Buku Ajar Konstruksi Beton i

5/11/2018

BukuAjar KonstruksiBeton i-slidepdf.com

BUKU AJAR

KONSTRUKSI BETON I

DISUSUN OLEH : I PUTU LAINTARAWAN, ST, MT. I NYOMAN SUTA WIDNYANA, ST, MT. I WAYAN ARTANA, ST.

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HINDU INDONESIA

http://slidepdf.com/reader/full/buku-ajar-konstruksi-beton-i

1/109

5/11/2018


KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmatNya sehingga penyusunan Buku Ajar Konstruksi Beton I dapat diselesaikan. Tulisan ini disusun untuk menunjang proses belajar mengajar untuk mata kuliah Konstruksi Beton I sehingga pelaksanaannya dapat berjalan dengan baik dan lancar, serta pada akhirnya tujuan dari mata kuliah ini dapat dicapai.Tulisan ini bukanlah satusatunya pegangan mahasiswa untuk mata kuliah ini, terdapat banyak buku yang bisa digunakan sebagai acuan pustaka. Diharapkan mahasiswa bisa mendapatkan materi dari sumber lain. Penulis

menyadari

bahwa

tulisan

ini

masih

banyak

kelemahan

dan

kekurangannya. Oleh karena itu kritik dan saran pembaca dan juga rekan sejawat terutama yang mengasuh mata kuliah ini sangat kami perlukan untuk kesempurnaan tulisan ini. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih.

Denpasar, Februari 2009 Penulis

Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hindu Indonesia


i

2/109

5/11/2018


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...................................................................................................i DAFTAR ISI .................................................................................................................. ii BAB I SEMEN ..............................................................................................................1 1.1 Sejarah Semen ..........................................................................................................1 1.2 Sifat-Sifat Semen .....................................................................................................1 1.3 Semen Portland ........................................................................................................1 1.3.1 Jenis-Jenis Semen Portland secara Umum.............................................................2 1.3.2 Pembuatan Semen Portland ................................................................................... 3 1.4 Pengikatan (Setting) ..................................................................................................5 1.4.1 Kehalusan ..............................................................................................................5 1.4.2 Waktu Ikat .............................................................................................................5 1.5 Kekuatan .................................................................................................................. 1.6 Penggunaan Semen Portland ...................................................................................66 1.7 Warna Semen ...........................................................................................................7 1.8 Penyimpanan Semen ................................................................................................. 8 1.9 Pemeriksaan Semen .................................................................................................. 9 1.10 Pasta Semen ...........................................................................................................9 1.11 Semen Merah .........................................................................................................10 1.12 Semen Bentuk Tinggi .............................................................................................10 BAB II AIR ....................................................................................................................11 2.1 Pendahuluan .............................................................................................................11 2.2 Fungsi Air ................................................................................................................ 11 2.3 Persyaratan Air Untuk Beton ...................................................................................13 2.4 Shringkage ................................................................................................................16 BAB III AGREGAT ......................................................................................................18 3.1 Pendahuluan..............................................................................................................18 3.2 Jenis Agregat ............................................................................................................18 3.2.1 Agregat Kasar .......................................................................................................18 3.2.2 Agregat Halus .......................................................................................................19 3.3 Sifat Fisik Agregat ...................................................................................................20 3.4 Kekuatan Agregat ....................................................................................................20 3.5 Susunan Butir Agregat (Gradasi) .............................................................................22 3.6 Kebersihan Agregat .................................................................................................22 3.7 Berat Volume dan Berat Jenis Agregat .................................................................... 23 3.7.1 Berat Volume Agregat .......................................................................................... 23 3.7.2 Berat Jenis Agregat ...............................................................................................23 3.8 Kandungan Unsur Kimia Agregat ...........................................................................23 3.9 Porositas Agregat .....................................................................................................24 BAB IV BAHAN TAMBAH (ZAT ADDITIVE ) ..........................................................25 4.1 Pendahuluan .............................................................................................................25 4.2 Jenis Bahan Tambahan ............................................................................................25 4.2.1 Bahan Tambahan Kimia (Chemical Admixture) ....................................................26 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hindu Indonesia


ii

3/109

5/11/2018


4.2.2 Bahan Tambahan Mineral ( Mineral Admixture ) ..................................................30 4.3 Cara Pakai Bahan Tambahan (Zat Additive).............................................................31 BAB V BETON NORMAL ........................................................................................... 33 5.1 Hipotesis Dasar Beton Bertulang .............................................................................33 5.2 Karakteristik Beton ...................................................................................................33 5.3 Parameter-parameter yang Mempengaruhi Kualitas Beton .....................................34 5.4 Definisi Beton Normal .............................................................................................35 5.5 Persyaratan Mix Disain Beton Normal .................................................................... 35 5.6 Jenis-Jenis Mix Disain .............................................................................................37 5.7 Contoh Perhitungan Mix Disain Beton Normal ......................................................37 BAB VI BETON MUTU TINGGI ................................................................................50 6.1 Pendahuluan .............................................................................................................50 6.2 Sifat-Sifat Beton Mutu Tinggi .................................................................................51 6.2.1 Sifat Fisik Beton Mutu Tinggi ..............................................................................52 6.2.1 Sifat Mekanik Beton Mutu Tinggi ........................................................................52 6.3 Persyaratan Mix Disain Beton Mutu Tinggi ............................................................54 6.4 Jenis Mix Disain Beton Mutu Tinggi ......................................................................58 6.5 Contoh dan Perhitungan Mix Disain Sesuai dengan Jenis Campuran .....................60 6.6 Analisa Balok Beton Mutu Tinggi ...........................................................................66 BAB VII BETON BERTULANG .................................................................................68 7.1 Pengertian ................................................................................................................ 68 7.2 Baja Tulangan ..........................................................................................................69 7.3 Keuntungan dan Kerugian Struktur Beton ...............................................................69 7.4 Perkembangan Peraturan Beton di Indonesia ..........................................................70 7.5 Istilah dan Definisi ...................................................................................................71 7.6 Jenis Beban ..............................................................................................................71 7.7 Kombinasi Beban .....................................................................................................72 7.8 Faktor Reduksi Kekuatan ( ) ...................................................................................73 BAB VIII LENTUR MURNI ........................................................................................ 74 8.1 Asumsi-Asumsi.........................................................................................................74 8.2 Penutup Beton ..........................................................................................................75 8.3 Persyaratan Tumpuan ..............................................................................................76 8.3.1 Bentang Teoritis Balok ......................................................................................... 77 8.3.2 Perkiraan Dimensi Balok ......................................................................................77 8.3.3 Kondisi Penulangan ..............................................................................................78 8.3.4 Persentase Tulangan Seimbang ( b) ......................................................................78 8.3.5 Persentase Tulangan Minimum dan Maksimum ..................................................79 BAB IX ANALISIS DAN PERENCANAAN PENAMPANG PERSEGI TERHADAP LENTUR DENGAN TULANGAN TUNGGAL ...........................................80 9.1 Analisis Penampang .................................................................................................80 9.2 Analisis Penampang Persegi Tulangan Tunggal .....................................................80 9.3 Perencanaan Penampang Persegi dengan Tulangan Tunggal ..................................83



iii

4/109

5/11/2018


BAB X ANALISIS DAN PERENCANAAN PENAMPANG PERSEGI TERHADAP LENTUR DENGAN TULANGAN RANGKAP ...........................................85 10.1 Analisis Penampang ...............................................................................................85 10.2 Pemeriksanaan Keserasian Regangan .................................................................... 87 10.3 Contoh Analisis Penampang dengan Tulangan Rangkap ......................................91 10.4 Perencanaan Penampang Persegi Terhadap Lentur dengan Tulangan Rangkap ....94 BAB XI ANALISIS BALOK T......................................................................................98 11.1 Pendahuluan ...........................................................................................................98 11.2 Lebar Efektif Flens ................................................................................................98 11.3 Analisis Balok T ....................................................................................................99 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................104



iv

5/109

5/11/2018


BAB I SEMEN

1.1 Sejarah Semen Pada zaman Mesir, Yunani dan Romawi Kuno, bahan perekat batu - batuan

dalam konstruksi dipergunakan bahan inorganik. Setelah revolusi industri di ropa maka dikembangkah banyak penelitian-penelitian penting. Pada tahun 1797 James Parker (penemu Inggris) menemukan suatu pembaharuan dengan membuat semen hydraulit dengan cara membakar batuan kapur dan batuan silika. Pada tahun 1824 John Aspeden (pengukir batu Inggris membuat paten tentang perbaikan cara membuat batu-batuan. Semen yang digunakan akhirnya disebut "Portland", kira-kira 20 tahun kemudian setclah pembaharuan oleh John Aspeden berubah diproduksi semen dengan kualitas yang dapat diandalkan. Tahun 1850 Portland cement dengan kualitas yang baik dikembangkan di Inggris dengan dibukanya 4 buah pabrik semen dan sejak itu mulai bermunculan pabrik semen di negara Eropa dan Amerika disusul oleh Jepang dan negara - negara di dunia lainnya. Semen berasal dari kata "cement" dan dalam bahasa Inggrisnya yaitu pengikat/perekat. Kata Cement diambil dari kata "cemenum” yaitu nama yang diberikan kepada batu kapur yang serbuknya telah dipergunakan sebagai bahan adukan lebih dari 2000 tahun yang lain dinegara Italia. 1.2 Sifat-Sifat Semen

Semen adalah Hidrolic. Binder (perekat hidraulis) yaitu senyawa - senyawa yang terkandung didalam semen tersebut dapat bereaksi dengan air dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat terhadap batuan. Oleh karena itu maka semen bersifat:  

Dapat mengeras bila dicampur dengan air. Tidak larut dalam air.

1.3 Semen Portland

Semen Portland adalah bahan pengikat organis yang sangat penting dipakai dalam bangunan - bangunan pada masa kini. Semen Portland adalah bahan pengikat Hidrolig (Hidrolic bending agent) artinya dapat mengeras dengan adanya air.

Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hindu Indonesia http://slidepdf.com/reader/full/buku-ajar-konstruksi-beton-i

1 6/109

5/11/2018


1.3.1 Jenis - Jenis Semen Portland secara Umum 1. Ordinary Portland Cement

Adalah semen Portland yang dipakai untuk semua macam konstruksi apabila tidak diperlukan sifat-sifat khusus seperti ketahanan terhadap silfat, panas, hidrasi. Semen portland ini yang biasa dipakai untuk umurn dan biasanya dikenal dengan nama semen saja karena pembuatannya massal. 2. Moderate Sulphate Resistance

Adalah semen portland yang dipakai untuk kebutuhan semua macam konstruksi apabila diisyaratkan mempunyai ketahanan terhadap sulfat pada tingkatan sedang yaitu dipakai dilokasi tanah yang mengandung air tanah 0,08% - 0,17% dan mengandung 125 ppm SO3 serta pH tidak kurang dari 6 dan sedang yaitu pada lokasi suhunya agak tinggi. 3. Hight Early Strength Cement

Adalah semen portland yang digiling lebih halus dan mehgandung C 38 lebih banyak dibandingkan Ordinary Portland Cement. Mempunyai sifat pengembangan kekuatan awal dan kekuatan pada umur panjang yang lebih linggi dibandingkan OPC. Semen ini dapat dipakai pada keadaan emergency dan musim dingin, disamping itu dapat juga digunakan untuk concrete product atau presstress concrete. 4. Low Heat of Hydration Cement Sifat- sifatnya ; Panas hidrasi yang rendah, oleh karenanya sesuai untuk masa concrete construction. Kekuatan tekan awalnya rendah tetapi kekuatan tekan pada umur panjang adalah sama dengan Ordinary Portland Cement. Shrinkage akibat pengeringan adalah rendah. Bersifat chemical, resistance terutarna terhadap sulfat. 5. High Sulfate Resistance Cement

Sifatnya mempunyai ketahanan terhadap sulfat yang tinggi. Semen ini dipakai untuk semua jenis konstruksi apabila kadar sulfat pada air tanah dan tanah 0,17%-1,67% dan 12 ppm – 1250 ppm dinyatakan sebagai SO3. Misalnya pada konstruksi untuk air buangan atau konstruksi di bawah air.


2 7/109

5/11/2018


6. Super High Early Strength Portland Cement

Semen ini dipakai untuk kebutuhan – kebutuhuan konstruksi yang perlu cepat selesai atau pekerjaan grating karena mempunyai kekuatan tekan yang tinggi. 7. Calloid Cement

Adalah semen yang pada pemakaiannya dipakai dalam bentuk Sturry semen (Calloid) yang dipoMPakan mengingat pengecoran harus dilakukan pada formasi yang dalam dan sempit. 8. Blended Cement

Dalam rangka memproduksi sifat ordinary portland cement maka dikembangkan jenis Blended cement. Dalam pemasarannya dikenal dengan Fly Ash Cement, Pozoland Cement, Masnry Cement. Jenis-Jenis dalam Blanded Cement tergantung pada proses dan bahan yang digunakan dan berakibat pada keunggulan – keunggulan yang dimilikinya. Keunggulan ini diharapkan untuk memperbaiki : Kelecakan Plastisitas Kerapatan Panas hidrasi Ketahanan Dll 1.3.2 Pembuatan Semen Portland

Pada pembuatan semen portland, batu kapur dan lempung atau batu karang, tanah liat kemudian digiling halus dan dicampur dengan air membentuk, slurry (bubur). Slurry ini kemudian dibakar dalam sebuah tanur sampai menjadi klinker pada suhu ± o

1450 C. Klinker didinginkan dan kemudian digiling halus disertai penambahan 3-4% gips untuk memperlambat hidrasi komponen aluminat dari semen sehingga waktu pergeseran tidak berlangsung dengan cepat. Klinker, slury yang dibakar dalam suatu Rotary Klin yang hasilnya berupa batu keras. Komponen - komponen Semen Portland : Trikalsium Silikat(C3S) Dikalsium Silikat(C S) 2


3 8/109

5/11/2018


Trikalsium Aluminat (C, A) Tetra Kalsium Alurnino Ferit (C4 AF) Semen Portland terdiri dari 4 oksidasi utama Kapur

CaO

(60 - 66) %

Silika

SiO2

(19 – 25) %

Alumina

Al2O3

(3 – 8)%

Besi

Fe2O3

(1 – 5)%

Pengerasan adalah proses kimia dimana terjadi senyawa baru. Proses pengerasan terjadi dalam 2 tahap : Tahap I (Tahap Pendahuluan) Bila butir - butir semen mengalami kontak dengan air, maka lapisan permukaan dari mineral - mineral yang terdapat didalain semen mulai bereaksi dengannya secara kimia. C2S mengalami hidrolisa dan hidrasi diiringi dengan pembentukan 2 senyawa baru : 3CaO.SiO2 + (n + 1) H 2O

Sedangkan

2CaO.Si.nH 2O + Ca(OH)2

C2S dan C3A1 hanya mengalami

pembentukan

hidrat

sebagai

berikut; 2CaO.SiO2+nH 2O = 2CaSiO2.nH 2O

(Kalsium Hydroksilat)

3CaO.Al2O3 + 6H 2O = 3CaO.Al2O3.6H 20

(Kalsium Hydro Aluminat)

Terbentuknya senyawa - senyawa hidrat menyebabkan terjadinya senyawa -senyawa yang sukar larut, terutama senyawa kalsium hydroksilat dan dengan cepat menyebabkan adukan (Mortar). Proses hydrasi dari senyawa - senyawa kalsium hanya terjadi secara insentif pada waktu terjadi pengikatan awal, penetrasi air kedalam lapisan yang lebih dalam dari partikel semen sangat tertahan sehingga interaksi antara air oleh senyawa - senyawa kompleks dalam semen berkurang sehingga proses berkembang dengan lambat. Tahap II (Peristiwa Kolidal) Pada tahap ini terjadi peristiwa kolidal pada saat Ca (OH) 2 menjadi jernih betul, senyawa - senyawa hydrat yang terurai sekarang sukar larut dan tinggal dalam keadaan kolidal/gel. Pada proses reaksi hydrasi selanjutnya dari 3CaO.SiO 2 terjadi dan menghasilkan C-S-H dengan volume lebih dari dua kali volume semen, C-S-M ini mengisi rongga kemudian membentuk titik kontak yang menghasilkan kekakuan.


4 9/109

5/11/2018


Pada tahap berikutnya terjadi konsentrasi dari C-S-M yang akhirnya pasta menjadi kaku dan proses pengerasan pun mulai terjadi.

1.4 Pengikatan (Setting) Sifat set pada adonan semen dengan air adalah dimaksud sebagai gejala

terjadinya kekakuan pada adonan tersebut. Dikenal dua macam setting time (waktu pengikatan): Initial Setting Time (waktu pengikatan awal)

Ialah waktu mulai terjadi adonan sampai mulai terjadi kekakuan tertentu dimana adonan sudah mulai tidak workable. Final Setting Time (waktu pengikatan akhir) Ialah waktu mulai terjadi adonan sampai terjadi kekakuan penuh.

Pada umumnya setting time dipengaruhi oleh : 1. Kandungan C 3 A Makin besar kandungan C3A akan cenderung menghasilkan setting time yang pendek. 2. Kandungan Gypsum (CaSO4.2H2O) Makin besar kandungan CaSO4.2H2O didalam semen menghasilkan setting time yang panjang. 1.4.1 Kehalusan

Kehalusan sangat mempengaruhi penggeseran semen portlad dan juga kekuatannya, makin halus semen makin cepat dan lebih cfektif terjadinya inleraksi dengan air dan kekuatannya pun makin tinggi. Kehalusan tersebut setidaknya 80% (berat) harus dapat melalui ayakan yang 4900 lubang tiap cm, biasanya kehalusan dinyatakan luas permukaan tiap gram bahan. 1.4.2 Waktu Ikat

Menentukan awal dan akhir pengikatan pasta semen, disamping kehalusan. waktu ikat juga sangal dipengaruhi oleh komposisi mineral dari air yang dipakai, air yang dipergunakan semen disamping yang digunakan untuk menghidrasikan semen juga diperlukan air yang memberikan mobilitas bagi pasta semen proses hydrasi memerlukan banyak air sebanyak 15% berat semen, tetapi untuk inenjamin mobilitas pasta semen


5 10/109

5/11/2018


tersebut diperlukan air yang lebih banyak penguapan air yang kclebihan tersebut diiringi terjadinya pori-pori dalam campuran semen tersebut (beton, adukan, plesteran) tegangan disebabkan adanya penyusutan (Shrinkage), terjadinya retak - retak dan kekuatan dari bahan tersebut tadi akan menurun. 1.5 Kekuatan

Kekuatan semen yang diukur adalah kekuatan tekan terhadap pasta, mortar, beton. Pasta

: campuran antara semen dan air pada peibandingan tertentu

Mortar : campuran antara semen, air dan pasir pada perbandingan tertentu Beton

: campuran antara semen, air, pasir dan agregat/kerikil peda perbandingan tertentu, kadang-kadang ditambah additive.

Umumnya kekuatan tekan diukur pada umur 28 hari. Kekuatan tekan yaitu kekuatan tarik dan kekuatan lentur. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan adalah : 1. Kualitas semen (makin halus semen makin tinggi kekuatan tekannya) 2. Kualitas selain semen a. Kualitas air (suhu air 23° C ± 1,7° C )

b. Kualitas agregat c. Kualitas additive Untuk mengetahui mutu semen biasanya dibuat kubus-kubus untuk kuat tekannya yang ukurannya bermacam-macam, bisa juga dibuat spesimen-spesimen uniuk kuat tarik yang berbentuk khusus dan untuk kuat lentur prisma-prisma yang berukuran 2

4x4x16 cm . Benda-benda percobaan (spesimen) tersebut dibuat dari campuran semen portland. 1.6

Penggunaan Semen Portland

Adapun penggunaan semen Portland antara lain : 1. Sebagai bahan pengikat dalam pembuatan campuran beton. 2. Bahan untuk pembuatan elemen - elemen bangunan, seperti : tegel, genteng, pipa pipa dan lain- lain. 3. Dipakai sebagai bahan campuran pembuatan semen PPC (Puzzolanic Portland Cement)

4. Dipakai sebagai bahan stabilitasi seperti bata-bata tanah stabilitasi.


6 11/109

5/11/2018


Tabel 1.6a Syarat – Syarat Kimia Semen Portland Standar No

Uraian Jenis Semen Portland Magnesium Oksida, M30 maks % berat

I 5,0

II 5,0

III IV V 5,0 5,0 5,0

Belerang Trioksida S03 rnaks % berat a. Bila CA < 8 %

3.0

3,0

3,5

3,0

3

b. Bila CsA > 8 % Hilang pijar maks % berat

3,5 3,0

3,0

4,5 3,0

2,5

3,0

4

Bagian tidak larut maks % berat

1,5

1,5

1,5

1.5

1.5

5 6

Alkali sebagai Na20, maks % berat +) Trikalsium Silikat C3S, maks % berat ++)

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

7

Dikalsium Silikat C2S, min % berat ++)

8 9

Trikalsium Aluminat C3A, maks % berat ++) Tetrakalsium Aluminoferit ditambah 2 x Trikalsium

8,0

15,0

1 2

40,0 5,0 20,0

Aluminal ( C4AF + 2CsA ) atau kadar larytan padat ( C AF + C F ), rnaks % berat ++) 4

10

2

Jumlah Trikalsium Silikat dan Trikalsium Aluminat

58,0

( C3S + C3A ) maks % berat ++)

Tabel 1.6b Syarat - syarat Fisika Semen Portland Standar No Uraiart Jenis Semen Portland I 1 Kehalusan, sisa diatas ayakan 0,09 mm maks % berat 10 Dengan alat Blaine, luas permukaan tiap satuan berat 280 2 semen, min m /kg 2 Waktu pengikatan dengan alat Vicat : @ Awal, min menit 60 Akhir, maks jam Waktu pengikaian aengan alat Gillmore : @ Awal, min menit Akhir, maks Jam Kekekalan : Pemuaian dalam Otoklat % maks

3

4

1.7

II 10 280

III 10 300

IV 10 280

V 10 280

60

60

60

60

8

8

8

8

8

10

10

10

10

10

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

Warna Semen

Masyarakat pemakai semen di Indonesia sering kali tidak mengerti tentang hubungan antara warna semen dengan mutu semen. Oleh karena itu berikut ini penjelasan tentang hubungan warna semen dengan mutu semen. Warna gelap atau pucat ditentukan oleh dua hal, yaitu : 1. Kandungan Magnesia (Magnesium Oxide - MgO ) MgO umumnya berasal dari Limestone, dalam proses pembakaran didalam klinkerisasi, kadar MgO tidak lebih dati 2%, maka MgO terscbut akan bersenyawa dengan mineral klinker menghasilkan senyawa mineral yang berwarna gelap, senyawa ini tidak memberikan pengaruh negatif atau positif terhadap kualitas semen.


