Belajar tentang balok dan pelat beton bertulang ( untuk pemula)

JUL 30

Posted by sanggapramana

 

 

 

 

 

 

22 Votes

Yah, kita ketemu lagi, sekarang saya akan membahas tentang Balok beton bertulang, ni tulisan saya bersumber dari buku Balok dan pelat beton bertulang oleh Ali Asroni penerbit graha ilmubagi yang mau beli bukunya silahkan, bagi yang mau belajar dari sini juga bisa.maaf untuk simbol2 ada yang tidak dapat dimasukkan karena keterbatasan fitur ini. Lets start . . . . .

Balok tanpa tulangan

Kita tau sifat beton yaitu kuat terhadap gaya tekan tetapi lemah terhadap gaya tarik.Olehkarena itu, beton dapat mengalami retak jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi kuat tariknya.

Jika sebuah balok beton (tanpa tulangan) ditumpu oleh tumpuan sederhana (sendi dan rol), dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban merata q, maka akan timbul momen luar sehingga balok akan melengkung ke bawah.Pada balok yang melengkung ke bawah akibat beban luar ini pada dasarnya ditahan oleh kopel gaya-gaya dalam yang berupa tegangan tekan dan tarik. Jadi pada serat-serat balok bagian tepi atas akan menahan tegangan tekan, dan semakin ke bawah tegangan tersebut akan semakin kecil. Sebaliknya, pada serat-serat bagian tepi bawah akan menahan tegangan tarik, dan semakin ke atas tegangan tariknya akan semakin kecil pula.

Pada tengah bentang (garis netral) , serat-serat beton tidak mengalami tegangan sama sekali (tegangan tekan dan tarik = 0).

Jika beban diatas balok terlalu besar maka garis netral bagian bawah akan mengalami tegangan tarik cukup besar yang dapat mengakibatkan retak pada beton pada bagian bawah.Keadaan ini terjadi terutama pada daerah beton yang momennya besar, yaitu pada lapangan/tengah bentang.

Balok Beton dengan tulangan

Untuk menahan gaya tarik yang cukup besar pada serat-serat balok bagian tepi bawah, maka perlu diberi baja tulangan sehingga disebut dengan “beton bertulang”. Pada balok beton bertulang ini, tulangan ditanam sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang dibutuhkan untuk menahan momen pada penampang retak dapat ditahan oleh baja tulangan.Karena sifat beton yang tidak kuat tehadap tarik, maka pada gambar di atas, tampak bahwa balok yang menahan tarik (di bawah garis netral) akan ditahan tulangan, sedangkan bagian menahan tekan (di bagian atas garis netral) tetap ditahan oleh beton.

Fungsi utama beton dan tulangan

Dari uraian di atas dapat dipahami, bahwa baik beton maupun baja-tulangan pada struktur beton bertulang tersebut mempunyai fungsi atau tugas pokok yang berbeda sesuai dengan sifat bahan yang bersangkutan.Fungsi utama beton yaitu untuk

Fungsi utama beton

• Menahan beban/gaya tekan
• Menutup baja tulangan agar tidak berkarat

Fungsi utama baja tulangan

• Menahan gaya tarik (meskipun kuat juga terhadap gaya tekan)
• Mencegah retak beton agar tidak melebar

Faktor keamanan

Agar dapat terjamin bahwa suatu struktur yang direncankan mampu menahan beban yang bekerja, maka pada perencanaan struktur digunakan faktor keamanan tertentu.Faktor keamanan ini tersdiri dari 2 jenis , yaitu :

1. Faktor keamanan yang bekerja pada beban luar yang bekerja pada struktur, disebut faktor beban.
2. Faktor keamanan yang berkaitan dengan kekuatan struktur (gaya dalam), disebut faktor reduksi kekuatan.

Faktor beban luar/faktor beban

Besar faktor beban yang diberikan untuk masing-masing beban yang bekerja pada suatu penampang struktur akan berbeda-beda tergantung dari kombinasi beban yang bersangkutan. Menurut pasal 11.2 SNI 03-2847-2002, agar supaya struktur dan komponen struktur memenuhi syarat dan layak pakai terhadap bermacam-macam kombinasi beban, maka harus dipenuhi ketentuan kombinasi-kombinasi beban berfaktor sbb :

