STRUKTUR FLAT SLAB Flat slab merupakan salah satu metode konstruksi yang hanya mengguakan kolom dan slab sebagai media pemikul beban dari bangunan. Flat slab yang digunakan pada pemodelan tugas akhir ini adalah flat slab dua arah karena mendistribusikan beban yang diterimanya ke dalam dua arah. Slab dua arah merupakan suatu bentuk konstruksi yang unik untuk memperkuat beton. Selain itu, slab dua arah juga merupakan sistem struktur yang efisien, ekonomis, dan sudah meluas pemakaiannya.
Untuk bangunan tinggi yang menggunakan sistem flat slab yang terdiri atas pelat beton padat jenis wafel sehingga tidak memerlukan pembalokan lantai. Hal ini mengurangi jarak lantai ke lantai berikutnya sehingga menghemat ruang. Pada mulannya sistem bangunan flat slab banyak digunakan pada bangunan rendah yang beresiko rendahterhadap angin dan gempa. Namun dengan kemajuan teknologi sekarang ini dengan menggunakan beton dan baja dengan mutu yang tinggi, sistem bangunan flat slab sudah banyak diterapkan pada bangunan tinggi. Pada perencanaan bangunan tinggi yang tidak menggunakan balok, geseran merupakan pertimbangan kritis terutama pada bagian pertemuan antara pelat dan kolom. Apabila bagian pertemuan pada struktur tersebut tidak kuat, maka kolom-kolom penyangga pada pelat akan memberikan tekanan pons yang hendak menembus pelat ke atas yang dapat mengakibatkan timbulnya tegangan geser cukup besar pada area sekitar kolom yang dapat menimbulkan keruntuhan pons. Keruntuhan pons ditandai dengan timbulnya retak-retak pada pelat atau bahkan tertembus oleh kolom. Antisipasi yang dapat dilakukan untuk mengurangi keruntuhan pons ini adalah dengan memberikan perkuatan geser yang cukup pada daerah pertemuan antara pelat dan kolom yaitu dengan pemasangan drop panel.
Flat slab termasuk pelat beton dua arah dengan kapital, drop panel, atau juga keduanya. Flat slab sangat sesuai untuk beban berat dan bentang panjang, flat slab akan memerlukan beton dan tulangan yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan struktur bangunan yang menggunakan balok. Pada struktur flat slab, transfer beban kolom diselesaikan oleh ketebalan pelat di dekat kolom menggunakan drop panel atau mengembangkan bagian atas kolom mmembentuk coloum capital. Drop panel biasanya sampai seperenam dari panjang tiap arah bentang dari tiap kolom, memberikan kekuatan lebih pada daerah kolom sehingga meminimalkan jumlah beton di bangian tengah. Contoh gambar struktur flat slab dapat dilihat pada gambar 2.9 di bawah ini :
Struktur Flat slab
Drop panel 29 04 2011
Model struktur yang mengunakan Flat Slab merupakan model struktur tanpa balok. Ada penebalan pada kepala kolom yang disebut drop panel, akibatnya semua beban pada plat lantai akan didistribusikan lansung ke kolom. Pengunaan system drop panel ini akan memudahkan pelaksanaan pekerjaan dilapangan terutama pekerjaan bekisting/formwork, plat mayoritas datar dan tidak ada gangguan balok. Tipe formwork yang terapkan biasanya sytem table form, dengan system ini siklus pengerjaan akan lebih mudah diprediksi. Hanya berkisar seminggu atau umur beton telah mencukupi –lebih dari 65% – bekisting sudah bisa dibongkar dan di re-proping. Bekisting selanjutnya bisa dipindah ke zona berikutnya. Re-proping bisa dilepas stelah beton mengeras pada umur 28 hari- lebih 100%. Kendala :Dari pemantauan saya dilapangan, sebagian besar plat drop ini mengalami retak rambut yang memanjang, setelah diteliti, kedalaman retak ini hanya dikedalaman selimut beton, dengan lebar retak tidak lebih 1 mm.So, bukan retak struktur.
Sistem Konstruksi Beton Bertulang Ada beberapa jenis sistem konstruksi beton bertulang, yaitu sebagai berikut: a) Slab dan Balok Di antara semua sistem beton bertulang, yang paling sederhana adalah 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 (post-tensioned). Penumpu vertikal pada sistem ini dapat berupa kolom-kolom atau dinding bata pernikul beban. Sistem kolom dan plat berrusuk 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. c) 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-dankolom 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) sistem-sistem yang sudah membentuk volume di luar lokasi yang kemudian diangkut ke lokasi.
