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 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 (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:
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 percuma
? 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.
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.
? 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 SNI03-2847-2002 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).
Kait-kait pada batang-batang tulangan dapat berupa kait penuh, miring atau lurus. Untuk baja polos kaitan harus dibengkok agar garis tengah kait paling sedikit 2,5 ?, (Gambar 7.12). Garis tengah kait dari batang deform minimal harus 5 ?. Selanjutnya ujung-lurus untuk kait penuh paling sedikit harus 4 ? dan untuk kait lurus dan miring 5 ?.
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 ? (Gambar 7.15)
Sumber :
Ariestadi, Dian, 2008, Teknik Struktur Bangunan Jilid 2 untuk SMK, Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 347 – 362.
0 comment:
Posting Komentar