TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN DENGAN KONSTRUKSI BETON 12.2

Dari Crayonpedia

Langsung ke: navigasi, cari

Daftar isi

TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN DENGAN KONSTRUKSI BETON

        
Beton merupakan bahan komposit dari agregat bebatuan dan semen sebagaibahan pengikat, yang dapat dianggap sebagai sejenis pasangan bata tiruan karena beton memiliki sifatyang hampir sama dengan bebatuan dan batu bata (berat jenis yang tinggi, kuat tekan yang sedang, dan kuattarik yang kecil). Beton dibuat dengan pencampuran bersama semen kering dan agregrat dalam komposisi yangtepat dan kemudian ditambahdengan air, yang menyebabkan semen mengalami hidrolisasi dan kemudian seluruh campuran berkumpul dan mengeras untuk membentuk sebuah bahan dengan sifat seperti bebatuan. bebatuan, yaitu bahwa beton tersedia dalam bentuk semi cair selama proses pembangunan dan hal ini mempunyai tiga akibat penting: pertama, hal ini berarti bahwa bahan-bahan lain dapat digabungkan ke dalamnya dengan mudah untuk menambah sifat yang dimilikinya. Baja yangterpenting dari baja-baja lainnya adalah baja dalam bentuk batang tulangan tipis yang memberikan kepada bahan komposit yakni beton bertulang kekuatan tarik dan kekuatan lentur selain kekuatan tekan. Kedua, tersedianya beton dalam bentuk cairan membuatnya dapat dicetak ke dalam variasi bentuk yang luas. Ketiga, proses pencetakan memberikan sambungan antar elemen yang sangat efektif dan menghasilkan struktur yang menerus yang meningkatkan efisiensi struktur.     Beton mempunyai satu keuntungan lebih dibandingkan dengan bebatuan, yaitu bahwa beton tersedia dalam bentuk semi cair selama proses pembangunan dan hal ini mempunyai tiga akibat penting: pertama, hal ini berarti bahwa bahan-bahan lain dapat digabungkan ke dalamnya dengan mudah untuk menambah sifat yang dimilikinya. Baja yang terpenting dari baja-baja lainnya adalah baja dalam bentuk batang tulangan tipis yang memberikan kepada bahan komposit yakni beton bertulang kekuatan tarik dan kekuatan lentur selain kekuatan tekan. Kedua, tersedianya beton dalam bentuk cairan membuatnya dapat dicetak ke dalam variasi bentuk yang luas. Ketiga, proses pencetakan memberikan sambungan antar elemen yang sangat efektif dan menghasilkan struktur yang menerus yang meningkatkan efisiensi struktur.     Beton bertulang selain memiliki kekuatan tarik .juga memiliki kekuatan tekan dan karena itu cocok untuk semua jenis elemen struktur termasuk elemen struktur yang memikul beban jenis lentur. Beton bertulang juga merupakan bahan yang kuat, dengan demikian beton dapat digunakan pada berbagai bentuk struktur seperti pada rangka kerja di mana diperlukan bahan yang kuat dan elemen-elemen yang ramping. Beton bertulang juga dapat digunakan untuk membuat struktur bentang panjang, struktur yang tinggi, dan struktur bangunan bertingkat banyak.

2.1. Sifat dan Karakteristik Beton sebagai Material Struktur Bangunan

7.1.1. Kuat Tekan Beton

Kekuatan tekan (f’c) merupakan salah satu kinerja utama beton. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan per satuan luas, dan dinyatakan dengan Mpa atau N/mm2. Walaupun dalam beton terdapat tegangan tarik yang sangat kecil, diasumsikan bahwa semua tegangan tekan didukung oleh beton tersebut. Penentuan kuat tekan dapat dilakukan dengan alat uji tekan dan benda uji berbentuk silinder dengan prosedur uji ASTM C-39 pada umum benda uji 28 hari. Kuat tekan beton ditetapkan oleh perencana struktur (dengan benda uji berbentuk silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm), untuk dipakai dalam perencanaan struktur beton, Berdasarkan SNI 03-2847-2002, beton harus dirancang sedemikian hingga menghasilkan kuat tekan sesuai dengan aturan-aturan dalam tata cara tersebut dan tidak boleh kurang daripada 17,5 Mpa.

7.1.2. Kemudahan Pengerjaan

Kemudahan pengerjaan beton juga merupakan karakteristik utama yang juga dipertimbangkan sebagai material struktur bangunan. Walaupun suatu struktur beton dirancang agar mempunyai kuat tekan yang tinggi, tetapi jika rancangan tersebut tidak dapat diimplementasikan di lapangan karena sulit untuk dikerjakan maka rancangan tersebut menjadi percuma. Secara garis besar pengerjaan beton mengikuti diagram alir seperti pada Gambar 7.3.


7.1.3. Rangkak dan Susut

Setelah beton mengeras, maka beton akan mengalami pembebanan. Pada kondisi ini maka terbentuk suatu hubungan tegangan dan regangan yang merupakan fungsi dari waktu pembebanan. Beton akan menunjukan sifat elastisitas murni jika mengalami waktu pembebanan singkat, jika tidak maka beton akan mengalami regangan dan tegangan sesuai lama pembebanannya. Rangkak (creep) adalah penambahan regangan terhadap waktu akibat adanya beban yang bekerja. Rangkak timbul dengan intensitas yangsetelah beberapa tahun. Nilai rangkak untuk beton mutu tinggi akan lebih kecil dibandingkan dengan beton mutu rendah. Umumnya, rangkak tidak mengakibatkan dampak langsung terhadap kekuatan struktur, tetapi akan mengakibatkan redistribusi tegangan pada beban yang bekerja dan kemudian mengakibatkan terjadinya lendutan (deflection). Susut adalah perubahan volume yang tidak berhubungan dengan  beban. Proses susut pada beton akan menimbulkan deformasi yang umumnya akan bersifat menambah deformasi rangkak. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya rangkak dan susut: 
􀂃 Sifat bahan dasar beton (komposisi dan kehalusan semen, kualitas adukan, dan kandungan mineral dalam agregat)
􀂃 Rasio air terhadap jumlah semen
􀂃 suhu pada saat pengerasan
􀂃 Kelembaban nisbi pada saat proses penggunaan
􀂃 Umur beton pada saat beban bekerja
􀂃 Nilai slump
􀂃 Lama pembebanan
􀂃 Nilai tegangan
􀂃 Nilai rasio permukaan komponen struktur

