat menggunakan tulangan baja D19 dan penutup beton 20 mm, dengan hubungan:

d = h – 29,5 mm

5) Hitung k perlu

6) Cari nilai k (tabel A-8 sampai A-37 dalam Dipohusodo, 1994), dan tidak melampaui ?maks

7) Hitung As yang dibutuhkan. As perlu = ?bd

8) Tentukan tulangan pokok (tabel A-3 dalam Dipohusodo, 1994).

Periksa jarak maksimum dari pusat ke pusat: 3h atau 500 mm. Dan periksa ulang anggapan awal pada langkah 4.

9) Periksa tulangan susut dan suhu, sebagai berikut:

10) Jumlah luas penampang tulangan baja pokok tidak boleh kurang dari jumlah luas penulangan susut dan suhu.

11) Buat sketsa rancangan.

C. Perencanaan balok T

Balok-T seperti pada gambar 7.21, merupakan elemen struktur beton dimana plat dan balok secara integral bekerja secara komposit menerima distribusi gaya-gaya yang terjadi. Desain balok-T berbeda dengan balok persegi empat hanya pada bagian momen positifnya, dimana bagian gaya tekan internal juga terjadi pada bagian plat (sayap).

Prosedur desain dan rumusan-rumusan balok-T sama dengan balok segi empat, kecuali pada nilai b (lebar balok) yang digantikan dengan nilai b efektif pada bagian momen positifnya. Nilai b efektif dipertimbangkan dengan adanya peran plat untuk menahan tekan. Berdasarkan SNI 03-2847-2002, ketentuan lebar efektif tidak boleh melebihi ¼ bentang balok, dan lebar sayap pada setiap sisi balok sebesar 8 kali tebal plat atau diperhitungkan sebesar setengah jarak bersih dari badan balok yang bersebelahan, seperti pada gambar 7.22.

Konstruksi balok-T

? Pada konstruksi balok-T, bagian sayap dan badan balok harus dibuat menyatu (monolit) atau harus dilekatkan secara efektif sehingga menjadi satu kesatuan.

? Lebar plat efektif sebagai bagian dari sayap balok-T tidak boleh melebihi seperempat bentang balok, dan lebar efektif sayap dari masing-masing sisi badan balok tidak boleh melebihi:

o delapan kali tebal plat, dan

o setengah jarak bersih antara balok-balok yang bersebelahan.

? Untuk balok yang mempunyai plat hanya pada satu sisi, lebar efektif sayap dari sisi badan tidak boleh lebih dari:

o seperduabelas dari bentang balok,

o enam kali tebal plat, dan

o setengah jarak bersih antara balok-balok yang bersebelahan.

? Balok-T tunggal, dimana bentuk T-nya diperlukan untuk menambah luas daerah tekan, harus mempunyai ketebalan sayap tidak kurang dari setengah lebar bada n balok, dan lebar efektif sayap tidak lebih dari empat kali lebar badan balok.

? Bila tulangan lentur utama plat, yang merupakan bagian dari sayap balok-T (terkecuali untuk konstruksi plat rusuk), dipasang sejajar dengan balok, maka harus disediakan penulangan di sisi atas plat yang dipasang tegak lurus terhadap balok berdasarkan ketentuan berikut:

o Tulangan transversal tersebut harus direncanakan untuk memikul beban terfaktor selebar efektif plat yang dianggap berperilaku sebagai kantilever. Untuk balok-T tunggal,seluruh lebar dari sayap yang membentang harus diperhitungkan. Untuk balok-T lainnya, hanya bagian plat selebar efektifnya saja yang perlu diperhitungkan.

o Tulangan transversal harus dipasang dengan spasi tidak melebihi lima kali tebal plat dan juga tidak melebihi 500 mm.

Analisis penampang balok-T

Analisis penampang balok-T secara ringkas dapat menggunakan langkah-langkah:

1) Tentukan lebar sayap efektif sesuai ketentuan SNI 03-2847-2002, pasal 10.10 seperti uraian di atas.