1. Jika struktur atau komponen hanya menahan beban mati D (dead) saja maka dirumuskan : U = 1,4*D
2. Jika berupa kombinasi beban mati D dan beban hidup L (live), maka dirumuskan : U = 1,2*D + 1,6*L + 0,5 ( A atau R )
3. Jika berupa kombinasi beban mati D,beban hidup L, dan beban angin W, maka diambil pengaruh yang besar dari 2 macam rumus berikut : U = 1,2*D + 1,0*L + 1,6*W + 0,5 ( A atau R )  dan rumus satunya : U = 0,9*D + 1,6*W
4. Jika pengaruh beban gempa E diperhitungkan, maka diambil yang besar dari dua macam rumus berikut : U = 0,9*D + 1*E

Keterangan :

U = Kombinasi beban terfaktor, kN, kN/m’ atau kNm

D = Beban mati (Dead load), kN, kN/m’ atau kNm

L = Beban hidup (Life load), kN, kN/m’ atau kNm

A = Beban hidup atap   kN, kN/m’ atau kNm

R = Beban air hujan, kN, kN/m’ atau kNm

W = Beban angin (Wind load) ,kN, kN/m’ atau kNm

E = Beban gempa (Earth quake load), kN, kN/m’ atau kNm, ditetapkan berdasarkan ketentuan SNI 03-1726-1989-F, Tatacara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung, atau penggantinya.

Untuk kombinasi beban terfaktor lainnya pada pasal berikut :

1. Pasal 11.2.4 SNI 03-2847-2002, untuk kombinasi dengan tanah lateral
2. Pasal 11.2.5 SNI 03-2847-2002, untuk kombinasi dengan tekanan hidraulik
3. Pasal 11.2.6 SNI 03-2847-2002, untuk pengaruh beban kejut
4. Pasal 11.2.7  SNI 03-2847-2002, untuk pengaruh suhu (Delta T), rangkak, susut, settlement.

Faktor reduksi kekuatan

Ketidakpastian kekuatan bahan terhadap pembebanan pada komponen struktur dianggap sebagai faktor reduksi kekuatan, yang nilainya ditentukan menurut pasal 11.3 SNI 03-2847-2002 sebagai berikut :

1. Struktur lentur tanpa beban aksial (misalnya : balok), faktor reduksi = 0,8
2. Beban aksial dan beban aksial lentur

• aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur : 0,8

• aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur
  1. komponen struktur dengan tulangan spiral atau sengkang ikat : 0,7
  2. Komponen struktur dengan tulangan sengkang biasa : 0,65

3.  Geser dan torsi : 0,75

4.  Tumpuan pada beton, : 0,65

akhirnya selesai juga, males betul nulis yang begituan tapi aku gak papa untuk kaliansemua.ntar malah gak tau dasarnya malah repot. . .wkwkwkwk. Lanjut . . . . .

Kekuatan beton bertulang

1. Jenis kekuatan

Menurut  SNI 03-2847-2002, pada perhitungan struktur beton bertulang, ada beberapa istilah untuk menyatakan kekuatan suatu penampang sebagai berikut

1. Kuat nominal (pasal 3.28)
2. Kuat rencana (pasal 3.30)
3. Kuat perlu       (pasal 3.29)

Kuat nominal (Rn) diartikan sebagai kekuatan suatu komponen struktur penampang yang dihitung berdasarkan ketentuan dan asumsi metode perencanaan sebelum dikalikan dengan nilai faktor reduksi kekuatan yang sesuai.Pada penampang beton bertulang , nilai kuat nominal bergantung pada:

• dimensi penampang,
• jumlah dan letak tulangan
• letak tulangan
• mutu beton dan baja tulangan

Jadi pada dasarnya kuat nominal ini adalah hasil hitungan kekuatan yang sebenarnya dari keadaan struktur beton bertulang pada keadaan normal.Kuat nominal ini biasanya ditulis dengan simbol-simbol Mn, Vn, Tn, dan Pn dengan subscript n menunjukkan bahwa nilai-nilai

M = Momen

V = Gaya geser

T = Torsi (momen puntir)

P = Gaya aksial (diperoleh dari beban nominal suatu struktur atau komponen struktur)

Kuat rencana (Rr), diartikan sebagai kekuatan suatu komponen struktur atau penampang yang diperoleh dari hasil perkalian antara kuat nominal Rn dan faktor reduksi kekuatan.Kuat rencana ini juga dapat ditulis dengan simbol Mr, Vr, Tr, dan Pr( keterangan sama seperti diatas kecuali P = diperoleh dari beban rencana yang boleh bekerja pada suatu struktur atau komponen struktur.