7.1.4. Standar Nasional Indonesia

Standar Nasional Indonesia (SNI) yang berkaitan dengan struktur beton untuk bangunan gedung adalah SNI 03-2847-2002 tentang Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung, yang menggunakan acuan normatif:
− SK SNI S-05-1989-F, Standar spesifikasi bahan bangunan bagian B (bahan bangunan dari besi/baja).
− SNI 03 2492 1991, Metode pengambilan benda uji beton inti.
− SNI 03-1726-1989, Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk rumah dan gedung.
− SNI 03-1727-1989-F, Tata cara perencanaan pembebanan untuk rumah dan gedung.
− SNI 03-1974-1990, Metode pengujian kuat tekan beton.
− SNI 03-2458-1991, Metode pengujian pengambilan contoh untuk campuran beton segar.
− SNI 03-2461-1991, Spesifikasi agregat ringan untuk beton struktur.
− SNI 03-2492-1991, Metode pembuatan dan perawatan benda uji beton di laboratorium.
− SNI 03-2496-1991, Spesifikasi bahan tambahan pembentuk gelembung untuk beton.
− SNI 03-2834-1992, Tata cara pembuatan rencana campuran beton normal.
− SNI 03-3403-1991-03, Metode pengujian kuat tekan beton inti pemboran.
− SNI 03-3403-1994, Metode pengujian kuat tekan beton inti.
− SNI 03-4433-1997, Spesifikasi beton siap pakai.
− SNI 03-4810-1998, Metode pembuatan dan perawatan benda uji di lapangan.
− SNI 07-0052-1987, Baja kanal bertepi bulat canai panas, mutu dan cara uji.
− SNI 07-0068-1987, Pipa baja karbon untuk konstruksi umum, mutu dan cara uji.
− SNI 07-0722-1989, Baja canai panas untuk konstruksi umum.
− SNI 07-3014-1992, Baja untuk keperluan rekayasa umum.
− SNI 07-3015-1992, Baja canai panas untuk konstruksi dengan pengelasan.
− SNI 15-2049-1994, Semen portland.
− ANSI/AWS D1.4,
Tata cara pengelasan – Baja tulangan.
− ASTM A 184M, Standar spesifikasi untuk anyaman batang baja ulir yang difabrikasi untuk tulangan beton bertulang.
− ASTM A 185, Standar spesifikasi untuk serat baja polos untuk beton bertulang.
− ASTM A 242M, Standar spesifikasi untuk baja struktural campuran rendah mutu tinggi.
− ASTM A 36M-94, Standar spesifikasi untuk baja karbon stuktural.
− ASTM A 416M, Standar spesifikasi untuk strand baja, tujuh kawat tanpa lapisan untuk beton prategang.
− ASTM A 421, Standar spesifikasi untuk kawat baja penulangan - Tegangan tanpa pelapis untuk beton prategang.
− ASTM A 496-94, Standar spesifikasi untuk kawat baja untuk beton bertulang.
− ASTM A 497-94a, Standar spesifikasi untuk jaring kawat las ulir untuk beton bertulang.
− ASTM A 500, Standar spesifikasi untuk las bentukan dingin dan konstruksi pipa baja karbon tanpa sambungan.
− ASTM A 501-93, Standar spesifikasi untuk las canai-panas dan dan pipa baja karbon struktural tanpa sambungan.
− ASTM A 53, Standar spesifikasi untuk pipa, baja, hitam dan pencelupan panas, zinc pelapis las dan tanpa sambungan.
− ASTM A 572M, Standar spesifikasi untuk baja struktural mutu tinggi campuran columbium vanadium.
− ASTM A 588M, Standar spesifikasi untuk baja struktural campuran rendah mutu tinggi dengan kuat leleh minimum 345 MPa pada ketebalan 100 mm.
− ASTM A 615M, Standar spesifikasi untuk tulangan baja ulir dan polos gilas untuk beton bertulang
− ASTM A 616M-96a, Standar spesifikasi untuk rel baja ulir dan polos untuk, bertulang termasuk keperluan tambahan S1.
− ASTM A 617M, Standar spesifikasi untuk serat baja ulir dan polos untuk beton bertulang.
− ASTM A 645M-96a, Standar spesifikasi untuk baja gilas ulir and polos - Tulangan baja untuk beton bertulang.
− ASTM A 706M, Standar spesifikasi untuk baja ulir dan polos paduan rendah mutu tinggi untuk beton prategang.
− ASTM A 722, Standar spesifikasi untuk baja tulangan mutu tinggi tanpa lapisan untuk beton prategang.
− ASTM A 767M-90, Standar spesifikasi untuk baja dengan pelapis seng (galvanis) untuk beton bertulang.
− ASTM A 775M-94d, Standar spesifikasi untuk tulangan baja berlapis epoksi.
− ASTM A 82, Standar spesifikasi untuk kawat tulangan polos untuk penulangan beton.
− ASTM A 82-94, Standar spesifikasi untuk jaringan kawat baja untuk beton bertulang.
− ASTM A 884M, Standar spesifikasi untuk kawat baja dan jaring kawat las berlapis epoksi untuk tulangan.
− ASTM A 934M, Standar spesifikasi untuk lapisan epoksi pada baja tulangan yang diprefabrikasi.
− ASTM C 1017, Standar spesifikasi untuk bahan tambahan kimiawi untuk menghasilkan beton dengan kelecakan yang tinggi.
− ASTM C 109, Metode uji kuat tekan untuk mortar semen hidrolis.
− ASTM C 109-93, Standar metode uji kuat tekan mortar semen hidrolis (menggunakan benda uji kubus 50 mm).
− ASTM C 1240, Standar spesifikasi untuk silica fume untuk digunakan pada beton dan mortar semen-hidrolis.
− ASTM C 31-91, Standar praktis untuk pembuatan dan pemeliharaan benda uji beton di lapangan.
− ASTM C 33, Standar spesifikasi agregat untuk beton.
− ASTM C 33-93, Standar spesifikasi untuk agregat beton.
− ASTM C 39-93a, Standar metode uji untuk kuat tekan benda uji silinder beton.
− ASTM C 42-90, Standar metode pengambilan dan uji beton inti dan pemotongan balok beton.
− ASTM C 494, Standar spesifikasi bahan tambahan kimiawi untuk beton.
− ASTM C 595, Standar spesifikasi semen blended hidrolis.
− ASTM C 618, Standar spesifikasi untuk abu terbang dan pozzolan alami murni atau terkalsinasi untuk digunakan sebagai bahan tambahan mineral pada
   beton semen portland.
− ASTM C 685, Standar spesifikasi untuk beton yang dibuat melalui penakaran volume dan pencampuran menerus.
− ASTM C 845, Standar spesifikasi semen hidrolis ekspansif.
− ASTM C 94-94, Standar spesifikasi untuk beton jadi.
− ASTM C 989, Standar spesifikasi untuk kerak tungku pijar yang diperhalus untuk digunakan pada beton dan mortar.

