www.iappi_indonesia.org, twiter @iappi_ind,fb iappi FISIK MATERIAL PENYUSUN PERILAKU
STRUKTUR BETON PRACETAK/PRATEGANG OLEH: DR.IR. HARI NUGRAHA NURJAMAN,MT PELATIHAN PERENCANA BETON PRACETAK UNTUK STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG BALAI PELATIHAN KONSTRUKSI PUSAT PEMBINAAN KOMPETENSI DAN PELATIHAN KONSTRUKSI BADAN PEMBINA KONSTRUKSI KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM DAN PERUMAHAN RAKYAT MEDIA HOTEL AND TOWERS 24 -28 NOVEMBER 2014
Slide-1
DAFTAR ISI
Pendahuluan Material Beton Material Baja Kombinasi Beton - Baja
Slide-2
PENDAHULUAN
Pada bab ini disajikan perilaku fisik material penyusun struktur beton Tujuan : agar dapat mengenal perilaku material, sehingga dapat secara bijaksana menggunakannya jika digunakan sebagai alternatif komponen struktur
Slide-3
MATERIAL BETON
Umum
Bahan : semen, air, agregat (kasar dan halus) Proses hidrasi semen + air mengikat agregat = material keras Batu buatan,heterogen, anisotropik,anorganik, geologik, Kuat di tekan, lemah di tarik
Aspek Kekuatan
Parameter : Kuat tekan (fc’, bk ), kuat tarik (ft, fr) Parameter campuran : w/c Sifat : riwayat waktu & variabel random Slide-4
MATERIAL BETON
Slide-5
MATERIAL BETON
Aspek Kekuatan Riwayat
Kekuatan
Pencampuran Proses
--- kekuatan nol
hidrasi
setting s/d 72 jam pembentukan kerangka utama beton pertumbuhan kekuatan cepat Reaksi eksotermal
Setelah
kerangka utama struktur terbentuk pertumbuhan kekuatan melambat Disepakati usia 28 hari dijadikan standar Slide-6
MATERIAL BETON 3 0,40
7 0,65
14 0,88
21 0,95
28 1,00
90 1,20
365 1,35
Semen Portland dengan kekuatan awal yang tinggi
0,55
0,75
0,90
0,95
1,00
1,15
1,20
Kuat tekan (%)
Umur beton (hari) Semen Portland biasa
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
Semen Portland biasa Semen Portland yang diperkuat sejak awal 0
4
8
12
16
20
Umur Beton (Hari)
24
28
Slide-7
MATERIAL BETON
Aspek Kekuatan Kekuatan
sebagai variabel acak
Konsekuensi
dari sifat heterogen Kuat tekan karakteristik (fc’ atau bk) Diperoleh dari test benda uji Kubus (PBI 71) Silinder (TCPSB 91/SNI 2002)
Parameter
variabel acak : nilai rata2 dan standar
deviasi Slide-8
MATERIAL BETON Benda Uji 150mm
H=300mm
150mm 150mm 150mm
fc’ = 0,83 bk Hubungan kuat tekan karakteristik (kuat tekan yang mempunyai resiko kegagalan 5%), kuat tekan rata-rata dan standar deviasi
fc’ = fc – 1,64 fc
Slide-9
MATERIAL BETON fc MPA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 fc avr
Contoh-contoh kekuatan fc-fcavr 31 32 33 27 30 28 29 30 29 31 30 sum std dev
(fc-fcavr)^2 1 2 3 -3 0 -2 -1 0 -1 1
1 4 9 9 0 4 1 0 1 1 30 1.825742
fc = 30 +/- 1.82 MPA fc' 27.01 Mpa berapa resiko fc < 30 Mpa = 40% ! menurut data deskrit kuat tekan rata-rata tidak sama dengan kuat tekan karakteristik
fc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
fc-fcavr 35 36 33 27 30 24 25 30 29 31 30
fc = fc'
(fc-fcavr)^2 5 6 3 -3 0 -6 -5 0 -1 1
25 36 9 9 0 36 25 0 1 1 142 3.972125
30 +/- 3.97 MPA 23.49 Mpa
fc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
fc-fcavr 35 36 33 30 30 31 30 30 31 31 31.7
(fc-fcavr)^2 5 6 3 0 0 1 0 0 1 1
25 36 9 0 0 1 0 0 1 1 73 2.848001
fc = 30 +/- 3.97 MPA fc' 27.03 Mpa berapa resiko fc < 30 Mpa = 0% ! menurut data deskrit ok!