Sistem Pelat Lantai (Struktur Beton II) Pelat lantai atau slab merupakan elemen bidang tipis yang memikul beban transversal melalui aksi lentur ke masing-masing tumpuan dari pelat. Beberapa tipe pelat lantai yang banyak digunakan pada konstruksi diantaranya : a. Sistem Lantai Flat Slab Sistem Flat Slab, merupakan pelat beton bertulang yang langsung ditumpu oleh kolom-kolom tanpa adanya balok-balok. Biasanya digunakan untuk intensitas beban yang tidak terlalu besar dan bentang yang kecil. Pada daerah kritis di sekitar kolom penumpu, biasanya diberi penebalan (drop panel) untuk memperkuat pelat terhadap gaya geser, pons dan lentur. Flat Slab tanpa diberi kepala kolom (drop panel) disebut flat plate.
b. Sistem Lantai Grid (Waffle System) Sistem lantai Grid (Waffle system) mempunyai balok-balok yang saling bersilangan dengan jarak yang relatif rapat, dengan pelat atas yang tipis.
c. Sistem Pelat dan Balok Sistem pelat lantai ini terdiri dari lantai (slab) menerus yang ditumpu oleh balok-balok monolit, yang umumnya ditempatkan pada jarak 3,0m hingga 6,0 m. Sistem ini banyak dipakai, kokoh dan sering dipakai untuk menunjang sistem pelat lantai yang tidak beraturan.
Secara umum sistem pelat lantai dapat dibedakan atas : 1. Pelat Satu Arah (One way slab) 2. Pelat Dua Arah (Two way Slab) Pelat satu arah dan pelat dua arah dapat dibedakan dari nilai rasio perbandingan sisi panjang (ly) dan sisi pendek (lx) dari pelat. Pelat satu arah , apabila : ly/lx > 2,0 Pelat dua arah , apabila : 1,0 ≤ ly/lx ≤ 2,0 1. Pelat Satu Arah Pelat satu arah dapat di-disain dengan menggunakan disain untuk balok, dengan lebar 1 unit lebar (per m’ lebar) dalam arah sisi pendek. Dalam arah sisi panjang dapat digunakan tulangan susut dan temperatur atau tulangan pembagi. Tebal minimum balok non-prategang atau pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung, dapat ditentukan dari table 2.1. berikut : Tabel 2.1 Tebal minimum untuk pelat satu arah
Cara Analisis : Sebagai alternatif, metode pendekatan berikut ini dapat digunakan untuk menentukan momen lentur dan gaya geser dalam perencanaan balok menerus dan pelat satu arah, yaitu pelat beton bertulang dimana tulangannya hanya direncanakan untuk memikul gaya-gaya dalam satu arah, selama:
1. Jumlah minimum bentang yang ada haruslah minimum dua. 2. Memiliki panjang-panjang bentang yang tidak terlalu berbeda, dengan rasio panjang bentang terbesar terhadap panjang bentang terpendek dari dua bentang yang bersebelahan tidak lebih dari 1,2. 3. Beban yang bekerja merupakan beban terbagi rata. 4. Beban hidup per satuan panjang tidak melebihi tiga kali beban mati per satuan panjang, dan
5. Komponen struktur adalah prismatis. Momen yang bekerja pada setiap tumpuan dapat ditentukan sebagai :
Gambar 2.1 . Terminologi balok/pelat satu arah di atas banyak tumpuan
Tulangan Susut dan Suhu Pada pelat struktural dimana tulangan lenturnya terpasang dalam satu arah saja, harus disediakan tulangan susut dan suhu yang arahnya tegak lurus terhadap tulangan lentur tersebut. 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, tetapi tidak kurang dari 0,0014. Tulangan susut dan suhu harus dipasang dengan jarak tidak lebih dari lima kali tebal pelat, atau 450 mm.