2.2. Material Penyusun Beton bertulang

Beton adalah suatu komposit dari beberapa bahan batu-batuan yang direkatkan oleh bahan-ikat. Beton dibentuk dari agregat campuran (halus dan kasar) dan ditambah dengan pasta semen. Pada prinsipnya pasta semen mengikat pasir dan bahan-bahan agregat lain (batu kerikil, basalt dan sebagainya). Rongga di antara bahan-bahan kasar diisi oleh bahan-bahan halus. Hal ini memberi gambaran bahwa harus ada perbandingan optimal antara agregat campuran yang bentuknya berbeda-beda agar pembentukan beton dapat dimanfaatkan oleh seluruh material. Material penyusun beton secara umum dibedakan atas:
− semen: bahan pengikat hidrolik,
− agregat campuran: bahan batu-batuan yang netral (tidak bereaksi) dan merupakan bentuk sebagian besar beton (misalnya: pasir, kerikil, batu-pecah, basalt);
− air
− bahan tambahan (admixtures) bahan kimia tambahan yang ditambahkan ke dalam spesi-beton dan/atau beton untuk mengubah sifat beton yang dihasilkan (misalnya; 'accelerator', 'retarder' dan sebagainya Sedangkan produk campuran tersebut dibedakan atas:
− batuan-semen: campuran antara semen dan air (pasta semen) yang mengeras
− spesi-mortar: campuran antara semen, agregat halus dan air yang belum mengeras;
− mortar: campuran antara semen, agregat halus dan air yang telah mengeras;
− spesi-beton: campuran antara semen, agregat campuran (halus dan kasar) dan air yang belum mengeras;
− beton: campuran antara semen, agregat campuran dan air yang telah mengeras;

7.2.1. Semen

Semen dipakai sebagai pengikat sekelompok bahan-ikat hidrolik untuk pembuatan beton. Hidrolik berarti bahwa semen bereaksi dengan air dan membentuk suatu batuan massa, suatu produksi keras (batuan-semen) yang kedap air. Semen adalah suatu hasil produksi yang dibuat di pabrik-semen. Pabrik-pabrik semen memproduksi bermacam-macam jenis semen dengan sifat-sifat dan karaktefistik yang berlainan.
Semen dibedakan dalam dua kelompok utama yakni:
− semen dari bahan klinker-semen-Portland
o semen Portland,
o semen Portland abu terbang,
o semen Portland berkadar besi,
o semen tanur-tinggi ('Hoogovencement'),
o semen Portland tras/puzzolan,
o semen Portland putih.
− semen-semen lain
o aluminium semen,
o semen bersulfat
     Perbedaan di atas berdasarkan karakter dari reaksi pengerasan kimiawi. Semen-semen dari kelompok-1, diantara yang satu dan yang lain tidak saling bereaksi (membentuk persenyawaan lain). Semen kelompok-2 bila saling dicampur atau bercampur dengan kelompok-1 akan membentuk suatu persenyawaan baru. Hal ini berarti semen dari kelompok-2 tidak boleh dicampur. Semen portland dan semen portland abu-terbang adalah semen yang umum dipakai di Indonesia.
Semen dan air saling bereaksi, persenyawaan ini dinamakan hidratasi sedangkan hasil yang terbentuk disebut hidrasi-semen. Proses reaksi berlangsung sangat cepat. Kecepatan yang mempengaruhi waktu pengikatan adalah:
− kehalusan semen
− faktor air-semen
− temperatur.
     Kehalusan penggilingan semen mempengaruhi kecepatan pengikatan. Kehalusan penggilingan dinamakan penampang spesifik (adalah total diameter penampang semen). Jika seluruh permukaan penampang lebih besar, maka semen akan memperluas bidang kontak (persinggungan) dengan air yang semakin besar. Lebih besar bidang persinggungannya semakin cepat kecepatan bereaksinya, Karena itu kekuatan awal dari semen-semen yang lebih halus (penampang spesifik besar) akan lebih tinggi, sehingga pengaruh kekuatan-akhir berkurang. Ketika semen dan air bereaksi timbul panas, panas ini dinamakan panas-hidratasi. Jumlah panas yang dibentuk antara lain tergantung dari jenis semen yang dipakai dan kehalusan penggilingan. Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat membentuk suatu masalah yakni retakan yang teijadi ketika pendinginan. Pada beberapa struktur beton retakan ini tidak diinginkan. Terutama pada struktur beton mutu tinggi pembentukan panas ini sangat besar. Panas hidratasi pada suatu struktur beton dapat ditentukan dan untuk beberapa pemakaian semen yang lain, dalam masa pelaksanaannya harus dilakukan dengan pendinginan. Aspek lain yang besar pengaruhnya terhadap pembentukan panas hidratasi adalah faktor air-semen.
Faktor air semen (FAS) adalah perbandingan antara berat air dan berat semen:
               berat air
F.A.S = ------------------
            berat semen
Misalkan:
F.A.S = 0,5; bila digunakan semen 350 [kg/m3],
Maka banyaknya air = 350 x 0,5 = 175 [l/ m3]
     Faktor air-semen yang rendah (kadar air sedikit) menyebabkan air di antara bagian- bagian semen sedikit, sehingga jarak antara butiran butiran semen pendek. Akibatnya massa semen menunjukkan lebih berkaitan, karenanya kekuatan awal lebih dipengaruh dan batuan-semen mencapai kepadatan tinggi.
     Semen dapat mengikat air sekitar 40% dari beratnya; dengan kata lain air sebanyak 0,4 kali berat semen telah cukup untuk membentuk seluruh semen berhidrasi. Air yang berlebih tinggal dalam pori-pori. Beton normal selalu bervolume pori-pori halus rata yang saling berhubungan, karena itu disebut pori-pori kapiler. Bila spesi-beton ditambah ekstra air, makasebenanya hanya pori-porinya yang bertambah banyak. Akibatnya beton lebih berpori-pori dan kekuatan serta masa pakainya berkurang. 7.2.2. Agregat Agregat adalah bahan-bahan campuran-beton yang saling diikat oleh perekat semen. Agregat yang umum dipakai adalah pasir, kerikil dan batubatu pecah. Pemilihan agregat tergantung dari:
− syarat-syarat yang ditentukan beton
− persediaan di lokasi pembuatan beton
− perbandingan yang telah ditentukan antara biaya dan mutu 
Dari pemakaian agregat spesifik, sifat-sifat beton dapat dipengaruhi. Suatu pembagian yang sepintas lalu (kasar) dapat dilakukan sebagai berikut:
− agregat normal (kuarsit, pasir, kerikil, basalt)
− agregat halus (puing-batu, terak-lahar, serbuk-batu/bims).
− agregat kasar (bariet, bijib-besi magnetiet dan limoniet).
Kecuali agregat alam dapat juga digunakan produk-aIami sinter atau terbakar, beton gilas atau puing tembok batu-bata. Umumnya pasir yang digali dari dasar sungai cocok digunakan untuk pembuatan beton. Produksi penggalian pasir dan kerikil akan dipisahpisahkan dengan ayakan dalam 3 kelompok yaitu:
− kerikil kasar (lebih besar dari 30 mm)
− kerikil beton (dari 5 mm sampai 30 mm)
− pasir beton (lebih kecil dari 5 mm).
     Dua kelompok terakhir adalah yang cocok (atau dengan mencampurkannya hingga cocok) untuk pembuatan beton. Dari kelompok pertama dapat dipecahkan agar dapat digunakan. Di samping bahan agregat diperoleh dari galian alami (hampir langsung dapat digunakan untuk beton), dapat juga didapatkan dengan
pemecahan formasi batuan tertentu dengan mesin pecah batu (stone crusher) sampai berbentuk batu-pecah dengan kasar yang berbeda-beda. Pemecahan ini dilakukan dalam tingkatan yang berbeda-beda. Dari jenis bongkah-bongkah yang cocok seperti basalt, granit dan kuarsit akan diledakkan dahulu sampai berupa batu-batu gumpalan. Kemudian gumpalan ini dimasukkan ke dalam mesin pecah batu secara mekanis atau dengan tangan dan dipecahkan sampai mendapat bentuk yang diinginkan. Umumnya bentuk-bentuk yang didapatkan berupa butir-butir ukuran 7 mm sampai 50 mm yang nantinya ditambah dengan bahan-bahan antara 5 mm sampai 10 mm. 