7 12/109

5/11/2018


Jika kadar MgO lebih dari 2% maka kelebihannya disebut periclase atau free MgO. Periclase berekasi dengan air menghasilkan MgO(OH)2. Reaksinya : MgO + H2O

Mg (OH)2

Reaksi ini berjalan lambat. Volume MgO(OH) 2 lebih besar dari volume MgO maka dapat menyebabkan terjadinya keretakan expansi volume tcrsebut, peristiwa ini dikenal dengan "magnesia expansion". Jika kadarnya lebih besar dari 2% digolongkan kepada negatif komponen, jika kadarnya sama atau lebih besar dari 5% maka semen tersebut sudah tidak memenuhi standar ASTM atau SII untuk type I. 2. Kandungan Tetra Kalsium Alumino Ferrite (C4AF) Disamping MgO, C4AF dapat menyebabkan warna semen menjadi gelap karena warna C4 AF itu gelap. Makin besar kadar C 4AF, akan menyebabkan kadar C 3A makin kecil dan ini menyebabkan kekuatan tekan semen akan menurun. Secara proses produksi kadar C4 AF ini dapat diatur yaitu dengan menaikkan proporsi pemakaian pasir besi dan mengurangi clay. Namun dengan harga pasir besi mahal dari bahan baku yang lainnya, maka kenaikkan kadar C 4AF disamping menurunkan kualitas juga menaikkan product cost. Dari penjelasan diatas, sebenarnya dapat disimpulkan bahwa warna semen tidak dapat menentukan kualitas dari semen, bahkan pada batas tertentu warna semen yang gelap yang disebabkan oleh adanya MgO yang terlalu besar atau kadar C 4AF Yang terlalu besar. Sedangkan semen dengan warna pucat pasti tidak mernpunyai kelemahan – kelemahan yang diakibatkan oleh sebab-sebab tersebut diatas akan menghasilkan kualitas semen yang rendah. 1.8

Penyimpanan Semen

Semen Portland akan tetap bermutu baik jika tidak berhubungan dengan air atau udara lembab. Cara penyimpanan yang baik adalah dengan jalan memperhatikan hal-hal berikut ini : 1. Tempat penyimpanan semen sedapat mungkin harus kedap air, semua retak -retak pada genting dan tembok harus secepatnya diperbaiki, tidak boleh ada lubang antara tembok dan genting.


8 13/109

5/11/2018


2. Lantai harus dinaikkan diatas tanah untuk menjaga agar supaya tidak terjadi penyerapan air. 3. Kantong-kantong semen harus disimpan berimpit sedemikian rupa sehingga tidak terjadi perputaran udara diantaranya, kantong semen tidak boleh berimpit dengan tembok dan semen itu harus ditutupi dengan kain terpoal. 4. Unsur semen yang dapat digunakan pada konstruksi beton boleh melebihi 3 bulan, Bila ada keragu-raguan tentang mutu maka semen harus diperiksa dengan pemeriksaan standard untuk pengujian. 1.9

Pemeriksaan Semen

Pemeriksaan semen meliputi: 1. Pemeriksaan konsistensi normal. 2. Pemeriksaan waktu pengikatan awal dengan jarum picat 3. Pemeriksaan pengikatan semen dengan jarum Gillmore 4. Pemeriksaan pengikatan semu 5. Pemeriksaan kuat tekan mortar 6. Pemeriksaan pemuaian pasta semen dengan autoolave 7. Pemeriksaan kadar udara dalam mortar semen 8. Pemeriksaan kehalusan semen 9. Pemeriksaan jenis semen 1.10 Pasta Semen

Dalam beton, pasta semen merupakan bahan utama serta merupakan pcngikat butir-butir agregat mutu massa yang kuat dan padat. Sifat pengikatan pasta semen disebabkan oleh reaksi kimia antara semen dan air. Semen + air pasta semen + CaO + Panas Hanya diperlukan sedikit air untuk menyelesaikan reaksi kimia ini, kelcbihan air dapat menurunkan kekuatan dan ketahanan pasta tetapi dalam prakteknya lebih benyak air yang digunakan. Perbandingan antara air dan semen yang tepat perlu dicari. Beton biasanya terdiri dari: Semen

7 - 14%

volume beton

Air

15 - 19%

volume beton

Agregat

66 - 78%

volume beton


9 14/109

5/11/2018


1.11 Semen Merah

Yang disebut semen merah yaitu: Semen merah termasuk kedalam puzzolan buatan, dibuat dari bata merah yang digiling halus, berdasarkan susunan kadarnya bahan bereaksi asam. Semen merah ini bila dicampur dengan kapur dan air akan mengeras seperti halnya puzzolan-puzzolan lainnya. Hal ini disebabkan karena bahan tersebut mengandung siliki amorf didalam mineral-mineral tersebut, didalamnya membentuk scnyawa kalsium hidroksilat. Semen merah biasanya digunakan untuk bahan campuran mortar (adukan). 1.12 Semen Bentuk Tinggi

Sifat - sifat semen bentuk tinggi : - Kekuatan awalnya tinggi - Penggilingan lebih halus - Bisa dipakai dalam waktu yang singkat - Daya ikatnya lebih keras Jenis-jenis semen yang lainnya : a. Semen abu terbang b. Semen abu besi c. Semen kapur tinggi d. Semen portland pozzolan e. Semen tras kapur


10 15/109

5/11/2018


BAB II AIR

2.1 Pendahuluan Meningkatnya aktivitas perekonomian baik disektor industri, pariwisata,

perdagangan serta meningkatnya jumlah penduduk didaerah perkotaan & sentra-sentra industri mengakibatkan kebutuhan penyediaan air akan terus meniangkat baik secara kualitas maupun kuantitas. Secara umum bahwa pemanfaatan sumber daya air digunakan untuk kebutuhan irigasi. Agar kebutuhan air secara menyeluruh dapat dipenuhi maka perlu adanya pengembangan dan pengelolaan sumber daya air secara terpadu, sehingga air dapat dimanfaatkan secara efektif dan efesien. Pembangunan dibidang sumber daya air secara bertahap dan berkelanjutan termasuk perbaikan dan peningkatan sebagian besar jaringan irigasinya dari konstruksi sederhana seperti: kayu, batu, tanah menjadi bangunan air yang permanen. 2.2 Fungsi Air

Tujuan utama dari penggunaan air adalah agar terjadi hidrasi yaitu reaksi kimia antara semen dan air yang menyebabkan campuran ini menjadi keras setelah lewat beberapa waktu tertentu. Air yang dibutuhkan agar terjadi proses hidrasi tidak banyak, kira - kira 30% dari berat semen. Dengan menambah lebih benyak air harus dibatasi sebab penggunaan air yang terlalu banyak dapat menyebabkan berkurangnya kekuatan beton. Keadaan kandungan air secara nyata dari pasta dipengaruhi oleh kandungan kelembaban dalam agregat. Bila kondisi udara kering, pasta akan menyerap air. Dengan cara demikian secara efektif menurunkan faktor air semen dan mengurangi workability. Pada sisi yang lain jika agregat terlalu basah, pasta akan mengkontribusi air kepermukaan pasta, keduanya meningkatkan kadar air semen dan workability tetapi menurunkan kekuatan. Oleh karena agregat yang digunakan dalam pencampuran beton diusahakan dalam keadaan SSD (Saturated Surface Dry), yaitu butir- butir agregat yang jenuh air, artinya semua pori-pori yang tembus air terisi penuh oleh air sedang permukaannya kering, Proses agregat dari keadaan kering lab menjadi keadaan SSD dapat dijelaskan sebagai berikut:


11 16/109

5/11/2018


Penyerapan air Agregat kreding lab

Air reaksi

Agregat kering udara (mengandung air didalamnya tetapi pori pori belum dipenuhi oleh air serta permukaan agregat tetap kering)

Agregat dalam keadaan SSD ( pori pori agregat dipenuhi oleh air tetapi permukaan agregat tetap kering)

Gambar 2.2 Proses agregat dari keadaan kering lab menjadi keadaan SSD Selama proses pengerasan, beton akan mengalami reaksi kimia yaitu proses hidrasi, proses hidrasi membutuhkan air dalam jumlah yang cukup, sehingga dihindari terjadinya penguapan, sebab akan menghentikan proses hidrasi akibat kehilangan air. Penguapan selain menghentikan proses hidrasi juga menyebabkan penyusutan kering secara tepat, yang mengakibatkan beton menjadi retak-retak, untuk itu dilakukan pekerjaan perawatan beton agar permukaannya selalu basah. Perawatan beton yang perlu dilakukan adalah menjaga kelembaban beton agar terus menerus dalam keadaan basah selarna beberapa hari dan mencegah penguapan dan penyusutan awal. Perawatan yang teratur dan terjaga akan memperbaiki kualitas beton itu sendiri yaitu membuat beton tahan terhadap agresi kimia. Cara perawatan beton yang dilakukan antara lain sebagai berikut : 1. Menyirami permukaan beton dengan air secara terus menerus Hal ini dilakukan pada waktu beton belum mengeras, dilakukan sekitar satu minggu setelah pencetakan beton. Perawatan dengan cara ini dapat dilakukan pada beton untuk konstruksi balok, kolom dan dinding - dinding vertikal. 2. Mengenai permukaan beton dengan air. Perawatan dengan cara ini sangat cocok untuk konstruksi pelat-pelat atap. Penggenangan yang dilakukan minimal dua minggu untuk menurunkan suhu akibat terjadi penguapan. 3. Menyelimuti permukaan beton dengan karung basah. Perawatan dengan cara ini dilakukan minimal dua minggu secara terus menerus. Bila karung kelihatan akan kering maka karung segera disiram lagi. Karena karung basah

dapat

melindungi

beton

dari

terik

rnatahari

langsung

dan

menurunkan suhu penguapan beton.


12 17/109

5/11/2018


Air untuk perawatan dan pembuatan beton tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, garam, bahan-bahan organis atau bahan lain yang dapat merusak beton atau tulangannya. Sebaiknya digunakan air bersih, tidak berasa, tidak berbau dan dapat diminum. Air merupakan media pencampur pada pembuatan pasta, mortar dan beton. Mortel adalah terbentuk senyawa-senyawa hidrat menyebabkan terjadinya senyawasenyawa yang sukar larut dalam air terutama senyawa kalsium hidroksilat dan dengan cepat menyebabkan adukan. Kandungan air yang tinggi menghalangi proses pengikatan dan kandungan air yang rendah menyebabkan reaksi tidak selesai. Kandungan air yang tinggi dapat mengakibatkan mudah mengerjakannya, kekuatan mortar dan beton rendah, mortar dan beton menjadi porous. Terjadinya pemisahan antara pasir/agregat pada adukan mortar atau beton yang disebut ”segresi”. Kekuatan dari hardened cement pasta ditentukan oleh perbandingan berat antara faktor air semen. 2.3 Persyaratan Air Untuk Beton

Ketentuan umum air yang digunakan untuk beton, yaitu ; 1. Air

yang

digunakan

untuk

pembuatan

beton

harus

bersih,

tidak

boleh

mengandung minyak, asam, alkali, garam-garam. Zat organik atau bahan-bahan lain yang dapat merusak beton dan atau baja tulangan. Air tawar yang umumnya dapat diminum baik air yang telah diolah diperusahaan air minuin maupun tanpa diolah dapat dipakai untuk pembuatan beton. 2. Air yang dipergunakan untuk pembuatan beton pratekan dan beton yang didalamnya akan tertanam logam aluminium serta beton bertulang tidak boleh mengandung sejumlah ion khlorida. Sebagai pedoman, kadar ion khlorida (Cl) tidak melaMPaui 500 mg per liter air. Didalam beton ion khlorida dapat berasal dari air, agregat dan bahan tambahan (admixture) dan biasanya total khlorida maksimum (dalam % terhadap berat semen) yang diisyaratkan adalah: - Beton pratekan

0,06%

- Beton bertulang yang selamanya berhubungan dengan khlorida

0,15%

- Beton bertulang yang selamanya kering atau terlindung dari basah 1,00% - Konstruksi beton bertulang lainnya


0,30%

13 18/109

5/11/2018


3. Air tawar yang tidak dapat diminum tidak boleh dipakai untuk pembuatan beton kecuali dapat dipenuhi ketentuan - ketentuan berikut: - Pemilihan campuran beton yang akan dipakai didasarkan kepada campuran beton yang mempergunakan air dari sumber yang sama yang telah menunjukkan bahwa mutu beton yang diisyaratkan dapat dipenuhi. Dilakukan percobaan perbandingan antara mortar yang memakai air tersebut dan mortar yang memakai air tawar yang dapat diminum atau air suling. Untuk ini dibuat kubus uji mortar berukuran sisi 50 mm dengan cara sesuai dengan ASTM C 109. Air tersebut dapat dipakai untuk pembuatan beton apabila tekan mortar yang memakai air tersebut pada umur 7 hari dan umur 28 hari paling sedikit adalah 90 % dari kuat tekan mortar yang memakai air tawar yang dapat diminum atau air sulung. Air yang berasal dari sumber alam tanpa pengolahan, sering mengandung bahan - bahan organik dan zat-zat yang mengandung seperti lempung/tanah liat, minyak dan pengotoran lain yang berpengaruh buruk kepada mutu dan sifat beton. Ion-ion utama yang biasanya terdapat dalam air adalah kalsium, magnesium, natrium, kalium, sulfat, khlorida, nitrat dan kadang-kadang karbonat. Air yang mengandung ion-ion tersebut dalam jumlah gabungan sebesar tidak lebih dari 2000 mg perliter pada umumnya baik untuk beton. Syarat - syarat air untuk campuran a. Kadar Clorida < 500 ppm. b. Kadar SO4 < 1000 ppm. c. Kadar Fe < 40000 ppm d. Kadar Na2 CO3 & K2 CO3 < 1000 ppm e. Kadar CaCO3 & MgO < 400 ppm.

f.

Zat memadat < 2000 ppm. Pengaruh kandungan asam dalam air terhadap kualitas mortar dan beton : - Mortar atau beton dapat mengalami kerusakan oleh pengaruh asam. - Serangan asam pada mortar dan beton akan mempengaruhi ketahanan pasta tersebut. Pengaruh pelarut Carbonat Pelarut Carbonat akan bereaksi dengan Ca(OH)7 membentuk CaCO3 dan akan bereaksi lagi dengan pelarut carbonat membentuk calcium bicarbonat yang sifatnya


14 19/109

5/11/2018


larut dalam air, akibatnya mortar atau beton akan terkikis dan cepat rapuh. Pengaruh bahah padat Bahan padat bukan pencampur mortar atau beton. Air yang mengandung bahan padat atau lumpur, apabila dipakai untuk moncampur semen dan agregat maka terjadinya pasta tidak sempurna. Agregat dilapisi dengan bahan padat, tidak terikat satu sama lain. Akibatnya agregat akan lepas-lepas dan mortar atau beton tidak kuat. Pengaruh kandungan minyak Air yang mengandung minyak akan mengakibatkan emulsi apabila dipakai untuk mencampur semen. Agregat akan dilapisi minyak berupa film, sehingga agregat kurang sempurna ikatannya satu sama lain. Agregat bisa lepas - lepas dan mortar atau beton tidak kuat. Pengaruh air laut Air laut tidak boleh dipakai sebagai media pencampur semen karena pada permukaan mortar atau beton akan terlihat putih-putih yang sifatnya larut dalam air, sehingga lama-lama terkikis dan mortar atau beton menjadi rapuh. Hal - hal yang mempengaruhi kekuatan tekan 

Faktor air semen (water ratio cement = w/c) Faktor air semen adalah perbandingan berat air terhadap berat semen. Faktor air semen (FAS = w/c) = berat air/berat semen. Faktor air semen harus dihitung sehingga caripuran air dan semen mcnjadi pasta yang baik, artinya tidak kelebihan air dan tidak kelebihan semen. Apabila faktor air semen tinggi, berat air tinggi, sehingga kelebihan air akibatnya air akan merembes keluar membawa sebagian pasta semen, pasta tidak cukup mengikat agregat dan mengisi rongga yang menyebabkan beton tidak kuat. Hal ini harus dipahami oleh pelaksana pembuat mortar atau beton. Kadang kala karena menginginkan jumlah pasta yang besar dengan menambahkan air tanpa perhitungan, sehingga menjadi encer.



Pemisahan (segration) Beton dikatakan mengalami pemisahan apabila agrcgat kasar terpisah dari campuran selama pengangkutan, pengecoran dan pemadatan sehingga sukar dipadatkan, berongga-rongga tidak homogen, beton yang berongga-rongga kurang kuat/mudah pecah.



Bleeding


15 20/109

5/11/2018


Bleeding adalah pemisahan air dari campuran beton yang merembes kepermukaan

beton waktu diangkut, dipadatkan atau setelah dipadatkan. Bleeding terjadi karena: - Pemakaian air yang berlebihan. - Semennya kurang. - Agregat kasar turun karena beratnya sendiri dan air naik kepermukaan dengan sendirinya akibat gaya capillary. Bleeding dapat mengakibatkan permukaan beton rusak dan apabila penguapan lebih

cepat dari bleeding, beton akan retak-retak. 2.4 Shrinkage Kandungan air dari adonan semen dengan air yang telah mengeras dapat diklasifikasikan menjadi 3 macam : 1. Air (H2O) yang telah terikat dalam senyawa - senyawa hydrat yang mengeras. Air ini terikat secara ikatan kimiawi, biasanya disebut " combined water ” atau "nonevaporable water ”.

2. Adsorber water atau gei water yaitu H2O yang terikat secara ikatan fisika dalam molekul - molekul cement gel. 3. Air bebas ( free water ) adalah air yang terdapat diantara fase padat dan pasta, air ini disebut "capillary water ". Pada proses pengeringan beton terjadi penguapan dari " capillary water " yang menyebabkan terjadinya penyusutan dari volume beton atau shrinkage. Shrinkage ini dipengaruhi oleh : - Komposisi semen. - Jumlah mixing water - Concrete mix. - Curing condition. Pengaruh komposisi semen terhadap shrinkage Pada dasarnya komponen yang terkandung pada semen yang melepaskan panas hidrasi paling besar akan memberikan kontribusi terhadap shrinkage paling besar. Karena panas hidrasi tersebut akan menaikkan suhu pengeringan. Pengaruh jumlah mixing water terhadap shrinkage. Makin besar mixing water yang dipakai maka makin besar terjadinya penguapan capillary water selama proses pengeringan dan oleh karenanya makin besar


16 21/109

5/11/2018


terjadinya shrinkage. Pengaruh concrete mix terhadap shrinkage Shrinkage dapat dikurangi dengan memperbanyak agregat dan juga steel reinforcements juga dapat mengurangi terjadinya shrinkage.

Pengaruh curing condition terhadap shrinkage Suhu, humidity, aliran angin adalah berpengaruh terhadap shrinkage karena faktor faktor tersebut berpengaruh terhadap kecepatan penguapan capillary water. Penentuan pemakaian air juga dapat ditentukan sebagai berikut: Banyaknya air yang dipcrlukan tergantung pada mobilitas dan pengerjaan adukan beton yang diinginkan. Dalam penentuan kebutuhan air untuk adukan beton absorsi air oleh agregat kasar haruslah diperhitungkan sebab dalam hal ini absorsi melebihi 0,5 % berat. Karena pengerasan beton berdasarkan reaksi antera semen & air, sangat diperlukan agar memeriksa apakah air yang akan digunakan memenuhi syarat-syarat teretentu. Air tawar yang boleh diminum tanpa meragukan boleh dipakai. Air minum tidak selalu ada dan bila tidak ada disarankan untuk mengamati air tersebut agar tidak mengandung bahan-bahan yang merusak beton/baja. Pertama-tama kita harus mengamati apakah air itu tidak mengandung bahan bahan perusak. Conlohnya fosfat, minyak, asam, alkali, bahan-bahan organik atau garam-garam. Penelitian ini harus dilakukan di laboratorium kimia. Selain air dibutuhkan untuk reaksi pengikatan, dipakai pula sebagai perawatan. Sesudah beton dituang, metode perawatan selanjutnya yaitu secara membasahi terus-menerus atau beton yang baru dituang direndam air. Air ini pun harus memenuhi syarat-syarat yang lebih tinggi dari pada air untuk pembuatan beton, misalkan air untuk perawatan selanjutnya keasaman tidak boleh pH nya > 6, juga tidak boleh terlalu sedikit mengandung kapur.


17 22/109

5/11/2018


BAB III AGREGAT

3.1 Pendahuluan Pesatnya pembangunan sering mengalami kekurangan akan bahan-bahan

bangunan seperti semen, kayu dan agregat. Kekurangan akan bahan-bahan tersebut diantaranya disebabkan karena belum berkembangnya industri-industri bahan bangunan dan pengolahan bahan bangunan yang kurang sempurna, misalnya masih sering terjadi campuran agregat untuk pemakaian beton yang rnengandung tanah (lempung) sehingga hasilnya akan mempengaruhi kekuatan beton yang dihasilkan. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian-penelitian mengenai sifat-sifat dan karakteristik dari bahan-bahan bangunan khnsusnya agregat sehingga dapat mencegah kesalahan-kesalahan dikemudian hari. 3.2 Jenis Agregat

Agregat merupakan komponen beton yang paling berperan dalam menentukan besarnya kekuatan beton. Pada beton biasanya terdapat 60% sampai 80% volume agregat. Agregat ini harus bergradasi sedemikian rupa sehingga seluruh massa beton dapat berfungsi sebagai benda yang utuh, homogen, rapat, dimana agregat yang berukuran kecil berfungsi sebagai pengisi celah yang ada diantara agregat berukuran besar. Dua jenis agregat adalah : 1. Agregat kasar (kerikil, batu pecah atau pecahan dari blast furnace) 2. Agregat halus (pasir alami atau batuan) Karena agregat merupakan bahan yang terbanyak didalam beton, maka semakin banyak person agregat dalam campuran akan semakin murah harga beton, dcngan syarat campurannya masih cukup mudah dikerjakan untuk elemen struktur yang memakai beton tersebut. 3.2.1 Agregat Kasar

Agregat disebut agregat kasar apabila ukurannya sudah melebihi ¼ inch (6 mm). Sifat agregat kasar mempengaruhi kekuatan akhir beton keras dan daya tahannya terhadap disintegrasi beton, cuaca dan efek-efek perusak lainnya. Agregat kasar mineral


18 23/109

5/11/2018


ini harus bersih dari bahan-bahan organik dan harus mempunyai ikatan yang baik dengan sel semen. Jenis -jenis agregat kasar yang umum adalah : 1. Batu pecah alami Bahan ini didapat dari cadas atau batu pecah alami yang digali. Batu ini dapat berasal dari gunung api, jenis sedimen atau jcnis metamorf. Meskipun dapat menghasilkan kekuatan yang tinggi terhadap beton, batu pecah kurang mcmberikan kemudahan pengerjaan dan pengecoran dibandingkan dengan jenis agregat kasar lainnya. 2. Kerikil alami Kerikil ini didapat dari proses alami yaitu dari pengikisan tepi maupun dasar sungai oleh air sungai yang mengalir. Kerikil memberikan kekuatan yang lebih rendah dari pada batu pecah, tetapi memberikan kemudahan pengerjaan yang lebih tinggi. 3. Agregat kasar buatan Terutama berupa slag atau shale yang bisa digunakan untuk beton berbobot ririgan. Biasanya merupakan hasil dari proses lain seperti dari blast-furnace dan lain - lain. 4. Agregat untuk pelindung nuklir dan berbobot berat Dengan adanya tuntutan yang spesifik pada jaman atom sekarang ini, juga untuk pelindung dari radiasi nuklir sebagai akibat dari semakin banyaknya pcmbangkit atom dan stasiun tenaga nuklir, maka perlu ada beton yang dapat melindungi dari sinar x, sinar gamma dan neutron. Pada beton demikian syarat ekonomis maupun syarat kemudahan pengerjaan tidak begitu menentukan. Agregat kasar yang diklasifikasikan disini, misalnya baja pecah, barit, magnetik dan limonit. Berat 3

volume beton yang dengan agregat biasa adalah sekitar 144 lb/ft . Sedangkan beton dengan agregat berbobot berat mernpunyai berat volume sekitar 225 sampai 330 3

lb/ft . Sifat - sifat beton penahan radiasi yang berbobot berat ini bergantung pada kerapatan dan kepadatannya, hampir tidak bergantung pada seklor air - semennya. Dalam hal demikian, kerapatan yang tinggi merupakan satu satunya kriteria disamping kerapatan dan kekuatannya. 3.2.2 Agregat Halus

Agregat halus merupakan pengisi yang berupa pasir. Ukurannya bervariasi antara ukuran no. 4 dan no. 100 saringan standar Amerika. Agregat halus yang baik harus bebas bahan organik, lempung, paitikel yang lebih kecil dan saringan no. 100 atau


19 24/109

5/11/2018


bahan - bahan lain yang dapat merusak campuran beton. Variasi ukuran dalam suatu campuran harus mempunyai gradasi yang baik, yang sesuai dengan standar analisis saringan dari ASTM ( American Society of Testing and Materials ). Untuk beton penahan radiasi, serbuk baja halus dan serbuk besi pecah digunakan sebagai agregat halus. 3.3 Sifat Fisik Agregat

Pada umumnya agregat yang dihasilkan dari Aggregate Crushing Plant (ACP) memiliki bentuk bersudut. Bentuk pipih atau lonjong dapat terjadi karena komposisi dan struktur batuan. Pada penghancuran batuan yang sangat keras akan terjadi proporsi bentuk pipih yang cukup besar. Tetapi pada proses crushing selanjutnya akan didapat proporsi bentuk bersudut yang lebih baik. Bentuk agregat pipih atau lonjong tidak disukai dalam struktur pekerjaan jalan karena sifatnya yang mudah patah sehingga dapat mempengaruhi gradasi agregat, interlocking dan menyebabkan peningkatan Porositas perkerasan tidak beraspal.