Kuat perlu (Ru), diartikan sebagai kekuatan suatu komponen struktur atau penampang yang diperlukan untuk menahan beban terfaktor atau momen dan gaya dalam yang berkaitan dengan beban tersebut dalam kombinasi beban U.Kuat perlu juga bisa ditulis dengan simbol-simbol Mu, Vu, Tu, dan Pu.

Karena pada dasarnya kuat rencana Rr, merupakan kekuatan gaya dalam (berada di dalam struktur), sedangkan kuat perlu Ru merupakan kekuatan gaya luar (di luar struktur) yang bekerja pada struktur, maka agar perencanaan struktur dapat dijamin keamanannya harus dipenuhi syarat berikut :

Kuat rencanaRr harus > kuat perlu Ru

Prinsip hitungan beton bertulang

Hitungan struktur beton bertulang pada dasarnya meliputi 2 buah hitungan, yaitu hitungan yang berkaitan dengan gaya luar dan hitungan yang berkaitan dengan gaya dalam.

Pada hitungan dari gaya luar, maka harus disertai dengan faktor keamanan yang disebut faktor beban sehingga diperoleh kuat perlu Ru.Sedangkan pada hitungan dari gaya dalam, maka disertai dengan faktor aman yang disebut faktor reduksi kekuatan sehingga diperoleh kuat rencana Rr = Rn * faktor reduksi, selanjutnya agar struktur dapat memikul beban dari luar yang bekerja pada struktur tersebut, maka harus dipenuhi syarat bahwa kuat rencana Rr minimal harus sama dengan kuat perlu Ru.

Prinsip hitungan struktur beton bertulang yang menyangkut gaya luar dan gaya dalam tersebut secara jelas dapat dilukiskan dalam bentuk skematis, seperti gambar berikut :

Tentang iklan-iklan ini

Share this:

• Facebook3
• Cetak
• Surat elektronik

Lantai Kerja Dan Fungsinya

September 28, 2013   Structure   No comments

Lantai kerja merupakan pekerjaan yang biasa dilakukan dalam konstruksi bangunan dengan lingkup dan kondisi lingkungan yang cukup kompleks. Ketebaan lantai kerja biasanya setebal 10 – 15 cm. Adapun fungsi dari pembuatan lantai kerja adalah sebagai berikut :

1. Memudahkan pekerja berdiri d atas lahan datar, lahan menjadi tidak kotor dan becek.
2. Merupakan dudukan besi lapis bawah (untuk pondasi rakit atau pile-cap.
3. Menahan gaya angkat (up-lift force) tanah di bawahnya.

Sedangkan langkah-langkah pembuatan lantai kerja adalah sebagai berikut :

1. Memastikan elevasi yang diperlukan untuk lantai kerja (leveling lantai).
2. Memasang pondasi cerucuk bambu. Jarak dan kedalaman cerucuk sangat bergantung pada kondisi tanah. Bila kondisi tanah buruk (N-SPT < 15, tanah lunak) maka cerucuk dapat dibuat lebih dalam dan jarak antar-cerucuk dapat lebih rapat.
3. Memasang plastik atau sekat sejenis. Fungsi pemasangan plastik adalah untuk membatasi lapis beton agar tidak bercampur dengan tanah.
4. Pembesian lantai kerja. Pembesian pada lantai kerja perlu untuk memperkuat lantai kerja agar cukup kuat menahan gaya tekan dan up-lift tanah. Penggunaan besi cukup dengan diameter kecil saja (cukup 8 mm) dan dapat menggunakan besi polos. Jarak penulangan dapat dibuat renggang (20-25 cm) sesuai dengan kebutuhan. Usahakan memakai besi-besi bekas potongan agar tidak terjadi waste besi yang berlebih.
5. Membuat bekisting di sekitar batas lantai kerja rencana.
6. Cor lantai kerja.

Demikian sedikit ulasan tentang lantai kerja. Terima kasih….

Contoh Perhitungan dan Desain Balok Beton dengan SAP2000 (bag 1)

107 Replies

Ada contoh kasus seperti gambar di bawah ini:

Versi SAP yang kami gunakan adalah SAP2000 Student Version 7.4.0, gratis, jadi tidak ada beban moral untuk digunakan dan disebarluaskan. 