7.2.3. Air

Karena pengerasan beton berdasarkan reaksi antara semen dan air, maka sangat perlu diperiksa apakah air yang akan digunakan memenuhi syarat-syarat tertentu. Air tawar yang dapat diminum, tanpa diragukan boleh dipakai. Bila tidak terdapat air minum disarankan untuk mengamati apakah air yang digunakan tersebut tidak mengandung bahan-bahan yang merusak beton/baja. Pertama-tama yang harus diperhatikan adalah kejernihan air tawar, apabila ada berberapa kotoran yang terapung, maka air tidak boleh dipakai.
    Di samping pemeriksaan visual, harus juga diamati apakah air itu tidak mengandung bahan-bahan perusak, contohnya: fosfat, minyak, asam, alkali, bahan-bahan organis atau garam-garam. Penelitian semacam ini harus dilakukan di laboratorium kimia. Selain air dibutuhkan untuk reaksi pengikatan, dipakai pula sebagai perawatan-sesudah beton dituang. Suatu metode perawatan selanjutnya dengan cara membasahi terus-menerus atau beton yang baru direndam air.
Air ini pun harus mernenuhi syarat-syarat yang lebih tinggi daripada air untuk pembuatan beton. Misalkan air untuk perawatan selanjutnya keasaman tidak boleh memilik kadar pHnya > 6, juga tidak dibolehkan terlalu sedikit mengandung kapur. 

7.2.4. Bahan kimia tambahan 

Bahan kimia tambahan (admixtures) suatu bahan produksi di samping bahan semen, agregat campuran dan air, yang juga dicampurkan dalam campuran spesi-beton. Tujuan dari penambahan bahan kirma ini adalah untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu dari campuran beton lunak dan keras. Takaran bahan kimia tambahan ini sangat sedikit dibandingkan dengan bahan utarna hingga takaran bahan ini dapat diabaikan. Bahan kimia tambahan tidak dapat mengoreksi komposisi spesi-beton yang buruk.
Karenanya harus diusahakan komposisi beton seoptimal mungkin dengan bahan-bahan dasar yang cocok.
    Dari macam-macarn bahan kimia tambahan yang ada harus diadakan percobaan awal terlebih dahulu derni kepentingan apakah takarannya memenuhi sifat-sifat yang dituju. Beberapa bahan tambahan mungkin mempunyai garis-garis besar atau norma yang menentukan pemakaiannya. Suatu pemakaian dari bahan kimia tambahan yang penting adalah untuk menghambat pengikatan serta meninggikan konsistensinya tanpa pertambahan air. Oleh karena itu, spesi mudah diangkut serta mempertinggi kelecakan agar pada bentuk-bentuk bekisting yang sulit pun dapat terisi pula dengan baik.
Bahan kimia tambahan yang umum dipakai adalah:
− super-plasticizer, untuk mempertinggi kelecakan (zona konsistensi dipertinggi), mengurangi jumlah air pencampur;
− pembentuk gelembung udara meninggikan sifat kedap air, meninggikan kelecakannya;
− 'retarder', memperlambat awal pengikatan atau pengerasan, memperpanjang waktu pengerjaan; digunakan pada siar ccr, membatasi panas hidratasi
   (struktur tingkat berat);
− bahan warna, untuk memberi warna permukaan.

7.2.5. Tulangan

Beton tidak dapat menahan gaya tarik melebihi nilai tertentu tanpa mengalami keretakan. Oleh karena itu, agar beton dapat bekerja dengan baik dalam sistem struktur, beton perlu dibantu dengan memberinya perkuatan penulangan yang berfungsi menahan gaya tarik. Penulangan beton menggunakan bahan baja yang memiliki sifat teknis yang kuat menahan gaya tarik. Baja beton yang digunakan dapat berupa batang baja lonjoran atau kawat rangkai las (wire mesh) yang berupa batang-batang baja yang dianyam dengan teknik pengelasan. Baja beton dikodekan berurutan dengan: huruf BJ, TP dan TD,
− BJ berarti Baja
− TP berarti Tulangan Polos
− TD berarti Tulangan Deformasi (Ulir)
Angka yang terdapat pada kode tulangan menyatakan batas leleh karakteristik yang dijamin. Baja beton BJTP 24 dipasok sebagai baja beton polos, dan bentuk dari baja beton BJTD 40 adalah deform atau dipuntir (Gambar 7.4).
Baja beton yang dipakai dalam bangunan harus memenuhi norma persyaratan terhadap metode pengujian dan perneriksaan untuk bermacammacam mutu baja beton menurut Tabel 7.1.
Secara umum berdasarkan SNI 03-2847-2002 tentang Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung, baja tulangan yang digunakan harus tulangan ulir. Baja polos diperkenankan untuk tulangan spiral atau tendon. Baja tulangan umumnya harus memenuhi persyaratan yang berorientasi pada ASTM (American Society for Testing Materials) yang diantaranya memenuhi salah satu ketentuan berikut:
− “Spesifikasi untuk batang baja billet ulir dan polos untuk penulangan beton” (ASTM A615M).
− “Spesifikasi untuk batang baja axle ulir dan polos untuk penulangan beton” (ASTM A617M).
− “Spesifikasi untuk baja ulir dan polos low-alloy untuk penulangan beton” (ASTM A706M).
Sedangkan di Indonesia, produksi baja tulangan dan baja struktur telah diatur sesuai dengan Standar Industri Indonesia (SII), antara lain adalah SII 0136-80 dan SII 318-80. Di samping mutu baja beton BJTP 24 dan BJTD 40 seperti yang ditabelkan itu, mutu baja yang lain dapat juga spesial dipesan (misalnya BJTP 30). Tetapi perlu juga diingat, bahwa waktu didapatnya lebih lama dan harganya jauh lebih mahal. Guna menghindari kesalahan pada saat pemasangan, lokasi penyimpanan baja yang spesial dipesan itu perlu dipisahkan dari baja Bj.Tp 24 dan Bj.Td 40 yang umum dipakai. Sifat-sifat fisik baja beton dapat ditentukan melalui pengujian tarik, dengan diagram seperti pada gambar 10.4. Sifat fisik tersebut adalah:
− kuat tarik; (fy)
− batas luluh/leleh;
− regangan pada beban maksimal;
− modulus elastisitas (konstanta material), (Es)
Produk tulangan baja beton sangat bervariasi, untuk itu dalam pelaksanaan di lapangan diberlakukan beberapa toleransi terhadap penyimpangan-penyimpangan yang terjadi. Beberapa toleransi terhadap penyimpangan pada kondisi baja yang ada di lapangan disebutkan dalam tabel 7.2 hingga tabel 7.5.