Bentuk agregat bulatpun tidak disukai tetapi untuk kondisi perkerasan tertentu, misalnya kelas jalan rendah, bentuk bulat masih diperbolehkan tetapi hanya sebatas penggunaan untuk lapisan pondasi bawah dan lapisan pondasi saja. Maksimal penggunaan untuk lapisan pondasi tidak boleh lebih dari 40%. Sedangkan untuk lapisan pondasi bawah dapat lebih besar lagi. Pada penggunaan praktis di jalan, agregat berbentuk bulat dapat digunakan untuk lapisan permukaan dengan sebelumnya dipecahkan terlebih dahulu. 3.4 Kekuatan Agregat

Kekuatan agregat tidak begitu mempengaruhi kekuatan beton, bila kekuatan agregat jauh lebih baik daripada kekuatan beton yang direncanakan. Scbaliknya pemakaian agregat yang kekuatannya rendah dibandingkan dengan kekuatan beton yang direncanakan, sangat mempengaruhi kekuatan beton. Semua kondisi lainnya menurun, bila kekuatan agregat yang dipakai semakin rendah. Kasarnya permukaan agregat juga mempengaruhi kekuatan beton. Berbeda dengan batu kerikil, batu pecah mempunyai permukaan cukup kasar dan hal ini menjamin pengikatan yang lebih kuat dengan semen bila seinua koridisi-kondisi lainnya sama. Ternyata beton batu pecah lebih tinggi kekuatannya dari beton kerikil. Alat Uji Ketahanan dan Cara Kerjanya :


20 25/109

5/11/2018


a. Peralatan yang digunakan : Peralatan yang digunakan dalam uji ketahanan agregat adalah Aggregate IMPact Machine. Alat ini masih digerakkan secara manual dengan tenaga manusia. Berat

total mesin tidak lebih dari 60 kg dan tidak kurang dari 40 kg. Dasar mesin terbuat dari baja dengan diameter 300 mm dan memiliki berat antara 22 sampai 30 kg. Cylinder Steel Cup memiliki diameter dalam 102 mm dan kedalaman 50 mm. Ketebalan cup tidak lebih dari 6 mm. Palu baja yng digunakan memiliki berat antara 13,5 sampai 14 kg dengan bagian bawah (bidang kotak) merupakan lingkaran dan berbentuk datar. Diameter komak sebesar 100 mm dan ketebalan 50 mm, dengan chamfer 1,5 mm. Palu diatur sedemikian rupa, sehingga dapat naik turun dengan rnudah tanpa gesekan berarti. Palu baja bergerak jatuh bebas dengan tinggi jatuh 380±5 mm, diukur dari bidang kontak palu sampai permukaan sampel di dalam cup. Alat pengunci palu dapat sedemikian rupa untuk dapat memudahkan pergantian sampel dan pemasangan cup. Saringan dengan diameter 14,0 m; 10,0 mm dan 2 ,36 mm. Timbangan dengan ketelitian 0,1 gr. b. Penyiapan Sampel

Sampel yang digunakan adalah agregat yang lolos saringan 14,0 mm dan yang

o

tertahan saringan 10,0 mm. Untuk setiap pengujian dibuat dua sampel. o Saring antara 500 - 1000 gr agregat pada urutan saringan 14,0 mm dan 10,0 mm selama 10 menit. Sampel yang diambil adalah agregat yang lolos saringan 14,0 mm dan tertahan di 10.0 mm.

Cuci sampel dengan air yang mengalir dan keringkan dalam oven

o

(110 ± 5)°C selama 4 jam (kondisi kering oven).

Setelah suhu turun (atau sama dengan suhu ruangan, 25°C) sampel siap untuk

o

digunakan. c. Prosedur Pengujian

Ambil kira - kira setengah dari sarnpel yang telah disiapkan dan timbang sebagai

o

A gr.

Masukkan sampel dalam cup (Cylindrial Steel Cup) sedemikian rupa hingga

o

tidak melebihi tinggi cup (50 mm). Sampel dimasukkan kedalam cup dengan sedikit ditekan atau dipadatkan dengan tangan.

Letakkan Mesin IMPact Agregat pada lantai datar dan keras, seperti lantai beton.

o


21 26/109

5/11/2018


Letakkan cup berisi sampel pada teMPatnya dan pastikan letak cup sudah baik

o

dan tidak akan bergeser akibat tumbukan palu.

Atur ketinggian palu agar jarak antara bidang kontak palu dengan permukaan

o

sampel 380±5 mm.

Lepaskan pengunci palu dan biarkan palu jatuh bebas ke sampel. Angkat palu

o

pada posisi semula dan lepaskan kernbali (jatuh bebas). Tumbukan dilakukan sebanyak 15 kali dengan tenggang waktu tumbukan tidak lebih dari satu detik.

Setelah selesai saring benda uji dengan saringan 2,36 mm selama satu menit dan

o

timbang berat yang lolos dengan kctelitian 0,1 gr yang dinyatakan sebagai B gr dan yang tertahan sebagai C gr. Pastikan tidak ada partikel yang hilang selama proses tersebut. Jika jumlah berat agregat yang lolos dan tertahan berbeda 1 gr dengan berta awal (A) maka pengujian harus diulangi.

Ulangi prosedur tersebut untuk sisa sampel berikutnya.

o

3.5 Susunan Butir Agregat (Gradasi)

Komposisi butiran pasir sungai cenderung menghasilkan beton yang berkualitas baik. Pasir yang dipakai sebagai campuran beton harus mempunyai atau terdiri dari partikel-partikel yang ukuran atau besarnya berbeda-beda dari 0,14 - 5,0 mm untuk mengurangi rongga-rongga sesedikit mungkin. Untuk butir-butir kerikil yang dapat digunakan tergantung pada dimensi dari batuan betonnya. Untuk menjamin peneMPatan kerikil dalam campuran beton dengan baik maka ukuran butiran kerikil tidak boleh lebih besar dari pada ¼ penampang minimum dari konstruksi beton dan tidak boleh lebih besar dari pada jarak minimum antara dua tulangan pada konstruksi beton bertulang. Ukuran butiran kerikil yang maksimum ditentukan olch ukuran ayakan dimana yang tinggal diatasnya (residu) tidak rnelebihi 5 % dari contoh kerikil yang diuji. 3.6 Kebersihan Agregat

Dalam agregat khususnya pasir zat-zat yang tercampur yang paling berbahaya adalah lempung yang rnenutupi partikel-partikel dengan semen, menyebabkan menurunnya kekuatan beton, Adanya lempung didalam pasir ditandai dengan bcrtambahnya volume waktu direndam air. Pasir yang dimaksudkan akan dipakai sebagai agregat untuk beton, kadar lempung, pasir halus dan debu tidak boleh lebih dari


22 27/109

5/11/2018


5%. Pasir dapat dibersihkan dari lempung dan zat-zat lainnya dengan jalan mencucinya dengan air dalam suatu mesin pencuci. Sedangkan jumlah zat-zat yang tercampur dalam kerikil seperti lempung, pasir halus dan debu tidak boleh rnelebihi 1%. GuMPalan-guMPalan tanah liat atau guMPalan-guMPalan lainnya yang dapat merugikan haruslah dibuang dari kerikil yang akan dipakai sebagai campuran beton. 3.7 Berat Volume dan Berat Jenis Agregat 3.7.1 Berat Volume Agregat

Berat volume beton bergantung pada berat volume agregat, berarti juga bergantung pada jenis agregatnya, apakah berbobot ringan, normal atau berat (untuk pelindung terhadap nuklir). Untuk memahami cara menetapkan nilai berat volume agregat dengan mcnggunakan alat silinder logam dan bahan agregat dengan ukuran butir lolos saringan dengan ukuran 20 mm dan tertahan pada saringan no. 4. 3.7.2 Berat Jenis Agregat

Pengukuran berat jenis agregat diperlukan untuk perencanaan campuran agregat, misalnya dengan aspal. Campuran ini berdasarkan perbandingan berat, karena lebih teliti dibandingkan dengan perbandingan volume dan juga urluk menentukan banyaknya pori agregat. Berat jenis yang kecil akan mempunyai volume yang besar sehingga dengan berat yang sama akan membutuhkan aspal yang banya. 3.8 Kandungan Unsur Kimia Agregat

Kandungan unsur kimia belerang dan senyawa yang terdapat dalam pasir akan membantu terjadinya korosi (karat) didalam beton. Pada senyawa ini tidak boleh melebihi 1 % berat agregat dihitung sebagai SO 3. Pasir alami sering mengandung zatzat organis yang tercampur (sisa-sisa tanaman, humus, dan lain-lain). Ini juga berpengaruh negatif terhadap semen, sebab organis yang tercampur dapat membentuk asam organis dan zat-zat lainnya yang dapat bereaksi dengan semen yang sedang mengeras yang menyebabkan berkurangnya kekuatan beton.


23 28/109

5/11/2018


3.9 Porositas Agregat

Berdasarkan ukurannya pori agregat memiliki ukuran lebih besar dari 2 mm ataupun ruangan kosong diantara partikel-partikel batuan ynag gembur. Porositas dari agregat perlu diketahui sebab erat hubungannya dengan sifat-sifat agregat seperti kekuatan, sifat absorpsi dan lain-lain. Agregat dengan kadar pori yang besar akan membutuhkan jumlah semen yang lebih banyak, karena banyak semen yang terserap dan akan mengakibatkan semen mcnjadi lebih tipis. Penentuan banyaknya pori ditentukan berdasarkan air yang dapat terabsorsi oleh agregat.


24 29/109

5/11/2018


BAB IV BAHAN TAMBAHAN (ZAT ADDITIVE)

4.1 Pendahuluan Adalah suatu bahan tambahan untuk beton yaitu suatu produksi disamping bahan

semen, agregat campuran dan air juga dicampurkan dalam campuran spesi beton. Tujuan dari bahan ini adalah urituk memperbaiki sifat - sifat tertentu dari campuran beton keras dan lunak. Takaran bahan tambahan ini sangat sedikit dibandingkan dengan bahan utama hingga takaran bahan ini dapat diabaikan. Bahan tambahan tidak dapat mengkoreksi komposisi spesi - beton yang buruk, karenanya harus diusahakan komposisi beton seoptimal mungkm dengan bahan-bahan dasar yang cocok. Ide bahan tambahan sering berdasarkan efek ball-bearing, dcngan kata lain gelombang udara kecil dibentuk dengan massa spesi dan bekerja scbagai pelumas yang mana konsistensinya terpengaruh. Dalam praktek pcmbuatan konstruksi beton, bahan tambahan ( admixture) merupakan bahan yang dianggap penting, terutama untuk pembuatan beton di daerah yang beriklim tropis seperti di Indonesia. Penggunaan bahan tambahan tersebut dimaksudkan untuk memperbaiki dan menambah sifat beton sesuai dengan sifat beton yang diinginkan. Definisi bahan tambahan ini mempunyai arti yang luas, yaitu meliputi material-material seperti polimer, fiber, mineral yang mana dcngan adanya bahan tambahan ini komposisi beton mempunyai sifat yang berbeda dcngan aslinya atau beton biasa. 4.2 Jenis Bahan Tambahan Air Entraining Agent (ASTM C260)

Yaitu bahan tambahan untuk meningkatkan kadar udara agar beton tahan terhadap pembekuan dan pencucian terutama untuk daerah salju. Admixture Kimia (ASTM C49 dan BS 5075) Yaitu bahan tambahan cairan yang ditambahkan untuk mengendalikan waktu pengerasan

(mempercepat

atau

memperlambat),

mereduksi

kebutuhan

menambah kemudahan pengerjaan beton (meningkatkan nilai

air,

slump) dan

sebagainya.


25 30/109

5/11/2018


Mineral Admixture Bahan tambahan ini merupakan bahan padat yang dihaluskan yang ditambahkah untuk memperbaiki sifat beton agar beton mudah dikerjakan dan kekuatan serta keawetannya meningkat. Bahan-bahan mineral ini misalnya bahan tambahan puzzolan, slag, abu terbang (batu bara), abu sekam (gabah) dan silika fume (bahan produksi sampingan silika murni). Bahan tambahan lainnya Yang termasuk kategori bahan tambahan ini adalah semua bahan tambahan yang tidak termasuk dan ketiga kategori diatas, misalnya bahan tambahan jenis polymer, fiber mash, bahan pencegah keretakan, bahan tambahan yang dapat mengembang, bahan tambahan untuk perekat (bonding admixture). 4.2.1 Bahan Tambahan Kimia (Chemical Admixture)

Ketentuan dan syarat mutu bahan tambahan kimia sesuai dengan ASTM C49481 "Standart Specification for Chemical Admixture for Concrete ”. Definisi tipe dan jenis bahan tambahan kimia tersebut dapat diterangkan sebagai berikut: Type A : Water-reducing Admixtures, adalah bahan tambahan yang bersifat mengurangi jumlah air pencampuran beton untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu. Type B : Retarding Admixture, adalah bahan tambahan yang berfungsi menghambat pengikat beton. Type C : Accelerating Admixture, adalah bahan tambahan berfungsi mempercepat pengikatan dan pengembangan kekuatan awal beton. Type D : Water Reducing dan Retarding Admixture, adalah bahan tambahan yang berfungsi ganda mengurangi jumlah air pencampuran yang diperlukan untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu dan menghambat pengikatan beton. Type E : Water Reducing dan Accelerating Admixture, adalah bahan tambahan yang berfungsi ganda mengurangi jumlah air pencampuran yang diperlukan untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu dan mernpercepat pengikatan beton.


26 31/109

5/11/2018


Type F : Water Reducing, High Range Admixture, adalah bahan tambahan yang berfungsi mengurangi jumlah air pencampuran yang diperlukan untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu sebanyak 12% Type G : Water Reducing High Range and Retarding Admixture, adalah bahan tambahan yang berfungsi mengurangi jumlah air pencampuran yang diperlukan untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu, sebanyak 12 % atau lebih dan juga menghambat pengikatan beton. Bahan tambahan kimia yang urnum dipakai : Super Plasticizer Tujuannya : mempertinggi kelecakan (zona konsistensi dipertinggi). Mengurangi jumlah air pencampur. Pembentuk Gelembung Udara Tujuannya : meninggikan sifat kedap air, meninggikan kelecakannya. Retarder

Tujuannya : memperlambat awal pengikatan/pengerasan, memperpanjang waktu pengerjaan/digunakan pada saat cor, mernbatasi panas hidratasi. Bahan Warna Tujuannya : memberi warna permukaan. Penggunaan plasticizer dan super plasticizer dapat dilihat pada skema dibawah :


27 32/109

5/11/2018


IV

TANPA TAMBAHAN Faktor air semen rendah. Kekuatan dan durabilitas beton meningkat. Susut

DENGAN TANPA TAMBAHAN Faktor air semen rendah Kekuatan dan durabilitas beton meningkat Kecelakaan sesuai

dan perkembangan panas meningkat. Kelecakan sesuai

Kekuatan ditingkatkan

Kekuatan ditingkatkan

Kekuatan ditingkatkan (- air)

(+ semen)

PENGONTROLAN BETON

I

Menghemat semen (- air – semen)

Kekuatan, durabilitas dan kecelakaan sesuai Susut dan perkembangan panas lebih rendah

II

Kekuatan ditingkatkan (tanpa merubah porsi campuran) (- air - semen)

Kekuatan sesuai dan kelecakan meningkat. V Susut dan perkembangan panas meningkat

Kekuatan dan durabilitas sesuai

III

Kecelakaan meningkat

Gambar 4.2.1 Skema Penggunaan Pasticizer dan Sper Pasticizer Selain bahan-bahan tersebut di atas digunakan juga bahan-bahan (yang mempengaruhi kekuatan tekan) sebagai berikut :


28 33/109

5/11/2018


1. Water Reducer kegunaannya: a. Meningkatkan workability tanpa menambah air, dengan menghasilkan kekuatan yang sama. b. Pemakaian semen lebih sedikit untuk kekuatan dan workability yang sama. 2. Water Reducer kegunaannya : a. Mengurangi kecepatan evaluasi panas, dipakai didaerah yang pengecorannya luas dalam cuaca yang panas. b. Menghindari terjadinya sambungan dingin pada pengecoran lapisan demi lapisan yang mernakan waktu lama c. Menunda waktu pengikatan awal dengan tetap menjaga workability. Biasanya dipakai apabila jarak antara teMPat pengadukan dengan teMPat yang dibangun jauh. d. Memperlambat waktu pengikatan dan pengerasan untuk kondisi penuangan yang sulit Misalnya : pengerjaan penyemenan pondasi pada sumur minyak. 3. Accelerator

Kegunaannya : a. Untuk mempercepat reaksi pada pengerjaan jalan beton yang berfungsi lalu lintas yang padat atau untuk menambal kebocoran air yang mempunyai tekanan merata semua. 4. Air Entrain kegunaannya : a. Mencegah kerusakan beton pada musim dingin karena air dalam beton membeku. b. Memperbaiki ketahanan terhadap pembekuan dimusim dingin terutama digunakan pada perkerasan beton untuk jalan dan landasan pesawat terbang.

5. Water Proofing kegunaannya : a. Mengurangi kadar air dalam workability yang sama. b. Memasukkan sejumlah udara kedalam beton, dipakai dimusim dingin supaya air didalam beton tidak membeku. c. Mengandung mineral filter untuk menghentikan adanya pori-pori udara.


29 34/109

5/11/2018


4.2.2 Bahan Tambahan Mineral (Mineral Admixture)

Yang termasuk dalam bahan tambahan mineral adalah : 1. Pozzolan Pozzolan adalah bahan yang mengandung senyawa silika atau silika alumina dan alumina yang tidak mempunyai sifat mengikat seperti semen akan tetapi dalam bentuknya yang halus dengan adanya air maka senyawa-senyawa tersebut akan bereaksi dengan kalsium hidroksida pada suhu normal rnembentuk senyawa senyawa kalsium silikat hidrat dan kalsium yang bersifal hidrolis dan mempunyai angka kelarutan yang cukup rendah. Menurut ASTM C618-86 mutu pozzolan dibedakan menjadi tiga kelas, dimana tiaptiap kelas ditentukan komposisi kimia dan sifat fisiknya. Pozzolan mempunyai mutu yang baik apabila jumlah kadar SiO 2 + A1 2O2 + Fe2O, tinggi dan reaktifnya tinggi dengan kapur. Ketiga kelas pozzolan diatas adalah : Kelas N

: Pozzolan alam atau hasil pembakaran, pozzolan alam yang dapat digolongkan didalam jenis ini seperti tanah diatomik, oparine cherts dan shales, tuff dan abu vulkanik atau pumicite, dimana bisa diproses melalui pembakaran maupun tidak. Selain itu juga berbagai material hasil pembakaran yang mempunyai sifat pozzolan yang baik.

Kelas C

: Fly ash yang mengandung CaO diatas 10% yang dihasilkan dari pembakaran lignite atau sub-bitumen batubara.

Kelas F

: Fly ash yang mengandung CaO kurang dari 10% yang dihasilkan dari pembakaran antrhacite atau bitumen batubara.