2) Gunakan anggapan bahwa tulangan tarik telah meluluh, kemudian hitung gaya tarik total: NT = As fy

3) Hitung gaya tekan yang tersedia apabila hanya daerah sayap saja yang menyediakan daerah tekan, NT= 0,85 f’c bh

4) Bila NT > ND balok berperilaku sebagai balok-T murni dan selisih gaya tekan akan ditampung di sebagian daerah badan balok di bawah sayap. Sedangkan bila NT < ND, berperilaku sebagai balok persegi dengan lebar b, atau disebut balok T persegi.

Jika dihitung sebagai balok-T murni, maka selanjutnya:

5) Tentukan letak batas tepi bawah blok tegangan tekan di daerah badan balok di bawah sayap

Apabila pemeriksaan batasan tulangan maksimim menghasilkan As lebih besar dari As (maks), maka momen tahan MR dihitung dengan menggunakan As (maks) yang dalam hal ini disebut As efektif

Perencanaan penampang balok-T

Perencanaan penampang balok-T secara ringkas menggunakan langkah-langkah:

1) Hitung momen rencana MU

2) Tetapkan tinggi efektif, d = h – 70 mm

3) Tentukan lebar sayap efektif sesuai ketentuan SNI 03-2847- 2002

4) Menghitung momen tahanan dengan anggapan seluruh daerah sayap efektif untuk tekan,

MR = ? (0,85 )bht(d-1/2ht), dimana ht adalah tebal plat.

5) Bila MR > MU balok akan berperilaku sebagai balok T persegi dengan lebar b. Sedangkan bila MR < MU, balok berperilaku sebagai balok-T murni.

Jika dihitung sebagai balok-T persegi, maka selanjutnya:

6) Merencanakan balok-T persegi dengan nilai b dan d yang sudah diketahui dan selanjutnya menghitung k perlu :

7) Cari nilai k berdasar nilai yang didapat dari langkah 6 (tabel A-8 sampai A-37 dalam Dipohusodo, 1994),

8) Hitung As yang dibutuhkan. As perlu = ?bd

9) Pilih batang tulangan baja dan periksa lebar balok. Periksa d aktual dibandingkan dengan d yang ditetapkan, jika melebihi maka rancangan disebut konservatif (posisi aman); dan jika kurang maka rancangan tidak aman dan perencanaan harus diulang.

10) Periksa ?inin

?aktual harus lebih besar dari ?inin

11) Pemeriksaan persyaratan daktilitas dengan melihat As (maks) harus lebih besar dari As aktual. As (maks) dapat dilihat pada tabel000

12) Buat sketsa rancangan

Jika dihitung sebagai balok-T murni, maka selanjutnya:

6) menentukan z = d – 1/2ht

7) Menghitung As yang diperlukan berdasarkan nilai z pada

langkah 6

8) Pilih batang tulangan baja dan periksa lebar balok

9) Menentukan tinggi efektif aktual (d aktual), dan lakukan analisis balok

10) Buat sketsa rancangan

Perencanaan penulangan geser

Perencanaan penulangan geser adalah usaha untuk menyediakan sejumlah tulangan baja untuk menahan gaya tarik arah tegak lurus terhadap retak tarik diagonal. Penulangan geser dapat dilakukan dalam beberapa cara, seperti:

? sengkang vertikal

? jaringan kawat baja las yang dipasang tegak lurus terhadap sumbu aksial

? sengkang miring atau diagonal

? batang tulangan miring diagonal yang dapat dilakukan dengan cara membengkokanbatang tulangan pokok balok di tempat-tempat yang diperlukan

? tulangan spiral

Perencanaan geser didasarkan pada nggapan dasar bahwa beton menahan sebagian gaya geser, sedangkan kelebihannya di atas kemampuan beton dilimpahkan pada tulangan geser. Cara umum yang dipakai untuk penulangan geser adalah dengan menggunakan sengkang, karena pelaksanaannya lebih mudah serta dijamin ketepatan pemasangannya. Cara penulangan ini terbukti mampu memberikan sumbangan untuk meningkatkan kuat geser ultimit komponen struktur yang mengalami lenturan.