2.3. Konstruksi dan Detail Beton Bertulang

Sistem struktur dengan konstruksi beton sampai saat ini masih menjadi pilihan utama dalam pengerjaan bangunan. Selain karena kemudahan pengerjaan dan kuat tekan yang tinggi, beberapa pertimbangan lain diantaranya adalah kemudahan untuk mendapatkan material penyusun serta kelangsungan proses pengadaan beton pada proses produksinya.

2.2.1. Sistem Konstruksi Beton Bertulang

Sistem konstruksi beton yang digunakan antara lain:

a) Slab dan Balok

Di antara semua sistem beton bertulang, yang paling sederhanaadalah slab satu arah konvensional [Gambar 7.6 (a)].
Salah satu.keuntungan sistem ini adalah mudah dalam pelaksanaannya. Sistem dengan tinggi konstan ini khususnya cocok untuk bentang kecil. Untuk bentang besar, berat sendiri slab menjadi sangat besar sehingga akan lebih efisien kalau menggunakan slab ber-rusuk [Gambar 7.6(b)]
Sistem balok satu arah dengan slab satu arah melintang dapat digunakan untuk bentang yang relatif panjang (khususnya apabila balok tersebut post-tensioned) dan memikul bentang besar. Sistem demikian biasanya tinggi. Jarak balok biasanya ditentukan berclasarkan kebutuhan untuk menumpu slab melintang. 

b) Sistem Plat Ber-rusuk Satu Arah 

Sistem plat dengan rusuk satu arah adalah plat berusuk yang dibuat dengan mengecor (menuang) beton pada perancah baja atau fiberglass berbentuk khusus [lihat gambar 7.6(c)]. Balok melintang dengan berbagai tinggi dapat dengan mudah dicor di tempat sehingga pada sistem ini pola denah kolom dapat sangat bervariasi. Balok longtudinal (memanjang) juga dapat dengan mudah dicor di tempat, yaitu dengan mengatur jarak pan. Plat ber-rusuk ini dapat mempunyai bentang lebih besar dibandingkan dengan plat masif, terlebih lagi kalau plat ber-rusuk itu diberi pasca tegangan (posttensioned).
Penumpu vertikal pada sistem ini dapat berupa kolom-kolom atau dinding bata pernikul beban. Sistem kolom dan plat ber-rusuk mempunyai kernampuan besar
dalam memikul beban horizontal karena balok membujur maupun melintang dicor secara monolit dengan sistem lantai. Dengan demikian, aksi rangka (frame action) akan diperoleh pada kedua arah (tranversal dan longitudinal). 

c) Konstruksi Plat Datar

Plat datar adalah sistem slab beton bertulang dua arah bertinggi konstan [lihat Gambar 7.6(d)]. Konstruksi ini cocok digunakan untuk beban atap dan lantai ringan dan bentang relatif pendek. Sistem demikian banyak digunakan pada konstruksi rumah. Meskipun sistem demikian lebih cocok digunakan dengan pola kolom teratur, kita dapat saja membuat pola kolom tidak teratur. Plat datar sering digunakan apabila ortogonalitas kaku yang disyaratkan pada banyak sistem lain terhadap pola tumpuan vertikal tidak dikehendaki atau tidak mungkin dilaksanakan. Tetapi, pada konstruksi ini bentangnya tidak dapat sebesar sistem yang menggunakan balok maupun yang menggunakan rusuk. Dengan konstruksi plat datar ini kita dapat memperoleh jarak plafon ke lantai yang lebih kecil daripada sistem-sistem lainnya.
    Pada sistem plat datar ini diperlukan tulangan baja lebih banyak sebagai akibat tipisnya plat yang digunakan. Faktor desain yang menentukan pada plat datar umumnya geser pons pada plat di pertemuannya dengan kolom. Dengan demikian, untuk mengatasinya di daerah ini diperlukan tulangan khusus. Selain itu, kolom yang terletak di tepi plat biasanya diletakkan agak ke dalam untuk menjamin bahwa luas kritis pons tetap besar. Kestabilan lateral untuk keseluruhan susunan plat dan kolom juga perlu diperhatikan. Karena plat dan kolom dicor secara monolit, titik hubungnya relatif kaku sehingga memberi kontribusi pada tahanan lateral struktur, dan hal ini sudah cukup untuk gedung bertingkat rendah. Akan tetapi, karena tipisnya elemen plat, tahanan ini sangat terbatas. Untuk struktur bertingkat tinggi, kestabilan terhadap beban lateral baru terpenuhi dengan menggunakan dinding geser atau elemen inti yang dicor di tempat pada gedung, yang biasanya terdapat di sekitar elevator (lift) atau di sekitar tangga. 
     Pada sistem ini, keuntungan lain yang dapat diperoleh adalah
mudahnya membuat perancah. Perilaku planar pada permukaan bawah juga memudahkan desain dan penempatan komponen gedung lainnya. Sistem ini
sering digunakan pada gedung apartemen dan asrama yang umumnya membutuhkan ruang fungsi yang tidak besar, tetapi banyak.

d) Konstruksi Slab Datar

Slab datar adalah sistem beton bertulang dua arah yang hampir sama dengan plat datar, hanya berbeda dalam hal luas kontak antar plat dan kolom yang diperbesar dengan menggunakan drop panels dan atau kepala kolom (column capitals) [lihat Gambar 7.6(e)]. Drop panels atau kepala kolom itu berfungsi mengurangi kemungkinan terjadinya keruntuhan geser pons. Sistem demikian khususnya cocok untuk kondisi pembebanan relatif berat (misalnya untuk gudang), dan cocok untuk bentang yang lebih besar daripada bentang plat datar. Drop panels dan kepala kolom juga memberikan kontribusi dalam memperbesar tahanan sistem slab-dan-kolom terhadap beban lateral.