Sedangkan mcnurut proses pembentukannya, bahan pozzolan dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu : a. Pozzolan alam Pozzolan alam adalah bahan alam yang merupakan sedimentasi dari abu atau lava gunung berapi mengandung silika aktif yang bila dicampur dengan kapur padam akan mengadakan proses sementasi. Sifat pozzolan alam terhadap beton pada dasarnya mirip dengan pola lainnya, yaitu memperlambat waktu setting sehingga kekuatan awal beton rendah, bereaksinya dengan Ca(OH) membentuk senyawa kalsium silikat hidrat (CSH) 2


30 35/109

5/11/2018


sehingga mengurangi

kandungan Ca(OH)2

dalam

beton, membuat beton

tahan terhadap air laut dan sulfat. b. Pozzolan buatan Pozzolan buatan sebenarnya banyak macamnya, baik merupakan sisa pembakaran dari tungku maupun hasil pemanfaatan limahah yang diolah menjadt abu yang mengandung silika reaktif dengan melalui proses pembakaran seperti abu terbang ( fly ash), abu sekam (rice husk ash), silika fume dan lain-lain. 2. Abu Terbang (Fly Ash) Fly Ash adalah hasil pemisahan sisa pembakaran yang halus dari pembakaran batu

bara yang dialirkan dari ruang pembakaran melalui ketel berupa scmburan asap, yang dikenal di Inggris sebagai serbuk abu pembakaran. Fly ash mempunyai butiran yang cukup halus dan berwarna abu-abu kehitaman. 3. Abu Sekam Abu sekam adalah limbah dari tanaman padi dimana didalamnya terdapat unsur SiO2, yang dengan mengatur pembakaran tertentu akan diperoleh silica yang reaktif. o

Pembakaran sekam pada proses pembuatan batu bata menoapai suhu 600 - 700°. Pada suhu tersbut akan dihasilkan SiO 2 yang reaktif yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pozzolan buatan. 4.3 Cara Pakai Bahan Tambahan ( Zat Additive )

Biasanya penggunaan zat aditive hanya 10 - 20% berat jenis semen. Sebelum dicampurkan dengan semen, zat aditive dicampur terlebih dahulu dengan air secukupnya. Lalu dituangkan ke dalam adonan semen yang sudah bercampur dengan pasir dan koral. Aditive tidak boleh dicampur pada semen yang sudah mulai membatu atau mengeras. Aditive jarang dipakai oleh masyarakat umum karena harganya kurang terjangkau dan pemakaian aditive dalam campuran beton jarang diketahui oleh masyarakat karena kelangkaan barang tersebut. Karena mahalnya aditive tersebut biasanya digunakan hanya untuk pengecoran beton pada bagian yang penting, misalnya pada kolam renang atau kamar mandi lantai II. Beberapa contoh bahan tambahan untuk beton, yaitu :


31 36/109

5/11/2018


Tabel 4.3 Contoh Bahan Tambahan

NO TIPE 1 A

PEMIMPIN PABRIK Sika

Crosfield

2

B

FEB Berk Sika Cosfield Bork

3

C

Sika FEB Berk

4

5

D

Sika

E

Crosfield FEB Berk Sika Crofield FEB

6

F

G

Berk Sika Crosfield Berk

Sika

NAMA DAGANG Flastrocreto NC Plastiment Plastocrete BvN 100 Cormix P 1 Cormix P 3 Cormix P.6 Feblow Standard Tricosal BV Sika Retardar Cormix P.2 Cormix R.1 Tricosal VZ 100 Sika Set Febeast Febspeed Tricosal T4 Tricosal Sill Plastocrete – R Plastimen – VZ Cormix P.S Ferblow Retarding Tricosal BVS Plastocrete- HL Sika-Set-CL Cormix P.S Feblow- Accelerating Feoeast P.3 Febexel Tricosal BVS Sika.ment Cormix SP1 Acosal Acosal Acasal NT Sikament- R4

Menurut hasil survei terdapat beberapa zat aditive sebagai berikut Partemen

: Rp. 36.000/Kg

Supermen

: Rp. 21.000/Kg

Addibon

: Rp. 20.000/Kg


32 37/109

5/11/2018


BAB V BETON NORMAL

5.1 Hipotesis Dasar Beton Bertulang

Beton sederhana dibentuk oleh pengerasan campuran semen, air, agregat halus, agregat kasar (batu pecah/kerikil), udara dan kadang-kadang campuran tambahan lainnya. Campuran yang masih plastis ini dicor kedalam acuan dan dirawat untuk mempercepat reaksi hidrasi campuran semen-air yang menyebabkan pengerasan beton. Bahan yang terbentuk ini mempunyai kekuatan tekan yang tinggi dan ketahanan terhadap tarik rendah atau kira- kira kekuatan tariknya 0,1 kali kckuatan terhadap tekan. Maka penguatan tarik dan geser harus diberikan pada daerah tarik dari penampang untuk mengatasi kelemahan pada daerah tarik dari elemen beton bertulang. Karena adanya perbedaan dengan penampang kayu atau baja yang homogen yang dari komposisinya beton merupakan bahan yang tidak homogen, maka pcrlu adanya modifikasi pendekatan dari prinsip - prinsip dasar perencanaan struktural. Kedua komponen ini (beton dan tulangan) harus disusun komposisinya sehingga dapat dipakai sebagai material yang optimal. Hal ini dimungkinkan karena boton dapat dengan mudah dibentuk dengan cara meneMPatkan campuran yang masih basah ke dalam cetakan beton sampai terjadi pengerasan beton. Jika berbagai unsur pembentuk beton tersebut dirancang dengan baik, maka hasilnya adalah bahan yang kuat, tahan lama dan apabila dikombinasikan dengan baja tulangan akan menjadi elemen yang utama pada suatu sistem struktur. 5.2 Karakteristik Beton

Untuk merencanakan dan memperoleh beton yang karakteristik dan fungsinya sesuai dengan tujuan tertentu, kita perlu mengetahui karakteristik beton yang baik. Yang perlu disadari benar disini adalah perancangan komposisi bahan pembentuk beton merupakan penentu kualitas beton yang berarti pula kualitas total. Bukan hanya bahannya yang harus baik, melainkan juga keseragamannya harus dipertahankan pada keseluruhan produk beton. Karakteristik beton yang baik disimpulkan sebagai berikut:


33 38/109

5/11/2018


1. Kepadatan Ruang yang ada pada beton sedapat mungkin terisi oleh agregat dan pasta semen. Kepadatan mungkin saja merupakan kriteria primer untuk beton yang dipakai pada radiasi nuklir. 2. Kekuatan. Beton harus mempunyai kekuatan dan daya tahan internal berbagai jenis kegagalan. 3. Faktor air - semen. Faktor air semen harus terkontrol sehingga memenuhi persyaratan kekuatan beton yang direncanakan. 4. Tekstur Permukaan beton ekspos harus mempunyai kerapatan dan kekerasan tekan yang tahan segala cuaca. 5.3 Parameter-Parameter yang Mempengaruhi kualitas Beton.

Untuk mencapai kondisi-kondisi yang dituliskan diatas, harus ada control kualitas yang baik. Parameter-parameter yang paling penting adalah : 1. Kualitas semen. 2. Proporsi semen terhadap air dalam campurannya. 3. Kekuatan dan kebersihan agregat. 4. Interaksi atau adesi antara pasta semen dan agreyat. 5. Pencampuran yang cukup dari bahan-bahan pembentuk beton. 6. PeneMPatan yang benar, penyelesaian dan koMPaksi beton segar. 7. Perawatan pada temperature yang tidak rendah dari 50 F pada saat beton hendak mencapai kekuatannya. 8. Kandungan klorida tidak melebihi 0,15% dalam beton ekspos dan 1% untuk beton terlindung. Penyelidikan mengenai persyaratan ini membuktikan bahwa hampir semua kontrol menyangkut hal-hal sebelum pengecoran beton segar. Karena kontrol ini menyangkut penentuan komposisi dan kemudahan mekanis atau kemudahan pengangkutan dan pengecoran, maka perlu pula dipelajari kriteria-kriteria yang berdasarkan teori penentuan komposisi untuk setiap campuran beton. Dua metode yang diterima secara umum untuk perancangan campuran beton berbobot ringan dan beton berbobot berat adalah metode perancangan campuran


34 39/109

5/11/2018


American Concrete Institute yang berupa rekomendasi praktis untuk perancangan campuran pada beton struktur ringan.

5.4 Definisi Beton Normal Beton normal adalah beton yang mempunyai berat isi 2200 - 2500 kg/m

menggunakan agregat alam yang dipecah atau tanpa dipecah serta tidak menggunakan bahan tambahan. Dalam klasifikasi beton, yang termasuk beton normal adalah kelas II. Beton kelas II adalah untuk pekerjaan-pekerjaan struktural secara umurn. Pelaksanannya memerlukan keahlian yang cukup dan harus dilakukan dibawah pimpinan tenaga-tenaga ahli. Beton kelas II dibagi dalam mutu-mutu standar B 1, K125, Kl75 dan K225. Pada mutu B1, pengawasan mutu hanya dibatasi pengawasan sedang terhadap mutu bahan-bahan, sedangkan terhadap kekuatan tekan tidak diisyaratkan pemeriksaan. Pada mutu-mutu K15, K175 dan K225, pengawasan mutu terdiri dari pengawasan yang ketat terhadap mutu bahan-bahan dengan keharusan untuk memeriksa kekuatan tekan beton secara kontinyu. Pada beton kelas II, untuk pertimbangan-pertimbangan tertentu bila diinginkan mutu lain daripada mutu standar yang telah disebutkan diatas, maka hal itu diijinkan asal syarat-syarat yang ditentukan tetap dipenuhi. Dalam hal ini mutu beton tersebut dinyatakan dengan hurup K diikuti dengan angka dibelakangnya, yang menyatakan kekuatan karakteristik beton yang bersangkutan. 5.5 Persyaratan Mix Disain Beton Normal

Seperti kita ketahui bahan campuran beton terdiri dari semen, agregat, air dan bahan tambahan (admixture). Bahan campuran ini sudah diteliti oleh para ahli tcknik terdahulu, begitu juga dilakukan pada sifat-sifat dan perbandingan bahan-bahan campuran beton. Pada dasarnya Perencanaan Campuran Adukan Beton (PCAB) harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut: 1. Memenuhi ketentuan tekan karakteristik atau kekuatan tekan minimum yang dikehendaki (Compressive strength). 2. Memenuhi keawetan terhadap pengaruh-pengaruh serangan agresif lingkungan (durabilitas). 3. Memenuhi kemudahan pengerjaan di lapangan (workabilitas) 4. Harga adukan beton harus ekonomis.


35 40/109

5/11/2018


Yang dimaksud kekuatan tekan beton adalah tegangan tekan hancur karakteristik yang dibutuhkan dan dapat diperkirakan dari tegangan rata-rata, yang dipengaruhi pula oleh standar deviasi rencana, f c’ = f cr – 1,65.S dan f c = f cr + 2,33 – N – 4. Besarnya standar deviasi rencana (Sr) ini tcrgantung kemampuan mutu pclaksanaan dari kontraktor, yang mana mutu pelaksanaan ini sangat dipengaruhi oleh manajemen pelaksanaan di lapangan, peralatan yang dipakai dan skil labour (pengetahuan dari pelaksana). Harga K = 1,64 yang berarti kemungkinan kegagalan tes benda dibawah f c sekitar 5%. Pada metode ACI, probabilitas kegagalan 10% dengan K = 1,34. Bila tegangan rata – rata (f cr) diketahui, FAS pun ditentukan pula. Sedangkan untuk masalah durabilitas ini sulit diukur, sebab masalah keawetan merupakan fungsi waktu. Dalam beton, hal keawetan ini dipertimbangkan terutama pada beton yang dibuat pada lingkungan yang agresif atau pekerjaan khusus. Untuk masalah keawetan ini, unsur-unsur kimia dari bahan-bahan beton yaitu semen, agregat juga mempunyai pengaruh dan masalah kekedapan beton (water tight ) juga merupakan tuntutan yang harus diperhatikan. Beberapa saran yung perlu diperhatikan agar beton yang dihasilkan memenuhi syarat keawetan. Syarat-syarat yang dimaksud antara lain: 1. Penggunaan semen sesuai dengan fungsi dari konstruksi yang akan dibangun dan lingkungannya. 2. Rencanakan adukan beton sedapat mungkin dengan menggunakan gradasi sebaik mungkin. 3. Batasi penggunaan diameter maksimum agregat kasar = 30 mm. 4. Batasi penggunaan FAS, harga FAS berkisar antara 0,4 - 0,6 atau maksimum 0,6. 5. Bila perlu diadakan tes permeabilitas untuk mengukur kekedapan beton.

2

6. Kekuatan minimal rata - rata 250 - 300 kg/m 7. Penggunaan pasir zone 2. 8. Gunakan tambahan mineral yang dapat meningkatkan kekedapan/impermeabilitas beton. Untuk masalah workabilitas (kemudahan pengerjaan beton), sesuaikan dcngan kcbuluhan atau fungsi struktur, karena bagian struktur kolom, balok dan pelat serta pondasi mempunyai batasan slump masing - rnasing. Pada dasarnya slump 7,5 - 8,0 cm


36 41/109

5/11/2018


menghasilkan workabilitas yang baik karena slump 7,5 memenuhi tuntutan slump keseluruhan bagian struktur. Untuk masalah ekonomis, berhubungan dengan pelaksanaan dan ruang pori adukan minimum. Makin minimum ruang porinya, makin sedikit pasta yang dipergunakan, sehingga kebutuhan semen juga makin berkurang. Masalah lain yang perlu diperhatikan ialah bahwa adukan beton harus dikontrol sifat bleeding dan segresinya secara visual.

Perlu dipertimbangkan keadaan tertentu

ponambahan

admixture dan pengurangan semen untuk mendapatkan beton yang ekonomis. 5.6 Jenis - Jenis Mix Disain

Seperti telah dijelaskan diatas, beton normal adalah beton kelas II yang mempunyai mutu standar B K I25, K175 dan K. Untuk beton mutu B, dan K I25 harus dipakai campuran nominal semen, pasir dan kerikil (batu pecah) dalam perbandingan isi 1 : 2 : 3 atau 1 : 1½ : 2 ½. Sedangkan untuk beton mutu K175 dan K225 serta mutu - mutu lainnya yang lebih tinggi, harus dipakai campuran beton yang direncanakan. Yang dimaksud dengan campuran beton yang direncanakan adalah campuran yang dapat dibuktikan dengan data otentik dari pengalaman-pengalaman pelaksanaan beton di waktu yang lalu atau dengan data dari percobuan-percobaan pendahuluan, bahwa kekuatan karakteristik yang disyaratkan dapat tercapai. Dalam melaksanakan beton dengan campuran yang telah direncanakan, jumlah semen minimum dan nilai fakor air semen maksimum yang dipakai harus disesuaikan dengan keadaan sekelilingnya. Sehingga dapat dicapai beton yang kekuatannya optimum, dengan semen yang minimum dan kemudahan pengerjaan yang dapat diterima Semakin kecil faktor air semen, semakin tinggi kekuatan beton. Dengan demikian dapat disimpulkan, jenis - jenis campuran pada beton normal ada dua, yaitu : campuran nominal dan campuran yang direncanakan. 5.7 Contoh Perhitungan Mix Disain Beton Normal

Seperti telah direncanakan diatas, bahwa jenis-jenis campuran pada beton normal ada dua, yaitu: campuran nominal dan campuran yang direncanakan. Campuran nominal biasanya dibuat untuk pckerjaan-pekerjaan kecil. Seringkali untuk pekerjaan pekerjaan kecil, sulit untuk bekerja lebih teliti. Juga tidak memungkinkan dari segi waktu untuk menunggu sejumlah percobaan beton itu mengeras, sehingga kekuatan karakteristik


37 42/109

5/11/2018


dapat ditentukan. Dibawah ini ditampilkan sebuah tabel yang menyediakan berbagai jenis campuran dalam beton yang mempunyai kekuatan dan keawetan yang cukup, selama air hanya cukup untuk memudahkan pekerjaan beton. Walaupun demikian perkiraan kasar ini tidak dapat menggantikan perekonomiaan beton yang tepat. Tabel 5.7a Contoh Perhitungan Mix Disain Beton Normal Prosedur : Pilih ukuran agregat maksimum yang tepat. Gunakan campuran B, tambahan air untuk menambah beton. Bila beton kelihatan kekurangan pasir, ganti mix A dan kalau beton kelebihan pasir ganti mix B 3 Ukuran Mix Semen Perkiraan Berat Beton (lb/ft ) Agregat Pasir Agregat Kasar Maksirnum Beton Beton Batu pecah Slag tamur berudara ½

¾

1

1½

2

A B C A B C A B C A B C

25 25 25 23 23 23 22 22 22 20 20 20

48 46 44 45 43 41 41 39 37 41 39 37

tanpa udara 51 49 47 49 47 45 45 43 41 45 43 41

A B

19 19 19

40 38 36

45 43 41

besi 54 56 58 62 64 66 62 64 66 75 77 79

47 49 51 54 56 58 54 56 58 05 67 69

79 81 83

69 71 75

Untuk campuran yang direncanakan, akan membahas dua metode, yaitu: metode DOE dan metodc ACI. Metode DOE Di Indonesia, metode DOE paling sering digunakan dalam pencampuran beton. Cara ini dikembangkan oleh Departement of Environmental dari kerajaan Inggris dan telah dikembangkan oleh Prof. Torben C, Hansen dengan sedikit modifikasi. Pada metode DOE ini, beton terdiri dari campuran air, semen pasir dun bahan kerikil batu pecah. Baik buruknya hasil campuran tergantung dan mutu bahan beton dan proporsi dari masing-masing bahan tersebut.


38 43/109

5/11/2018


Dalam penggunaan metode DOE ini ada dua anggapan dasar, yaitu : a. Mudahnya pengerjaan adukan beton tergantung dari jumlah air bebas dan tidak tergantung dari kadar semen dan faktor air semen, b. Kekuatan beton tergantung dari faktor air semen (FAS) dan tidak tergantung dari banyaknya air dan kadar semen. Dari dua anggapan dasar inilah perhitungan rancangan adukan beton dikembangkan. Penjelasan pengisian formulir Perancangan Adukan Beton dan Urutan Tahapan Perancangan dengan metode DOE dan Kriteria menurut PBI 1971. 1. Kekuatan Tekan Karakteristik Ialah suatu nilai kekuatan beton umur 28 hari dimana jumlah yang cacat tidak lebih dari 5%, artinya kekuatan yang ada hanya 5% yang diperbolehkan dari jumlah yang dites. 2. Standar deviasi. 3. Nilai tambah (Margin) Adalah hasil faktor dari deviasi standar dimana faktor K tergantung pada banyaknya yang cacat dan jumlah benda uji. 4. Kekuatan rata-rata (cr) yang akan dicapai. Adalah kuat tekan karakteristik ditambah nilai tambah. 5. Jenis semen. 6. Jenis agregat kasar dan halus. 7. Faktor air semen (FA S). 8. Faktor air semen maksimum Faktor air semen yang dipakai adalah faktor air semen yang terendan. 9. Slump.

10. Ukuran agregat maksimum 11. Kadar air bebas. Kebutuhan air yang dibutuhkan untuk proses hidrasi semen, bukan untuk peresapan air. 12. Kadar semen. Didapat dari membagi kadar air bebas dibagi dengan FAS. 13. Kadar semen maksimum. Bila tidak dituangkan dapat diabaikan.


39 44/109

5/11/2018


14. Kadar semen ditetapkan untuk persyaratan kondisi tertentu. Mungkin ditetapkan persyaratan kondisi tertentu. 15. Faktor air semen yang disesuaikan. Bila kadar semen berubah karena lebih kecil dari kadar semen minimum yang ditetapkan, maka faktor air semen harus diperhitungkin kembali. 16. Susunan besar batu agregat halus. 17. Persentase fraksi pasir. Makin halus pasir, persentase pasir makin kecil. Untuk pasir zone 2 persentasenya antara 31 % - 40 % sedangkan untuk zone 1 persentasenya antara 40%-55%. 18. Berat jenis relative agregat gabungan. Terdiri dari persentase pasir dikalikan berat jenis agregat kasar. Bila tidak ada data 3

maka digunakan berat jenis pasir ( agregat halus ) 2,5 t/m dan untuk agregat kasar 3

2,6 t/m . 19. Berat jenis beton. 20. Kadar agregat gabungan. Adalah berat jenis beton dikurangi jumlah (kadar) semen dan air. 21. Kadar agregat halus Adalah persentase fraksi pasir dikalikan jumlah agregat campuran. Dan ini merupakan jumlah pasir yang diperlukan. 22. Kadar agregat kasar. Didapat dari pcngurangan jumlah agregat gabungan dikurangi jumlah pasir. Dari langkah-langkah perhitungan 1 sampai dcngan 22 akan didapat jumlah, 3

bahan beton, air, semen, agregat halus dan agregat kasar untuk 1 m beton dalam kondisi SSD. Berikut adalah contoh perhitungannya: Ketentuan-ketentuan campuran beton yang dibuat: 2 a. Kuat tekan karaktristik = 225 kg/cm untuk umur 28 hari dcngan jumlah yang mungkin cacat adalah 5 %. b. Semua semen yang dipakai adalah semen Portland normal type I c. Tinggi slump disyaratkan 45 mm (30 - 60 mm) d. Ukuran besar butir maksirnum 40 mm. e. Nilai faktor air semen maksimum 0,6. f. Kadar semen minimum = 275 kg/m 3


40 45/109

5/11/2018


g. Susunan butir agregat halus ditetapkan zone 2. h. Agregat yang tersedia adalah pasir Yp1 dan Yp2 dan kerikil Ya123 i. Data-data berat jenis, penyerapan air dan kadar air bebas dari agregat dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 5.7b Date - data Agregat Sifat Fisis

Berat Jenis ( SSD ) Penyerapan Air Kadar Air

Pasir Halus Alami 3 2,50 t/m 3,10% 6,50%

Agregat Pasir Kasar Alami 3 2,44 t/m 4,20% 8,80%

Batu Pecah (Kerikil) 3 2,66 t/m 1,63% 1,06%

Rencanakan adukan beton sesuai dengan ketentuan-ketentuan diatas dan data-data dari bahan yang ada. Tabel 5.7c Daftar Isian (Formulir) Rancangan Campuran Beton Uraian

1. 2. 3. 4.

Kuat tekan karakteristik Standar deviasi Nilai tambah Kekuatan rata-rata yang hendak

dicapai 5. Jenis semen 6. Jenis agregat : 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.

kasar halus Faktor air semen bebas Faktor air semen maksimum Slump Ukuran agregat maksimum Kadar air bebas Kadar semen Kadar semen minimum Kadar semen maksimum Faktor air semen yang disesuaikan Susunan butir agregat halus Persen bahan lebih halus dari 4,8 mm Berat jenis relatif agregat (kering permukaan) Berat jenis beton Kadar agregat gabungan Kadar agregat halus Kadar agregat kasar

Tabel/Grafik Perhitungan Ditentukan Diketahui

1+3 Ditetapkan Ditetapkan Ditetapkan Ditetapkan Ditetapkan Ditetapkan Ditetapkan Tabel 4 11:8 Ditetapkan/PBI Ditetapkan Grafik 3-9 PBI Grafi 8

Grafik 7 19, 12, 11 20 – 21

Nilai 2

22,5 N/mm pada 28 hari bagian cacat 5% 7 N/mm2 atau tanpa data (k = 1,64) 1,64 * 7 = 11,5 N/mm2 2 22,5 + 11,5 = 34 N/m Semen normal type I Batu pecah alami 0,6 0,6 Slump 30 – 60 40 mm 2 170 kg/m 3 170” 0,6 = 283 kg/m 3 265 kg/m pakai bila > 12, hitung no. 15 ......... Kg/m3 Daerah (zone) susunan butir 2 35% 2,59 diketahui 2,380 kg/m3 2,380 – 283 – 170 = 1.927 kg/m3 3 1927 * 0,35 = 674 kg/m 1927 – 647 = 1253 ko/m3


41 46/109

5/11/2018


Tiap m dengan ketel 5 kg 3 Tiap campuran uji 0,05 m

Semen (kg) 283 14,5

Air (kg atau 1) 170 8,5

Agregat Halus (kg) 674 33,17

Agregat Karet (kg) 1253 62,65

Banyaknya ditimbang bahan 3 Tiap m 3 Tiap 0,05 m

Semen (kg) 283 14,5

(kg Air atau 1) 150 7,5

Agregat (kg)Halus 702 35,1

Agregat (kg)Kasar 1245 62,25

Berdasarkan (teoritis) 3

Penjelasan formulir isian : 1. Sudah jelas 2. Lihat tabel berikut : Tabel 5.7d Mutu Pelaksanan Diukur dengan Deviasi Standar (PBI 1971) Standar Deviasi (S), kg/cm2

Isian Pekerjaan Jumlah beton Sebuatn 3 (m ) Kecil 1000

Baik sekali

Baik

Dapat terima

45 < S < 55

55 < S < 65

65 < S < 85

Sedang

1000-3000

35 < S < 45

45 < S < 55

55 < S < 75

3000

25 < S < 35

35 < S < 45

45 < S < 65

Besar

3

2

Untuk 1000 m beton, S = 7 N/mm atau tergantung derajat kontrol yang ditetapkan. 3. Sudah jelas 4. Sudah jelas 5. Sudah jelas 6. Jenis agregat diketahui : -

Agregat halus (pasir) alami (pasir kali)

-

Agregat kasar berupa batu pecah (kerikil)

7. Gunakan gambar 1 dan tabel berikut :


42 47/109

5/11/2018


Tabel 5.7e Jumlah Semen Minum dan Nilai Faktor Air Semen Maksimum (PBI 1971) Jumlah semen Nilai faktor air minimum per semen 3

Beton di dalam ruangan bangunan : a. Keadaan keliling non korosif b. Keadaan keliling non korosif disebabkan oleh kondensasi atau uapuap korosif

m beton (kg)

maksimum

275 325

0,60 0,52

325

0,60

275

0,60

325

0,55

375

0,52

275 375

0,57 0,52

Beton di luar ruangan bangunan a. Tidak terlindung dari hujan dan terik matahari b. Terlindung dari hujan danterik matahari langsung Beton yang masuk dalam tanah : a. Mengalami keadaan kering dan basah berganti-ganti b. Mendapat pengaruh sulfat alkali tanah atau air tanah Beton yang kontinyu berhubungan dengan air :

a. b. Air Air tawar laut 2

Tabel 5.7f Perkiraan Kekuatan Tekan (N/mm ) Beton dengan Faktor Air Semen 0,5 dan Jenis Semen dan Agregat Kasar yang Biasa dipakai di Indonesia 2 Kekuatan Tekan (N/mm ) Pada Umur (hari) Jenis Semen Jenis Agregat 3 7 28 91 Semen Portland (tipe I) Alami (koral) 20 28 40 48

Semen Portland (tipe II)

Batu pecah

23

32

45

54

Alami (koral) Batu pecah

13 11

18 26

32 36

40 44

- Dari tabel, untuk semen Portland tipe I dan batu pecah, pada umur 28 hari ’ bk =

2

45 N/mm

- Dari grafik / gambar 1 :


43 48/109

5/11/2018


2

Dari titik kekuatan tekan 45 N/mm , tarik garis datar hingga memotong garis tengah kurva yang berbentuk kira-kira sama dengan kurva diatas dan dibawahnya (memakai garis putus-putus). - Dari titik kekuatan beton yang direncanakan (34 kg/cm 2) tarik garis mendatar yang memotong kurva putus-putus tersebut. - Dari titik potong ini, tarik garis tegak lurus kc bawah yang memotong sumbu x (sumbu x = faktor air semen). 8. Faktor air semen maksimum ditetapkan 0,6. Dalam hal ini, faktor air semen yang diperoleh dari gamhar 2 tidak sama dengan yang ditetapkan, dipakai FAS yang lebih kecil. 9. Sudah jelas 10. Sudah jelas 11. Gunakan tabel berikut: 3

Tabel 5.7g Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m ) yang dibutuhkan untuk Beberapa Tingkat Kemudahaan Pengerjaan Adukan Beton Ukuran Besar Butir Slump ( mm ) Agregat Maksimum Jenis Agregat 0 -10 10 -20 20-60 60-80 ( mm ) 10 20 30

Alami Batu pecah Alami Batu pecah Alami Batu pecah

150 180 135 170 115 155

180 205 130 190 140 175

205 230 180 210 160 190

225 250 190 225 175 205

Karena dalam tabel ukuran butir maksimum adalah 30 mm, maka untuk butir maksimum 40 mm, juga memiliki nilai yang sama, maka dan tabel didapat: 3

- Alami - Batu pecah

= 160 kg/m 3 = 190 kg/m

- Slump

= 30 -60 mm

Untuk agregat gabungan digunakan rumus : 2/3 Wf + 1/3 Wc Wf

= jumlah air pada agregat halus

Wc

= jumlah air pada agregat kasar 3

Sehingga 2/3. 160 + 1/3 . 190 = 170 kg/m  kadar air bebas.


