PERTEMUAN XIII
Oleh : A.A.M
Fungsi atap: Atap bangunan gedung berfungsi untuk melindungi bangunan dan isinya dari pengaruh luar (panas, hujan, angin etc.). Bentuk atap hendaknya memberikan sentuhan estetika bangunan, oleh karena itu atap harus serasi dengan bentuk bangunannya. Pemilihan bentuk dan bahan atap antara lain dipengaruhi oleh faktor – faktor sebagai berikut : - Fungsi bangunan - Syarat teknis - Syarat hygenis - Daerah / lokasi: budaya / tradisi; iklim, keadaan geografis - Bahan yang tersedia, cara mendapatkan
Bahan penutup atap: 1. Genteng Tanah Biasa Genteng tanah mempunyai beberapa variasi spesifikasi ukuran yang hampir sama namun tidak seragam. Genteng dibuat dari tanah lempung dan
pasir. Setiap m2 luas atap dengan genteng tanah mempunyai jml. k.l. 25 buah genteng, sehingga ukuran terpasang setiap buahnya k.l. 20 cm x 20 cm.
Berat genteng jenis ini relatif ringan, shg tidak diperlukan struktur atap yang rumit dan berat. Ukuran usuk yang diperlukan adalah 5/7, atau dapat digunakan 4/6 jika jarak gording relatif dekat (sekitar 2 m). Ukuran reng
umumnya digunakan 2/3. Genteng jenis ini mudah pecah, sehingga tidak dapat dinaiki pekerja di atasnya pada saat pemasangan atap.
Bahan penutup atap: 2. Genteng Tanah Press Genteng tanah jenis ini berukuran sama atau sedikit lebih besar dari genteng tanah biasa. Setiap m2 dapat terdiri dari 20 atau 25 buah.
Perbedaan dg genteng tanah biasa adalah pada cara pembuatannya yang dikerjakan dengan teknik tekanan (press) secara manual atau dg mesin, shg. kekuatannya lebih tinggi dari genteng biasa dan pekerja dapat berada di
atasnya untuk bekerja. Ukuran usuk dan reng yang digunakan sama seperti pada genteng tanah biasa.
Bahan penutup atap: 3. Genteng Beton Genteng beton terbuat dari mortar, yaitu campuran semen dan pasir, dengan
perbandingan 1:3 atau lebih, tetapi di dalamnya tidak menggunakan baja tulangan. Kekuatan dan beratnya lebih tinggi dari genteng tanah. Ukuran genteng ini bervariasi, berjumlah 9 sd 12 buah setiap m2 luas atap. Semakin besar ukuran
genteng yang digunakan, maka makin sedikit jml. rangka pendukung
yang
dibutuhkan tetapi dengan ukuran yang lebih besar. Dengan spesifikasi berat yang tinggi maka diperlukan rangka atap yang kuat.
Usuk dengan ukuran 5/7 cm dapat digunakan dengan catatan jarak antar gording diperpendek menjadi sekitar 2 m. atau dngan usuk 6/10.
Misal digunakan genteng beton dengan jumlah 11 buah setiap 1 m2, maka reng yang harus digunakan dipapaki ukuran 3/4 cm.
Bahan penutup atap: 4. Genteng Keramik Genteng keramik adalah jenis genteng dari tanah yang telah memperoleh pengolahan secara khusus (oven dgn suhu tinggi) sehingga
tanah akan menjadi keramik. Kekuatan genteng keramik sangat tinggi dengan warna yang cerah dan tidak terlalu berat. Oleh karena itu genteng keramik sangat ideal untuk bahan penutup atap.
Ukurannya bervariasi sama dengan genteng beton dengan jumlah 11 – 25 buah tiap m2. Bentuknya bermacam – macam sesuai dengan desain yang dikehendaki. Genteng keramik dapat menggunakan konstruksi atap dengan usuk
4/6 cm atau 5/7 cm dengan ukuran reng 2/3 cm atau 3/4 cm.
Bahan penutup atap: 5. Genteng Asbes Genteng asbes adal genteng yang terbuat dari bahan asbes yang sangat ringan. Biasanya pemasangannya dibuat gandengan. Kekuatannya
bervariasi tergantung produk dan jenisnya. Rangka penutup atap yang bisa digunakan sama dengan rangka yang digunakan pada genteng tanah atau keramik. Peamsangan jenis
genteng ini pada reng biasanya dilakukan dengan cara dipaku atau dibaut.