2. Sistem Pelat Dua Arah Sistem pelat dua arah dapat terjadi pada pelat tunggal maupun menerus, asal perbandingan panjang bentang kedua sisi memenuhi. Persyaratan jenis pelat lantai dua arah jika perbandingan dari bentang panjang terhadap bentang pendek kurang dari dua Beban pelat lantai pada jenis ini disalurkan ke empat sisi pelat atau ke empat balok pendukung, akibatnya tulangan utama pelat diperlukan pada kedua arah sisi pelat. Permukaan lendutan pelat mempunyai kelengkungan ganda. Metode Analisis Struktur Pelat a. Metode klasik Metode ini sebagian besar ditentukan pada teori elastis, di mana pemakaian analisis tingkat tinggi banyak dijumpai. Metode ini didasarkan pada fenomena fisis pelat, yaitu lenturan pelat. Lenturan dibuat model matematis dengan menggunakan penyederhanaan-penyederhanaan b. Metode Pendekatan dan numerik, antara lain : 1. Metode garis luluh
Dalam metode ini kekuatan suatu pelat dimisalkan ditentukan oleh lentur saja. Pengaruh-pengaruh lain seperti lendutan dan geser harus ditinjau tersendiri. 2. Metode jaringan balok Metode ini didasarkan pada metode kekakuan ( mengubah struktur kinematis tak tentu menjadi struktur kinematis tertentu). Analisis struktur pelat didekati dengan pendekatan jaringan balok silang, struktur pelat dianggap tersusun dari jalur-jalur balok tipis dalam masing-masng arah dengan tinggi balok sama dengan pelat. 3. Metode pendekatan PBI 71 Didasarkan pada pendekatan momen dengan menggunakan koefisien-koefisien yang disederhanakan. Momen-momen yang dihasilkan didapat dari rumus momen yang sudah ada. Besarnya momen ini dipengaruhi oleh besarnya beban terbagi rata per meter panjang, panjang bentang arah x dan arah y dari panel pelat. Dari hitungan momen didapatkan Mlx ( momen lapangan pada arah x), Mtx ( momen tumpuan/tepi pada arah x), Mly ( momen lapangan pada arah y), Mty ( momen tumpuan/tepi pada arah y).Perhitungan momen-momen tersebut harus sesuai dengan perletakan masing-masing sisi struktur pelat yang direncanakan. 4. Metode pendekatan SNI-2847-2002 Metode perencanaan langsung ( Direct Design Method ) Pada metode ini yang didapatkan adalah pendekatan momen dengan menggunakan koefisien-koefisien yang disederhanakan. Metode portal ekivalen ( Eqivalen Frame Method ) Metode ini digunakan untuk memperoleh variasi longitudinal dari momen dan geser, maka kekakuan relative dari kolom-kolom, berikut sistem lantai dimisalkan di dalam analisis pendahuluan dan kemudian diperiksa seperti halnya dengan perencanaan dari struktur statis tak tentu lainnya.
Pengertian dan Penulangan Beton
I.
PENDAHULUAN Pekerjaan pembesian yang dimaksudkan dalam hal ini, adalah pekerjaan pada
pembuatan struktur beton bertulang. Beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum, yang disyaratkan dengan atau tanpa prategang dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua material bekerja bersama sama dalam menahan beban.
gaya gaya yang bekerja. Beton hanya diperhitungkan dalam memikul gaya tekan sedangkan tulangan diperhitungkan memikul gaya tarik dan sebagian gaya tekan, selain itu ada gaya gaya lain yang dipikul oleh tulangan seperti, gaya puntir ( Torsi ), gaya geser dan lain lain.
II.
PRINSIP DASAR BETON BERTULANG
A. Balok beton dan Tulangan 1. Balok Beton tanpa Tulangan . Sifat dari beton, yaitu sangat kuat untuk menahan tekan, tetapi tidak kuat (lemah) untuk menahan tarik. Oleh karena itu , beton dapat mengalami retak jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi kuat tariknya. Jika sebuah balok beton (tanpa tulangan ) ditumpu oleh tumpuan sederhana (sendi dan rol) dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat ( P ) dan beban merata ( q ), maka akan timbul momen luar, sehingga balok akan melengkung ke bawah seperti tampak pada gambar II.1.(a) dan gambar II.1.(b). Pada balok yang melengkung ke bawah akibat beban luar ini pada dasarnya ditahan oleh kopel gaya gaya dalam yang berupa tegangan tekan dan tarik. Jadi pada serat serat balok bagian tepi atas akan menahan tegangan tekan, dan semakin ke bawah tegangan tekan tersebut semakin kecil dan sebaliknya, pada serat bagian tepi bawah akan menahan tegangan tarik, dan semakin ke atas tegangan tarik semakin kecil pula. ( lihat gambar II.1.(c), pada bagian tengah , yaitu pada batas antara tegangan tarik dan tegangan tekan , serat serat balok tidakm mengalami tegangan sama sekali ( tegangan tarik dan tegangan tekan bernilai nol ). Serat serat yang tidak mengalami tegangan tersebut membentuk suatu garis yang disebut garis netral
II. 1 . Balok Beton Tanpa Tulangan Jika beban di atas balok itu cukup besar, maka serat serat beton bagian tepi bawah akan mengalami tegangan tarik yang cukuptak besar pula, sehingga dapat terjadi retak pada bagian tepi bawah. Keadaan ini terjadi terutama pada daer
ah beton yang momennya besar, yaitu pada bagian
tengah bentang.