Berdasarkan ketentuan SNI 03-2847-2002, kuat geser (VC) untuk komponen struktur yang hanya dibebani oleh geser dan lentur berlaku,

Dalam persamaan ini satuan fC’ dalam Mpa, bw dan d dalam mm, dan VC dalam kN. Pada balok persegi bw sama dengan d. Kuat geser ideal dikenakan faktor reduksi ? = 0,60. Kuat geser rencana Vu didapatkan dari hasil penerapan faktor beban. Berdasarkan peraturan, meskipun sevcara teoritis tidak diperlukan penulangan geser apabila Vu ???? ?VC, akan tetapi tetap diharuskan untuk selalu menyediakan penulangan geser minimum pada semua bagian struktur beton yang mengalami lenturan. Ketentuan penulangan geser minimum tersebut terutama untuk menjaga agar tidak terjadi kegagalan geser bila terjadi beban yang tak terduga. Pada tempat di mana tidak diperlukan tulangan geser yang memiliki ketebalan cukup untuk menahan

Vu, maka tulangan geser minimum tidak diperlukan. Sedangkan pada tempat yang memerlukan tulangan geser minimum, jumlah luasnya ditentukan dengan persamaan :

Pada persamaan ini, dan mengacu pada gambar 10.14, dijelaskan:

Av = luas penampang tulangan geser total dengan jarak spasi antar tulangan s, untuk sengkang keliling tunggal Av = 2 As, dimana As adalah luas penampang batang tulangan sengkang (mm2)

bw = lebar balok, untuk balok persegi = b (mm)

s = jarak pusat ke pusat batang tulangan geser ke arah sejajar tulangan pokok memanjang (mm)

fy = kuat luluh tulangan geser (Mpa)

D. Plat dengan rusuk satu arah

Sistem plat lantai dengan rusuk satu arah seperti pada gambar 7.24, terdiri dari rangkaian balok-T dengan jarak yang rapat. Rusuk-rusuk tidak boleh kurang dari 4” pada arah lebarnya dan ketebalan seharusnya tidak lebih dari 3,5 kali lebar minimum rusuknya. Tulangan lentur seperti pada penampang balok-T. Rusuk beton biasanya memiliki kapasitas geser yang cukup besar, sehingga tulangan geser tidak diperlukan.

E. Plat lantai dua arah

Asumsi desain aksi satu arah tidak dapat diaplikasikan pada banyak kasus, khususnya pada panel lantai yang memiliki aspek rasio panjang dan lebar yang kurang dari 2. Pada plat yang bebannya didistribusikan ke kedua arah sisinya disebut sebagai plat dua arah, seperti pada gambar 7.25.


Cara penyaluran beban dari plat ke tumpuan berbeda antara plat dua arah dengan plat satu arah. Apabila syarat-syarat tumpuan sepanjang keempat tepinya sama yaitu tertumpu bebas atau terjepit maka pola penyaluran beban untuk plat persegi dinyatakan dengan bentuk ‘amplop’, dengan menggambarkan garis-garis pada setiap sudutnya dengan sudut 45°.

Plat dua arah dengan balok

Plat dua arah dengan balok terdiri dari sebuah panel plat yang dibatasi oleh balok-balok yang tertumpu pada kolom. Aspek rasio panjang dan lebar panel kurang dari 2, maka proporsi yang sesuai dari beban lantai akan di transfer pada arah panjangnya. Kekakuan terjadi pada kesatuan

balok-balok tersebut (Gambar 7.26).