Slide-10
MATERIAL BETON
Trial mix – uji komposisi campuran baru : sampel banyak (PBI 71, SNI 2002) Proofing test, sampel secukupnya (PBI 71, SNI 2002) Jika ada perubahan komposisi karena permasalahan sumber material dan belum pernah ada presedennya --- trial mix ulang Slide-11
MATERIAL BETON
Kalau ada indikasi tidak masuk Test
hammer atau core drill. Jika >80% OK Kalau tidak masuk juga load test > 70% OK Kalau tidak masuk analisis ulang dengan mutu aktual Masih
OK Beban dikurangi Diperkuat Slide-12
MATERIAL BETON
Aspek Kekuatan
Kuat tarik : lentur (fr) dan tarik belah (ft)
fr =
ft = 0,5 fc’ Dan fr = 0,7 fc’
M W
=
6 Pa bh2
Mutu tinggi (Mpa)
ft = 0,4 fc’ Dan fr = 0,62 fc’
Beton biasa (Mpa)
Slide-13
MATERIAL BETON
Aspek Hukum Konstitutif Non
linier dan Getas Dianggap linier sampai 50% fc’ ---modulus sekan
0 < < 2c c 2 fc = - fc” 0 0 2fc" E= 0
E = 4730 fc’ (Mpa)
Slide-14
MATERIAL BETON
Perilaku susut Selama
proses hidrasi susut besar, beton bisa retak Biasanya ada sisa air yang tidak terikat semen selama proses hidrasi Air bisa menguap karena cuaca, volume berkurang, beton menyusut Harus diperhatikan dalam desain beton prategang
sh
sh = 12,56 – 10-6 (90 – H) t
Slide-15
MATERIAL BETON
Perilaku rangkak Merapatnya
rongga-rongga beton karena beban tertahan (sustained load) Beban tertahan : berat sendiri, beban mati tambahan, prategang Harus diperhatikan dalam perencanaan prategang
Slide-16
MATERIAL BETON
Usaha memberi perilaku khusus pada beton Kimia
:
Akselerator Retarder Plastisizer
Fisika
:
Beton ringan : agregat ringan, aerasi, Perawatan beton :steam curing, wet curing
Kimia-Fisika
: Beton kinerja tinggi Slide-17
MATERIAL BETON
Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara kimia Akselerator
: mempercepat pengerasan beton
Industri pracetak Mempercepat waktu konstruksi Pertumbuhan kekuatan melambat dan jika tidak ada penyesuaian campuran kekuatan akhir < kekuatan tanpa akselerator
Slide-18
MATERIAL BETON
Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara kimia Retarder
: memperlambat pengerasan beton
Jika tempat pembuatan dan pengecoran jauh Perhatikan baik-baik trial mix, kalau salah mutu tidak akan tercapai
Slide-19
MATERIAL BETON
Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara kimia Plastisizer
Mempertinggi workability beton pada w/c rendah Banyak digunakan pada beton mutu tinggi Dosis harus tepat, pakai trial mix
Additif
Kimia :
Tidak bisa dosis disuperposisi langsung untuk mendapatkan dua perilaku dari dua bahan Perlu ada trial mix tersendiri untuk menggabungkan dua perilaku dari dua bahan additif
Slide-20
MATERIAL BETON
Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara fisika: Beton
ringan
Agregat ringan : bahan fly ash, clay shale ( = 12 – 18 kN/m3) Bahan aerasi : hebel, celcon ( < 10 kN/m3)
Bahan
serat : (steel, slug, polymer ) : mempertinggi kuat tarik beton Perawatan beton (Curing) :
Steam curing
Penggunaan uap panas : hangat dan lembab Katalisator proses hidrasi, mempercepat pengerasan beton Pertumbuhan kekuatan melambat setelah proses hidrasi
Wet Curing :
diperlukan untuk menjaga pertumbuhan kekuatan beton Sebaiknya dilakukan sampai 2 minggu
Slide-21
MATERIAL BETON
Slide-22
MATERIAL BETON
1. 2. 3. 4.