44 49/109

5/11/2018


12. Sudah jelas 13. Bila kadar semen yang diperoleh dari perhitungan pada nomor

12 belum

mencapai syarat minimum, maka harga minimum ini harus digunakan dan FAS yang baru perlu disesuaikan. 14. Tidak ditentukan

dapat diabaikan

15. Karena syarat semen minimum (275 kg/m ) sudah rerlaMPaui dengan jumlah semen 3

3

= 283 kg/m , maka FAS tidak perlu dikoreksi. 16. Dengan trial & error diperoleh campuran 36 % Yp1 dan 64 % Yp2 17. Dari gambar 2 Berdasarkan nilai slump (30-60 mm), FAS = 0,6 dan ukuran butir agregat maksimum 40 mm, untuk susunan butir pada zone 2, diperoleh nilai rata rata 30 37,5 % diambil 35 % 18. Berat jenis relative agregat, karena merupakan agregat gabungan antara pasir dan kerikil, sedang agregat halus sendiri terdiri dari dua tipe pasir, maka berat jenis (bj) masing-masing agregat halus dihitung terlebih dahulu sebelum mencari berat jenis relatif. berat jenis gabungan

= (0,36x2,5) + (0,64x2,44) = 2,64

berat jenis agregat kasar

= 2,66

berat jenis agregat gabungan = (0,35 x 2,64) + (0,65 x 2,66) = 2,59 19. Dari gambar 3 Dengan jalan membuat grafik baru sesuai dengan berat jenis gabungan yaitu 2,59. Titik potong grafik baru dengan garis tcgak lurus yang menunjukkan kadar air bebas 3

(170 kg/m) menunjukkan nilai berat jenis beton yang dirancang 2380 kgh/m . 20. Sudahjelas 21. Sudahjelas 22. Sudah jelas 3

Dari langkah-langkah no 1 – 22 untuk 1 m , yaitu sebagai berikut: 

Semen Portland type I = 283 kg



Air seluruhnya

= 170 kg



Agregat halus

= 674 kg

-

Pasir I = 0,36 x 6754 = 242,6 kg


45 50/109

5/11/2018




Pasir II = 0,64 x 674 = 431,4 kg

Agregat kasar = 1253 kg

Metode ACI

Contoh : Beton dikehendaki mempunyai kekuatan tekan rata-rata pada 28 hari sebesar 35 2

MPa (500 lb/m ) untuk kondisi pengecoran, slump dianjurkan antara 25 sampai 50 mm (1 dan 2 inch) dan ukuran agregat maksirnum tidak boleh melebihi 20 mm (¼ inch). Sifat - sifat bahan beton adalah sebagai berikut: - Semen : tipe I

berat jenis

= 3,15

- Agregat kasar : berat jenis (SSD) Resapan

- Agregat halus

= 2,70 = 1,0%

kelembapan

= 2,5%

berat kering

= 1600 kg/m (100 lb/ft )

berat jenis

= 2,65

Resapan

= 1,3%

kelembapan

= 5,5%

modulus kehalusan

= 2,7

3

1

Informasi ini sangat penting pada Mix Disain yang biasanya rangkaian tahapannya sebagai berikut: Tahap 1 : Diperlukan informasi material Tahap 2 : Pemilihan slump Tahap 3 : Ukuran agregat maksirnum Tahap 4 : Perhatikan tabel berikut Tabel 5.7h Kandungan Udara 1-2 30 - 50 3-4 80 - 100 6-7 150 - 180 Perkiraan jumlah udara di beton tanpa rongga (5)

350 305 410

205 225 240 3

335 365 385

200 215 230 2,5

1-2 30 - 50 305 180 295 175 3-4 80 - 100 340 200 325 190 6-7 150 - 180 365 215 245 205 Dianjurkan kandungan udara total rata-rata (%) Permukaan dari yang didapat : Ringan 4,5 4,0 Sedang 6,0 5,5 Berat 7,5 6,0

315 340 360

105 200 210 2

300 325 340

180 195 205

160 175 185

1,5

Beton dengan rongga udara 280 165 270 160 305 175 295 175 325 185 310 180

3,5 5,0 6,0

275 300 310

260 285 300

1

250 275 290

3,0 4,5 5,5


240 265 285

0,5

145 160 170

2,5 4,5 5,5

155 170 180

240 265 280

0,5

140 155 165

2,0 4,0 5,0

145 160 170

225 250 270

135 150 160

1,5d 1,5d 4,5d

46 51/109

5/11/2018


Dari tabel, kandungan udara mempunyai nilai ekstrim 6,0 %. Kebutuhan air adalah 165 3

3

kg/m ( 2801b/yd ) Tahap 5 : Pcrhatikan tabel berikut Tabel 5.7i Faktor air semen pada umur 28 hari Kekuatan tekan pada Faktor air/semen dengan berat umur 28 hari Tanpa rongga udara beton Dengan rongga udara beton 2 6000 lb/in 0,4 2 5000 lb/in 0,5 0,4 2 4000 lb/in 0,6 0,5 2 3000 1b/in 0,7 0,6 2 2000 lb/in 0,6 0,7 50 Moa 0,3 45 MPa 0,4 35 MPa 0,4 25 MPa 20 MPa 1 5 MPa

0,5 0,4 0,5 0,5 0,6 0,5 0,7 0,6 0,8 0,7 2 Faktor air/semen dari tabel 3 pada umur 28 hari scbesar 35 MPa (5000 lb/in ) adalah 0,4 Tahap 6

: Perhitungan kebutuhan semen, didasarkan pada hasil tahap 4 dan 5 adalah 3

2

165/0,4 = 413 kg/m ( 280/0,4 = 700 lb/yd ) Tahap 7

: Perhatikan tabel berikut

Tabel 5.7j Volume dari Agregat Kasar per Unit Volume Belon Ukuran maksimum agregat in mm 1/8 10 ½ 12,5 ¾ 20 11½ 2 3 6

25 40 50 75 150

Volume kering agregat kasar per unit volume untuk modulus kehalusan yang berbeda dari pasir 2,4 2,6 2,8 3,0 0,50 0,48 0,46 0,44 0,59 0,57 0,55 0,53 0,66 0,64 0,62 0,60 0,71 0,76 0,78 0,82 0,87

0,69 0,74 0,76 0,80 0,85

0,67 0,72 0,74 0,78 0,83

0,60 0,70 0,72 0,76 0,81

Berdasarken tabel diatas, untuk modulus kehalusan 2,7 maka volume dry radded 3

3

3

3

agregat kasar menjadi 0,63 m /m atau 0,63 x 27 = 17,61 ft /yd . Berat oven agregat kasar adalah 0,63 x 1600 = 1008 kg (1701 lb). Berat SSd adalah 1008 x 1,01 = 1018 kg (1718 lb).


47 52/109

5/11/2018


Tahap 8 : Mencari kebutuhan agregat halus dengan menggunakan mctode berat Tabel 5.7k Mencari kebutuhan agregat halus dengan menggunakan metode berat Ukuran maksimum Estimasi pertania dari beto agregat

Beton non air entrained 3

in

mm

Ib/yd

kg/cm

3/8

10

3840

½

12,5

¾

J

Beton air entrained 3

3

Ib/yd

kg/cm

2285

3690

2190

3890

2315

3760

2235

20

3960

2355

3840

2280

1

25

4010

2375

3900

2315

1½

40

4070

2420

3960

2355

2

50

4120

2445

4000

2375

3

70

4160

2465

4040

2400

Dari tabel diatas, berat beton diperkirakan 2280 kg/m

3

3

atau 3840 Ib/yd .

Berdasarkan persamaan Um = 10Ga (100 - A) + Cm (1 – Ga/ge) – Wm (Ga – 1) dimana : 3

3

Um (U) = Berat beton segar, kg/m (lb/yd ) Ga = Berat rata-rata bulk spesific gravity (SSD) dari kombinasi agregat halus dan agregat kasar, asumsi rasional yang proporsi agregat kasar dan halus Ge

= Spesific gravity semen (umumnya 3,15 )

A

= Kandungan udara, % 3

3

Wm, W = Jumlah kebutuhan air, kg/m (lb/yd ) Cm, C

3

3

= Kebutuhan semen, kg/m (lb/yd )

Maka nilai yang digunakan : Um = 10 (2,68)(100-6)+ 413(1 – 2, 68 3,15 ) – 165 (2,68 - 1). Penggunaan persamaan Urn = 10Ga (100 - A) + Cm (1 -

Ga

ge

) - Wm (Ga – 1)

3

mendapatkan nilai 3879 Ib/yd . Berat yang telah ditentukan adalah : Air = 165 kg (180 1b) Semen = 413 kg (700 lb ) dan Agregat kasar (SSD) = 1018 kg (1718 lb)


48 53/109

5/11/2018


Maka : Berat agregat halus ( SSD )

= 2304 - 165 - 413 - 1018 = 708 kg (1181 lb)

Tahap 9 :

Penyesuaian kelembapan pada agregat karena agregat tidak pasti SSD atau OD (Open Dry) di lapangan, maka hal ini perlu penyesuaian berat agregat karena sejumlah kandungan air didalam agregat (catatan: bahwa agregat yang sangat kering akan menyerap air dari campuran yang telah ditentukan) hanya air permukaan perlu dipcrhatikan, sedang air serapan pada agregat bukan menjadi air cumpuran sebab telah tercakup pada kelembapan penyesuaian berat pada agregat.

Agregat kasar (basah) = 1018 (1,025-0,01) = 1033 kg/m3 3

= 1718(1,025 - 0,01) = 1744 lb/yd Jika berat jenis dari agregat bcrdasarkan OD, maka berat OD seharusnya juga dipakai umuk menghitung volume pada agregat kasar dan berat dari agregat halus akan ditentukan berdasarkan atas dasar OD juga. Agregat halus (basah) = 708 (1,055 - 0,013 ) = 738 kg/m 3

= 1179 (1,055 - 0,023 ) = 1229 lb/yd Kelembapan yang terdistribusi pada permukaan agregat kasar adalah 2,5 1,0 = 1,5 % untuk agregat halus 5,5 - 1,3 = 4,2%. Pcnambahan air dibutuhkan, yaitu : 3

3

165 - 1018 ( 0,015 ) - 708 ( 0,042 ) = 120,0 kg/m (yd ) adalah : Air (dengan penambahan)

120 kg

205 lb

Semen

413 kg

700 lb

Agregat kasar (basah)

103 kg

174 lb

Agregat halus (basah) Total

734 kg

1229 lb 3 3 2304 kg/m = 3837 lb/yd

Tahap 10 : Percobaan suatu campuran yaitu mempergunakan dalam bentuk hitungan. Jika beberapa dari mutu beton yang diinginkannya tidak tercapai, maka beton harus disesuaikan seperti petunjuk di atas. Apabila penyesuaian taMPaknya terlalu besar yang ditunjukkan mungkin hal ini lebih untuk mendesain kembali campuran keseluruhannya, diharapkan mengubah materialnya.


49 54/109

5/11/2018


BAB VI BETON MUTU TINGGI

6.1 Pendahuluan Beton merupakan bahan bangunan yang sampai saat ini merupakan sangat

populer karena beberapa sifat yang unggul dibandingkan bahan lain. Diantaranya adalah mudah dalam mendapatkan bahan bakunya, tahan api dalam tingkat suhu tertentu, mudah mengikuti bentuk arsitektur yang diinginkan. Meskipun teknologi beton telah terbukti kemampuannya, namun karena tuntutan konstruksi terhadap kekuatan dan keawetan, teknologi ini dapat ditingkatkan efektifitas kinerjanya dengan memperbaiki mutu beton yang dikcnal dengan sobutan beton mutu tinggi. Banyak yang mendifinisikan tentang kategori beton mutu tinggi disesuaikan dengan kuat tekannya, seperti misalnya : a. CSA mendifinisikan beton mutu tinggi untuk beton dengan kuat tekan f ’c lebih besar dari 70 MPa. b. ACI mendifinisikan beton mutu tinggi untuk beton dengan kuat tekan f ’c lebih besar dari 60 MPa. c. Sedangkan Firlandia telah kategori beton sebagai berikut : - Normal Strength Concrete adalah beton yang mempunyai kekuatan tekan nominal berkisar antara 20 MPa - 60 MPa. - High Strength Concrete adalah beton yang mempunyai kekuatan tekan nominal sampai dengan 100 MPa. Karena beton ini memiliki kekuatan yang tinggi maka sering disebut dengan High Strength Concrete (HSC), selain memiliki kekuatan yang tinggi, beton ini juga

memiliki keawetan yang tinggi schingga disebut juga High Performance Concrete (HPC). Perbedaan yang jelas antara beton mutu tinggi dengan beton normal adalah faktor air semen (f.a.s) yang digunakan. Pada beton mutu tinggi faktor air semen yang digunakan rendah sehingga proses pengeringannya lebih cepat. Teknologi beton mutu tinggi telah banyak digunakan dalam konstruksi konstruksi, baik dalam konstruksi gedung, jembatan maupun untuk konstruksi beton pratekan. Ada beberapa alasan mengapa betcn mutu tinggi ini digunakan, diantaranya adalah:


50 55/109

5/11/2018


1. Pada bangunan tinggi (struktur kolom, balok, pelat, core atau shearwall) - Kekuatan yang dicapai dapat lebih tinggi dibandingkan baton biasa. Pengerjaan yang lebih mudah. - Kekakuan frame yang lebih tinggi - Lebih ekonomis karena dapat dikerjakan lebih ccpat dan mudah - Mempunyai daktilitas sendi-sendi balok pada frame yang lebih tinggi. Bila digunakan pada struktur pelat akan lebih tipis. 2. Industri Komponen Pracetak-Pratekan (komponen balok, kolom, pipa tiang listrik, sheet pile, tiang pancang, pelat atap atau pelat lantai):

- Mempunyai berat yang ringan, sehingga memudahkan untuk pcngangkatan. - Beban retaknya lebih tinggi.

- Penggunaan untuk komponen pelat tidak memerlukan perancah. - Mempunyai ketahanan geser pons yang lebih tinggi. Lebih tahan terhadap lingkungan agresif - Dapat dipratekan dengann dipratekan yang lebih tinggi 3. Untuk jembatan - Dapat meningkatkan bentang jembatan - Mempunyai creep dan susut yang kecil - Beban ringan sehingga dapat mengurangi beban struktur pondasi. 6.2 Sifat-Sifat Beton Mutu Tinggi

Selain berbagai keuntungan yang dimiliki oleh beton mutu tinggi tcrdapat juga permasalahan yang ditimbulkan dengan pcmakaian beton mutu tinggi ini. Pada beton mutu tinggi pola keruntuhan yang dihasilkan bersifat getas (keruntuhan getas akan segera terjadi retak lentur merambat sampai titik tangkap beban terpusat). Melihat dan sifat getas yang dimiliki oleh beton mutu tinggi maka perlu diketahui tentang sifat-sifat beton mutu tinggi baik sifat fisik maupun mekaniknya. Selain itu telah dilakukan penelitian tentang perilaku balok boton mutu tinggi.


51 56/109

5/11/2018


6.2.1 Sifat Fisik Beton Mutu Tinggi

Beberapa perbandingan sifat phisik beton mutu tinggi cengan beton normal Tabel 6.2.1 Sifat fisik beton mutu tinggi No

Sifat fisik yang ditinjau

1

Beton mutu tinggi vs beton

Catatan

normal

Peningkatan kekuatan terhadap

Pada awal lebih tinggi,

Sifat ini

umur

selanjutnya hampir sama)

menguntungkan dalam pelaksanaan

2

3

Perkembangan panas akibat

Lebih besar karena partikel

Hati-hati pada susut

hidrasi

halus lebih banyak

awal

Sifat termodinamika (kalor

Hampir sama

spesifikasi, penyebaran panas, pengantar panas).

6.2.2

Sifat Mekanik Beton Mutu Tinggi

Tegangan - regangan beton mutu tinggi Hubungan antara tegangan dan regangan beton sangat berpengaruh untuk menetapkan perumusan dalam perhitungan kapasitas penampang dari sebuah elemen struktur beton.

Gambar 6.2.1 Diagram tegangan-regangan berbagai mutu beton Dari diagram tegangan dan regangan berbagai mutu beton terlihat bahwa apabila kadar spesinya sangat dominan maka harya modulus elastisitasnya dapat menurun


52 57/109

5/11/2018


cukup berarti dan semakin tinggi mutu beton semakin rendah regangan yang terjadi sehingga hal ini menyebabkan perilaku keruntuhan lebih getas dibandingkan dengan beton normal. Durabilitas - Kepadatan HPC dibentuk selain dengan adanya kualilas agregat yang tinggi, juga dengan adanya bahan tambahan yang menjadikan pasta semennya mempunyai kekuatan dan kekompakan yang lebih tinggi. Bahan tambahan tersebut dapat berupa bahan mineral seperti abu terbang ( fly ash), abu sekam (rice ash), silica fume, blast furnace slag dan lain sebagainya, sedang bahan kimia biasanya berupa plasticiser atau super plasticiser dan bahan tambahan lain berupa steel fibre, Bahan tambahana mineral ini ( Mineral Admixture) akan bereaksi dengan kapur scbagai proses hidrasi Portland semen dan membentuk perekat baru yang mengisi pori-pori yang ada sebclumnya, sehingga akan memperkecil nilai porositas, permeabilitas dan koefesien difusitasnya. - Ketahanan terhadap lingkungan agrcsif Proses pelapukan umumnya sulit untuk dihindari, yang biasa dilakukan adalah memperlambat proses pelapukan dengan cara membuat beton menjadi lebih kompak dan padat. Dengan pori pori yang berdiameter lebih kecil senyawa yang terbentuk akibat reaksi dengan lingkungan agresif akan mengendap (tidak karat) dan menutup pori-pori sehingga menurunkan difusitas beton sehingga dapat memperlambat korosi. Mineral admixture yang paling baik untuk meningkatkan ketahanan MFC adalah Silica Fume (SF). - Ketahanan terhadap kebakaran Ketahanan terhadap kebakaran pada HPC dan pada beton normal tidak jauh berbeda. Hanya terdapat perbedaan mekanisme yang terjadi. Pada HPC uap air yang ada didalam tidak mudah keluar karena pori-pori HPC yang lebih kecil, hal ini dapat menyebabkan tckanan dari dalam beton itu sendiri. Tekanan uap itu sendiri tidak hanya rnenurunkan kuat tekanan tetapi juga dapat menyebabkan penutup beton mengelupas.


53 58/109

5/11/2018


6.3 Persyaratan Mix Disain Beton Mutu Tinggi

Perencanaan campuran Beton menurut metoda ACI dikenal atas dua macam yaitu metoda ACI 211.1 -91 dan ACI 211.4R-93 a. Metoda ACI 211.1-91 didasarkan atas

Standard Practice for Selecting

“

Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete". Metoda ini

digunakan bagi beton dengan kekuatan normal (f ’c<40 MPa) tanpa menggunakan bahan tambahan termasuk superplasticizer. b. Metode ACI 211.4R-93 didasarkan atas "Guide for Selecting Proportions for High Strength Concrete". Metoda ini digunakan untuk merancang campuran

beton dengan kuat tekan rencana rata-rata 48 MPa sampai 83 MPa. Dalam perencanaan campuran beton mutu tinggi perlu diperhatikan beberapa syarat menurut ACI 211.4R-93 yaitu sebagai berikut: 1. Pemilihan nilai slump Nilai slump yang dianjurkan oleh ACI 211.JR-93 adalah seperti pada tabel. Tabel 6.3.1 Nilai Slump untuk Beton gengan dan Tanpa HRWR Beton dengan HRWR Slump sebelum penambahan HRWR

1 inch - 2 inch

Baton tanpa HRWR Slump

2 inchi - 4 inch

2. Pemilihan ukuran maksimum agregat kasar Untuk beton mutu tinggi, ACI 211.4R-93 merekomendasikan penggunaan ukuran maksimum agregat kasar pada tabel 6.3.2. Tabel 6.3.2 Ukuran makslmuni agregat kasar Kuat tekan beton (MPa)

Ukuran maksimum agregat kasar (inch)

< 62

¾-1

> 62

3/8 – 1/2

Saat menggunakan HRWR kekuatan beton 9000 Psi sampai 12000 Psi dapat dicapai dengan menggunakan ukuran agregat kasar > 1 inci.


54 59/109

5/11/2018


3. Perkiraan volume agregat kasar Perkiraan volume agregat kasar kondisi kering persatuan volume beton ditentukan berdasarkan ukuran maksimum agregat kasar seperti icrlihat pada tabel.