F. Plat rata

Sistem lantai tanpa menggunakan balok-balok disebut sebagai plat rata (flat), seperti pada gambar 7.27. Sistem ini ekonomis dan fungsional karena dengan dihilangkannya balok maka tinggi bersih antar lantai dapat lebih maksimal. Tebal minimal plat rata ini seperti pada tabel 7.16.

G. Plat dengan panel drop

Kemampuan plat rata dapat meningkat dengan penambahan drop panel. Drop panel adalah penambahan ketebalan plat pada daerah momen negatif, dan akan meningkatkan perpindahan gaya pada hubungan antar plat dan kolom pendukungnya. Tebal minimum plat ini seperti pada tabel 7.16 dan tidak boleh kurang dari 4”. Selain itu, kombinasi plat dengan panel drop dan kepala kolom akan semakin meningkatkan kekuatan strukturnya. (gambar 7.28)

H. Plat wafel

Untuk beban lantai yang sangat berat atau untuk bentang yang panjang maka sistem plat wafel dimungkinkan untuk digunakan. Plat wafel dapat digambarkan sebagai plat datar yang sangat tebal, tetapi dengan grid kotak-kotak untuk mengurangi berat dan mendapatkan efisiensi. (gambar 7.29) Desain penulangan lentur berdasarkan pada lajur-lajur penampang T sebagai pengganti lajur palat persegi. Pada sekeliling pendukung kolom, lubang-lubang grid dapat diisi untuk menahan kepala kolom.

7.4.5. Struktur Kolom Beton Bertulang

Tipikal kolom beton bertulang seperti pada Gambar 7.30. Tulangan pada kolom akan terdistribusi bersama dengan bagian tepi keliling penampang kolom dan menerus sepanjang tinggi kolom tersebut. Tulangan transversal kolom (begel) dapat berbentuk, empat persegi, ties atau spiral. Dinding yang tinggi dan elemen ’core’ pada bangunan akan mempunyai perilaku yang sama dengan kolom, sehingga prosedur desain dapat mengikuti aplikasi dari kolom. Kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum yang berasal dari beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau. Kombinasi pembebanan yangmenghasilkan rasio maksimum dari momen terhadap beban aksial juga harus diperhitungkan.

Pada konstruksi rangka atau struktur menerus, pengaruh dari adanya beban yang tak seimbang pada lantai atau atap terhadap kolom luar ataupun dalam harus diperhitungkan. Demikian pula pengaruh dari beban eksentris karena sebab lainnya juga harus diperhitungkan. Dalam menghitung momen akibat beban gravitasi yang bekerja pada kolom, ujung-ujung terjauh kolom dapat dianggap terjepit, selama ujungujung tersebut menyatu (monolit) dengan komponen struktur lainnya. Momen-momen yang bekerja pada setiap level lantai atau atap harus didistribusikan pada kolom di atas dan di bawah lantai tersebut berdasarkan kekakuan relatif kolom dengan juga memperhatikan kondisi kekangan pada ujung kolom. Selanjutnya analisis kolom dan perencanaan kolom beton di sini ditekankan pada jenis kolom beton sederhana. Jenis kolom yang dimaksud adalah kolom pendek dengan eksentrisitas kecil.

Kekuatan Kolom eksentrisitas kecil

Hampir tidak pernah dijumpai kolom dengan beban aksial tekan secara konsentris. Meskipun demikian pembahasan kolom dengan eksentrisitas kecil sangat penting sebagai dasar pengertian perilaku kolom pada waktu menahan beban serta timbulnya momen pada kolom. Jika beban tekan P berimpit dengan sumbu memanjang kolom berarti tanpa eksentrisitas, secara teoritis menghasilkan tegangan merata pada permukaan penampang lintangnya. Sedangkan jika gaya tekan bekerja pada satu tempat berjarak e terhadap sumbu memanjang, kolom akan melentur seiring dengan timbulnya momen M=P(e). Jarak e disebut eksentrisitas gaya terhadap sumbu kolom. Kekuatan beban aksial pada kondisi pembebanan tanpa eksentrisitas adalah :