e) Konstruksi Slab dan Balok Dua Arah

Sistem slab dan balok dua arah terdiri atas plat dengan balok beton bertulang yang dicor di tempat secara monolit, dan balok tersebut terdapat di sekeliling plat [lihat Gambar 7.6(f)]. Sistem ini baik untuk kondisi beban besar dan bentang menengah. Beban terpusat yang besar juga dapat dipikul apabila bekerja langsung di atas balok. Pada sistem ini selalu digunakan kolom scbagai penumpu vertikal. Karena balok dan kolom dicor secara monolit, sistem ini secara alami akan membentuk rangka pada dua arah. Hal ini sangat meningkatkan kapasitas pikul beban lateral sehingga sistem demikian banyak digunakan pada gedung bertingkat banyak.

f) Slab Wafel

Slab wafel (waffle slab) adalah sistem beton bertulang dua arah bertinggi konstan yang mempunyai rusuk dalam dua arah [lihat Gambar 7.6(g)]. Rusuk ini dibentuk oleh cetakan khusus yang terbuat dari baja atau fibreglass. Rongga yang dibentuk oleh rusuk sangat mengurangi berat sendiri struktur. Untuk situasi bentang besar, slab wafel lebih menguntungkan dibandingkan dengan plat datar. Slab wafel juga dapat diberi pasca tarik untuk digunakan pada bentang besar,
Di sekitar kolom, slab biasanva dibiarkan tetap tebal. Daerah yang kaku ini berfungsi sama dengan drop panels atau kepala kolom pada slab datar. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya keruntuhan geser pons akan berkurang, dan kapasitas tahanan momen sistem ini akan meningkat termasuk pula kapasitas pikul bebannya.

g) Bentuk Lengkung

Setiap bentuk lengkung tunggal maupun ganda (silinder, kubah, dan sebagainya) selalu dapat dibuat dari beton bertulang. Pada umumnya di dalam cangkang beton terdapat jaring tulangan baja. Biasanya pada lokasi yang mengalami gaya internal besar, tulangan itu semakin banyak. Pemberian pasca tarik pada umumnya dilakukan untuk elemen-elemen khusus (misalnya cincin tarik pada kubah). 

h) Elemen Beton Pracetak

Elemen beton pracetak dibuat tidak di lokasi bangunan, dan harus diangkut ke lokasi apabila akan digunakan. Elemen ini umumnya berupa elemen yang membentang satu arah, yang pada umumnya diberi pratarik. Banyak bentuk penampang melintang yang dapat dibuat untuk berbagai kondisi bentang dan beban. Elemen ini umumnya digunakan untuk beban terpusat (pada lantai maupun atap) yang terdistribusi merata dan tidak untuk beban terpusat atau beban terdistribusi yang sangat besar. Elemen struktur pracetak ini hampir selalu ditumpu sederhana. Hubungan yang mampu menahan gaya momen harus dibuat dengan konstruksi khusus, tetapi hal ini umumnya sulit dilakukan.

Dengan demikian, penggunaan elemen ini sebagai kantilever besar juga sulit. Penggunaan elemen pracetak akan sangat terasa untuk bagian yang berulang.

i) Papan Beton Pracetak

Papan beton pracetak berbentang pendek mempunyai bentang sedikit lebih besar daripada papan kayu. Biasanya di atas papan beton pracetak ini ada permukaan beton yang dicor di tempat (wearing surface). Permukaan ini memang biasanya digunakan di atas balok beton bertulang pracetak atau joist web terbuka. Papan beton bentang besar dapat mempunyai bentang antara 16 dan 34 ft (5 dan I I m), bergantung pada lebar dan tinggi eksak elemen. Papan beton bentang besar ini umumnya diberi prategang dan juga diberi rongga untuk mengurangi berat dirinya.Beton yang dicor di tempat di atas papan pracetak mempunyai fungsi sebagai penghubung geser antara elemen-elemen yang dihubungkannya sehingga struktur ini dapat berperilaku sebagai plat satu arah [lihat Gambar 7.6(h)]. Papan beton umumnya cocok digunakan untuk memikul beban atap atau beban lantai yang tidak besar. Papan beton pracetak selalu ditumpu
sederhana dan sering kali digunakan bersama dinding pemikul beban sebagai sistern penumpu vertikalnya (dinding ini harus terbuat dari bata atau beton, bukan kayu). Papan tersebut juga dapat digunakan bersama balok beton bertulang maupun balok baja.

j) Bentuk T Rangkap dan Kanal

Elemen prategang, pracetak, satu arah, yang ber-rusuk dapat digunakan untuk bentang panjang [Gambar 7.6(i)]. Jenis elemen ini biasa digunakan untuk beban mati dan hidup pada atap. Di atas elemen ini biasanya digunakan beton yang dicor di tempat sebagai lantai guna, juga sebagai penghubung dengan elemen T lain di dekatnya.

k) Bentuk T Tunggal

Elemen prategang, pracetak, dan besar yang umumnya mempunyai bentang relatif panjang. Elemen ini sangat jarang digunakan untuk situasi bentang kecil karena sulitnya melaksanakan perakitannya. Elemen ini selalu ditumpu sederhana. Elemen ini dapat digunakan untuk beban yang relatif besar. Sebagai contoh, elemen ini dapat digunakan untuk garasi dan gedung lain yang mempunyai bentang besar dan beban yang lebih besar dari beban biasa (Gambar 7.6(j)],

l) Sistem Gedung Khusus

Kita dapat menyatukan sejumlah sistem yang secara lengkap membentuk suatu gedung [Gambar 7.6(l)]. Sistem-sistem yang dirancang secara khusus untuk konstruksi rumah ini umum dilakukan. Pendekatan yang digunakan biasanya dapat dimasukkan ke dalam dua kelompok:
(1) sistem-sistem yang mempunyai elemen planar atau linear (yang tidak diproduksi di lokasi), seperti dinding atau sistem lain yang membentang secara horisontal yang kemudian digabungkan di lokasi (biasanya dengan sistem pascatarik) sehingga membentuk suatu volume; dan
(2) sistemsistem yang sudah membentuk volume di luar lokasi yang kemudian diangkut ke lokasi.

2.2.2. Ukuran Elemen

Gambar 7.7. mengilustrasikan batas-batas bentang dan tinggi yang umum untuk beberapa sistem beton bertulang. Kolom beton bertulang umumnya mempunyai perbandingan tebal-tinggi (t / h) bervariasi dari 1 : 15 untuk kolom pendek dan dibebani ringan hingga sekitar I : 6 untuk kolom yang dibebani besar pada gedung bertingkat banyak. Dinding beton bertulang pemikul beban mempunyai perbandingan t / h bervariasi antara 1 : 22 dan I : 10.