Tabel 6.3.3 Perkiraan volume agregat kasar per satuan volume beton untuk agregat halus dengan modulus kehalusan 2,5 - 3,2 Ukuran maksimum agregat kasar Volume agregat kasar kondisi kering padat (inch) 3/8

0,66

½

0,68

¼

0,72

1

0,75

Berat agregat kasar kondisi kering padat adalah volume menurut tabel diatas kalikan dengan be rat isi kering padat agregat. 4. Perkiraan jumlah air dan udara terperangkap Jumlah kebutuhan air per satuan volume beton tergantung dari nilai slump dan ukuran maksimum agregat kasar. Perkiraan jumlah kebutuhan air dibcrikan dalain tabel 6.3.4. Tabel 6.3.4 Perkiraan jumlah air dau udara terperangkup dengan kadar udara pasir 35% Air pencampur (lb/yd3) Slump (inch) 1-2 2-3 3-4 Udara (%) Udara* (%)

Ukuran maksimum agregat kasar (inch) 3/8 310 320 330 3 2,5

1/2 295 310 320 2,5 2

3/4 285 295 305 2 1,5

1 280 290 300 1.5 1

* : Dengan menggunakan HRWR

Dengan jumlah air menurut tabel dan kadar udara pasir 35%, maka void agregat halus adalah : V= 1

Berat isi kering agregat halus Bulk spesific gravity dry

3

Tambahan air = ( V - 35 ) 4,75 kg/m

5. Pemilihan rasio air/bahan semen (w/c+p)


55 60/109

5/11/2018


Rasio air/bahan semen ditentukan berdasarkan kua tekan beton rcncana rata-rata dan ukuran maksimum agregat kasar. Tabel 6.3.5.a Rasio (w/c+p) untuk beton tanpa HRWR Kuat tekan rata-rata f cr (Psi)

7000 8000 9000 10000

28 hari 56 hari 28 hari 56 hari 28 hari 56 hari 28 hari 56 hari

Rasio (w/c + p) Ukuran maksimum agregat kasar (inch) 3/8 1/2 3/4 1 0,42 0,46 0,35 0,38 0,30 0,33 0,26 0,29

0,41 0,45 0,34 0,37 0,29 0,32 0,26 0,28

0,40 0,44 0,33 0,36 0,29 0,31 0,25 0,27

0,39 0,43 0,33 0,35 0,28 0,30 0,25 0,26

Tabel 6.3.5.b Rasio (w/c+p) untuk beton dengan HRWR Kuat tekan rata-rata f cr (Psi)

7000 8000 9000 10000 11000 12000

Rasio (w/c + p) Ukuran maksimum agregat kasar (inch) 3/8 1/2 3/4 1

28 hari 56 hari 28 hari 56 hari

0,50 0,55 0,44 0,48

0,48 0,52 0,42 0,45

0,45 0,48 0,40 0,42

0,43 0,46 0,38 0,40

28 hari 56 hari 28 hari 56 hari 28 hari 56 hari 28 hari 56 hari

0,38 0,42 0,33 0,37 0,30 0,33 0,27 0,30

0,36 0,39 0,32 0,3 0,29 0,31 0,26 0,28

0,35 0,37 0,31 0,33 0,27 0,29 0,20 0,27

0,34 0,36 0,30 0,32 0,27 0,29 0,25 0,26

6. Kebutuhan semen Jumlah kebutuhan semen adalah jumlah kebutuhan air dibagi dengan rasio (w/c+p) menurut tabel 2.6. diatas. 7. Menghitung berat agregat halus kerina Volume agregat halus kering adalah : Vah = 1 - (Va + Vs + Vu + Vak) Dimana : Va

: Volume air

Vs

: Volume semen


56 61/109

5/11/2018


Vu

: Volume udara

Vak : Volume agregat kasar Berat agregat halus kering adalah volume agregat halus dikalikan dengan berat isi kering agregat halus. 8. Koreksi jumlah air dan agregat berdasarkan kondisi lapangan. Koreksi air ini perlu dilakukan karena jumlah agregat yang diperoleh sampai dengan langkah Akibat absorbsi agregat kasar X = ( ak - wak). Wak (kering) Dimana : X : Tambahan air agregat kasar ak : Absorbsi agregat kasar Wak : Kadar air agregat kasar Wak (kering) : Berat agregat kasar kering Akibat absorbsi agregat halus Y = ( ah - wah). Wah (kering) Dimana : Y

: Tambahan air agregat kasar

ah

: Absorbsi agregat kasar

Wah

: Kadar air agregat kasar

Wah (kering)

: Berat agregat kasar kering

Jumlah air actual : air pada langkah 4 + X + Y Jumlah agregat aktual juga berubah mcnurut : Agregar kasar Wak (lap) = (1 + wak) . Wak (kering) Agregat halus Wah (aktual) - (1 + wah) . Wah (kering)


57 62/109

5/11/2018


Selain persyaratan yang disebutkan diatas masih ada persyaratan performance dari beton mutu tinggi yaitu : 1. Tes umur Penentuan perbandingan campuran dapat dipengaruhi dapat dipengaruhi oleh ics umur. Beton mutu tinggi bias diperoleh setelah umur 28 hari. Untuk mendapatkan keuntungan karakteristik, banyak spesifikasi untuk kuat tekan dimodifikasi dari kriteria umur 28 hari ke umur 56 hari, 91 hari, atau lebih. Perbandingan komponen semen biasanya sudah diperkirakan untuk mendapatkan kekuatan yang diinginkan pada umur yang ditentukan. 2. Kekuatan yang diinginkan ACI 318 mengijinkan campuran beton dibuat dilapangan atau dilaboratorium. Untuk menemukan spesifikasi kekuatan yang diinginkan, beton harus dibuat sedemikian rupa sehingga hasil kekuatan tekan rata-rata pengesetan lapangan melampaui kakuatan tekan desain (fc) dengan jumlah yang cukup tinggi untuk mendapatkan probabilitas untuk pengesetan dengan jumlah kecil. Untuk mendapatkan kekuatan tekan rata-rata yang dikehendaki dapat menggunakan persamaan : f’cr = f’c + 1.34s f ’ cr = 0.90 f ’c + 2.33s 3. Persyarataan - persyaratan Lainnya Pertimbangan yang lain dari kekuatan tekan dapat mempengaruhi pemilihan material dan perbandingan campuran. Persyaratan-persyaratan lain itu adalah modulus elastisitas, kuat lentur dan kuat tarik, panas hidrasi, durabililas, permaibilitas, workabililas. 6.4 Jenis Mix Disain Beton Mutu Tinggi

Dalam perencanaan beton mutu tinggi jenis mix disain (jenis campuran) yang mengisi bagian dalamnya, yaitu : 1. Jenis Semen Salah satu langkah terpenting dalam memproduksi beton mutu tinggi adalah menyeleksi merk dan tipe semen Portland yang akan digunakan. ASTM C97 sangat berguna dalam menentukan bahan semen. Variasi komposisi kimia dan sifat fisik semen dapat mempengaruhi kekuatan beton melebihi dari variasi yang lainnya. Untuk beberapa set material yang diberikan, ada kadar semen optimum yang lebih,


58 63/109

5/11/2018


dimana ada atau tidak peningkatan dalam kekuatan yang dicapai dari penambahan kadar semen. 2. Bahan Lain Yang Bersifat Semen Dalam pembuatan beton mutu tinggi selain semen Portland diperhitungkan pula penggunaan bahan yang bersifat semen, misalnya abu terbang, blast furnace slag ataupun silica fume. Hal ini disebabkan oleh kebutuhan akan semen yang tinggi sementara (w/c + p) harus rendah. 3. Air Pencampur Kriteria penggunaan air untuk beton mutu tinggi tidak perlu diperhatikan secara khusus jika air yang digunakan mutunya cukup baik untuk diminum. Jika tidak, maka mutu air harus diuji sesuai ASTM C94. 4. Agregat Kasar Dalam merancang proporsi campuran beton, agregat kasar perlu diperhatikan secara khusus karena agregat kasar sangat mempengaruhi kekuatan dan sifat-sifat beton. Agregat kasar mempengaruhi kekuatan dan sifat struktur beton. Untuk hal ini agregat kasar harus dipilih yang cukup keras, tidak retak dan tidak mudah pecah, bersih, bebas dari lapisan pada permukaannya. Sifat dari agregat kasar juga mempengaruhi karakteristik lekatan agregat mortar dan pencampuran air yang diperlukan. Untuk setiap tingkatan kekuatan bcton, ada ukuran optimum kasar sehingga menghasilkan kekuatan terbesar setiap pound semen. 5. Agregat halus Gradasi dan bentuk butiran agregat halus adaiah faktor yang terpenting dalam produksi beton mutu tinggi. Sepertti halnya agregat kasar, bentuk butiran dan tekstur permukaan agregat halus dapat sangat mempengaruhi kebutuhan air dan kuat tekan beton. 6. Bahan Tambahan Kimiawi (Admixture Kimia) Pada pembuatan beton, kekuatan yang lebih tinggi biasanya dicapai dengan rasio (w/c+p)

yang

lebih

rendah.

Penggunaan

bahan

tambahan

kimiawi

dapat

meningkatkan dan mengcndalikan laju pengerasan dan kehilangan slump, sehingga dihasilkan campuran beton yang lebih lecak, perkembangan kekuatan beton yang lebih cepat, serta keawetan jangka panjang yang lebih baik. Menurut ASTM C494,


59 64/109

5/11/2018


tipe-tipe bahan tambahan kimiawi yang dapat digunakan dalam campuran beton adalah : •

Tipe A : Water reducting admixture

•

Tipe B : Retarding admixture

•

Tipe C : Accelerating admixture

•

Tipe D : Water reducting and retarding admixture

•

Tipe E : Water reducting and accelerating admixture

•

Tipe F : Water reducting high range admixture

•

Tipe G : Water reducting high range and retarding admixture

6.5 Contoh dan Perhitungan Mix Disain Sesuai Dengan Jenis campuran Sebuah contoh disajikan disini untuk menggarnbarkan prosedur perbandingan

beton mutu tinggi. Pada contoh ini semen yang digunakan adalah tipe I. Beton mutu tinggi yang diinginkan untuk kolom pada tiga lantai pertama dun bangunan tingkat tinggi. Persyaratan kekuatan tckan adalah 9000 Psi atau 62 MPa pada umur 28 hari. Akibat jarak tulangan yang dekat dalam kolom. Ukuran maksimum nominal agregat yang dapat digunakan adalah 1/4 inch. Pasir alami dalam bata 5 ASTM C33 akan digunakan, yang mempunyai sifat seperti : modulus kehalusan (FM) = 2,90 ; bulk specific gravity pada berat kering (BSG dry) 2,59 ; resapan pada berat kering (Abs) 3

= 1,1% ; dry roppcd unit weight (DKUW) 103 lb/ft . Juga digunakan HRWR dan sejumlah retander admixture. 1. Menentukan slump dan kekuatan yang diinginkan Karena HRWR digunakan, beton didesain berdasarkan slump antara 1 sampai inch sebelum

penambahan

HRWR.

Kekuatan

rata-rata

yang

digunakan

untuk

menentukan perbandingan bcton adalah: f’cr =

(f ' c 1400) 0,90

=

(9000 1400) 0,90

= 11.556 Psi,... yaitu ... 11.600 Psi

2. Menentukan ukuran maksimum agregat Batu pecah (crushed limestone) yang mempunyai ukuran maksimum nominal ½ inch yang digunakan. Sifat-sifal material ini adalah: bulk specific gravity pada berat kering (BSG dry) 2,76; resapan pada berat kering (Abs) 0,7%, dry ropped unit 3

weight (DRUW) =101 lb/ft .


60 65/109

5/11/2018


3. Menentukan kadar agregat kasar optimum Kadar agregat kasar optimum yaitu 0,68 per unit volume beton. Berat kering agregat 3

per yd beton (Wdry) adalah ; Wdry = (0,68) x (101) x (27) = 1854 lb, menggunakan persamaan : Wdry = (% x DRUW x 27) 4. Estimasi air campuran dan kadar udara Berdasarkan pada slump 1 sampai 2 inch dan ukuran maksimum agregat kasar ½ 3

inch, estimasi pertama dari air campuran yang diperlukan dipilih, yaitu 295 lb/yd dan entrapped air content , maka campuran yang menggunakan HRWR adalah 2,0%. Dengan menggunakan persamaan : V= 1

DRUW BSG dry

x100%

Maka voids content pasir yang digunakan adalah V= 1

103 (2.59) x (62.4)

x 100%

36%

Pengaturan air campuran, dihitung dengan menggunakan persamaan: Pengaturan air

3

= (V - 35 ) 8 lb/yd = (36-35)8 lb/yd3 3

= + 8 lb/yd beton Akan tetapi total air campuran yang diperlukan per Ib/yd beton adalah 295 + 8 atau 303 lb. Air campuran yang diperlukan itu termasuk retarding admixture, tetapi tidak termasuk air dalam HRWR. 5. Menentukan Rasio air/bahan semen (W/C +P) Untuk beton yang dibuat dengan menggunakan HRWR deugan ukuran maksimum l

agregat / 2 inci, dan mempunyai kekuatan tekan rata-rata beradasarkan trial mix laboratorium sebesar 11600 Psi pada urnur 28 hari. (W/C+P) yang diperlukan dipilih dari tabel 2.6. yang kemudian ditambah sehingga menjadi 0,31. (0,9) x fcr (0,9) x 11,600 = 10440 Psi 6. Mengitung kadar bahan semen 3

Berat bahan semen per lb/yd beton adalah


61 66/109

5/11/2018


303 0,31

977 lb

7. Perbandingan dasar campuran hanya dengan semen a) Kadar semen per yd3 = 977 lb b) Volume material per lb/yd kecuali pasir, sebagai berikut: 3

3

Semen

= (977) / (3,15 x 62,4)

= 4.97 ft

Agregat kasar

= (1854) / (2,76 x 62,4)

= 10,77 ft

Air

= (303)7(62,4)

= 4,86 ft

Udara

= (0,02) x (27)

= 0,54 ft

3

3 3

3

Volume total

= 21,14 ft

Oleh karena itu, volume pasir yang diperlukan per lb/yd3 beton adalah : 3

(27 -21,14) = 5,86 ft 3

Perubahan ini untuk berat pasir kering per yd beton, berat pasir yang diperlukan adalah : (5,86) x (62,4) x (2,59) = 947 lb. Semen

977 lb

Pasir, kering

947 lb

Agregat kasar, kering

1854 lb

Air, termasuk 3 ons / cwt* retanding admixture

303 lb

* = seratus dari berat semen 8. Perbandingan campuran gabungan semen dan fly ash a. Pada ASTM fly ash kelas C yang digunakan mempunyai bulk specific gravity 2,64. Batasan yang dianjurkan untuk pengganti diberikan dalam label : Fly ash

Penggantian yang dianjurkan (berat dalam persen)

Kelas F

15 sampai 25

Kelas C

20 sampai 30

b. Empat gabungan campuran dibandingkan mempunyai perseratus pengganti fly ash sebagai berikut : Gabungan campuran # 1

20%

Gabungan campuran # 2

25%


30%


35%


62 67/109

5/11/2018


c. Untuk gabungan campuran #1, berat fly ash per yd beton adulah (0,2) x (977) = 3

195 lb, oleh karena itu semennya = (977) - (195) = 782 lb. d. Untuk campuran #1, volume semen per yd beton adalah (782) (3,14 x 62,4) = 3

3,98 ft3 dan fly ash per yd3 adalah (195) (2,64 x 62,4 ) = 1,18 ft 3. Volume semen, fly ash dan total bahan semen pada campuran pertama adalah 5,16 ft. Untuk 3

semua gabungan campuran, volume agregat kasar, air dan udara per yd beton adalah sama dengan dasar campuran yang tidak mengandung bahun semen. Bagaimanapun juga, volume bahan semen setiap campuran bervariasi. Berat 3

pasir yang diperlukan per yd beton untuk gabungan campuran #1 sebagai berikut : Volume

Komponen

(per kubik yard beton)

Bahan Semen

5,16

Agregat Kasar

10,77

Air (termasuk 2,5 ons/cwt retarding admixture)

4,86

Udara

0,54

Volume total

21,33 3

Volume pasir yang diperlukan adalah (27 - 21,33) + 5,6 ft . Perubahan pada 3 berat pasir kering per yd beton, berat yang diperlukan adalah (5,67) x (62,4) x (2,59) = 916, 1b. Perbandingan

campuran

beton

untuk

masing-masing

campuran

adulah

Campuran gabungan #1 Semen

782 lb

Fly ash

195 lb

Pasir, kering

916 lb


1854 lb

Air, termasuk 2,5 ons / cwt* retanding admixture

303 Ib


733 lb

Fly ash

244 lb

Pasir, kering

908 lb


1854 lb


303 Ib


63 68/109

5/11/2018



684 lb

Fly ash

293 lb

Pasir, kering

900 lb


1854 lb


303 Ib


782 lb

Fly ash

195 lb

Pasir, kering

916 lb

Agregat kasar, kering Air, termasuk 2,5 ons / cwt* retanding admixture

1854 lb 303 Ib

9. Trial Campuran Trial mixtures (trial campuran) dilakukan untuk campuran dasar dan masing-masing

dari keempat campuran gabungan tersebut. Pasir ditentukan yang mempunyai total kelembaban 6,4% dan agregat kasar mempunyai total kelembaban 0,5%, pada kondisi kering. Koreksi untuk menentukan bcrat batching untuk campuran dasar dilakukan sebagai berikut: pasir, basah (947) x (1+ 0,064) = 1008 lb; agregat kasar, basah (1854) x (1 + 0,005) = 1863 lb; dan air, koreksi = (303)- (947) (0,064 - 0,01 1) - (1854) -0,007) = 257 lb. 3

Ukuran trial campuran menjadi 3,0 ft . Pengurangan berat batch untuk 3

menghasilkan 3,0 ft adalah sebagai berikut: Campuran

Dasar

Camp. # 1

Camp. # 2

Camp. # 3

Camp. #,4

Semen, lb

108,56

86,89

81,44

76

70,56

Fly ash, Ib

-

21,67

27,11

3256

38

Pasir, Ib

112

108,33

107,33

1 06,44

105,44

Agregat kasar, lb

207

207

207

207

207

28,56

28,67

28,67

28,78

28,78

Air, lb


64 69/109

5/11/2018


10. Penentuan perbandingan campuran Trial Mix yang dicapai : 3

Semen

(108,56)7(3,15 x 62.4)

= 0,55 ft

Pasir

(105,26)7(2,59 x 62,4)

= 0,65 ft3

Agregat kasar

(205,97)7(2,76 x 62,4)

= 1,20 ft

Air

(34,73)/(62,4)

= 0,56 ft

Udara

(3,02) (3,0)

= 0,06 ft

3 3 3 3

Volume total

= 3,02 ft

Kesimpulan dari Performance Trial Campuran Campuran

Dasar

Camp. # 1

Camp. # 2

Camp. # 3

Camp. # 4

Semen, lb

1003

782

738

671

621

Fly ash;lb

-

195

246

237

331

Pasir, lb

915

916

914

917

922

Agregat kasar, lb

1841

1854

1866

1854

1866

Air, lb

311

303

301

297

296

Slump, inci

1,00

1,25

1,00

1,50

2,00

Retarder, ons/cwt

3,0

2,5

2,5

2,0

2,0

HRWR, ons/cwt

11,0

11,0

10,0

9,5

9,0

Slump, inci

10,0

10,5

9,0

10,3

9,5

11.750

11.500

11.900

11.600

11.370

Kuat tekan 28 hari, psi

11. Menentukan Perbandingan Campuran Optimum Campuran gabungan #4 merupakan satu-satunya trial mix yang mcmpunyai kekuatan tekan yang diinginkan kurang dari 11.600 psi pada umur 28 hari. Semua trial batch yang lainnya dibuat dilapangan. Campuran diatur menurut slump yang diinginkan baik sebelum maupun sesudah penambahan HRWR dan kekuatan benda uji tetap berlangsung. Temperatur beton juga dicatat. Masih tes seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini :


65 70/109

5/11/2018


Kekuatan tekan pada

Temperatur,

umur 28 hari, psi

Farenhaith

Campuran gabungan # 1

10.410

94


10.570

93


10.530

89


10.490

84

Campuran

Meskipun semua campuran menghasilkan kekuatan dilapangan yang diinginkan yaitu 10.400 pada campuran 28 hari, temperatur beton berkurang dan kadar bahan semen dari campuran #3 dibuat lebih disukai oleh prosedur rcady mix. Karena kondisi lingkungan atau sifat material yang bervariasi, mcnambah pentingnya pcngaturan dilapangan. 6.6 Analisa Balok Beton Mutu Tinggi

Analisa mengenai perilaku balok HSC mencakup aspek daktilitas, tulangan minimum, kekuatan geser dan retak lentur balok LSC di lingkungan agresif a. Seperti pada beton normal, daktilitas balok NSC sangat tergantung dari rasio / b. b. Tulangan tarik minimum pada SNI’93 atau pada ACI-318 dinyatakan sccara sederhana tergantung hanya pada f y, untuk pemakaian HSC juga dikaitkan dengan nilai

b.

c. Percobaan kekuatan balok beton tanpa dan dengan begel telah diselidiki, diperoleh kesimpulan : - Balok tanpa tulangan dengan rasio a/d = 2,5 - 3,0 seperti pada beton normal akan gagal secara getas setelah retak lentur merambat sampai titik tangkap beban terpusat. - Balok dengan rasio a/d < 5 untuk beton mutu tinggi memberikan keruntuhan yang dapat dikategorikan sebagai keruntuhan geser lentur. Dengan pemasangan begel ternyata kekuatan geser balok mencapai lebih dari 2x kekuatan yang ditaksir oleh rumus ACI. Balok menunjukkan perilaku daktail.


66 71/109

5/11/2018


- Perilaku hubungan beban dengan lendutan mendekati prediksi lecndutan teoritis untuk kondisi beban dibawah beban runtuh. d. Pada uji pembebanan lentur didapatkan pola retak yang sama antara balok dilingkungan normal dengan balok dilingkungan agrcsilf. Yang membedakan adalah jumlah retak yang terjadi pada balok HSC di lingkungan agresif lebih banyak dibandingkan dengan jumlah retak balok HSC di lingkungan normal. e. Tulangan longitudinal minimum (balok dalam lentur) min

=

0,2 f ' c fy

CSA

f. Tulangan tranversal Avmin

0,06

f'c x bw x s

f y

g. Modulus hancur berkisar 0,6 s/d

f ' c

h. Batas rendah tarik belah 0,5


67 72/109

5/11/2018


BAB VII BETON BERTULANG

7. 1 Pengertian Beton didefinisikan sebagai campuran antara sement portland atau semen

hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk massa padat. Beton Bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yang diisyaratkan dengan atau tanpa prategang, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua material bekerja bersama-sama dalam menahan gaya yang bekerja. Keunggulan sifat dari masing-masing bahan dimanfaatkan untuk menahan beban secara bersama-sama atau dikatakan terjadi aksi komposit yaitu dengan kekuatan tekannya dan baja dengan kekuatan tariknya. Beton sangat mampu menahan tegangan tekan tetapi hampir tidak dapat menahan tegangan tarik (kuat tarik beton berkisar 9%-15% dari kuat tekannya). Hasil pengujian tekan benda uji beton diperlihatkan pada gambar di bawah. Nilai-nilai ’c dan ’c didapat dari hasil pengujian tekan tersebut. Tegangan tekan maksimum/ultimit terjadi saat regangan beton ’c mencapai ±0,002.