Ketentuan dalam SNI 03-2847-2002 selanjutnya:

? reduksi kekuatan untuk kolom dengan penulangan sengkang adalah 20%

? reduksi kekuatan untuk kolom dengan penulangan spiral adalah 15%

Berdasarkan reduksi kekuatan tersebut maka rumus kuat beban aksial maksimum adalah :

Persyaratan detail penulangan kolom

Jumlah luas penampang tulangan pokok memanjang dibatasi dengan rasio penulangan ?g antara 0,01 dan 0,08. Secara umum luas penulangan yang digunakan antara 1,5% sampai 3 % dari luas penampang, serta terkadang dapat mencapai 4% untuk struktur berlantai banyak, namun disarankan tidak melebihi 4%. Sesuai SNI 03-2847-2002, penulangan pokok pada kolom dengan pengikat spiral minimal 6 batang, sedangkan untuk sengkang segiempat adalah 4 batang, dan segitiga minimal adalah 3 batang. Beberapa susunan penulangan seperti pada gambar 7.31.

Jarak bersih antar batang tulangan pokok tidak boleh kurang dari 1,5 db atau 40 mm. Syarat-syarat lain diantaranya:

? tebal minimum penutup beton ditetapkan tidak boleh kurang dari 40 mm

? batang tulangan pokok harus dilingkupi sengkang dengan kait pengikat lateral paling sedikit dengan batang D10 untuk tulangan pokok D32 atau lebih kecil

? untuk tulangan pokok yang lebih besar menggunakan yang tidak kurang dari D12, tetapi tidak lebih besar dari D16.

? jarak spasi tulangan sengkang tidak lebih dari 16 kali diameter tulangan pokok, atau 48 kali diameter tulangan sengkang, dan dimensi lateral terkecil (lebar) kolom

? kait pengikat harus diatur sehingga sudut-sudutnya tidak dibengkokan dengan sudut lebih besar dari 135º, seperti pada gambar 7.32.

? Rasio penulangan untuk pengikat spiral tidak boleh kurang dari:

Analisis dan perancangan kolom

Secara ringkas analisis dan perencanaan mengikuti langkahlangkah:

Untuk analisis

1) Pemeriksaan apakah ?g masih dalam batas yang memenuhi persyaratan 0,01 ???? ?g ????0,08

2) Pemeriksaan jumlah tulangan pokok memanjang untuk memperoleh jarak bersih antara batang tulangan (dapat menggunakan tabel A-40 dalam Dipohusodo, 1994)

3) Menghitung kuat beban aksial maksimum

4) Pemeriksaan tulangan pengikat (lateral). Untuk sengkang, periksa dimensi tulangan, jarak spasi, dan susunan penempang. Untuk pengikat spiral, periksa dimensi batang tulangan, rasio penulangan, dan jarak spasi bersih antara tulangan.

Untuk analisis

1) Menentukan kekuatan bahan-bahan yang dipakai. Menentukan rasio ?g penulangan yang direncanakan (bila diinginkan)

2) Menentukan beban rencana terfaktor Pu

3) Menentukan luas kotor penampang kolom yang diperlukan Ag

4) Memilih bentuk dan ukuran penampang kolom, gunakan bilangan bulat

5) Menghitung beban yang dapat didukung oleh beton dan tulangan pokok memanjang. Tentukan luas penampang batang tulangan memanjang yang diperlukan, kemudian pilih batang tulangan yang akan dipakai.

6) Merancang tulangan pengikat, dapat berupa tulangan sengkang atau spiral.

7) Buat sketsa rancangannya.

