Aplikasi Konstruksi Beton bertulang

Sifat dan Karakteristik Beton sebagai Material Bangunan 
  Material Penyusun Beton Bertulang 
  Konstruksi dan Detail Beton Bertulang
 

 Aplikasi Konstruksi Beton bertulang

  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


7.4.3. Konstruksi Balok dan plat beton bertulang

7.4.4. Perencanaan balok dan plat beton bertulang

A. Perencanaan balok terlentur bertulangan tarik saja

Dalam proses perencanaan balok terlentur untuk f_y 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 M_R menjadi:

M_R = φ bd²k                                             (7.5)

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.

Tabel Tinggi balok minimum
Sumber: Sagel dkk, 1994

Tebal minimum, h Dua tumpuan sederhana Satu ujung menerus Kedua ujung menerus Komponen struktur Kantilever
Komponen yang tidak menahan atau tidak disatukan dengan partisi atau konstruksi lain yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar

Plat masif satu arah 􀆐 /16 􀆐 /18.5 􀆐 /21 􀆐 /8 Balok atau plat rusuk satu arah 􀆐 /20 􀆐 /24 􀆐 /28 􀆐 /10

Catatan:
Panjang bentang dalam mm.
Nilai yang diberikan harus digunakan langsung untuk komponen struktur dengan beton normal (w_c = 2 400 kg/m³ ) dan tulangan BJTD 40. Untuk kondisi lain, nilai di atas harus dimodifikasikan sebagai berikut: (a) Untuk struktur beton ringan dengan berat jenis di antara 1 500 kg/m³ sampai 2 000 kg/m³ , nilai tadi harus dikalikan dengan (1,65 - 0,000 3 wc) tetapi tidak kurang dari 1,09, dimana w_c adalah berat jenis dalam kg/m 3 . (b) Untuk f_y selain 400 MPa, nilainya harus dikalikan dengan (0,4 + f_y/700).

Jika penampang diketahui, dan akan menghitung A_s
1) Ubah beban atau momen yang bekerja menjadi beban atau momen rencana (W_u dan M_u), termasuk berat sendiri.
2) Berdasarkan h yang diketahui, perkirakan d dengan menggunakan hubungan d = h – 80 mm, kemudian hitung k yang diperlukan dengan rumus:

bd 2 M k u φ =
3) Cari rasio penulangan (tabel A-8 sampai A-37 dalam Dipohusodo, 1994)
4) Hitung A_s yang diperlukan, dimana A_s perlu = ρbd
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 A_s

1) Ubah beban dan momen menjadi beban dan momen rencana (W_u dan M_u), 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.

bk M d u perlu φ =

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 M_u, dengan menggunakan hasil hitungan berat sendiri balok yang terakhir.
7) Dengan nilai b, k, dan yang baru, hitung d_perlu 
8) Hitung A_s yang diperlukan, dimana A_s perlu = ρbd
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

C. Perencanaan balok T : elemen struktur beton

D. Plat dengan rusuk satu arah

Sistem plat lantai dengan rusuk satu arah seperti pada gambar, 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.

Gambar Struktur plat dengan rusuk satu arah

Sumber: Chen & M. Lui, 2005

Tulangan suhu Rusuk Tinggi Rusuk Total Permukaan Plat lebar antara tinggi antara

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.

Gambar Struktur plat lantai dua arah dan prinsip penyaluran beban
Sumber: Chen & M. Lui, 2005

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).

Rangka ekivalen dalam
Rangka ekivalen tepi Dua arah Penyaluran beban

Gambar Struktur plat dua arah dengan balok
Sumber: Chen & M. Lui, 2005

F. Plat rata

Sistem lantai tanpa menggunakan balok-balok disebut sebagai plat rata (flat), seperti pada gambar. 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.

Gambar Struktur plat rata (flat)
Sumber: Chen & M. Lui, 2005

Tabel Tebal minimum plat tanpa balok
Sumber: Sagel dkk, 1994

Tanpa penebalan b Dengan penebalan b
Panel luar Panel luar Tegangan leleh fy a MPa Tanpa balok pinggir Dengan balok pinggirc Panel dalam Tanpa balok pinggir Dengan balok pinggirc Panel dalam
300 􀆐n / 33 􀆐n / 36 􀆐n / 36 􀆐n / 36 􀆐n / 40 􀆐n / 40
400 􀆐n / 30 􀆐n / 33 􀆐n / 33 􀆐n / 33 􀆐n / 36 􀆐n / 36
500 􀆐n / 28 􀆐n / 31 􀆐n / 31 􀆐n / 33 􀆐n / 34 􀆐n / 34

Catatan:
a. Untuk tulangan dengan tegangan leleh di antara 300 MPa dan 400 MPa atau di antara 400 MPa dan 500 MPa, gunakan interpolasi linear.
b. Penebalan panel didefinisikan dalam 15.3(7(1)) dan 15.3(7(2)).
c. Pelat dengan balok di antara kolom kolomnya di sepanjang tepi luar. Nilai α untuk balok tepi tidak boleh kurang dari 0,8.

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 dan tidak boleh kurang dari 4”. Selain itu, kombinasi plat dengan panel drop dan kepala kolom akan semakin meningkatkan kekuatan strukturnya. (gambar)

Gambar Struktur plat-rata dengan panel drop
Sumber: Chen & M. Lui, 2005

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)

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.

Gambar Struktur plat wafel

Sumber: Chen & M. Lui, 2005

7.4.5. Struktur Kolom Beton Bertulang

7.4.6. Dinding : Aplikasi Konstruksi Beton bertulang

Pertanyaan pemahaman:

10. Apakah kelebihan dan kekurangan bahan beton sebagai material struktur bangunan?
11. Sebutkan beberapa sifat dan karakteristik bahan beton?
12. Uraikan material penyusun beton bertulang?
13. Sebutkan dan jelaskan beberapa sistem konstruksi beton untuk struktur bangunan?
14. Sebutkan syarat-syarat untuk penampang balok atau plat beton bertulang?
15. Sebutkan syarat-syarat penulangan beton bertulang?
16. Sebutkan syarat-syarat kekuatan beton bertulang
17. Jelaskan prosedur untuk menghitung struktur untuk konstruksi balok, plat, dan kolom beton?

Tugas pendalaman:

Cari sebuah contoh bangunan dengan struktur kolom dan balok beton dengan plat di atasnya. Buat rancangan sederhana sebuah satuan unit struktur dengan komponen kolom, balok dan plat berdasarkan kasus bangunan tersebut. Lakukan perhitungan pengecekan untuk balok, kolom dan plat beton tersebut.

TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN DENGAN KONSTRUKSI KAYU

8.1. Sifat Kayu sebagai Material Konstruksi

Selengkapnya: TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN 

 

---

Aplikasi Konstruksi Beton bertulang 

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. [ SELENGKAPNYA ]