’cu

]

Gambar 7.1 Diagram tegangan-regangan benda uji beton


68 73/109

5/11/2018


7.2 Baja Tulangan

Hasil pengujian tarik batang baja tulangan diperlihatkan pada gambar di bawah. Pada bagian awal diagram tegangan-regangan, modulus elastisitas baja E s konstan (Es = 2,0 x 105 MPa = 2,0 x 10 6 kg/cm2). Kemudian terdapat bagian horisontal yang dikenal sebagai batas leleh dimana regangan bertambah sedangkan tegangan dapat dikatakan konstan. Tegangan pada kondisi ini disebut tegangan leleh baja (

y).

Setelah terjadi

pelelehan, kurva naik lagi melewati titik maksimum (tegangan ultimit), kemudian turun ke suatu nilai tegangan yang lebih rendah dimana batang baja akan putus.

’s putus daerah elastik

idealisasi

y

batas leleh

y

s (mm/mm)

Gambar 7.2 Diagram tegangan-regangan baja 7.3 Keuntungan dan Kerugian Struktur Beton a. Keuntungan Struktur Beton

Dari segi ekonomi, merupakan pertimbangan yang sangat penting yang meliputi:

-

material, kemudahan dalam pelaksanaan, waktu untuk konstruksi, pemeliharaan struktur, daktilitas dan sebagainya.

Keserasian beton untuk memenuhi kepentingan struktur dan arsitektur. Beton

-

dicor ketika masih cair dan menahan beban ketika telah mengeras. Hal ini sangat bermanfaat, karena dapat membuat berbagai bentuk.

Tahan terhadap api (sekitar 1 – 3 jam tanpa bahan kedap api tambahan).

-

-

Rigiditas tinggi


69 74/109

5/11/2018


Biaya pemeliharaan rendah

-

Penyediaan material mudah

-

b. Kerugian Struktur Beton - Kekuatan tarik rendah (sekitar 10% dari kekuatan tekannya), sehingga mudah

retak, serta memungkinkan udara lembab masuk yang akan menyebabkan baja tulangan berkarat.

Memerlukan biaya bekesting, perancah yang tidak sedikit jumlahnya.

-

Kekuatan per satuan berat atau satuan volume yang relatif rendah. Kekuatan

-

beton berkisar antara 5 – 10% dari kekuatan baja, meskipun berat jenisnya kirakira 30% dari berat baja.

Mengalami rangkak jangka panjang dan susut.

-

7.4 Perkembangan Peraturan Beton di Indonesia

Dalam perkembangannya, peraturan beton yang berlaku di Indonesia mengalami beberapa kali perubahan. Hal ini disebabkan kemajuan teknologi bahan dan pelaksanaan dan pengaruh peraturan beton negara lain. Peraturan beton yang berlaku di Indonesia adalah sebagai berikut : 1. Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI) 1955 2. Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI) 1971 3. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SK SNI T-15-1991-03) 4. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SK SNI 03-2847-2002)

Ketentuan Kekuatan dan Kemampuan Layan yang digunakan dalam analisis dan perencanaan struktur beton bertulang berdasarkan SNI 03-2847-2002, Pasal 11.1 s/d 11.5). Kekuatan didefinisikan dimana struktur dan komponen struktur harus direncanakan sedemikian rupa sehingga semua penampang mempunyai kuat rencana minimum sama dengan kuat perlu, yang dihitung berdasarkan kombinasi beban dan gaya terfaktor yang sesuai dengan ketentuan dalam tata cara ini. Disamping itu, komponen struktur juga harus memenuhi ketentuan lain yang tercantum dalam tata cara


70 75/109

5/11/2018


ini untuk menjamin tercapainya perilaku struktur yang cukup baik pada tingkat beban kerja, disebut sebagai Kemampuan Layan.

7.5 Istilah dan Definisi

Adapun istilah-istilah yang umum digunakan dalam analisis dan disain beton bertulang adalah sebagai berikut: 1. Beban Kerja : beban rencana yang digunakan untuk merencanakan komponen struktur. 2. Beban Terfaktor : beban kerja yang telah dikalikan dengan faktor beban yang sesuai. 3. Kuat Perlu : kekuatan suatu komponen struktur atau penampang yang diperlukan untuk menahan beban terfaktor atau momen dan gaya dalam yang berkaitan dengan beban tersebut dalam suatu kombinasi seperti yang ditetapkan dalam tata cara ini. 4. Kuat Nominal : kekuatan suatu komponen struktur atau penampang yang dihitung berdasarkan ketentuan atau asumsi metode perencanaan sebelum dikalikan dengan nilai faktor reduksi kekuatan yang sesuai. 5. Kuat Rencana : kuat nominal dikalikan dengann suatu faktor reduksi kekuatan . 7.6 Jenis Beban

Ketidakpastian besarnya beban yang bekerja pada komponen struktur untuk tiap jenis beban berbeda-beda sehingga besarnya pengambilan faktor-faktor beban juga berbeda-beda untuk tiap kombinasi beban yang bekerja. Jenis beban yang biasanya bekerja pada komponen struktur beton bertulang : 1. Beban mati (dead load ) / D 2. Beban hidup (live load ) / L 3. Beban atap /A 4. Beban hujan (rain load ) /R 5. Beban geMPa (earthquake load ) /E 6. Beban angin (wind load ) /W 7. Beban tekanan tanah /H 8. Beban tekanan fluida /F 9. Beban struktural lainnya akibat pengaruh rangkak, susut, dan ekspansi beton atau pengaruh perubahan temperatur.


71 76/109

5/11/2018


7.7 Kombinasi Beban

Beban yang bekerja pada struktur atau komponen struktur merupakan kombinasi dari beban-beban di atas. Kuat perlu untuk berbagai kombinasi beban yang bekerja menurut SNI 03-2847-2002: 1. Kuat perlu U untuk menahan beban mati D U ≥ 1,4D

(1)

2. Kuat perlu U untuk menahan beban mati D, beban hidup L, dan beban atap A atau beban hujan R U ≥ 1,2D + 1,6L + 0,5 (A atau R)

(2)

3. Kuat perlu U untuk menahan beban mati D, beban hidup L dan beban angin W harus diambil nilai terbesar dari kombinasi berikut: U ≥ 1,2D + 1,0L ± 1,6W + 0,5 (A atau R)

(3)

atau U ≥ 0,9D ± 1,6W

(4)

Tetapi nilai-nilai ini tidak boleh kurang dari persamaan (2) 4. Kuat perlu U untuk menahan beban mati D, beban hidup L dan beban geMPa E harus diambil nilai terbesar dari kombinasi berikut: U ≥ 1,2D + 1,0L ± 1,0E atau

(5)

U ≥ 0,9D ± 1,0E

(6)

Tetapi nilai-nilai ini tidak boleh kurang dari persamaan (2) 5. Kuat perlu U yang menahan beban tambahan akibat tekanan tanah H, maka persamaan (2), (4) dan (6) ditambahkan dengan 1,6H U ≥ 1,2D + 1,6L + 0,5(A atau R ) + 1,6H

(7)

U ≥ 0,9D ± 1,6W + 1,6H U ≥ 0,9D ± 1,0E + 1,6H

(8) (9)

6. Kuat perlu U yang menahan beban tambahan akibat tekanan fluida F U ≥ 1,4 (D + F)

(10)

U ≥ 1,2D + 1,6L + 0,5(A atau R) + 1,2F

(11)

7. Kuat perlu U yang menahan beban tambahan akibat pengaruh struktural, T U ≥ 1,2 (D + T) + 1,6L + 0,5(A atau R)


(12)

72 77/109

5/11/2018


7.8 Faktor Reduksi Kekuatan ( )

Faktor

digunakan untuk mengantisipasi ketidakpastian kekuatan bahan

terhadap pembebanan. Beberapa ketentuan faktor reduksi kekuatan menurut SNI 032847-2002 (Pasal 11.3) sebagai berikut. Tabel 7.8 Faktor reduksi kekuatan Lentur, tanpa beban aksial Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur - dengan tulangan spiral - dengan tulangan sengkang biasa Untuk aksial tekan yang rendah, nilai boleh ditingkatkan dari 0,65 menjadi 0,80 Geser dan torsi - penahan geMPa kuat - hubungan balok-kolom - tumpuan pada beton - daerah pengangkeran pasca tarik - komponen struktur pratarik menahan lentur tanpa aksial Lentur, tekan, geser dan tumpuan pada beton polos struktural

0,80 0,80 0,70 0,65

0,75 0,55 0,80 0,65 0,85 0,55

Gambar 7.8 Komponen Struktur Beton Bertulang


73 78/109

5/11/2018


BAB VIII LENTUR MURNI 8.1 Asumsi-Asumsi

Menurut SNI 03-2847-2002 Pasal 12.2, dalam perencanaan komponen struktur beton yang menahan beban lentur atau aksial atau kombinasi lentur dan aksial digunakan asumsi-asumsi sebagai berikut: (a) Perencanaan penampang harus memenuhi kondisi keseimbangan gaya dan kompatibiltas regangan; (b) Regangan pada tulangan dan beton harus diasumsikan berbanding lurus dengan jarak dari sumbu netral, kecuali untuk komponen struktur lentur tinggi; cu

d c

As d

h

c-d’ garis netral d-c

As s b

Gambar 8.1a Regangan pada tulangan dan beton

εs

c

ε cu

d c

εs

d

ε cu

c d

(c) Regangan maksimum yang dapat digunakan pada serat tekan beton terluar harus diasumsikan sama dengan 0,003

cu=0,003

d As

c d

h

c-d’ garis netral d-c

As s

b

Gambar 8.1b Regangan maksimum yang digunakan pada serat tekan beton terluar

(d) Tegangan pada tulangan yang nilainya lebih kecil dari kuat leleh f y harus diambil sebesar (Es x

s).

Regangan yang nilainya lebih besar dari regangan leleh yang

berhubungan dengan f y, tegangan pada tulangan harus diambil sama dengan f y.


74 79/109

5/11/2018


(e) Dalam perhitungan aksial dan lentur beton bertulang, kuat tarik beton harus diabaikan. (f) Hubungan antara distribusi tegangan tekan beton dan regangan beton boleh diasumsikan berbentuk persegi, trapesium, parabola atau bentuk lainnya yang menghasilkan perkiraan kekuatan yang cukup baik bila dibandingkan dengan hasil pengujian. (g) Ketentuan (f) dapat dipenuhi oleh suatu distribusi tegangan beton persegi ekivalen yang didefinisikan sebagai berikut: 1. Tegangan beton sebesar 0,85f’ c diasumsikan terdistribusi secara merata pada daerah tekan ekivalen yang dibatasi oleh tepi penampang dan suatu garis lurus yang sejajar dengan sumbu netral sejarak a =

1

c dari serat dengan regangan

tekan maksimum. 2. Jarak c dari serat dengan regangan tekan maksimum ke sumbu netral harus diukur dalam arah tegak lurus terhadap sumbu tersebut. 3. Faktor

1 harus

diambil sebesar 0,85 untuk beton dengan nilai kuat tekan f’c ≤

30 MPa. Untuk beton dengan nilai kuat tekan diatas 30 MPa,

1

harus direduksi

sebesar 0,05 untuk setiap kelebihan 7 MPa diatas 30 MPa, tetapi

1

tidak boleh

diambil kurang dari 0,65. f’c ≤ 30 MPa 

1

= 0,85

f’c > 30 MPa 

1

= 0,85-

1 ≥

0,05 7

(f’c-30)

0,65

8.2 Penutup Beton

Penutup beton adalah lapisan beton dengan tebal tertentu yang berfungsi untuk mencegah tulangan berhubungan langsung dengan lingkungan/udara luar. Penutup beton digunakan untuk (1) menjamin penanaman tulangan dan lekatan yang baik antara tulangan dengan beton, (2) mencegah terjadinya korosi pada tulangan, (3) meningkatkan perlindungan struktur terhadap suhu tinggi/kebakaran. Tebal penutup beton ditentukan oleh jenis komponen struktur, kepadatan dan kekedapan beton, ketelitian pelaksanaan pekerjaan, lingkungan di sekitar konstruksi.


75 80/109

5/11/2018


d

h h

d

d’

½

tul. utama ½

tul. utama

tul. utama

tul. utama sengkang Beton decking d’

Gambar 8.2 Tulangan utama, sengkang, beton deking.

Hubungan antara tinggi h dan tinggi efektif d untuk komponen pelat : h=d+½

tul. utama +

d’

Hubungan antara tinggi h dan tinggi efektif d untuk komponen balok : h=d+½

tul. utama

+

sengkang +

d’

Tabel 8.1 Tebal minimum penutup beton Komponen struktur Langsung berhubungan dengan tanah dan cuaca Lantai/Dinding ≤D-16 : 40 mm D-16 : 50 mm Balok ≤D-16 : 40 mm D-16 : 50 mm

Tidak langsung berhubungan dengan tanah dan cuaca ≤D-16 : 20 mm D-16 : 40 mm Semua diameter : 40 mm

≤D-16 : 40 mm Semua diameter : 40 mm D-16 : 50 mm Untuk beton yang dituang langsung dan selalu berhubungan dengan tanah, tebal Kolom

penutup beton umumnya diambil minimal 70 mm. 8.3 Persyaratan Tumpuan

Persyaratan tumpuan perlu diketahui dalam perencanaan tulangan balok. Ada 3 kondisi tumpuan yang dipertimbangkan yaitu :

1. Tumpuan bebas (sederhana) : balok dapat mengalami perputaran sudut pada perletakan. 2. Tumpuan terjepit penuh : balok tidak mungkin mengalami perputaran sudut pada perletakan. 3. Tumpuan terjepit sebagian : keadaan diantara dua kondisi diatas dimana memungkinkan terjadinya sedikit perputaran sudut. Pada balok yang secara teoritis tertumpu bebas, kemungkinan akan terjadi ”jepitan tak terduga” sehingga harus dipertimbangkan adanya momen tak terduga. Besarnya


76 81/109

5/11/2018


momen tak terduga dianggap sepertiga dari momen lentur yang bekerja pada bentang yang berbatasam.

8.3.1 Bentang Teoritis Balok Panjang bentang teoritis (l) dianggap sama dengan panjang bentang bersih (L)

ditambah dengan setengah lebar perletakan. Untuk balok yang menyatu dengan komponen struktur pendukung (kolom-kolom), panjang bentang teoritis (l) ditentukan sebagai jarak pusat ke pusat komponen struktur pendukung (SNI 03-2847-2002 Pasal 10.7) Bila balok tidak menyatu dengan komponen struktur pendukung (kolom-kolom), maka bentang teoritis ( l) ditentukan sebagai panjang bentang bersih (L) ditambah dengan tinggi balok (h) (Vis dan Kusuma, 1994).

h

0,5h

0,5h

0,5h

0,5h

L

L1

I=L+h

I = L1 + h

Gambar 8.3a Panjang bentang teoritis l 8.3.2 Perkiraan Dimensi Balok

Dalam perencanaan balok yang menahan lentur serta secara bersamaan juga menahan gaya geser, dimensi balok diperkirakan dengan persyaratan tinggi minimum yang menghasilkan persentase tulangan maksimum. Akan tetapi peninjauan terhadap kekuatan geser juga akan menentukan besarnya dimensi balok. Tinggi balok (h) untuk balok yang kedua ujungnya ditumpu bebas diperkirakan (1/15 l – 1/10 l). Sedangkan untuk balok yang kedua ujungnya menerus, tinggi balok (h) diperkirakan (1/15 l). Pemilihan lebar balok (b) lebih ditentukan oleh persyaratan geser. Biasanya dengan mengambil lebar balok (b) antara (1/2h) sampai (2/3h) memberikan kekuatan yang cukup.


77 82/109

5/11/2018


8.3.3 Kondisi Penulangan

Ada 3 kondisi penulangan : a. Kondisi Tulangan Seimbang ( Balanced-Reinforced ) Ketika regangan baja mencapai regangan leleh, pada saat bersamaan beton mencapai regangan tekan maksimum.

εs

f y

εy

Es

; ε'c

0,003

ε'cu

b. Kondisi Tulangan Kurang ( Under-Reinforced ) Baja tulangan sudah mengalami leleh tetapi beton belum mencapai regangan tekan maksimum. Pada saat ini terjadi lendutan yang besar sebelum terjadi keruntuhan.

εs

f y

εy

Es

; ε'c

0,003 atau ε s

ε'cu

dan ε'c

εy

0,003

c. Kondisi Tulangan Lebih ( Over-Reinforced ) Keadaan dimana baja tulangan belum leleh tetapi beton sudah mencapai regangan tekan maksimum sehingga beton mengalami hancur secara mendadak.

εs

εy;

ε'c

0,003

ε'cu

8.3.4 Persentase Tulangan Seimbang (

b)

cu=0,003

0,85 f c Cc

c h

d

garis netral As s

b

Ts kondisi tulangan seimbang kondisi tulangan lebih kondisi tulangan kurang

y y

Gambar 8.3b Kondisi tulangan seimbang, lebih, dan kurang Dari diagram tegangan-regangan C  cb; a  ab;

cb c

(d cb )

=

y;

cb (

c

s

c

= y

cu

)

= 0,003 c

d

y


78 83/109

5/11/2018


cb

0,003 5 f y , dengan Es = 2.10 MPa 0,003 E s

c

d

c

maka

y

cb

600

d

600 f y

Tsb = Ccb ; Asb f y = 0,85 f’c b a dengan a =

b

b

Asb bd

0,85 f 'c b b d f y

0,85 f 'c

1

cb

600 1

f y

0,85 f 'c f y

1

cb

cb 1

d

(600 f y )

8.3.5 Persentase Tulangan Minimum dan Maksimum

Tujuan dari pembatasan tulangan maksimum dan minimum adalah untuk mengkondisikan tulangan berada dalam keadaan tulangan kurang (under-reinforced ).

cu=0,003

0,85 f c Cc

c d

h garis netral

As Ts

s

b

kondisi tulangan seimbang kondisi tulangan lebih kondisi tulangan kurang

y y

Gambar 8.3c Kondisi tulangan seimbang, lebih, dan kurang

Persentase tulangan minimum : Persentase tulangan maksimum :

1,4 min

maks

f y

0,75b

Dimana : adalah perbandingan luas total penampang tulangan dengan luas total penampang beton ( = As /bd)

b

0,85 f 'c f y

600 1

(600 f y )


79 84/109

5/11/2018


BAB IX ANALISIS DAN PERENCANAAN PENAMPANG PERSEGI TERHADAP LENTUR DENGAN TULANGAN TUNGGAL 9.1 Analisis Penampang

Analisis penampang terhadap lentur dimaksudkan untuk menghitung kapasitas momen nominal penampang beton bertulang. Analisis dilakukan dengan pendekatan blok tegangan persegi ekivalen, dengan distribusi tegangan tekan beton dan regangan beton diasumsikan berbentuk persegi. cu=0,003 a=

c d

0,85 f c 1

Cc

c

h d- a/2

As Ts s

b

Gambar 9.1 Diagram tegangan-regangan balok bertulangan tunggal

Keseimbangan gaya horisontal : H = 0 ; Ts = Cc As f y = 0,85 f’c a b As f y = 0,85 f’c

1

cb

Keseimbangan momen : M=0

Mn

Cc d

a

a

0,85f'c a b d

2

atau

Mn

Ts d

a 2

2 A s f y d

a 2

9.2 Analisis Penampang Persegi Tulangan Tunggal

Hitung momen nominal balok bertulangan tunggal seperti gambar bila diketahui f y = 60000 psi (413,4 MPa) dan

a) f’c = 3000 psi (20,68 MPa)


80 85/109

5/11/2018


b) f’c = 5000 psi (34,47 MPa) c) f’c = 9000 psi (62,10 MPa)

Penyelesaian:

b = 10 in. (254 mm) d = 18 in. (457,2 mm) h = 21 in. (533,4 mm) 2 2 As = 4 in (2580 mm )

h

d

As

b

cu=0,003

0,85 f c Cc

c

a=

1

c

h

d

d- a/2 As Ts s

b

Gambar 9.2 Diagram tegangan-regangan balok bertulangan tunggal

1,4

1,4

f y

413,4

min

ρ

0,003

As

2580

bd

254 x 457,2

0,0222

a). f’c = 20,68 MPa 

0,85 f 'c b ρ maks >

1

f y 0,75b

1

ρ min

OK

= 0,85

600

0,85 x 20,68

(600 f y )

413,4

600 0,85 (600 413,4)

0,021

0,75 x 0,021 0,015

maks  over-reinforced

b). f’c = 34,47 MPa

β1

0,85

0,05 f'c 30 7


81 86/109

5/11/2018


0,05

0,85

β1

7

34,47 30

0,818

0,85 x 34,47 ρ

b

413,4

ρ maks <

a

600 0,818 (600 413,4)

0,75 x 0,034

0,034

0,025

maks  under-reinforced

As f y

2580 x 413,4

0,85 f'c b

0,85 x 34,47 x 254

M

T d n

s

a

A f d s

2

y

2580 x 413,4 457,2

Mn

143,51 mm

a 2

143,51

2

Mn = 411104844 Nmm = 411 kNm

c). f’c = 62,10 MPa 

ρb

a

Mn

= 0,65

600 0,85 x 62,1 0,65 413,4 (600 413,4)

ρ maks <

1

0,75 x 0,049

maks 

0,049

ρ

0,037

0,0222

under-reinforced

As f y

2580 x 413,4

0,85 f'c b

0,85 x 62,1 x 254

2580 x 413,4 457,2

79,8 mm

79,8 2

Mn = 445080495,6 Nmm = 445 kNm


82 87/109

5/11/2018


9.3 Perencanaan Penampang Persegi Tulangan Tunggal

Dengan mengetahui momen terfaktor M u (momen ultimit), mutu baja, mutu beton, dan dengan memperkirakan dimensi penampang beton terlebih dahulu maka jumlah tulangan yang diperlukan untuk menahan momen tersebut dapat dihitung. Dengan syarat keseimbangan gaya horisontal dan keseimbangan momen didapat: H = 0 ; Ts = Cc M = 0 ; Mn

(1)

a

Ts d

(2)

2

Ada 3 bilangan yang tidak diketahui (b, d, dan As), tetapi hanya ada dua persamaan. Hal ini dapat diselesaikan dengan menetapkan terlebih dahulu persentase tulangan terpasang ( ), dimana ρ

As bd

atau

As

ρ b d

Dari persamaan (1): Cc = Ts  0,85 f’c a b = As f y 0,85 f’c a b =

a

ρ

d

b d f y

f y 0,85 f'c

(3)

Substitusi nilai a pada persamaan (3) ke persamaan (2) menghasilkan:

Mn

ρ b d f y d

f y

ρ

2 0,85f'c

d

(4)

2

Nilai Mn pada persamaan (4) dibagi dengan (bd ) menghasilkan suatu besaran yang disebut dengan koefisien lawan (resistence coeffisient ) Rn. f y m, maka : Bila 0,85f'c

Rn

Mn bd

2

ρ f y 1

1 2

ρm

(5)

Karena ukuran penampang beton telah diperkirakan terlebih dahulu sehingga nilai b dan d besarnya sudah diketahui, maka nilai Rn dapat dihitung. Nilai

dapat dicari dengan

menyelesaikan persamaan (5).


83 88/109

5/11/2018


ρ

1 m

1

2mRn

1

(6)

f y

Langkah-langkah perencanaan tulangan tunggal sebagai berikut: 1. Tentukan suatu harga

1,4 min

f y

dan

yang besarnya

ρ f y 1

Rn

<

<

maks

= 0,75 ρb

0,75ρb

maks

2 2. Hitung nilai (bd ) yang diperlukan : b d

dimana :

min

Mn

2

Rn

f y 0,85f'c

1 ρ m dan m 2

2

3. Pilih suatu nilai b dan d yang memenuhi besar (bd ) di atas. Pendekatan : b/d

0,25 – 0,60, saran b/d

4. Hitung harga Rn dan

R n , baru

ρbaru

Mn b d2

1 1 m

0,50

untuk ukuran penampang (b dan d) yang dipilih.