2. Balok Beton dengan Tulangan . Untuk menahan gaya tarik yang cukup besar pada serat serat balok bagian tepi bawah, maka diperlukan baja tulangan sehingga disebut dengan istilah “Beton Bertulang” pada balok beton bertulang ini, tulangan baja ditanam dalam beton sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang dibutuhkan untuk menahan momen pada penampang retak dapat ditahan oleh tulangan seperti tampak pada gambar II.2
Gambar II.2. Balok Beton Bertulang Karena sifat beton tidak kuat terhadap tarik, maka pada gambar II.2 (b) tampak bahwan bagian balok yang menahan tarik ( di bawah garis netral ) akan ditahan oleh tulangan, sedangkan bagian yang menahan tekan ( di atas garis netral ) tetap ditahan oleh beton.
3. Fungsi utama beton dan tulangan Dari uraian di atas dapatlah dipahami, bahwa baik beton maupun baja tulangan pada struktur beton bertulang tersebut mempunyai fungsi yang berbeda sesuai dengan sifat bahan yang bersangkutan. Fungsi utama beton : Menahan gaya tekan Menutup baja tulangan agar tidak berkarat Fungsi utama baja tulangan : Menahan gaya tarik Mencegah retak beton agar tidak melebar
B. Pemasangan Tulangan
1. Pemasangan tulangan longitudinal Fungsi utama baja tulangan pada struktur beton bertulang yaitu untuk menahan gaya tarik, Oleh karena itu pada struktur balok, pelat, fondasi, ataupun struktur lainnya dari bahan beton bertulang, selalu diupayakan agar tulangan longitudinal ( tulangan memanjang ) dipasang pada serat-serat beton yang mengalami tegangan tarik. Keadaan ini terjadi terutama pada daerah yang menahan momen lentur besar (umumnya di daerah lapangan/tengah bentang, atau di atas tumpuan), sehingga sering mengakibatkan terjadinya retakan beton akibat tegangan lentur tersebut. Tulangan longitudinal ini dipasang searah sumbu batang. Berikut ini diberikan beberapa contoh pemasangan tulangan memanjang pada balok maupun pelat (lihat Gambar II.4).
2. Pemasangan Tulangan Geser Retakan beton pada balok juga dapat terjadi di daerah ujung balok yang dekat dengan tumpuan. Retakan ini disebabkan oleh bekerjanya gaya geser atau gaya lintang balok yang cukup besar, sehingga tidak mampu ditahan oleh material beton dari balok yang bersangkutan. Agar balok dapat menahan gaya geser tersebut, maka diperlukan tulangan geser yang dapat berupa tulangan-miring/tulangan-serong atau berupa sengkang/begel. Jika sebagai penahan gaya geser hanya digunakan begel saja, maka pada daerah dengan gaya geser besar (misalnya pada ujung balok yang dekat tumpuan) dipasang begel dengan jarak yang kecil/rapat, sedangkan pada daerah dengan gaya geser kecil (daerah lapangan/tengah bentang balok) dapat dipasang begel dengan jarak yang lebih besar/renggang. Contoh pemasangan tulangan miring dan begel balok dapat dilihat pada Gambar II.5.
3. Jarak tulangan pada balok Tulangan longitudinal maupun begel balok diatur pemasangannya dengan jarak tertentu seperti terlihat pada gambar di bawah ini :
4. Jumlah tulangan maksimal dalam 1 baris Dimensi struktur biasanya diberi notasi b dan h, dengan b adalah ukuran lebar dan h adalah ukuran tinggi total dari penampang struktur. Sebagai contoh dimensi balok ditulis b/h atau 300/500, berarti penampang dari balok tersebut berukuran lebar balok b = 300 mm dan tinggi balok h = 500 mm
III.