Model SAP2000 dari balok di atas adalah seperti gambar di bawah. (klik untuk memperbesar)

Untuk menggambar model tersebut dengan cepat, bisa dengan menggunakan cara:

1. Klik menu File → New Model From Template (pastikan unit yang aktif adalah kN-m)
2. Pilih “Continuous Beam” (pojok kiri atas)
   
   
3. Number of spans = 2. Span length = 6 m. Restraints : Yes. Gridlines : Yes.
4. Gunakan satu window aktif saja. Tutup window 3-D view
5. Setelah model terbentuk, ubah panjang bentang kanan menjadi 4 m dengan cara:
   • Klik ganda garis grid paling kanan, akan muncul kotak dialog “Modify Grid Lines”
     
     
   • Ubah panjang bentang 2 menjadi 4 m.
     
     

Selanjutnya balok 1 (kanan) dan balok 2 (kiri) di-divide, dengan menggunakan menu Edit → Divide Frames, masing-masing menjadi elemen sepanjang 1 m.

nb : tujuan dari divide ini adalah sebagai kontrol lendutan. SAP2000 Student Version tidak bisa memberikan output nilai lendutan di sepanjang balok, walaupun dalam display bisa diperlihatkan bentuk lendutannya. Oleh karena itu, balok harus di-divide agar titik-titik ujung segmen bisa ditampilkan nilai lendutannya.
SAP versi terbaru (saya lupa mulai versi berapa), sudah bisa menampilkan besarnya lendutan di sepanjang balok, jadi tidak perlu di divide.

Cara Divide:

1. Select balok 1 (kanan), klik menu Edit → Divide Frames. Isikan Divided Into 4 frames. Last/First ratio = 1.
2. Balok 2 juga seperti itu, tapi Divided Into 6 frames.

Hal-hal lain yang perlu dicek antara lain:

1. Properti material beton
   
   
2. Frame Section
   
   Untuk asumsi awal, kita gunakan balok ukuran 300X450.
   Reinforcement type : beam, dengan concrete cover 60 mm.
   Kok bukan 40 mm seperti pada soal? 40 mm itu adalah tebal selimut bersih, sementara yang di SAP2000 itu adalah cover to rebar center. Jadi, yang dimasukkan ke SAP2000 adalah 40 mm + 10 mm (asumsi diameter sengkang) + 0.5*19 (asumsi diameter tulangan utama D19).
   Modification factor, di-set 1 dulu untuk semua. Nanti untuk perhitungan lendutan baru diganti.
   
   
3. Static Load Case Names
   
   
4. Load COmbinations.
   Ada 3 kombinasi yang digunakan.
   SERV = DL + LL, untuk menghitung lendutan
   ULT1 = 1.4, untuk desain tulangan
   ULT2 = 1.2DL + 1.6LL, untuk desain tulangan
   
   
5. Atur Analysis Option. Centang seperlunya.
   
   
6. Atur Preference → Concrete, sesuaikan koefisien dengan SNI-Beton
   
   
7. Assign Beban-Beban Yang Sesuai (Point & Uniform). Untuk Asigning beban kami anggap tidak ada masalah. Hati-hati dengan option Replace, Delete, dan Add pada kotak dialog
   
   

Lakukan analisis… RUN!

Setelah Run, cek dulu apakah tidak ada yang aneh dengan hasilnya. Bisa dengan cara mengecek defleksi, atau mengecek diagram gaya dalam, apakah sesuai dengan yang diharapkan.

DESAIN

Jika semuanya oke, kita lanjutkan dengan desain.
Yang harus diperhatikan antara lain:

1. Pastikan yang aktif adalah Concrete Design
   
   
2. Cek Design Combos, pastikan beban kombinasinya sudah tepat. Jika ada beban kombinasi yang tidak diinginkan/diperlukan, segera singkirkan.
   
   

Sebelum mengintip hasil desain, sebaiknya ubah dulu satuan yang aktif menjadi N-mm. Soalnya luas tulangan lebih enak dibaca jika menggunakan satuan mm. (Ada juga yang menggunakan cm, itu tergantung selera dan kebiasaan)

A. Desain Tulangan Balok B1 (Kiri)

Tulangan Lapangan (tengah bentang)

1. Klik kanan pada segmen yang mengalami momen lentur positif terbesar (segmen-3).
   
   
2. Pada kotak dialog “Concrete Design Information”, cari yang mempunyai nilai maksimum pada kolom “BOTTOM STEEL”. Sorot, kemudian klik Details.
   
