STRUKTUR BETON BERTULANG - .disain struktur beton bertulang berdasarkan disain kekuatan. faktor keamanan berdasarkan disain kekuatan a. kuat perlu (u)

  • View
    227

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of STRUKTUR BETON BERTULANG - .disain struktur beton bertulang berdasarkan disain kekuatan. faktor...

  • STRUKTUR BETON BERTULANG

    Ganter Bridge, 1980, Swiss

  • Komponen Struktur Beton Bertulang

  • Diagram Tegangan Regangan BAJA

    Diagram - bilinier

    ys

    fs

    fy

    o

    a b c

    oa = elastis

    ab = leleh

    bc = strain hardening

    ys

    fs

    fy

    Jika : s < y ; fs = s . Es

    s y ; fs = fy

    Es = 200.000 MPa

  • Diagram Tegangan-Regangan Beton

    Hasil uji tekan silinder beton (28 hari) Beton material getas

    Makin tinggi mutu, beton semakin getas

    fc = Tegangan maksimum hasil uji tekan silinder standar yg berumur 28 hari

    fc = mutu beton

    Nilai yg dipakai dalam analisis : fc

    cu = 0.003

    c

    fc

    fc

    0,5 fc

    0.001 0.002 0.003 0.0040

  • KEAMANAN STRUKTURAda 2 metode menghitung keamanan struktur :

    1. Metode berdasarkan TEGANGAN KERJA

    Material masih dalam keadaan elastis. Tegangan-tegangan akibat beban kerja/layan dibandingkan dengan tegangan yg diijinkan.

    2. Metode berdasarkan DISAIN KEKUATAN

    Beban kerja dikalikan dengan faktor beban tertentu yg lebih besar dari satu. Selain itu juga memperhitungkan berkurangnya kekuatan struktur akibat ketidakpastian dalam hal kekuatan bahan, ukuran dan pengerjaan.

    DISAIN STRUKTUR BETON BERTULANG BERDASARKAN DISAIN KEKUATAN

  • FAKTOR KEAMANAN

    BERDASARKAN DISAIN KEKUATAN

    A. KUAT PERLU (U)Strukur harus dirancang shg. setiap penampang mempunyai kekuatan sama dengan kuat perlu yg dihitung berdasarkan beban/gaya terfaktor.

    Faktor Beban (lihat SNI-03-2002)U = 1,4 D D = beban mati

    U = 1,2 D + 1,6 L L = beban hidupU = 1,2 D + L E , dll E = beban gempa

    B. FAKTOR REDUKSI KEKUATAN ()Tujuan : memperhitungkan penurunan kekuatan akibat kesalahan dlm pelaksanaan, kwalitas material yg tidak sesuai, dll

    KUAT RENCANA = KUAT PERLU ( U )

    dimana : = 0,80 (lentur) ; Kuat Rencana Momen (Mn)= Mu

    = 0.75 (geser)

    = 0.65 (aksial)

  • LENTURLentur disebabkan oleh momen.

    Akibat lenturan maka sebagianpenampang menerima tekan,sebagian lagi menerima tarik.Peralihan daerah tekan dg daerahtarik disebut garis netral (Daerah dgReg dan teg = 0).

    Kekuatan tarik beton sangat kecilsehingga bagian penampang betonyang menerima tarik kekuatannyadiabaikan dan tugasnya akandigantikan oleh baja tulangan.

    Diagram regangan sebuah penampang

    (selalu linier)

    g.n = garis netral

  • DASAR-DASAR ANGGAPAN DALAM PERENCANAAN :

    1. Regangan dalam beton dan baja tulangan dianggap berbanding lurus dg jarak terhadap garis netral. (Bentuk diagram regangan selalu linier)

    2. Regangan maks. Beton pada serat tekan terluar cu = 0.003

    3. Untuk s < y, teg. Baja fs = s . EsUntuk s y, teg. Baja fs = fy

    4. Kekuatan tarik beton diabaikan

    5. Baja tulangan dianggap terekat sempurna dengan beton sehingga regangan baja sama dengan regangan beton.

  • HUBUNGAN DIAGRAM REG. DG TEGANGAN

    c0.003

    fc

    c0.003 0.85 fc

    ca

    c0.002 fc c0.003

    fc0.002

    Reg & teg kondisi elastis

    Reg RegTeg Teg

    g.n g.ng.n

  • 003.0

    003.0

    c

    cds

    c

    cds

    Regangan BAJA TARIK :