Mutu Baja Tulangan
Baja tulangan untuk konstruksi beton bertulang ada bermacam macam jenis dan mutu tergantung dari pabrik yang membuatnya. Ada dua jenis baja tulangan , tulangan polos ( Plain bar ) dan tulangan ulir ( Deformed bar ). Sebagian besar baja tulangan yang ada di Indonesia berupa tulangan polos untuk baja lunak dan tulangan ulir untuk baja keras. 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 . Baja beton yang dipakai dalam bangunan harus memenuhi norma persyaratan terhadap metode pengujian dan permeriksaan untuk bermacam macam mutu baja beton menurut Tabel Tabel berikut menunjukan sifat mekanik baja tulangan : Tegangan leleh Kekuatan tarik Simbul mutu
Perpanjangan
Minimum (kN/ cm2 )
Minimum (kN/ cm2 )
Minimum ( % )
BJTP – 24
24
39
18
BJTP – 30
30
49
14
BJTD – 30
30
49
14
BJTD – 35
35
50
18
BJTD – 40
40
57
16
SNI menggunakan simbol BJTP ( Baja Tulangan Polos) dan BJTD ( Baja Tulangan Ulir ). Baja tulangan polos yang tersedia mulai dari mutu BJTP -24 hingga BJTP – 30, dan baja tulangan ulir umumnya dari BJTD – 30 hingga BJTD 40. Angka yang mengikuti simbul ini menyatakan tegangan leleh karakteristik materialnya. Sebagai contoh BJTP – 24 menyatakan baja tulangan polos dengan tegangan leleh material 2400kg/ cm2 ( 240 MPa )
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. 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. Sifat fisik tersebut adalah: kuat tarik (fy) ,batas luluh/leleh, regangan pada beban maksimal, modulus elastisitas (konstanta material), (Es)
Tulangan Polos Baja tulangan ini tersedia dalam beberapa diameter, tetapi karena ketentuan SNI hanya memperkenankan pemakaiannya untuk sengkang dan tulangan spiral, maka pemakaiannya terbatas. Saat ini tulangan polos yang mudah dijumpai adalah hingga diameter 16 mm, dengan panjang 12 m. Diameter
Berat ( kg / m)
Luas penampang
( mm )
( cm2 )
6
0,222
0,28
8
0,395
0,50
10
0,617
0,79
12
0,888
1,13
16
1,578
2,01
Tulangan Ulir ( deform ) Diameter
Berat ( kg / m)
Keliling ( cm )
( mm )
Luas penampang ( cm2 )
10
0,617
3,14
0,785
13
1,04
4,08
1,33
16
1,58
5,02
2,01
19
2,23
5,96
2,84
22
2,98
6,91
3,80
25
3,85
7,85
4,91
32
6,31
10,05
8,04
36
7,99
11,30
10,20
40
9,87
12,56
12,60
Berdasarkan SNI, baja tulangan ulir lebih diutamakan pemakaiannya untuk batang tulangan struktur beton. Hal ini dimaksudkan agar struktur beton bertulang tersebut memiliki keandalan terhadap efek gempa, karena akan terdapat ikatan yang lebih baik antara beton dan tulangannya. Bentuk baja tulangan seperti gambar di bawah ini :
IV. Simbul simbul gambar pembesian
Øp 10 - 250
: tulangan polos diameter 10 mm jarak pasang 250 mm
f’c : mutu beton,
fy : mutu baja tulangan (tegangan leleh baja)
A’ = Luas tulangan tekan A = Luas tulangan tarik b = Lebar balok atau pelat h = Tinggi balok atau pelat d = Tinggi manfaat
Haruskah Pemutusan Tulangan Selalu Pada Kode Keramat “1/4L+20d”? Posted on July 17, 2011 by budisuanda
¼ L + Ld adalah kode atau angka yang bisa jadi sangat sering dijumpai pada gambar penulangan atau struktur beton. Mungkin karena saking seringnya digunakan, hampir semua orang akhirnya menganggap kode tersebut adalah hal yang benar sehingga mutlak diikuti tanpa pernah menyelidiki atau mempelajari asal muasal kode tersebut. Pada hampir setiap gambar perencanaan struktur yang saya dapatkan, umumnya perencana struktur membagi potongan elemen struktur dalam dua posisi jarak bentang yaitu pada 0 – ¼ L sisi kanan dan kiri elemen struktur dan posisi tengah bentang pada ¼ L hingga ¾ L. Kebiasaan perencana struktur ini lambat laun menjadikan suatu kesimpulan bagi kebanyakan orang bahwa pemutusan tulangan tersebut sudah menjadi standar. Bahkan pernah terjadi bahwa pengawas menuntut tambahan 20D lagi sehingga menjadi ¼ L + 20D karena menurutnya ¼ L adalah letak titik momen nol yang harus ditambahkan panjang penyaluran lagi (20D) agar struktur menjadi aman. Segitunya? Menarik untuk dihubungkan bahwa pada suatu struktur sederhana yang terjepit pada kedua ujungnya akan memiliki momen nol pada jarak 0,205 L atau mendekati 1/5 L dari ujung tepi tumpuan. Apakah ¼ L tadi ada hubungannya dengan letak momen nol? Apakah selisih antara 1/5 L dan ¼ L dapat diartikan sebagai penyaluran tulangan setelah titik dimana momen = 0? Sehingga banyak perencana menentukan pemutusan tulangan pada ¼ L dan bahkan ¼ L + 20D?