   
   
3. Dari mana angka 1497.389 untuk required bottom rebar itu diperoleh?
   Itu dari persamaan:
   
   Dengan mensubstitusi Mu, b, d (=390 mm), fy, dan f’c yang sesuai, kita bisa mencari nilai . Sehingga 
4. Hitung tulangan yang digunakan.
   D19 → 6 buah, As = 1698 mm2.
   D22 → 4 buah, As = 1520 mm2.
   Pakai 6D19. Kenapa bukan 4D22 yang luasnya lebih kecil tapi masih memenuhi kebutuhan? Alasannya nanti di bagian akhir.

Tulangan Tumpuan Kanan

1. Ada momen negatif, maka harus dihitung kebutuhan tulangan ATAS. Caranya sama dengan tulangan lapangan. Klik kanan pada segmen terakhir dari balok kiri.
2. Cari top reinf yang maksium, klik Details.
   
   
3. Kebutuhan tulangannya adalah 
4. Gunakan tulangan 5D19 (As = 1415 mm2).

Tulangan Tumpuan Kiri
Karena di tumpuan kiri tidak ada momen lentur, pakai saja tulangan minimum, 2D19 untuk tulangan bawah dan tulangan atas (As = 566 mm2).

B. Tulangan Balok B2 (Kanan)
Caranya sama dengan balok 1. Cari segmen yang mempuyai momen lentur positif maksimum.

Pada gambar di atas, momen ultimatenya adalah  sehingga, 
Diperoleh ,
Atau 

PENTING!!
Nah, di sini perlu hati-hati. Perhatikan minimum rebarnya. Di situ tertulis 202.693. Sementara pada balok 1 (kiri), minimum rebarnya adalah 403.343, padahal ukuran penampangnya sama, mutu beton dan tulangannya juga sama, mengapa minimum rebarnya berbeda?

Coba kita cek tulangan minimum sebenarnya dari balok tersebut.

Ternyata angka 403.343 itulah minimum rebar yang sebenarnya. Lalu, angka 202.693 itu darimana?

Pada butir 10.5.3 ACI-318-02, di situ disebutkan bahwa nilai minimum di atas (yang 403.343 itu) boleh tidak digunakan, asalkan tulangan yang dibutuhkan paling tidak sepertiga lebih banyak daripada yang diperlukan dari analisis.

Nah, dari analisis, kita kan perlu 152 mm2. Jika kita tambah sepertiganya, maka menjadi 152 + 50.7 = 202.7 !! Itulah tulangan minimum yang dihitung oleh SAP2000.

TAPI!!! TULANGAN MINIMUM INI TIDAK BOLEH DIGUNAKAN UNTUK BALOK BERUKURAN RELATIF KECIL!

Di bagian commentary ACI-318 tersebut, disebutkan bahwa ketentuan di atas (butir 10.5.3), hanya digunakan untuk balok yang berukuran besar dan masif. Di SNI Beton 2002 dengan jelas menuliskan hal ini (pasal 10.5.3).

Sementara balok yang digunakan di atas (300×450) termasuk balok kecil. Jadi, tulangan minimumnya harusnya 403.343 mm2. Jadi, kita bisa gunakan 2D19 untuk tulangan atas dan bawah balok 2 (kanan).

SUMMARY
Jadi, tabel balok sementara adalah sbb:

Nah, dari sini kita bisa jawab pertanyaan di atas, kenapa tidak menggunakan 4D22 pada tengah bentang balok B1? Jawabannya adalah, untuk memudahkan pelaksanaan, karena di lokasi yang lain (tumpuan balok B1 dan sepanjang balok B2 semuanya menggunakan D19). Untuk konstruksi sederhana yang mudah diawasi, penggunaan diameter yang bervariasi tidak jadi masalah. Tapi untuk skala yang lebih besar, hal seperti ini biasanya dihindari, untuk memudahkan pelaksanaan dan pengawasan. Bisa dibayangkan misalnya pada satu lantai terdapat beberapa balok yang menggunakan banyak variasi ukuran tulangan. Bisa-bisa tukangnya kebingungan dan salah pasang tulangan. 

Catatan:
Di beberapa gambar detail penulangan output SAP2000 di atas, ada detail yang kami tandai dengan tanda silang (cross) merah! Yaitu di bagian Special Moment.

Bagian Special Moment HANYA digunakan untuk pemodelan struktur pemikul GEMPA tipe SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus). Jadi, kalau hanya balok sederhana, balok banyak tumpuan, balok yang tidak memikul gempa, bagian Special Moment ini tidak perlu diperhatikan.

Angka Special Moment ini bisa dihilangkan dengan cara seperti gambar di bawah.