Beton normal (tanpa steam dengan wet curing) Beton dengan steam & wet curing Beton tanpa curing Beton dengan steam curing tapi tanpa wet curing
Slide-23
MATERIAL BETON
Usaha memberi perilaku khusus pada beton secara kimia + Fisika Membuat
beton kinerja tinggi Bahan berbasis silikat seperti fly ash dan silicafume : Material yang lebih halus dari semen memperbaiki gradasi (fisika) Material mengikat kapur mati sisa proses hidrasi (kimia)
Beton
mutu tinggi --- keruntuhan di aggregat (bukan di spesi) Kekuatan beton +/- 70% kekuatan agregat Kuat tekan beton di lapangan: 40% – 60% dari lab. Slide-24
MATERIAL BETON
Beton normal hancur di Pasta
Beton mutu tinggi hancur di agregat
Slide-25
MATERIAL BETON Grand
Wisata (girder fc’= 60 MPa, H=2 m)
Slide-26
MATERIAL BAJA
Umum
Bahan : senyawa logam Besi (Fe) + karbon (C) Logam :Unsur daktail,Homogen,isotropik Baja dibuat di tanur tinggi Kadar karbon mempengaruhi kekuatan dan daktilitas Kuat di tarik, “lemah” di tekan (masalah stabilitas) Konduktor (jika terbakar merambat dengan cepat dan meleleh) Reaktif (cepat berkarat) Tidak punya sifat susut dan rangkak, tapi punyai sifat relaksasi
Aspek Kekuatan
Parameter : Kuat tarik Baja lunak : kuat tarik leleh (fy) Baja mutu tinggi : kuat putus (fu)
Slide-27
MATERIAL BAJA
Baja lunak Kadar
karbon rendah Bersifat daktail (bisa lebih dari 100) Bentuk: Tulangan deform (U39, BJTD 40, fy = 400 MPa) D13, D16, D19, D22, D25, D32 Tulangan polos (U24, BJTP 24, fy = 240 MPa) 6, 8, 10 Baja Profil (BJ 37, fy = 240 MPa) --- WF, Box, Pipe
Slide-28
MATERIAL BAJA
fs = Es . s fs = fy
<y >y …..(9)
Es = 200000 MPa
=
u y
Slide-29
MATERIAL BAJA
Baja mutu tinggi Kekuatan
tinggi tapi bersifat getas Biasa dipakai pada struktur prategang Cara pembuatan
Kadar karbon tinggi Dibuat dari baja lunak melalui proses “cold drawing”
Bentuk:
Wire Polos B.S. S896 – 1980 (fpu = 1670 MPa) JIS G3536 – 1988n (fpu = 1420 MPa) Strand ASTM A 416 Grade 270 Low Relaxation (fpu = 1860 MPa) Bar
Slide-30
MATERIAL BAJA
Slide-31
MATERIAL BETON - BAJA No
Sifat
Beton
Baja
1.
Kekuatan
Baik ditekan. Lemah ditarik
Lemah ditekan Kuat ditarik
2.
Jenis material
Geologik ~ Heterogen
Logam ~ Homogen
3.
Sifat keruntuhan
Getas
Daktail
4.
Durabilitas
5.
Penghantar panas
Baik Buruk (Isolator) Tahan api
Buruk (berkarat) Baik (konduktor) Tak tahan api
6.
Harga
Murah
Mahal
Slide-32
MATERIAL BETON-BAJA
Struktur Beton Bertulang
Struktur Beton Prategang
Beton dan Baja tulangan lunak Tulangan diletakkan di daerah tarik beton Tegangan tekan ditahan beton Tegangan tarik ditahan tulangan baja Beton mutu tinggi dan baja mutu tinggi Kelemahan tarik beton dikompensasi oleh tegangan prakompresi yang diberi melalui sistem prategang
Struktur komposit
Beton dan baja profil Perilaku mendekati struktur baja
Slide-33
MATERIAL BETON - BAJA 1. Material
2. Sifat 3. Performa 4. Cara Perencanaan
5. Metoda Pelaksanaan 6. Biaya
Beton bertulang Beton normal Baja tulangan lunak & pasif Daktail pada kondisi underreinforced Kondisi retak pada beban layan Umumnya metoda kekuatan batas
Beton Prategang Komposit Beton mutu tinggi Beton normal Baja mutu tinggi & Baja profil aktif Getas Daktail
Mudah Murah
Perlu spesialis Pratarik ~ murah Pasca tarik ~ mahal
Kondisi utuh pada Kondisi elastik beban layan pada beban layan Metoda elastik Metoda elastik Pengaruh sifat jangka panjang beton & baja Stress control Sedang Mahal
Slide-34