Bahan penutup atap: 6. Genteng Sirap kayu Sirap kayu adalah bahan penutup atap yang terbuat dari bilah – bilah kayu dengan ukuran bervariasi. Bentuk unit sirap kayu biasanya berupa bilah kayu yang berbentuk lembaran kayu panjang (misalnya 0,5 x 10 x 60 cm). Lapisan sirap kayu ini minimal dipakai sebanyak 3 lapis dan diapsang bertindih dengan cara zig – zag. Konstruksi atap sirap kayu menggunakan usuk ukuran 5/7 cm dengan jarak sekitar 30 – 50 cm dan ukuran reng yang digunakan tergantung pada ukuran sirapnya. Atap sirap mempunyai kekuatan yang baik karena berlapis – lapis, pekerja dapat berada diatasnya dengan hati – hati pada saat pemasangan penutup atap tersebut.
Bahan penutup atap: 7. Genteng Sirap daun Sirap daun adalah bahan penutup atap yang terbuat dari lapisan – lapisan daun yang tebal. Daunn yang digunakan biasanya jenisa daun palem atau rumput yang berbentuk memanjang. Prinsip atap sirap daun ini sama dengan sirap kayu dengan metoda yang berlapis – lapis. Konstruksi atap sirap daun dilakukan dengan cara yang sama dengan atap sirap, tetapi karen alasan umur daun yang relatif tidak tahan terhadap cuaca maka digunakan rangka penutup yang sesuai dengannya yaitu dengan menggunakan bambu atau kayu pohon palem (kelapa, dsb).
Bahan penutup atap: 8. Plat Beton Atap dak beton berasal dari beton bertulang yang dibuat lembaran dan dipakai sebagai atap. Karena bentuk lembaran yang lebar, maka atap dak beton memerlukan bahan gabungan antara beton dan baja tulangan. Atap dak hanya bertumpu pada konstruksi balok disekitarnya dan tidak lagi memerlukan kosnturksi lain seperti usuk dan reng bahkan kuda kuda ataupun gunungan. Konstruksi atap dak terdiri dari besi tulangan polos dengan diameter misal d8, d10, d12 tergantung beban yang diterimanya. Atap dak perlu dibuat kedap air yang bisa menggunakan zat water proofing atau dilapisi dengan plaster PC.
Bahan penutup atap: 9. Plat Baja Atap pelat baja adalah atap pelat yang terbuat dari lembaran baja. Atap ini tidak lagi memerlukan konstruksi atau rangka pendukung seperti reng dan usuk. Hanya saja pada bagian – bagian tertentu menggunakan gording untuk menyangga bagian – bagian yang memerluakan dukungan karena beban yang cukup besar. Spesifikasi baja yang digunakan bervariasi. Atap jenis ini sanga cocok digunakan untuk bangunan industri atau gudang dengan ketinggian yang cukup tinggi dan beban dinamis yang besar misal akibat angin, huan dan gempa bumi. Atap ini memerlukan coating atau pelapis luar misal cat agar tidak berkarat.
Bahan penutup atap: 10. Atap Seng Lembaran Atap seng lembaran adalah atap yang terbuat dari bahan seng dengan bentuk lembaran bergelombang dengan ukuran tertentu (misal 800x1200, 800,2400, dsb dengan tebal yang beragam. Ukuran produk seng yang relatif lebar ini sangat memudahkan dalam pemasangannya. Karena sifat seng yang sangat ringan dan tidak dapat patah, maka penutup atap seng hanya dipasang pada konstruksi yang sederhana yaitu dengan gording saja tanpa usuk dan reng. Dengan demikian konstruksi penutup atap seng lembaran sangat efisien. Konstruksi atap seng hanya menggunakan gording dengan ukuran yang tidak terlalu besar (misal ; kayu 6/12 atau 6/14) yang dipasang pada setiap jarak 1 m atau 1,5 m. cara terbaik bagi para pekerja jika berada diatas seng adalah dengan cara menginjak bagian yang berada langsung diatas kayu gording.
Bahan penutup atap: 11. Atap Asbes Lembaran Atap asbes lembaran adalah atap yang terbuat dari bahan asbes dengan bentuk lembaran bergelombang dengan ukuran bervariasi seperti atap seng gelombang, namun mempunyai ukuran gelombang yang berbeda yaitu gelombang besar dan kecil. Sifat asbes berbeda dengan sifat seng, asbes lebih getas dibanding seng, oleh karena itu asbes memerlukan konstruksi yang sedikit lebih rapat. Jarak antar gording berkisar 1 m – 1,5 m. Asbes gelombang besar relatif lebih kuat dibanding dengan asbes dengan gelombang kecil karena struktur bentuk lengkungnya. Konstruksi pemasangan asbes hampir sama dengan konstruksi pemasangan seng dengan menggunakan paku payung, namum paku payung pada pemasangan asbes biasanya berbentuk paku ulir agar tidak pecah.