Bagaimana sebenarnya penggunaan Special Moment di atas? Insya Allah dibahas di lain kesempatan. 

Sekali lagi, pesan sponsor… “hati-hati dengan tulangan minimum hasil output SAP2000, dan juga software yang lain.”. Kami belum mengecek SAP2000 versi terbaru, tapi metode yang mereka gunakan memang ada dasarnya (ACI-318), cuma penerapannya tidak sesuai.

SAP2000 Student Version bisa didownload di sini.

bersambung[]
Desain sengkang (geser) dan kontrol lendutan dibahas di bagian kedua.

Share this:

• Click to print (Opens in new window)
• Click to share on Facebook (Opens in new window)
• Click to share on LinkedIn (Opens in new window)
• Click to share on Twitter (Opens in new window)
• Click to share on Google+ (Opens in new window)
• Click to email this to a friend (Opens in new window)

Like this:

This entry was posted in Struktur Beton and tagged balok, Beton, desain struktur, SAP2000, tutorial on2010-04-06 by juragan.

Post navigation

← Dasar-Dasar Beton (4) Komposisi dan Pencampuran BetonDownload Artikel (2) →

Haruskah Pemutusan Tulangan Selalu Pada Kode Keramat “1/4L+20d”?

Posted on July 17, 2011 by budisuanda

¼ L + Ld adalah kode atau angka yang bisa jadi sangat sering dijumpai pada gambar penulangan atau struktur beton. Mungkin karena saking seringnya digunakan, hampir semua orang akhirnya menganggap kode tersebut adalah hal yang benar sehingga mutlak diikuti tanpa pernah menyelidiki atau mempelajari asal muasal kode tersebut.

Pada hampir setiap gambar perencanaan struktur yang saya dapatkan, umumnya perencana struktur membagi potongan elemen struktur dalam dua posisi jarak bentang yaitu pada 0 – ¼ L sisi kanan dan kiri elemen struktur dan posisi tengah bentang pada ¼ L hingga ¾ L. Kebiasaan perencana struktur ini lambat laun menjadikan suatu kesimpulan bagi kebanyakan orang bahwa pemutusan tulangan tersebut sudah menjadi standar. Bahkan pernah terjadi bahwa pengawas menuntut tambahan 20D lagi sehingga menjadi ¼ L + 20D karena menurutnya ¼ L adalah letak titik momen nol yang harus ditambahkan panjang penyaluran lagi (20D) agar struktur menjadi aman. Segitunya?

Menarik untuk dihubungkan bahwa pada suatu struktur sederhana yang terjepit pada kedua ujungnya akan memiliki momen nol pada jarak 0,205 L atau mendekati 1/5 L dari ujung tepi tumpuan. Apakah ¼ L tadi ada hubungannya dengan letak momen nol? Apakah selisih antara 1/5 L dan ¼ L dapat diartikan sebagai penyaluran tulangan setelah titik dimana momen = 0? Sehingga banyak perencana menentukan pemutusan tulangan pada ¼ L dan bahkan ¼ L + 20D?

Contoh gambar dimana pemutusan tulangan pada 1/4L + 15D

Suatu referensi buku yang kebetulan masih saya simpan karya Bapak Istimawan Dipohusodo yang berjudul Struktur Beton Bertulang, menyebutkan bahwa pada dasarnya pemutusan tulangan dapat diakhiri dimana saja asal jumlah tulangan atau struktur tersebut masih mampu untuk menahan momen yang terjadi (disebut pula titik pemutusan teoritis) dan tulangan yang diputus harus disalurkan sedemikian mampu menahan gaya-gaya terutama gaya tarik yang terjadi pada besi tulangan. Saya pikir kita harus mulai dari sana dulu. Tapi ini bukan suatu hal yang bersifat final.

Walaupun pada dasarnya tulangan dapat diputus jika sudah tidak diperlukan lagi secara kekuatan, namun ada hal-hal lain yang harus dipertimbangkan. Sehingga tulangan tidak boleh diputus semuanya. Tulangan harus dipasang menerus sepanjang struktur (terutama untuk balok). Salah satunya adalah aspek gempa yang mensyaratkan tulangan yang tersedia dalam jumlah tertentu walaupun tidak diperlukan dalam perhitungan lentur. Saya melihat ini sebagai aspek praktis karena akan lebih mudah dalam pelaksanaan apabila jumlah tulangan tertentu tidak diputus dan dipasang secara menerus. Dalam peraturan, jumlah luasan tulangan yang harus dipasang menerus adalah sebesar 1/3 luas tulangan yang diperlukan dalam perhitungan. Disebutkan pula bahwa tulangan harus diperpanjang sebesar 12 db atau sebesar tinggi bersih balok dan diambil yang terbesar.