    Ada 3 kondisi :

    a. Kondisi seimbang/balance

    Pada saat regangan beton = 0.003, baja mencapai leleh (s=y)

    b. Kondisi tulangan lemah/underreinforce

    Baja terlebih dahulu leleh shg pada saat regangan beton = 0.003, regangan baja > reg. leleh (s > y) (melelehnya baja, akan memberikan tanda sebelum terjadi kegagalan struktur shg menghindari keruntuhan secara tiba-tiba).

    c. Kondisi tulangan kuat/overreinforce

    Beton terlebih dahulu mencapai reg. 0.003, baja belum mencapai leleh s

  • Distribusi tegangan tekan beton dapat didekati dengan suatu distribusi tegangan beton persegi ekivalen yangdidefinisikan sbb :

    1. Teg. Beton sebesar 0,85fc diasumsikan terdistribusi secara merata pada daerah tekan ekivalen yg dibatsi oleh tepi penampang dan suatu garis lurus sejajar sumbu netral sejarak a=1.c dari serat dg regangan tekan maks.

    2. Faktor 1 harus diambil sebesar 0,85 untuk beton dg nilai kuat tekan fc lebih kecil dari 30 MPa. Untuk fc > 30 MPa 1 harus dikurangi sebasar 0,05 untuk setiap kelebihan 7 MPa di atas 30 MPa, tapi 1 tidak boleh kurang dari 0,65

    1 = 0,85 fc 30 MPa

    0,05 (fc-30)

    1 = 0,85 - ----------------- fc > 30 MPa

    7

    3. Jarak c diukur dari sumbu netral ke serat tekan maksimum tegak lurus dengan sumbu tsb.

  • BLOK TEGANGAN

    d

    c

    b

    a Cc

    Tss

    cu=0,003 0,85 fc

    As

    b

    a

    Cc = 0.85 fc a b (tekan)

    Ts = fs As (tarik)

    a=1c

    c0.003

    fc

    c0.003 0.85 fc

    c

    As

  • Analisis Penampang dg Tulangan Tunggal

    Keseimbangan Horisontal = 0

    Cc = Ts0.85 fc a b = As fy

    Keseimbangan Momen = 0

    Mn = Cc ( d a/2 ) (momen thd Ts)

    Atau

    Mn = Ts ( d a/2 ) (momen Thd Cc)

    d

    c

    b

    a Cc

    Ts

    cu=0,003 0,85 fc

    As

    (d-a/2)

    s > y

  • Penampang dg tulangan seimbang

    fyd

    c

    fd

    c

    cdc

    b

    yyc

    cb

    y

    b

    c

    b

    600

    600

    maka MPa 200.000EsDengan

    003.0

    003.0

    )(

    fyfy

    fc

    d

    c

    fy

    fc

    bd

    A

    fy

    cfcA

    cafyAabfc

    TsC

    H

    bsbb

    sb

    bsb

    c

    600

    600'85.0

    '85.0

    '85.0

    dgn .'85.0

    0

    1

    1

    1

    1

    d

    cb

    b

    ab Cc

    Tss=fy

    cu=0,003 0,85 fc

    (d - ab /2)

    As

  • Disain penampang dengan tulangan tunggal

    H = 0Cc = Ts

    0,85.fc.a.b = As.fy

    As =

    M = 0Mn = Ts ( d-a/2)

    = As.fy (d-a/2)

    =

    Dengan menetapkan (Mn) sama denganMn akibat beban luar maka nilai a danAs dpt dihitung

    fy

    a.b0.85fc'

    )2

    a(dfy

    fy

    ab0.85fc'

    Tulangan minimum dan maksimum:

    Rasio tulangan thd luas penampang betonefektif :

    dbAsataudb

    Asss ..