Struktur Rangka Atap:
Bentuk: 1. Struktur Rangka Batang (Truss) 2. Struktur Portal Bahan: 1. Kayu 2. Baja 3. Beton bertulang / prategang
PONDASI
CONTOH PERENCANAAN PONDASI MENERUS
BETON BERTULANG
• Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil atau batu pecah, atau agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen dan air yang membentuk suatu massa mirip batuan. • Bahan lain (admixtures) dapat ditambahkan pada campuran beton untuk meningkatkan workability, durability, dan waktu pengerasan. • Beton mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, dan kekuatan tarik yang rendah. • Beton dapat retak karena adanya tegangan tarik akibat beban, susut yang tertahan, atau perubahan temperatur. • Beton bertulang adalah kombinasi dari beton dan baja, dimana baja tulangan memberikan kekuatan tarik yang tidak dimiliki beton. Baja tulangan juga dapat memberikan tambahan kekuatan tekan pada struktur beton.
Beton bertulang (reinforced concrete) Beton dan Baja Tulangan
Kuat dalam menahan gaya tekan (compression), namun lemah dalam menahan gaya tarik.
Memperkuat dan menahan gaya tarik
Perbedaan beton tidak bertulang dan beton bertulang
Beton tidak bertulang:
Beton bertulang:
• Terjadi retak/patah pada bagian tarik, meskipun P masih kecil • Keruntuhan mendadak
• Retak kecil, jumlah lebih banyak • Mampu menahan beban yang lebih besar • Keruntuhan tidak mendadak
BETON
Bahan Penyusun beton
•
semen
•
air
•
agregat halus (pasir),
ukuran butir ≤ 5 mm •
agregat kasar (kerikil, batu belah), ukuran butir > 5 mm
•
bahan tambah (admixture)
Faktor yang berpengaruh terhadap mutu beton •
umur beton
•
faktor air semen (water cement ratio)
•
proporsi campuran bahan penyusun
dan bahan tambah •
sifat mudah dikerjakan (workability)
•
perawatan beton (curing)
Kuat Tekan beton
P
pengujian silinder standar (diameter 15 cm, tinggi 30 cm) pada saat umur mencapai 28 hari.
30 cm
15 cm
P Tegangan (Mpa)
(b) Pengujian tekan
fc ’
0,45 fc’ Ec 1 c
cu
(a) Diagram tegangan – regangan beton
regangan
Beberapa penentu sifat-sifat beton dan nilainy adalah sebagai berikut (berdasarkan SNI ‘02): •
Tegangan tekan fc’
•
1,5 ' Modulus elastisitas untuk beton, Ec secara umum: w c 0,043 fc
•
untuk beton normal Ec = 4.700 fc'
(berat isi ± 23 kN/m3) •
Regangan c = 0,002 atau 0,2 %
•
Regangan cu = 0,003 atau 0,3 %
wc : berat isi beton (kg/m3) f’c : kuat tekan beton (MPa)
Pengujian Lentur P
f cr
P
My I
dengan: M : momen lentur
y : jarak dari grs. Netral
Diagram momen
ke sisi terluar
I : momen inersia tegangan tekan
gn.
tegangan tarik
Kuat tekan beton untuk perancangan Untuk perancangan struktur beton bertulang, kuat tekan beton silinder standar didasarkan pada hasil statistik pengujian tekan
beton dari sejumlah benda uji (minimal 30 buah). Dengan asumsi bahwa data terdistribusi secara normal, maka kuat tekan beton didapatkan dari rumus:
fc ' f 'cr 1,34s dengan: f’cr : kuat tekan rata-rata s : standar deviasi
Properties Beton Bertulang • • • • • • •
Kekuatan tekan Modulus Elastisitas Rasio Poisson Susut (Shrinkage) Rangkak (Creep) Kekuatan tarik Kekuatan geser
Kekuatan Tekan (fc’) • Tipikal kurva tegangan-regangan beton
Kekuatan Tekan (fc’) • Kurva tegangan regangan bersifat linier hingga 1/3 sampai 1/2 dari kekuatan tekan ultimate, setelah itu kurva bersifat non linier • Tidak terdapat titik leleh yang jelas, kurva cenderung smooth • Kekuatan tekan ultimate tercapai pada regangan sebesar 0.002 • Beton hancur pada regangan 0.003 sampai 0.004. Untuk perhitungan, diasumsikan regangan ultimate beton adalah 0.003 • Beton mutu rendah lebih daktail dari beton mutu tinggi, yaitu mempunyai regangan yang lebih besar pada saat hancur
Kekuatan Tekan (fc’) • Ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder beton (ukuran 15 x 30 cm) usia 28 hari • Dipengaruhi oleh: – – – – – – – –
Perbandingan air/semen (water/cement ratio) Tipe semen Admixtures/bahan tambahan Agregat Kelembaban pada waktu beton mengeras Temperatur pada waktu beton mengeras Umur beton Kecepatan pembebanan
Modulus Elastisitas, Ec •
Beberapa definisi: – Modulus awal, yaitu slope atau kemiringan kurva tegangan regangan di titik awal kurva – Modulus tangen, yaitu slope atau kemiringan di suatu titik pada kurva tegangan regangan, misalkan pada kekuatan 50% dari kekuatan ultimate
•
Nilai Modulus Elastisitas: – Ec = wc1.5 (0.043) fc’ (SI Unit) – Ec = wc1.5 (33) fc’ (Imperial Unit) Untuk beton normal, wc = 2320 kg/m3 (atau 145 lb/ft3 ): – Ec = 4700 fc’ (SI Unit) – Ec = 57000 fc’ (Imperial Unit)
BAJA TULANGAN
Baja tulangan Diagram tegangan-regangan baja tarik secara umum diperlihatkan pada gambar di bawah. tegangan fmaks
Modulus elastisitas:
fy
Es
fy
y
= 200.000 MPa
Es
y
maks
regangan
Diagram tegangan-regangan baja tulangan yang dibebani tekan dianggap mempunyai bentuk yang sama.