Lalu bagaimana memutus tulangan yang sejumlah 2/3 luas tulangan yang lain? Ini merupakan pertanyaan kunci atas penjelasan di atas. Sebagai contoh, kita tinjau elemen struktur balok. Beberapa praktik pemutusan tulangan atas yang dibuat oleh beberapa pelaku proyek adalah:

• 1/3 L
• ¼ L + 20D
• ¼ L
• 1/5 L

Mana yang benar?  Saya yakin jika ditanyakan kepada para pelaku konstruksi, maka mereka mayoritas akan menjawab  ¼ L. Yah, ¼ L sebagai pedoman pemutusan tulangan rasanya sudah mendarah daging. Ada juga yang menambahkannya menjadi 1/4 L + 20D. Mari kita lihat dan kaji secara teoritis.

Pada dasarnya tulangan dapat diputus dimana saja dengan dua syarat, yaitu luas tulangan yang diputus sudah tidak diperlukan lagi berdasarkan perhitungan dan tulangan yang diputus harus ditambahkan panjang penyaluran tertentu. Dengan konsep ini, apakah pada akhirnya akan bernilai sama dengan 1/3 L, ¼ L + 20D, atau ¼ L atau bahkan 1/5 L Jawabnya akan sangat bervariatif karena sangat tergantung dengan kondisi yang ada.

Cara pemutusan tulangan oleh perencana di atas ternyata sebenarnya hanyalah suatu pendekatan saja dengan tujuan sebagai pedoman praktis yang cukup aman berdasarkan pengalaman. Sehingga angka-angka baik 1/3 L, ¼ L + 20D, ¼ L, dan 1/5 L sebaiknya tidak menjadi pedoman yang kaku dalam pelaksanaan. Angka-angka tersebut sebenarnya adalah pendekatan praktis agar memudahkan pelaksanaan di lapangan. Angka-angka tersebut juga sebaiknya tidak dilihat sebagai suatu kebenaran karena akan menjadikan kita tidak belajar mengenai filosofi struktur beton bertulang.

Beberapa waktu yang lalu, saya mencoba untuk menghitung jarak pemutusan tulangan tumpuan balok. Perhitungan jarak pemutusan tulangan dilakukan dengan cara mengukur jarak momen nol terhadap tepi balok dan kemudian menambahkan jarak tertentu untuk keperluan panjang penyaluran dan geser balok sebesar tinggi efektif balok (d) atau 12 db. Ini tentu dengan menggunakan software ETABS atas perhitungan struktur gedung tersebut. Dengan mengambil sample satu balok saja, ternyata prosesnya memang tidak gampang.

Kita harus melihat grafik momen yang menjadi dasar atau representasi kebutuhan luas tulangan. Momen balok adalah maksimum di daerah tumpuan dan mengecil ke arah tengah bentang. Jumlah tulangan rencana ditentukan berdasarkan momen maksimum di tumpuan. Untuk memudahkan, diberikan suatu contoh dengan data-data sebagai berikut:

• Jumlah tulangan tumpuan balok : 6 tulangan
• Jumlah tulangan tumpuan yang diteruskan : 2 tulangan (1/3 luas tulangan)
• Tulangan yang digunakan : D22
• Tinggi balok : 80 cm (selimut 5 cm)
• Momen maksimum : 60 satuan
• Panjang bersih balok : 7.2 m
• Tipe struktur : Balok terjepit sempurna di kedua sisinya
• Model kurva momen lentur : dianggap linear sebagai suatu pendekatan yang lebih aman.
• Letak titik momen nol : 0.205 L

Dasar-dasar pemutusan tulangan

Berdasarkan data-data di atas, kita dapat menentukan jarak pemutusan masing-masing tulangan sebagai berikut:

• Letak momen nol = 0.205 x 7.2 m = 1.476 m
• Panjang penyaluran 12 db = 0.264 m
• Tinggi bersih balok = 0.75 m
• Panjang 1/5 L = 1.44 m
• Panjang ¼ L = 1.80 m
• Panjang ¼ L + 20D = 2.24 m
• Jarak pemutusan tulangan ke 1 : 0/60 x 1.476 + 0.75 = 0.750 m
• Jarak pemutusan tulangan ke 2 : 10/60 x 1.476 + 0.75 = 1.000 m
• Jarak pemutusan tulangan ke 3 : 20/60 x 1.476 + 0.75 = 1.242 m
• Jarak pemutusan tulangan ke 4 : 30/60 x 1.476 + 0.75 = 1.488 m
• Jarak pemutusan tulangan ke 5 : 40/60 x 1.476 + 0.75 = 1.734 m
• Jarak pemutusan tulangan ke 6 : 60/60 x 1.476 + 0.75 = 2.226 m