7.4.6. Dinding


Pada dinding yang tinggi atau juga dinding geser serta gabungan dinding-dinding seperti pada dinding core yang paling menentukan adalah beban aksial dan lentur, seperti yang berlaku pada kolom. Oleh karena itu, prosedur desain dan perhitungan-perhitungan pada kolom juga secara umum juga dapat diaplikasikan. Detail penulangan untuk dinding berbeda dari penulangan kolom. Elemen-elemen pembatas mungkin dapat diletakan pada akhir atau sudut bidang dinding untuk meningkatkan ketahanan momen-nya, seperti pada Gambar 7.33. Struktur dinding beton berlaku untuk dinding yang menahan beban aksial, dengan atau tanpa lentur. Dinding harus direncanakan terhadap beban eksentris dan setiap beban lateral atau beban lain yang bekerja padanya. Panjang horizontal dinding yang dapat dianggap efektif untuk setiap beban terpusat tidak boleh melebihi jarak pusat ke pusat antar beban, ataupun melebihi lebar daerah pembebanan ditambah 4 kali tebal dinding.

Dinding harus diangkurkan pada komponen-komponen struktur yang berpotongan dengannya misalnya lantai dan atap, atau pada kolom, pilaster, sirip penyangga, dan dinding lain yang bersilangan, dan pada fondasi telapak. Rasio minimum untuk luas tulangan vertikal terhadap luas bruto beton haruslah:

? 0,0012 untuk batang ulir yang tidak lebih besar daripada D16 dengan tegangan leleh yang disyaratkan tidak kurang daripada 400 MPa, atau

? 0,0015 untuk batang ulir lainnya, atau

? 0,0012 untuk jaring kawat baja las (polos atau ulir) yang tidak lebih besar daripada P16 atau D16.

Rasio minimum untuk luas tulangan horizontal terhadap luas bruto beton haruslah:

? 0,0020 untuk batang ulir yang tidak lebih besar daripada D16 dengan tegangan leleh yang disyaratkan tidak kurang daripada 400 MPa, atau

? 0,0025 untuk batang ulir lainnya, atau

? 0,0020 untuk jaring kawat baja las (polos atau ulir) yang tidak lebih besar daripada P16 atau D16.

Pada dinding dengan ketebalan lebih besar daripada 250 mm, kecuali dinding ruang bawah tanah, harus dipasang dua lapis tulangan di masing-masing arah yang sejajar dengan bidang muka dinding dengan pengaturan sebagai berikut:

? Satu lapis tulangan, yang terdiri dari tidak kurang daripada setengah dan tidak lebih daripada dua pertiga jumlah total tulangan yang dibutuhkan pada masing-masing arah, harus ditempatkan pada bidang yang berjarak tidak kurang daripada 50 mm dan tidak lebih daripada sepertiga ketebalan dinding dari permukaan luar dinding.

? Lapisan lainnya, yang terdiri dari sisa tulangan dalam arah tersebut di atas, harus ditempatkan pada bidang yang berjarak tidak kurang dari 20 mm dan tidak lebih dari sepertiga tebal dinding dari permukaan dalam dinding.

Jarak antara tulangan-tulangan vertikal dan antara tulangan-tulangan horizontal tidak boleh lebih besar daripada tiga kali ketebalan dinding dan tidak pula lebih besar daripada 500 mm. Tulangan vertikal tidak perlu diberi tulangan pengikat lateral bila luas tulangan vertikal tidak lebih besar daripada 0,01 kali luas bruto penampang beton, atau bila tulangan vertikal tidak dibutuhkan sebagai tulangan tekan. Di samping adanya ketentuan mengenai tulangan minimum, di sekeliling semua bukaan jendela dan pintu harus dipasang minimal dua tulangan D16. Batang tulangan ini harus lebih panjang dari sisi-sisi bukaan. Terhadap sudut-sudut bukaan, batang tulangan harus diperpanjang sejauh jarak yang diperlukan untuk mengembangkan kemampuannya tetapi tidak kurang dari 600 mm.

Sumber :

Ariestadi, Dian, 2008, Teknik Struktur Bangunan Jilid 2 untuk SMK, Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 363 – 394.

0 komentar:

Poskan Komentar