2.2.3. Detail Beton bertulang

Beton merupakan bahan yang sangat mampu menahan tegangan tekan tetapi tidak dapat atau hampir tidak dapat menahan tegangan tarik. Dalam beton bertulang maka baja tulangan merupakan bahan yang menahan tegangan tarik. Sebuah batang baja tulangan yang tertanam baik dalam beton yang mengeras akan merekat sedemikian rupa hingga diperlukan gaya yang cukup besar untuk menariknya keluar. Gejala ini disebut dengan adhesi atau lekatan yang memungkinkan kedua bahan dapat saling bekerja sama secara struktural. Selain itu, penutup beton yang cukup padat dan tebal sebagai pelindung tulangan, akan melindungi tulangan baja terhadap korosi.

a) Penampang balok bertulang

Sebuah penampang balok bertulang berbentuk empat persegi panjang dengan tinggi h dan lebar b digambarkan pada gambar 10.5. Bagian atas merupakan bagian beton daerah tekan dan As adalah luas penampang baja tulangan. Selanjutnya d adalah tinggi efektif penampang atau jarak dari serat terluar ke pusat tulangan tarik. Selisih antara tinggi total balok (h) dan tinggi efektif (d) terutama ditentukan oleh tebal penutup beton. Pada gambar 7.8 ditunjukkan pula letak tulangan utama (tulangan pokok) serta sengkang. Diameter nominal tulangan dinyatakan dengan ∅p untuk baja tulangan polos dan ∅D untuk baja tulangan deform.

b) Penutup beton tulangan

Tinggi total penampang (h) dan tinggi efektif (d) merupakan dimensi yang penting pada analisis penampang baik pada balok maupun plat (gambar 7.9.). Secara umum, hubungan antara h dan d adalah:
􀂊 untuk plat: h = d + ½ ∅tul. Ut. + p
􀂊 untuk balok h = d + ½ ∅tul. Ut. + ∅sengk + p
Salah satu faktor yang menentukan perbedaan antara h dan d adalah penutup beton (p). Penutup beton adalah bagian beton yang digunakan untuk melindungi baja tulangan. Penutup beton yang sesuai dengan ketentuan akan berfungsi untuk:
− Menjamin penanaman tulangan dan kelekatannya dengan beton
− Menghindari korosi pada tulangan
− Meningkatkan perlindungan struktur terhadap kebakaran
Penutup beton yang memenuhi ketentuan tergantung pada:
− Kepadatan dan kekedapan beton
− Ketelitian pelaksanaan pekerjaan
− Kondisi lingkungan sekitar elemen struktur tersebut
Tebal minimum penutup beton yang diukur dari tulangan terluar berdasarkan SNI 03-2847-2002, seperti dalam tabel 7.6.