Pemutusan tulangan berdasarkan perhitungan vs batasan praktis pemutusan yang ada

Jika ditentukan bahwa 1/3 luas tulangan (diambil tulangan ke 5 dan 6), maka sisa tulangan lainnya tidak satupun yang melewati batas ¼ L (1.80 m) dan hanya 1 tulangan (tulangan ke 4) yang jarak pemutusannya (1.488 m) melewati 1/5 L (1.44 m). Dapat disimpulkan bahwa pada contoh di atas jika 1/3 luas tulangan diteruskan, maka pemutusan tulangan lainnya cukup aman dilakukan pada ¼ L.

Pemutusan tulangan dengan 1/3 luas tulangan diteruskan vs batasan pemutusan yang ada

Pada kenyataannya, seringkali jumlah tulangan yang diteruskan adalah ½ luas tulangan. Dengan melihat contoh di atas, maka sisa tulangan (1/2 luas tulangan lainnya) dapat diputus dengan aman pada 1/5 L (lihat tulangan ke 3 dimana jarak pemutusan (1.242) < 1/5 L (1.44 m).

Pemutusan tulangan dengan 1/2 luas tulangan diteruskan vs batasan pemutusan yang ada

Tentunya diperlukan simulasi yang lebih komprehensif untuk membuktikan mengenai pemutusan tulangan di atas. Bagaimanapun setidaknya dapat diketahui variabel pengaruh mengenai jarak pemutusan yang dianggap aman, yakni:

• Semakin banyak luas tulangan yang diteruskan, maka jarak pemutusan tulangan lainnya akan semakin pendek
• Semakin langsing balok, maka batasan pemutusan berpeluang semakin kecil (dapat lebih kecil dari ¼ L). Demikian pula sebaliknya.
• Pengaruh diameter tulangan cukup kecil dibandingkan dengan tinggi bersih balok dalam menentukan panjang tulangan tambahan setelah titik pemutusan teoritis

Berdasarkan penjelasan di atas, dalam rangka mendapatkan struktur yang kuat dan efisien, dapat direkomendasikan hal-hal sebagai berikut:

• Penentuan letak titik pemutusan teoritis cukup rumit karena harus menggunakan software yang menampilkan secara grafis hubungan antara momen dan jaraknya. Namun dengan tujuan praktis dan kehati-hatian, dapat diasumsikan bahwa grafik kurva adalah linear dengan jarak momen nol adalah sebesar 0.205 L.
• Berdasarkan perhitungan dan simulasi, pemutusan tulangan cukup aman pada ¼ L (agar selalu melakukan perhitungan terlebih dahulu)
• Jika berdasarkan perhitungan menunjukkan bahwa jumlah luasan tulangan yang diteruskan > 1/3 luas tulangan, maka pemutusan tulangan dapat dilakukan pada jarak antara ¼ L – 1/5 L.
• Jika jumlah tulangan cukup banyak, maka batasan pemutusan dapat dibuat pengelompokan dan tidak perlu hanya satu batasan. Misalnya dianggap 1/3 luas tulangan diteruskan, maka bisa saja 1/3 tulangan diputus pada 1/5 L dan 1/3 tulangan lainnya pada ¼ L. Hal ini agar tulangan menjadi efisien dan tetap memperhatikan faktor kepraktisan pelaksanaan.

Usulan pemutusan tulangan yang efisien dan tetap kuat

Tulisan ini tidak bermaksud menyalahkan orang-orang yang telah terlanjur terdokrin pada kode-kode tertentu seperti 1/4 L atau 1/4 L+20D atau bahkan 1/3 L. Tapi lebih pada penekanan bahwa kita harus tahu latar belakangnya. Dengan demikian, pelaku konstruksi akan lebih paham akan struktur beton bertulang dengan lebih baik.

(Untuk berdiskusi dan konsultasi terkait permasalahan Project Management yang sedang dihadapi, silahkan klik – Konsultasi. Untuk melihat lengkap seluruh judul posting, silahkan klik – Table of Content.)