Konstruksi dan Detail Beton Bertulang

Konstruksi dan Detail Beton Bertulang

Konstruksi Beton Bertulang

Hingga saat ini, penggunaan konstruksi beton tetap menjadi pilihan utama dalam pembangunan. Keputusan ini didasarkan tidak hanya pada kemudahan pengerjaan dan kekuatan tekan yang tinggi, melainkan juga karena mudahnya mendapatkan bahan-bahan penyusun serta kelancaran dalam proses produksi beton.

Sistem Konstruksi Beton Bertulang

Sistem konstruksi beton yang digunakan antara lain:

a) Slab dan Balok

Lantai dan Balok

Dalam berbagai sistem beton bertulang, yang paling sederhana adalah lantai satu arah konvensional [Gambar (a)]. Keuntungan dari sistem ini adalah kemudahannya dalam pelaksanaan. Sistem ini, dengan tinggi yang tetap, cocok terutama untuk bentang kecil. Namun, untuk bentang yang lebih besar, berat sendiri lantai menjadi sangat besar, sehingga lebih efisien menggunakan lantai ber-rusuk [Gambar (b) berikut].

Sistem balok satu arah dengan lantai satu arah melintang dapat digunakan untuk bentang yang relatif panjang (terutama jika balok tersebut post-tensioned) dan mampu menopang bentang yang besar. Sistem seperti ini biasanya memiliki tinggi yang lebih besar. Jarak antar balok biasanya ditentukan berdasarkan kebutuhan untuk mendukung lantai melintang.

Sistem konstruksi untuk struktur beton

b) Sistem Plat Ber-rusuk Satu Arah

Sistem Lantai Ber-rusuk Satu Arah

Sistem lantai dengan rusuk satu arah terdiri dari lantai berusuk yang dibuat dengan menuangkan beton pada perancah baja atau fiberglass berbentuk khusus [lihat gambar (c) diatas]. Balok melintang dengan berbagai tinggi dapat dengan mudah dicor di tempat, sehingga dalam sistem ini, pola denah kolom dapat sangat bervariasi. Balok memanjang juga dapat dengan mudah dicor di tempat dengan mengatur jarak panjangnya. Plat ber-rusuk ini dapat memiliki bentang lebih besar dibandingkan dengan plat massif, terutama jika plat ber-rusuk tersebut diberi pasca-tegangan (post-tensioned). Penopang vertikal dalam sistem ini bisa berupa kolom atau dinding bata yang menahan beban.

Sistem kolom dan plat ber-rusuk memiliki kemampuan besar dalam menahan beban horizontal karena balok, baik yang membujur maupun melintang, dicor menjadi satu dengan sistem lantai. Dengan demikian, aksi rangka akan terjadi pada kedua arah, baik tranversal maupun longitudinal.

c) Konstruksi Plat Datar

Lantai datar adalah sistem slab beton bertulang dua arah dengan tinggi konstan [lihat Gambar (d) diatas]. Konstruksi ini cocok untuk digunakan pada beban atap dan lantai ringan dengan bentang relatif pendek. Sistem ini sering digunakan pada konstruksi rumah, dan meskipun lebih cocok dengan pola kolom yang teratur, masih bisa digunakan dengan pola kolom yang tidak teratur. Meskipun sistem lantai datar ini tidak dapat memiliki bentang sebesar sistem yang menggunakan balok atau rusuk, namun memungkinkan untuk memperoleh jarak plafon ke lantai yang lebih kecil daripada sistem lainnya. Pada lantai datar, diperlukan lebih banyak tulangan baja karena ketebalan plat yang digunakan relatif tipis.

Faktor desain yang kritis pada lantai datar umumnya terletak pada geser pons di pertemuannya dengan kolom. Oleh karena itu, dibutuhkan tulangan khusus di daerah ini. Kolom yang berada di tepi plat biasanya ditempatkan agak ke dalam untuk memastikan bahwa luas kritis pons tetap besar.

Kestabilan lateral untuk seluruh susunan plat dan kolom juga harus diperhatikan. Karena plat dan kolom dicor secara monolit, titik hubungnya relatif kaku dan memberikan kontribusi pada tahanan lateral struktur, terutama untuk gedung bertingkat rendah. Namun, karena elemen plat tipis, tahanan ini terbatas. Pada struktur bertingkat tinggi, kestabilan terhadap beban lateral dapat dicapai dengan menggunakan dinding geser atau elemen inti yang dicor di tempat, biasanya terletak di sekitar elevator atau tangga.