1 2 m R n , baru f y

5. Hitung luas tulangan tarik As; As =

baru

bd

6. Pilih tulangan yang akan dipasang dan periksa kekuatan nominal penampang untuk memastikan bahwa

Mn

Mu

atau Mn ≥ Mu.

Ast f y Mn

A st f y d

a dengan a 2

0,85 f'c b


84 89/109

5/11/2018


BAB X ANALISIS DAN PERENCANAAN PENAMPANG PERSEGI TERHADAP LENTUR DENGAN TULANGAN RANGKAP 10.1 Analisis Penampang

Dalam praktek, sistem tulangan tunggal hampir tidak pernah dimanfaatkan untuk balok, karena pemasangan batang tulangan tambahan di daerah tekan akan mempermudah pengaitan sengkang. Tujuan tulangan tekan ini diperlukan untuk : 1. Meningkatkan momen tahanan penampang karena dimensi penampang uang terbatas. 2. Meningkatkan kapasitas rotasi penampang yang berkaitan dengan peningkatan daktilitas penampang. 3. Meningkatkan kekakuan penampang, sehingga dapat mengurangi lendutan pada struktur. 4. Dapat mengantisipasi kemungkunan adanya momen yang berubah tanda Dalam analisis dan perencanaan penampang balok yang bertulangan rangkap (bertulangan tarik dan tekan), penampang balok secara teoritis dibagi menjadi 2 bagian :

Bagian 1, penampang bertulangan tunggal dengan luas tulangan tarik As1 = As – As2.

-

Bagian 2, penampang dengan tulangan tarik dan tulangan tekan ekivalen yang

-

luasnya sama sebesar As2 = A’s. As’

d’ As’ (d-d’) d

As

+ h

As1 As2

b

bagian 1

bagian 2

Gambar 10.1a Penampang balok bertulangan rangkap

Momen nominal total : Mn = Mn1 + Mn2 Dimana :

Mn1 : momen nominal penampang bagian (1) Mn2 : momen nominal penampang bagian (2)


85 90/109

5/11/2018


’cu = 0,003 d’

’s

As’

c

d (d-d’)

garis netral

h

As s

b As’ garis netral

Z2

+ As1

Cs

Cc

a

Ts1

Z1 As2

Ts2

Gambar 10.1b Diagram tegangan-regangan balok bertulangan rangkap a=

1

c ; z1 = d – a/2 ; z2 = d-d’

Bagian (1) penampang bertulangan tunggal Keseimbangan gaya horisontal H = 0 ; Ts1 = Cc As1 f y = 0,85 f’c a b  a

As1 f y

0,85 f 'c b

, dimana As1 = As – A’s

Keseimbangan momen: M=0

M n1

C c d

M n1

T s1 d

a

2 a

2

0,85 f 'c a b d As1 f y d

a

2

a

2 As

atau

A' s f y d

a

2

Bagian (2) penampang bertulangan seimbang A s2 = A’s A’s = As2 = As – As1 Ts2 = Cs = As2 f y Mn2 = Ts2 (d - d’) = As2 f y (d - d’) = A’s f y (d - d’) Kuat momen nominal dari penampang bertulangan rangkap menjadi:


86 91/109

5/11/2018


Mn = Mn1 + Mn2 = (As – A’s) f y d

a

2

+ As f y (d – d’)

Dari persyaratan kekuatan, momen rencana ( Mn) harus lebih besar dari atau sama dengan momen terfaktor (Mu). Mn ≥ Mu Sehingga momen terfaktor menjadi :

a

{(As – A’s) f y d

Mu = dimana

+ As f y (d – d’)}

2

: faktor reduksi kekuatan penampang menahan momen lentur ( = 0,80).

Perumusan diatas digunakan dengan anggapan tulangan tekan sudah mencapai leleh (f’s ≥ f y). Jika tulangan tekan belum leleh (f’ s < f y), maka harus dihitung nilai tegangan f’s yang sebenarnya dan nilai ini digunakan untuk perhitungan keseimbangan gaya-gaya dan perhitungan kapasitas momen. 10.2 Pemeriksaan Keserasian Regangan

Besarnya regangan di seluruh tinggi balok harus diperiksa apakah mengikuti distribusi linear. 0,85f’c

’cu = 0,003 d’

’s

As’

c

Cc

a

(d-d’) d

garis netral

h As

Ts1 = As1 f y

s

b Gambar 10.2a Diagram tegangan-regangan balok bertulangan rangkap Tinggi garis netral

c

a 1

dimana

( As 1

A' s ) f y

0,85 f 'c b

As b d

dan

'

' f y b d 1

A' s

0,85 f 'c b

' f y d 1

0,85 f 'c

b d


87 92/109

5/11/2018


's

Karena tulangan tekan A’s sudah leleh maka

's

0,003 (c c

's

0,003 1

's

0,003 1

(

( 0,85

1

(

f y

' ) f y d

200000 f y

' ) f y d

600

f y

' ) f y d

600

f 'c d '

600

0,85

f 'c

f 'c d '

1

' ) f y d '

1

f y dan Es = 200.000 MPa maka persamaan diatas menjadi: E s

f 'c d '

1

' ) f y d

f 'c d '

1

0,85

f 'c d '

1

(

(

0,85

' ) f y d

0,85

0,85

0,003 1

0,85

(

E s

d ' c

0,003 1 d '

's

Dengan nilai

1

d ' )

f y

1 f y

600 1

f 'c d '

600 600 f y

f y d

Jika tulangan tekan belum leleh maka ’s <

y

f’s = Es ’s

f ' s

200000 0,003 1

f 's

600 1

0,85 (

1

0,85

1

(

f 'c d '

' ) f y d

f 'c d '

' ) f y d


88 93/109

5/11/2018


Nilai f’s ini dapat digunakan sebagai pendekatan awal terhadap pemeriksaan keserasian regangan untuk keadaan tulangan tekan belum leleh. Tinggi blok tegangan tekan ekivalen dalam keadaan tulangan tekan belum leleh :

As f y

a

A's f ' s

0,85 f 'c b

Kuat momen nominal dalam keadaan tulangan tekan belum leleh : Mn = Mn1 + Mn2 Mn = (As f y – A’s f’s) (d – a/2) + A’s f’s (d – d’) Dalam keadaan tulangan seimbang (balanced reinforced ):

b

f ' ' f s y

b

dengan

b

adalah persentase tulangan dari balok bertulangan tunggal dengan luas

tulangan tarik As1 dalam keadaan tulangan seimbang.

0,85 f 'c b

600 1

f y

600 fy

Persentase tulangan maksimum untuk balok bertulangan rangkap:

maks

0,75

b

'

f 's f y


89 94/109

5/11/2018


Mulai

Diketahui: b, d, d’, A s, A’s, f’c, f y

As b d

f 'c min

A' s b d

>

1,4

atau

4 f y

tidak

'

;

min

f y

min

ditingkatkan

tidak

0,85

'

1

f 'c d '

ya

600 600 f y

f y d

f 's

600 1

0,85

1

f 'c d '

' ) f y d

(

Baja tekan sudah leleh f’s = f y

0,85 f 'c b

600 1

f y

ya maks

a Mu =

0,75

As f y

b

'

fy

600

f ' s

tidak

f y

Penampang diperbesar

A' s f ' s

0,85 f 'c b

{(As – A’s) f y d

a

2

+ As f y (d – d’)}

Selesai Gambar 10.2b Diagram Alir Analisis Penampang Balok Bertulangan Rangkap


90 95/109

5/11/2018


10.3 Contoh Analisis Penampang dengan Tulangan Rangkap

Suatu penampang balok beton bertulang seperti gambar. Tebal beton penutup 30 mm. Mutu beton f’c = 25 MPa, mutu baja f y = 400 MPa. Tentukan kapasitas momen nominal dan rencana dari penampang tersebut.

2D20 450 mm 5D20

10 mm

300 mm

Penyelesaian : Tinggi efektif penampang d: d’ = 30 + 10 + 20/2 = 50 mm d = 450 – 50 = 400 mm Luas dan persentase tulangan 2

2

As = 5 x (1/4 x 3,14 x 20 ) = 1571 mm 2

2

A’s = 2 x (1/4 x 3,14 x 20 ) = 628 mm 2

As1 = As – A’s = 1571 – 628 = 943 mm

'

As

1571

b d

(300 400)

A' s

628

b d

(300 x 400)

0,01309 0,00523

- ’ = 0,0131 – 0,0052 = 0,00786 f’c = 25 MPa 

1

= 0,85


91 96/109

5/11/2018


’cu = 0,003 d’

’s

As’

c (d-d’) d

garis netral

h

As s

b As’ garis netral

Z2

+ As1

Cs

Cc

a

Z1

Ts1

As2

Ts2

Gambar 10.3 Diagram tegangan-regangan balok bertulangan rangkap

a=

1

c ; z1 = d – a/2 ; z2 = d-d’

Periksa tulangan tekan leleh atau tidak :

' 0,85

0,85

1

f 'c d ' 600 f y d 600 f y 1

f 'c d '

f y d  tulangan



tulangan tekan leleh

600

0,85 0,85 25 50

600

600 f y

400 400

600 400

0,0169

' 0,00786

tekan belum leleh (f’s < f y)

Pendekatan nilai f’s, a, dan c

0,85 f '

s

f ' s

a

c

600 1 600 1 As f y

(

1

f 'c d '

' ) f y d

0,85 0,85 25 50 0,00786 400 400

A' s f ' s

0,85 f 'c b a

1

81,92 0,85

169 MPa

(1571 400 628 169) 0,85 25 300

81,92 mm

96,38 mm


92 97/109

5/11/2018


Dari diagram regangan :

's

0,003 c d '

0,003 96,38 50

c

96,38

0,00144

f’s = ’s Es = 0,00144 x 200000 = 289 MPa Periksa batas-batas tulangan

0,85 f 'c b

600 1

f y 0,85 25 400 0,75

0,85

600 600 400

0,0271

= 0,75 x 0,0271 = 0,0203

b

0,75

maks

0,0203 0,00523

b

f 'c

4 f

'

f 's

maks

min

600 fy

f y

25 4 400

289 400

0,0241

0,0031

y

min

Dipilih min

<

1,4

1,4

f y

400

min

0,0035

= 0,0035

= 0,01309 <

maks

(under - reinforced)

Tinggi garis netral

a

c

(1571 400 628 289) 0,85 25 300 70,1 0,85

70,1 mm

82,5 mm

Kapasitas momen nominal Mn Mn = (As f y – A’s f’s)

d

a

2

+ A’s f’s (d – d’)


93 98/109

5/11/2018


Mn = (1571 x 400 – 628 x 289)

400

70,1 2

+ {628 x 289 (400 – 50)

= 226,621 kNm Kapasitas momen rencana Mu Mu = Mn = 0,80 x 226,621 = 181,297 kNm 10.4 Perencanaan Penampang Persegi Terhadap Lentur dengan Tulangan Rangkap

Adapun langkah-langkah perencanaan lentur Penampang persegi dengan tulangan rangkap adalah sebagai berikut: 1. Tetapkan apakah tulangan rangkap diperlukan atau tidak dengan membandingkan antara kekuatan momen yang diperlukan dan kekuatan momen dari penampang yang sama tetapi hanya menggunakan tulangan tarik dengan jumlah yang maksimum ( ≤ 0,75

b

).

2. Bila diperlukan tulangan tekan, tentukan As dan A’s. Hitung Mn2 = Mn – Mn1. 3. Periksa keserasian regangan untuk mengetahui apakah tulangan tekan leleh atau belum leleh. Gunakan nilai tegangan baja yang dihitung dari regangan yang diperoleh untuk menghitung gaya-gaya dalam dan kapasitas momen. 4. Periksa keadaan tulangan terhadap batas-batas tulangan maksimum dan minimum. 5. Pilih diameter tulangan yang akan dipasang.

Contoh : Diketahui balok beton bertulang persegi dengan tulangan rangkap mempunyai dimensi 2

(300 x 450) mm , menahan momen terfaktor Mu = 25,23 tm (termasuk berat sendiri). Beton deking d’ = 40 mm. Mutu baha: f’c = 25 MPa dan f y = 400 MPa. Rencanakan tulangan lentur balok tersebut. Penyelesaian Mu = 25,23 tm = 252,3 kNm Mn = 252,3 / 0,8 = 315,375 kNm 2 d = 450 – 40 = 410 mm , f’c = 25 MPa 

1

= 0,85


94 99/109

5/11/2018


0,85 f 'c b

600 1

f y

600 fy

0,85 25 0,85 600 400 600 400

0,0271

Misal dicoba penampang dengan tulangan tunggal, diambil As1 =

1

1

= 0,0135

0,5

b

2

b d = 0,0135 x 300 x 410 = 1660 mm

a

Mn1 = As1 f y d

A s1 f y

dengan a

2

0,85 f'c b

1660 400 Mn1 = 1660 x 400 x

2 0,85 25 300

400

237659922 Nmm

237,660 kNm

Mn1 < Mn = 315,375 kNm (diperlukan tulangan rangkap) Periksa keadaan tulangan tekan:

0,85

' 0,85

1

f 'c d '

f y d

600

f 'c d ' 600 f y d 600 f y

tulangan tekan leleh

0,85 0,85 25 40 600 400 410 600 400

1

 tulangan



600 f y

0,0132

' 0,0135

tekan belum leleh (f’s = f y)

Perhitungan luas tulangan As dan A’s Mn2 = Mn – Mn1 = 315,375 – 237,660 = 77,715 kNm Mn2 = A’s f’s (d – d’) = A’s f y (d – d’)

M A' s

A s2

n2

f y d d'

77715000 400 (410 40)

525 mm 2

2

As = As1 + As2 = 1660 + 525 = 2185 mm

Dipasang tulangan : 2

Tulangan tarik 7D20 (As = 2198 mm ) 2

Tulangan tekan 2D20 (As = 628 mm ) Periksa batas-batas tulangan


95 100/109

5/11/2018


2198

0,0179

300 410 628 ' 300 410

0,0051

0,85 f 'c b

600 1

f y 0,85 25 400 0,75

0,85

0,75

4 f y

Dipilih min

<

0,0271

600 400

'

b

f ' c

min

600

0,0203 0,0051 0,0254

maks

min

= 0,75 x 0,0271 = 0,0203

b

maks

600 fy

25 4 400

1,4

1,4

f y

400

min

0,0031

0,0035

= 0,0035

= 0,01309 <

maks

(under - reinforced)

Tinggi garis netral c

a c

(2198 400 628 289) 0,85 25 300 98,5 0,85

98,5 mm

115,9 mm

Kapasitas momen nominal Mn Mn = (As f y – A’s f y) d

a

2

Mn = (2198 x 400 – 628 x 400)

+ A’s f’s (d – d’)

400

98,5 2

+ {628 x 400 (400 – 40)

= 319495000 Nmm = 319,495 kNm


96 101/109

5/11/2018


Kapasitas momen rencana Mu Mu = Mn = 0,8 x 319,495 = 255,596 kNm > 252,3 kNm (OK)


97 102/109

5/11/2018


BAB XI ANALISIS BALOK T 11.1 Pendahuluan

Pada umumnya balok beton biasanya dicor monolit dengan pelat sehingga lendutan pada balok mengakibatkan bagian pelat yang bersebelahan dengan balok ikut melendut. Tegangan tekan terjadi pada bagian badan balok dan sambungan pelat. Dalam kondisi ini perlu diketahui berapa bagian lebar pelat yang efektif menerima distribusi gaya-gaya balok (berapa bagian lebar efektif flens).

Gambar 11.1 Lenturan balok dengan flens

11.2 Lebar Efektif Flens

Lebar efektif flens (be) sesuai dengan SNI 03-2847-2002 Pasal 10.10 diambil sebagai nilai terkecil dari nilai-nilai berikut:

1. Untuk balok T : balok yang mempunyai flens kedua sisi balok be < ¼ L atau b e < bw + b1 + b2 dengan b1 = 8t1 atau ½ L1 dan b2 = 8t2 atau ½ L2 2. Untuk balok L : balok yang mempunyai flens hanya disatu sisi balok be < bw + b3 dengan b3 = 1/12 L atau 6t1 atau ½ L1


98 103/109

5/11/2018


be Be b3

bw

L b1

bw

b2

L2

L1

Be

be

t1

bw

b3

t2

b1

bw

b2

Gambar 11.2 Lebar efektif flens 11.3 Analisis Balok T

Sebuah balok dianggap sebagai balok T jika seluruh daerah flens mengalami tekan. Kemungkinan letak garis netral jika sebuah balok T menahan lentur: 1. Garis netral jatuh dalam flens 2. Garis netral jatuh dalam badan.


99 104/109

5/11/2018


1. Garis netral jatuh dalam flens (c

hf )

be 'cu=0,003

0,85 f'c a

c

hf

d

Cc

d - a/2

h

As Ts s bw

Gambar 11.3a Garis netral jatuh di flens Pada kondisi ini dimana a < h f , balok dapat dianalisis dengan analisis balok persegi dengan mengganti b (atau bw) dengan be. Keseimbangan gaya-gaya horisontal : Cc = Ts

A s f y

0,85 f’c a be = As f y  a

0,85 f'c b e

Momen nominal Mn = As f y (d – a/2) 2. Garis netral jatuh dalam badan (c > hf ) Dalam kondisi ini bisa terjadi 2 (dua) kemungkinan yaitu :

c > hf tetapi a ≤ hf : balok dianalisis dengan analisis balok persegi (sama seperti

-

kasus 1).

c dan a > hf : balok dianalisis dengan analisis balok T.

-

be 0,85 f'c hf Asf d

c

a

Cc d - a/2

h

As

As

Cf = Asf fy

d - hf/2

Ts = (As - Asf) fy Tf = Asf fy

bw

Gambar 11.3b Garis netral jatuh di flens Analisis balok T dapat diidentikan dengan analisis balok persegi dengan tulangan rangkap. Adanya flens disisi kiri dan kanan badan balok yang mengalami tekan dapat dianalogikan adanya tulangan tekan imajiner seluas A sf yang kapasitas gayanya ekivalen dengan kapasitas gaya flens disisi kiri dan kanan balok (C f ). Komponen gaya tekan : cf = 0,85 f’c (be – bw) hf


100 105/109

5/11/2018


Komponen gaya tarik : T f = Asf f y

Cf

Tf 0,85 f'c (be

A

sf

b w ) h f

f y

Untuk balok T nyata (T murni) Gaya tarik > kapasitas gaya total luas flens As f y > 0,85 f’c be hf sehingga a

A s f y 0,85 f'c b e

A s f y d 0,85 f'c b e d

ad d

A s f y

dimana

h f , jika ruas kiri dikalikan dengan d didapat : d

h f 1

dan

f'c b e d

0,85

1,18

sehingga hf < a

h f

(1,18

d)

Persentase tulangan kondisi tulangan seimbang (balanced reinforced) untuk balok T adalah :

ρb

bw be

( ρb

dimana ρ b

ρ f

A sf

ρ f ) 0,85f'c f y

A sf bw d

β1

600 600 f y

0,85f'c (b e

b w ) h f

f y

Agar terjadi keruntuhan daktail maka persentase penulangan balok T harus memenuhi batasan :

ρ

As be d

ρ maks

0,75 ρ b

Persyaratan tulangan minimum


101 106/109

5/11/2018


ρw

As bw d

1,4

ρ min

f y

Pemeriksaan keserasian regangan tidak perlu dilakukan dalam analisis balok T karena baja imajiner (Asf ) dianggap selalu dalam keadaan leleh. Analisis dan perencanaan tulangan balok T identik dengan analisis dan perencanaan yang dilakukan pada balok bertulangan tunggal atau rangkap, yaitu dengan menganggap tulangan tarik sebagai 2 bagian yaitu A s1 yang harus mengimbangi gaya tekan segieMPat dengan luas (bw x a) dan As2 yang harus mengimbangi luas baja imajiner Asf . Sehingga kuat momen nominal total dari balok T :

Mn

Mn1

Mn2

M n1

A s1 f y d

M n2

A s2 f y d

a

(A s

2 h f

A sf ) f y d h f

A sf f y d

2

2

a 2

Kuat momen rencana:

Mu

Mn

(A s

A sf ) f y d

a

A sf f y d

2

h f

2

Contoh

Diketahui balok T dengan jarak spasi antar balok 800 mm, b w = 250 mm, hf = 50 mm, d = 300 mm, tulangan tarik 3D29, dimana f y = 400 MPa dan f’c = 20 MPa. Hitung kuat momen batas penampang. Penyelesaian : Lebar efektif penampang dengan flens (be) be = bw + 16hf = 250 + (16x50) = 1050 mm be = jarak antar balok = 800 mm dipilih be = 800 mm 2

Asumsi tulangan baja tarik sudah mengalami leleh (3D29), A s = 1982 mm ), maka : Ts = As f y = 1982 x 400 = 792800 N = 792,8 kN


102 107/109

5/11/2018


Gaya tekan total pada flens : Cf = 0,85 f’c be hf = 0,85 x 20 x 800 x 50 = 680 kN

Karena Ts > Cf berarti blok tegangan tekan terdiri dari seluruh flens dan sebagian badan balok, sehingga garis netral jatuh di badan balok sehingga penampang dianalisis sebagai balok T murni. Sisa gaya tekan yang bekerja: Ts – Cf = 792,8 – 680 = 112,8 kN Sisa gaya tekan tersebut bekerja di badan balok di bawah flens : Ts – Cf = 0,85 f’c bw (a – hf ) Didapat tinggi blok tegangan tekan a

a

Ts

C f

h f

0,85 f'c b w

Pemeriksaan

ρ min

50

0,85 20 250

76,5 mm

min

1,4

1,4

f y

400

ρ aktual

112,8

0,0035

As

1982

bw d

250 300

0,0264

0,0035

Titik berat blok tegangan tekan dicari dengan menghitung momen statis terhadap tepi atas penampang:

y

Ay

{(800 50) 25 (250 26.5) (50 13.25)}

A

{(800 50)

(250 26,5)

30,4 mm

Lengan momen kopel: z = d – y = 300 – 30,4 = 269,6 mm Kapasitas momen nominal : Mn = Ts . z = 792800 . 269,6 = 213,739 kNm Sehingga kapasitas momen batas: Mu = Mn = 0,8 x 213,739 = 170,991 kNm


103 108/109

5/11/2018


DAFTAR PUSTAKA

1. Istimawan, D. (1994). Struktur Beton Bertulang (Berdasarkan SK SNI T-15-199103, Departemen Pekerjaan Umum RI). PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 2. Nawy, Edward G. (1996). Beton Bertulang (Suatu Diterjemahkan oleh : Bambang, S. PT Eresco, Bandung.

Pendekatan

Dasar).

3. SNI 03-2847-2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung 4. Wahyudi dan Rahim (1999). Struktur Beton Bertulang (Standar Baru SNI T-151991-03). PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 5. Wang dan Salmon (1993). Disain Beton Bertulang. Diterjemahkan oleh Binsar Hariandja, Jilid 1. Erlangga, Jakarta. 6. Peraturaran Pembebanan Indonesia untuk Gedung, 1983. 7. Wuryuti, S. dan Rahmadiyanto, C. (2001) Teknologi Beton. Kanisius.

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hindu Indonesia http://slidepdf.com/reader/full/buku-ajar-konstruksi-beton-i

104 109/109

Buku Ajar Konstruksi Beton i

Recommend Documents