Contoh gambar dimana pemutusan tulangan pada 1/4L + 15D Suatu referensi buku yang kebetulan masih saya simpan karya Bapak Istimawan Dipohusodo yang berjudul Struktur Beton Bertulang, menyebutkan bahwa pada dasarnya pemutusan tulangan dapat diakhiri dimana saja asal jumlah tulangan atau struktur tersebut masih mampu untuk menahan momen yang terjadi (disebut pula titik pemutusan teoritis) dan tulangan yang diputus harus disalurkan sedemikian mampu menahan gaya-gaya terutama gaya tarik yang terjadi pada besi tulangan. Saya pikir kita harus mulai dari sana dulu. Tapi ini bukan suatu hal yang bersifat final. Walaupun pada dasarnya tulangan dapat diputus jika sudah tidak diperlukan lagi secara kekuatan, namun ada hal-hal lain yang harus dipertimbangkan. Sehingga tulangan tidak boleh diputus semuanya. Tulangan harus dipasang menerus sepanjang struktur (terutama untuk balok). Salah satunya adalah aspek gempa yang mensyaratkan tulangan yang tersedia dalam jumlah tertentu walaupun tidak diperlukan dalam perhitungan lentur. Saya melihat ini sebagai aspek praktis karena akan lebih mudah dalam pelaksanaan apabila jumlah tulangan tertentu tidak diputus dan dipasang secara menerus. Dalam peraturan, jumlah luasan tulangan yang harus dipasang menerus adalah sebesar 1/3 luas tulangan yang diperlukan dalam perhitungan. Disebutkan pula bahwa tulangan harus diperpanjang sebesar 12 db atau sebesar tinggi bersih balok dan diambil yang terbesar. Lalu bagaimana memutus tulangan yang sejumlah 2/3 luas tulangan yang lain? Ini merupakan pertanyaan kunci atas penjelasan di atas. Sebagai contoh, kita tinjau elemen struktur balok. Beberapa praktik pemutusan tulangan atas yang dibuat oleh beberapa pelaku proyek adalah:
1/3 L ¼ L + 20D ¼L 1/5 L
Mana yang benar? Saya yakin jika ditanyakan kepada para pelaku konstruksi, maka mereka mayoritas akan menjawab ¼ L. Yah, ¼ L sebagai pedoman pemutusan tulangan rasanya sudah mendarah daging. Ada juga yang menambahkannya menjadi 1/4 L + 20D. Mari kita lihat dan kaji secara teoritis. Pada dasarnya tulangan dapat diputus dimana saja dengan dua syarat, yaitu luas tulangan yang diputus sudah tidak diperlukan lagi berdasarkan perhitungan dan tulangan yang diputus harus ditambahkan panjang penyaluran tertentu. Dengan konsep ini, apakah pada akhirnya
akan bernilai sama dengan 1/3 L, ¼ L + 20D, atau ¼ L atau bahkan 1/5 L Jawabnya akan sangat bervariatif karena sangat tergantung dengan kondisi yang ada. Cara pemutusan tulangan oleh perencana di atas ternyata sebenarnya hanyalah suatu pendekatan saja dengan tujuan sebagai pedoman praktis yang cukup aman berdasarkan pengalaman. Sehingga angka-angka baik 1/3 L, ¼ L + 20D, ¼ L, dan 1/5 L sebaiknya tidak menjadi pedoman yang kaku dalam pelaksanaan. Angka-angka tersebut sebenarnya adalah pendekatan praktis agar memudahkan pelaksanaan di lapangan. Angka-angka tersebut juga sebaiknya tidak dilihat sebagai suatu kebenaran karena akan menjadikan kita tidak belajar mengenai filosofi struktur beton bertulang. Beberapa waktu yang lalu, saya mencoba untuk menghitung jarak pemutusan tulangan tumpuan balok. Perhitungan jarak pemutusan tulangan dilakukan dengan cara mengukur jarak momen nol terhadap tepi balok dan kemudian menambahkan jarak tertentu untuk keperluan panjang penyaluran dan geser balok sebesar tinggi efektif balok (d) atau 12 db. Ini tentu dengan menggunakan software ETABS atas perhitungan struktur gedung tersebut. Dengan mengambil sample satu balok saja, ternyata prosesnya memang tidak gampang. Kita harus melihat grafik momen yang menjadi dasar atau representasi kebutuhan luas tulangan. Momen balok adalah maksimum di daerah tumpuan dan mengecil ke arah tengah bentang. Jumlah tulangan rencana ditentukan berdasarkan momen maksimum di tumpuan. Untuk memudahkan, diberikan suatu contoh dengan data-data sebagai berikut:
Jumlah tulangan tumpuan balok : 6 tulangan Jumlah tulangan tumpuan yang diteruskan : 2 tulangan (1/3 luas tulangan) Tulangan yang digunakan : D22 Tinggi balok : 80 cm (selimut 5 cm) Momen maksimum : 60 satuan Panjang bersih balok : 7.2 m Tipe struktur : Balok terjepit sempurna di kedua sisinya Model kurva momen lentur : dianggap linear sebagai suatu pendekatan yang lebih aman. Letak titik momen nol : 0.205 L
Dasardasar pemutusan tulangan
Berdasarkan data-data di atas, kita dapat menentukan jarak pemutusan masing-masing tulangan sebagai berikut:
Letak momen nol = 0.205 x 7.2 m = 1.476 m Panjang penyaluran 12 db = 0.264 m Tinggi bersih balok = 0.75 m Panjang 1/5 L = 1.44 m Panjang ¼ L = 1.80 m Panjang ¼ L + 20D = 2.24 m Jarak pemutusan tulangan ke 1 : 0/60 x 1.476 + 0.75 = 0.750 m Jarak pemutusan tulangan ke 2 : 10/60 x 1.476 + 0.75 = 1.000 m Jarak pemutusan tulangan ke 3 : 20/60 x 1.476 + 0.75 = 1.242 m Jarak pemutusan tulangan ke 4 : 30/60 x 1.476 + 0.75 = 1.488 m Jarak pemutusan tulangan ke 5 : 40/60 x 1.476 + 0.75 = 1.734 m Jarak pemutusan tulangan ke 6 : 60/60 x 1.476 + 0.75 = 2.226 m
Pemutusan tulangan berdasarkan perhitungan vs batasan praktis pemutusan yang ada Jika ditentukan bahwa 1/3 luas tulangan (diambil tulangan ke 5 dan 6), maka sisa tulangan lainnya tidak satupun yang melewati batas ¼ L (1.80 m) dan hanya 1 tulangan (tulangan ke 4) yang jarak pemutusannya (1.488 m) melewati 1/5 L (1.44 m). Dapat disimpulkan bahwa pada contoh di atas jika 1/3 luas tulangan diteruskan, maka pemutusan tulangan lainnya cukup aman dilakukan pada ¼ L.
Pemutusan tulangan dengan 1/3 luas tulangan diteruskan vs batasan pemutusan yang ada Pada kenyataannya, seringkali jumlah tulangan yang diteruskan adalah ½ luas tulangan. Dengan melihat contoh di atas, maka sisa tulangan (1/2 luas tulangan lainnya) dapat diputus dengan aman pada 1/5 L (lihat tulangan ke 3 dimana jarak pemutusan (1.242) < 1/5 L (1.44 m).
Pemutusan tulangan dengan 1/2 luas tulangan diteruskan vs batasan pemutusan yang ada Tentunya diperlukan simulasi yang lebih komprehensif untuk membuktikan mengenai pemutusan tulangan di atas. Bagaimanapun setidaknya dapat diketahui variabel pengaruh mengenai jarak pemutusan yang dianggap aman, yakni:
Semakin banyak luas tulangan yang diteruskan, maka jarak pemutusan tulangan lainnya akan semakin pendek Semakin langsing balok, maka batasan pemutusan berpeluang semakin kecil (dapat lebih kecil dari ¼ L). Demikian pula sebaliknya. Pengaruh diameter tulangan cukup kecil dibandingkan dengan tinggi bersih balok dalam menentukan panjang tulangan tambahan setelah titik pemutusan teoritis
Berdasarkan penjelasan di atas, dalam rangka mendapatkan struktur yang kuat dan efisien, dapat direkomendasikan hal-hal sebagai berikut:
Penentuan letak titik pemutusan teoritis cukup rumit karena harus menggunakan software yang menampilkan secara grafis hubungan antara momen dan jaraknya. Namun dengan tujuan praktis dan kehati-hatian, dapat diasumsikan bahwa grafik kurva adalah linear dengan jarak momen nol adalah sebesar 0.205 L. Berdasarkan perhitungan dan simulasi, pemutusan tulangan cukup aman pada ¼ L (agar selalu melakukan perhitungan terlebih dahulu) Jika berdasarkan perhitungan menunjukkan bahwa jumlah luasan tulangan yang diteruskan > 1/3 luas tulangan, maka pemutusan tulangan dapat dilakukan pada jarak antara ¼ L – 1/5 L.