Stress – Strain Curve
Modulus of Elasticity
Modulus of Toughness: Total absorbed energy before rupture
Mutu baja tulangan baja tulangan: Jenis
Simbol
fy minimum [MPa]
Polos
BJTP 24
240
BJTP 30
300
BJTD 24
240
BJTD 30
300
BJTD 35
350
BJTD 40
400
BJTD 50
500
Deform
Tegangan leleh minimum sering digunakan sebagai dasar perencanaan. Dalam perencanaan beton bertulang tidak boleh didasarkan pada kuat leleh tulangan fy yang melebihi 550 MPa, kecuali untuk tendon pratekan.
Macam-macam bentuk baja tulangan deform
Ukuran Baja Tulangan Polos
Ukuran Baja Tulangan Deform
BETON BERTULANG f baja
beton
Komponen Struktur Beton Bertulang
Keuntungan Penggunaan Beton Bertulang untuk Material Struktur •
• • • • • • • •
Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi dibandingkan kebanyakan material lain. Cukup tahan terhadap api dan air. Sangat kaku dan kokoh. Pemeliharaan yang mudah. Umur bangunan yang panjang. Mudah diproduksi, terbuat dari bahan-bahan yang tersedia lokal (batu pecah/kerikil, pasir, dan air), dan sebagian kecil semen dan baja tulangan yang dapat didatangkan dari tempat lain. Dapat digunakan untuk berbagai bentuk elemen struktur (balok, kolom, pelat, cangkang, dll). Ekonomis, terutama untuk struktur pondasi, basement, pier, dll. Tidak memerlukan tenaga kerja dilatih khusus.
Kerugian Penggunaan Beton Bertulang untuk Material Struktur •
• • • • •
Mempunyai kekuatan tarik yang rendah sehingga memerlukan baja tulangan untuk menahan tarik. Memerlukan cetakan/bekisting serta formwork sampai beton mengeras, yang biayanya bisa cukup tinggi. Struktur umumnya berat karena kekuatan yang rendah per unit berat. Struktur umumnya berdimensi besar karena kekuatan yang rendah per unit volume. Properties dan karakteristik beton bervariasi sesuai dengan proporsi campuran dan proses mixing. Berubah volumenya sejalan dengan waktu (adanya susut dan rangkak).
Pemilihan bahan struktur yang akan digunakan untuk bangunan tertentu dipengaruhi oleh :
Perencanaan Struktur • Tujuan Disain: Struktur harus memenuhi kriteria berikut, – – – –
Sesuai dengan fungsi/kebutuhan Ekonomis Layak secara struktural Pemeliharaan mudah
• Proses Disain: – Definisi kebutuhan dan prioritas – Pengembangan konsep sistem struktur – Disain elemen-elemen struktur
Prinsip Dasar Disain • Kekuatan > beban • Berlaku untuk semua gaya dalam, yaitu momen lentur, gaya geser, dan gaya aksial • Rn > 1S1 + 2S2 + … • adalah faktor reduksi kekuatan/tahanan, i adalah faktor beban • bervariasi sesuai dengan sifat gaya, – – – – –
Lentur, = 0.90 Geser dan torsi, = 0.85 Aksial tarik, = 0.90 Aksial tekan, dengan tulangan spiral, = 0.75 Aksial tekan, dengan tulangan lain, = 0.70
SELESAI