c) Detail penulangan beton

Tulangan plat
Syarat-syarat untuk mendapat penulangan plat yang baik, antara lain
dengan memperhatikan aspek-aspek berikut:
− Batasi ukuran diameter batang yang berbeda-beda
− Sedapat mungkin gunakan diameter 6,8,10,12,14,16 dan 19 mm
− Gunakan batang sesedikit mungkin, yaitu dengan cara menggunakan jarak tulangan semaksimal mungkin sesuai dengan yang diijinkan
− Sebaiknya gunakan jarak batang dalam kelipatan 25 mm
− Perhitungkan panjang batang yang umum digunakan sehingga dapat menghindari sisa potongan yang terbuang percuma
Pertahankan bentuk sesederhana mungkin agar menghindari pekerjaan pembengkokan tulangan yang sulit. Prinsip detail penulangan plat dapat dilihat pada Gambar 7.11. Tulangan balok
Syarat-syarat untuk mendapat penulangan balok yang baik, antara lain:
− Batasi ukuran diameter batang yang berbeda-beda
− Sedapat mungkin gunakan diameter 6,8,10,12,14,16,19, 22, dan 32 mm
− Gunakan batang sesedikit mungkin, yaitu dengan cara menggunakan jarak tulangan semaksimal mungkin sesuai dengan yang diijinkan
− Perhitungkan panjang batang yang umum digunakan sehingga dapat menghindari sisa potongan yang terbuang percum
− Ukuran batang yang dibengkokan harus cukup pendek, sebaiknya gunakan batang yang panjang untuk tulangan lurus
− Gunakan sengkang yang semuanya dari satu mutu baja dan diameter yang sama
− Usahakan jarak antara sepasang batang pada tulangan atas tidak kurang dari 50 mm, sehingga terdapat jarak yang cukup untuk pengecoran dan pemadatan, khususnya bila terdapat tulangan dua lapis.
Prinsip detail penulangan balok dapat dilihat pada Gambar 7.11.
Kait standar
Pembengkokan tulangan harus memenuhi ketentuan sebagai berikut:
− Bengkokan 180° ditambah perpanjangan 4db (diameter batang tulangan, mm), tapi tidak kurang dari 60 mm, pada ujung bebas kait.
− Bengkokan 90° ditambah perpanjangan 12 db pada ujung bebas kait.
− Untuk sengkang dan kait pengikat:
o Batang D-16 dan yang lebih kecil, bengkokan 90° ditambah perpanjangan 6 db pada ujung bebas kait, atau
o Batang D-19, D-22, dan D-25, bengkokan 90° ditambah perpanjangan 12 db pada ujung bebas kait, atau
o Batang D-25 dan yang lebih kecil, bengkokan 135° ditambah perpanjangan 6 db pada ujung bebas kait.
Diameter bengkokan minimum
− Diameter bengkokan yang diukur pada bagian dalam batang tulangan tidak boleh kurang dari nilai dalam Tabel 7.7. Ketentuan ini tidak berlaku untuk sengkang dan sengkang ikat dengan ukuran D-10 hingga D-16.
− Diameter dalam dari bengkokan untuk sengkang dan sengkang ikat tidak boleh kurang dari 4db untuk batang D-16 dan yang lebih kecil. Untuk batang yang lebih besar daripada D-16, diameter bengkokan
harus memenuhi Tabel 7.7.
− Diameter dalam untuk bengkokan jaring kawat baja las (polos atau ulir) yang digunakan untuk sengkang dan sengkang ikat tidak boleh kurang dari 4db untuk kawat ulir yang lebih besar dari D7 dan 2db untuk kawat lainnya. Bengkokan dengan diameter dalam kurang dari 8db tidak boleh berada kurang dari 4db dari persilangan las yang terdekat.
Cara pembengkokan
− Semua tulangan harus dibengkokkan dalam keadaan dingin, kecuali bila diizinkan lain oleh pengawas lapangan.
− Tulangan yang sebagian sudah tertanam di dalam beton tidak boleh dibengkokkan di lapangan, kecuali seperti yang ditentukan pada gambar rencana, atau diizinkan oleh pengawas lapangan.
Tabel 7.7. Diameter bengkokan minimum
Sumber: Sagel dkk, 1994
Penempatan tulangan
− Tulangan harus ditempatkan secara akurat dan ditumpu secukupnya sebelum beton dicor, dan harus dijaga agar tidak tergeser melebihi toleransi yang diizinkan.
− Toleransi untuk tinggi d dan selimut beton minimum dalam komponen struktur lentur, dinding dan komponen struktur tekan harus memenuhi ketentuan pada tabel 7.8.
Tabel 7.8. Toleransi untuk tulangan dan selimut beton
Sumber: Sagel dkk, 1994
− Toleransi letak longitudinal dari bengkokan dan ujung akhir tulangan harus sebesar ± 50 mm kecuali pada ujung tidak menerus dari komponen struktur dimana toleransinya harus sebesar ± 13 mm.
Batasan spasi tulangan
− Jarak bersih antara tulangan sejajar dalam lapis yang sama, tidak boleh kurang dari db ataupun 25 mm.
− Bila tulangan sejajar tersebut diletakkan dalam dua lapis atau lebih, tulangan pada lapis atas harus diletakkan tepat di atas tulangan di bawahnya dengan spasi bersih antar lapisan tidak boleh kurang dari 25 mm.
− Pada komponen struktur tekan yang diberi tulangan spiral atau sengkang pengikat, jarak bersih antar tulangan longitudinal tidak boleh kurang dari 1,5db ataupun 40 mm.
− Pembatasan jarak bersih antar batang tulangan ini juga berlaku untuk jarak bersih antara suatu sambungan lewatan dengan sambungan lewatan lainnya atau dengan batang tulangan yang berdekatan.
− Pada dinding dan plat lantai yang bukan berupa konstruksi plat rusuk, tulangan lentur utama harus berjarak tidak lebih dari tiga kali tebal
dinding atau plat lantai, ataupun 500 mm.
Bundel tulangan:
− Kumpulan dari tulangan sejajar yang diikat dalam satu bundel sehingga bekerja dalam satu kesatuan tidak boleh terdiri lebih dari empat tulangan per bundel.
− Bundel tulangan harus dilingkupi oleh sengkang atau sengkang pengikat.
− Pada balok, tulangan yang lebih besar dari D-36 tidak boleh dibundel.
− Masing-masing batang tulangan yang terdapat dalam satu bundel tulangan yang berakhir dalam bentang komponen struktur lentur harus diakhiri pada titik-titik yang berlainan, paling sedikit dengan jarak 40 db secara berselang.
− Jika pembatasan jarak dan selimut beton minimum didasarkan pada diameter tulangan db, maka satu unit bundel tulangan harus diperhitungkan sebagai tulangan tunggal dengan diameter yang didapat dari luas ekuivalen penampang gabungan.
Penyaluran tulangan
Beton bertulang dapat berfungsi dengan baik sebagai bahan komposit jika baja tulangan saling bekerja sama sepenuhnya dengan beton. Untuk itu perlu diusahakan agar terjadi penyaluran gaya dari bahan satu ke bahan lainnya. Agar batang tulangan dapat menyalurkan gaya sepenuhnya melalui ikatan, baja harus tertanam dalam beton hingga kedalaman tertentu yang disebut sebagai panjang penyaluran. Gaya tarik dan tekan pada tulangan di setiap penampang komponen struktur beton bertulang harus disalurkan pada masing-masing sisi penampang tersebut melalui panjang pengangkuran, kait atau alat mekanis,
atau kombinasi dari cara-cara tersebut. Kait sebaiknya tidak dipergunakan untuk menyalurkan tulangan yang berada dalam kondisi tekan. − Panjang penyaluran ld, dinyatakan dalam diameter db untuk batang ulir dan kawat ulir dalam kondisi tarik, harus ditentukan berdasarkan SNI 03-2847-2002 bagian 14.2(2) atau 14.2(3), tetapi ld tidak boleh kurang dari 300 mm.
− Panjang penyaluran ld, dalam mm, untuk batang ulir yang berada dalam kondisi tekan harus dihitung dengan mengalikan panjang penyaluran dasar ldb pada SNI 03-2847-2002 bagian 14.3(2) dengan faktor modifikasi yang berlaku sesuai dengan SNI 03-2847-2002 bagian 14.3(3), tetapi ld tidak boleh kurang dari 200 mm.
− Panjang penyaluran ldh, dalam mm, untuk batang ulir dalam kondisi tarik yang berakhir pada suatu kait standar harus dihitung dengan mengalikan panjang penyaluran dasar lhb pada SNI 03-2847-2002 bagian 14.5(2) dengan faktor atau faktor-faktor modifikasi yang berlaku yang sesuai dengan SNI 03-2847-2002 bagian 14.5(3), tetapi ldh tidak boleh kurang dari 8db ataupun 150 mm (Gambar 7.12).

Pengaitan pada sengkang 
Sengkang-sengkang pada balok dan kolom harus dilengkapi kait miring (Gambar 7.14a) atau kait lurus (Gambar 7.14b). Penggunaan sengkang menurut Gambar 7.14c juga diizinkan, tetapi pada kolom harus dipasang berselang-seling. Pada balok-T boleh digunakan bentuk sengkang seperti pada Gambar 7.14d. 
Pembengkokan pada batangbatang 
Pembengkokan adalah perubahan arah yang diperlukan batang. Pembengkokan pada batang-batang tulangan utama. harus mempunyai garis tengah dalam paling sedikit 10

2.4. 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.
Tabel 7.9. Kuat tekan beton
Sumber: Sagel dkk, 1994
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. 
Tabel 7.11. Faktor reduksi kekuatan pada struktur beton
Sumber: Sagel dkk, 1994
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


fy : tegangan leleh baja
β1 : konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton
f’c : kuat tekan beton
b : lebar balok (mm)
Sesuai ketentuan SNI 03-2847-2002, faktor β1 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, β1 harus direduksi sebesar 0,05 untuk setiap kelebihan 7 MPa di atas 30 MPa, tetapi β1 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 (ρ) yaitu perbandingan antara jumlah luas penampang tulangan tarik (As) terhadap luas efektif penampang (lebar b x tinggi efektif d).
b d
Aρ = s
dengan pembatasan penulangan maksimum 0,75 kali rasio penulangan keadaan seimbang (ρb), maka:
ρmaks = 0,75 ρb
Sedangkan batas minimum rasio penulangan ditentukan:
y f
1,4
min ρ =
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











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:
MR = 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.


Beri Penilaian

Rating : 4.3/5 (3 votes cast)


Peralatan pribadi