Jika jumlah tulangan cukup banyak, maka batasan pemutusan dapat dibuat pengelompokan dan tidak perlu hanya satu batasan. Misalnya dianggap 1/3 luas tulangan diteruskan, maka bisa saja 1/3 tulangan diputus pada 1/5 L dan 1/3 tulangan lainnya pada ¼ L. Hal ini agar tulangan menjadi efisien dan tetap memperhatikan faktor kepraktisan pelaksanaan.
Usulan pemutusan tulangan yang efisien dan tetap kuat Tulisan ini tidak bermaksud menyalahkan orang-orang yang telah terlanjur terdokrin pada kode-kode tertentu seperti 1/4 L atau 1/4 L+20D atau bahkan 1/3 L. Tapi lebih pada penekanan bahwa kita harus tahu latar belakangnya. Dengan demikian, pelaku konstruksi akan lebih paham akan struktur beton bertulang dengan lebih baik.
engertian balok tulangan rangkap Yang dimaksud dengan balok tulangan rangkap ialah balok beton yang diberi tulangan pada penampang beton daerah tarik dan daerah tekan. Dengan dipasangnya tulangan pada daerah tarik dan tekan, maka balok lebih kuat dalam hal menerima beban yang berupa momen lentur. Pada praktik di lapangan, (hampir) semua balok selalu dipasang tulangan rangkap. Jadi balok dengan tulangan tunggal secara praktis tidak ada (jarang sekali dijumpai). Meskipun penampang beton pada balok dapat dihitung dengan tulangan tunggal (yang memberikan hasil tulangan longitudinal saja), tetapi pada kenyatannya selalu ditambahkan tulangan tekan minimal 2 batang, dan dipasang pada bagian sudut penampang balok beton yang menahan tekan. Tambahan tulangan longitudinal tekan ini selain menambah kekuatan balok dalam hal menerima beban lentur, juga berfungsi untuk memperkuat kedudukan begel balok (antara tulangan longitudinal dan begel diikat dengan kawat lunak yang disebut binddraad), serta sebagai tulangan pembentuk balok agar mudah dalam pelaksanaan pekerjaan beton.
PERENCANAAN BALOK TULANGAN RANGKAP 1.Pemasangan tulangan balok Tulangan longitudinal tarik maupun tekan pada balok dipasang dengan arah sejajar sumbu balok. Biasanya tulangan tarik dipasang lebih banyak daripada tulangan tekan, kecuali pada
balok yang menahan momen lentur kecil. Untuk balok yang menahan momen lentur kecil (misalnya balok praktis, cukup memasang tulangan tarik dan tulangan tekan masing-masing 2 batang (sehingga berjumlah 4 batang), dan diletakkan pada 4 sudut penampang balok. Untuk balok yang menahan momen lentur besar, tulangan tarik dipasang lebih banyak daripada tulangan tekan. Keadaan ini disebabkan oleh kekuatan beton pada daerah tarik yang diabaikan, sehingga praktis semua beban tarik ditahan oleh tulangan longitudinal tarik (jadi jumlahnya banyak). Sedangkan pada daerah beton tekan, beban tekan tersebut sebagian besar ditahan oleh beton, dan sisa beban tekan yang masih ada ditahan oleh tulangan, sehingga jumlah tulangan tekan hanya sedikit. Pada portal bangunan gedung, biasanya balok yang menahan momen lentur besar terjadi di daerah lapangan (bentang tengah) dan ujung balok (tumpuan jepit balok), seperti dilukiskan (a) Bidang momen (BMD) akibat kombinasi beban pada balok.
Keterangan Gambar = BMD oleh kombinasi beban: (1) : D, L dan E(+)/ke kanan. (2) : D,L. (3) : D,L dan E(+)/ke kiri
(b) Pemasangan tulangan longitudinal balok
Tampak pada gambar (a) bahwa di lapangan (bentang tengah balok) terjadi momen positif (M(+)), berarti penampang beton daerah tarik berada di bagian bawah, sedangkan di ujung (dekat kolom) terjadi sebaliknya, yaitu terjadi momen negatif (M(-)),berarti penampang beton daerah tarik berada dibagian atas. Oleh karena itu pada gambar (b) di daerah lapangan dipasang tulangan bawah 8D22 yang lebih banyak daripada tulangan atas 4D22, sedangkan di ujung terjadi sebaliknya yaitu dipasang tulangan atas 6D22 yang lebih banyak daripada tulangan bawah 4D22. Distribusi regangan dan tegangan Regangan dan tegangan yang terjadi pada balok dengan penampang beton bertulang rangkap dilukiskan seperti gambar (1), (2), dan (3). Pada gambar ini dilengkapi dengan notasi yang akan dipakai pada perhitungan selanjutnya.