    .

    fy

    fcatau

    fy 4

    '4.1minmin

    bmak 75.0

    fyfy

    fcmak

    600

    600'85.075.0 1

    maksSyarat min:

  • ALTERNATIF PENULANGAN BALOK DG TULANGAN TUNGGAL :

    dengan:

    Mn = Momen lentur nominal

    Mu = Momen Ultimate

    = Faktor reduksi kekuatan (0,8)

    Rn = Koefisien ketahanan

    b = Lebar penampang

    d = Tinggi efektif penampang, diukur dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tarik

    MuMn

    2.db

    MnRn

    yy

    c

    ff

    f

    600

    600'85,0.75,0 1max

    c

    y

    f

    fm

    '.85,0

    y

    n

    f

    mR

    m

    211

    1

    dbAs .. yf

    4,1min

    y

    c

    f

    f

    4

    'min

    Syarat :

    min mak

    atau

  • PENAMPANG DG TULANGAN RANGKAP

    )d'-(d Cs )2

    a-(d Cc Mn

    0 M

    b fc' 0,85

    )fyAs'-(As a

    fy . As As'.fy b0.85fc'.a.

    Ts C C

    0 H

    sc

    d

    d

    c

    b

    a Cc

    Tss>fy

    cu=0,003 0,85 fc

    (d - a/2)

    s

    As

    AsCs

    Pada penampang denganpenulangan underreinforce,

    tulangan tarik leleh (s > fy), sedangkan tulangan tekansudah /belum leleh

    A. TULANGAN TEKAN LELEH

    s y fs = fy

  • B. TULANGAN TEKAN BELUM LELEH

    s < y fs = s . Es

    )d'-(d Cs )2

    a-(d Cc Mn

    0 M

    dihitung.dapat dan nilai atas, dipersamaan kan menyelesai Dg

    0 .dAs'.0,003. c As.fy).(As'.0,003 -c .b)(0,85fc'.

    As.fy .003,0c

    d'-cAs' c.b0,85fc'.

    fy . As As'.fs' b0.85fc'.a.

    Ts C C

    0 H

    ss

    2

    1

    s1

    sc

    ac

    003,0c

    d'-c

    c

    d'-c

    0,003

    '

    s

    '

    s

    s

    0,003

    c

    d

  • ANALISIS PENAMPANG DG TULANGAN RANGKAP

    Z1= (d - a/2) Z2= (d d)

    1. Bagian (1) adalah penampang bertulangan tunggal dengan

    luas tulangan tarik As1= As As

    2. Bagian (2) adalah penampang dg tulangan tarik dan tulangan

    tekan ekivalen yang luasnya sama besar (As2=As)

    s>fy

    cu=0,003

    cs a Cc

    Ts1

    0,85 fc

    z1

    As

    Asd

    d

    b

    + z2

    Ts2

    Cs

    As1

    As2

    As

    Shg. Momen Nominal = Mn1 + Mn2

    Alternatif lain, secara teoritis gaya-gaya dalam pada penampang dibedakan

    menjadi 2 bagian yaitu :

  • Bagian (1) : Penampang bertulangan Tunggal

    Keseimbangan gaya horisontal : H = 0Cc = Ts1

    0,85.fc.a.b = As1 .fy

    Dg. As1 = As As

    Keseimbangan momen M = 0Mn1 = Ts1 ( d-a/2)

    = As1.fy (d-a/2)= (As-As).fy (d-a/2)

    atauMn1= Cc (d-a/2)

    = 0.85 fc a b (d-a/2)

    bcf

    fAa

    ys

    85,0

    .1

  • Bagian (2) : Penampang dg tulangan tarik dan tulangan tekan yang

    luasnya sama besar As2 = As

    A. Tulangan tekan (As) leleh

    As2 = As= As-As1

    Ts2 = Cs = As2.fy

    Mn2= Ts2 (d - d)

    = As2.fy (d d) = As (d d)

    Kuat momen nominal penampang bertulangan rangkap :

    Mn = Mn1 + Mn2

    B. Tulangan Tekan Belum leleh

    Jika tulangan tekan belum leleh, maka dalam analisis harus

    menggunakan fs yang sebenarnya. Pendekatan

    perhitungan dapat dijelaskan sbb:

  • s>fy

    cu=0,003

    cs a Cc

    Ts1

    0,85 fc

    z1

    As

    Asd

    d

    b

    As1