Sistem lantai datar memiliki keuntungan lain, yaitu kemudahan pembuatan perancah. Perilaku planar pada permukaan bawah juga memudahkan desain dan penempatan komponen gedung lainnya. Sistem ini sering digunakan pada gedung apartemen dan asrama yang membutuhkan ruang fungsi yang tidak terlalu besar, namun memerlukan banyak ruangan.

d) Konstruksi Slab Datar

Lantai datar adalah sistem beton bertulang dua arah yang mirip dengan plat datar, namun dengan perbedaan pada luas kontak antara plat dan kolom yang diperbesar menggunakan drop panels dan/atau kepala kolom [lihat Gambar (e) diatas]. Drop panels atau kepala kolom berfungsi untuk mengurangi risiko terjadinya keruntuhan geser pons. Sistem ini terutama cocok untuk kondisi pembebanan yang relatif berat, seperti pada gudang, dan sesuai untuk bentang yang lebih besar daripada lantai datar biasa. Penggunaan drop panels dan kepala kolom juga berkontribusi dalam meningkatkan tahanan sistem lantai-dan-kolom terhadap beban lateral.

e) Konstruksi Slab dan Balok Dua Arah

Sistem lantai dan balok dua arah terdiri dari lantai dengan balok beton bertulang yang dicor di tempat secara menyatu (monolit), dan balok ini ditempatkan di sekeliling lantai [lihat Gambar (f) diatas]. Sistem ini efektif untuk kondisi beban besar dan bentang menengah. Bahkan, beban terpusat yang signifikan dapat diatasi dengan baik ketika diterapkan langsung di atas balok. Penyangga vertikal selalu diperlukan dalam bentuk kolom pada sistem ini. Dengan balok dan kolom yang dicor menyatu, sistem ini secara alami membentuk rangka pada kedua arah, meningkatkan kapasitas tahanan terhadap beban lateral. Karena keunggulannya ini, sistem dua arah ini sering digunakan pada gedung bertingkat tinggi.

f) Slab Wafel

Slab wafel atau waffle slab adalah sistem beton bertulang dua arah dengan tinggi yang konstan, memiliki rusuk di kedua arah [lihat Gambar 7.6(g)]. Rusuk ini terbentuk melalui cetakan khusus dari baja atau fibreglass. Rongga yang tercipta oleh rusuk ini sangat mengurangi berat sendiri struktur. Untuk bentang yang besar, slab wafel lebih menguntungkan dibandingkan dengan plat datar. Slab wafel juga dapat diperkuat dengan pasca tarik untuk digunakan pada bentang yang lebih besar.

Di sekitar kolom, slab wafel biasanya tetap tebal. Daerah yang kaku ini berfungsi serupa dengan drop panels atau kepala kolom pada slab datar. Hal ini mengurangi risiko keruntuhan geser pons dan meningkatkan kapasitas tahanan momen sistem ini, termasuk kapasitas pemikulan beban.

g) Bentuk Lengkung

Setiap bentuk lengkung, baik tunggal maupun ganda, seperti silinder, kubah, dan sebagainya, dapat dibuat menggunakan beton bertulang. Umumnya, cangkang beton tersebut diperkuat dengan jaringan tulangan baja di dalamnya. Pada area yang mengalami gaya internal besar, jumlah tulangan biasanya lebih banyak. Pemberian pasca tarik umumnya dilakukan pada elemen-elemen khusus, contohnya adalah cincin tarik pada kubah.

h) Elemen Beton Pracetak

Elemen beton pracetak adalah elemen yang dibuat di luar lokasi bangunan dan harus diangkut ke tempat penggunaannya. Elemen ini biasanya memiliki bentang satu arah dan sering kali dilengkapi dengan pratarik. Ada berbagai bentuk penampang melintang yang dapat disesuaikan dengan berbagai kondisi bentang dan beban. Elemen pracetak ini lebih sering digunakan untuk beban yang terdistribusi merata, seperti pada lantai atau atap, dan kurang cocok untuk beban terpusat atau beban besar yang terdistribusi. Umumnya, elemen struktur pracetak ini ditumpu secara sederhana.

Penting untuk dicatat bahwa pembuatan hubungan yang dapat menahan gaya momen memerlukan konstruksi khusus, yang seringkali sulit dilakukan. Oleh karena itu, penggunaan elemen ini sebagai kantilever besar juga terbatas. Namun, keunggulan penggunaan elemen pracetak sangat terasa ketika digunakan untuk bagian yang berulang.

i) Papan Beton Pracetak

Papan beton pracetak dengan bentang pendek memiliki bentang sedikit lebih besar daripada papan kayu. Biasanya, di atas papan beton pracetak ini terdapat permukaan beton yang dicor di tempat, yang sering disebut sebagai "wearing surface." Permukaan ini digunakan di atas balok beton bertulang pracetak atau joist web terbuka. Papan beton dengan bentang besar dapat memiliki rentang antara 16 dan 34 kaki (5 hingga 11 meter), tergantung pada lebar dan tinggi elemennya. Papan beton ini biasanya diberi prategang dan memiliki rongga untuk mengurangi berat sendiri. Beton yang dicor di tempat di atas papan pracetak berfungsi sebagai penghubung geser antara elemen-elemen yang terhubung, sehingga struktur ini dapat berperilaku sebagai plat satu arah.

Papan beton umumnya cocok digunakan untuk memikul beban atap atau beban lantai yang tidak terlalu berat. Papan beton pracetak selalu ditumpu secara sederhana dan seringkali digunakan bersama dengan dinding pemikul beban sebagai sistem penumpu vertikalnya (dinding ini sebaiknya terbuat dari bata atau beton, bukan kayu). Papan tersebut juga dapat digunakan bersama dengan balok beton bertulang atau balok baja.

j) Bentuk T Rangkap dan Kanal

Elemen prategang dan pracetak dengan satu arah dan ber-rusuk dapat digunakan untuk bentang yang panjang [lihat Gambar (i) diatas]. Jenis elemen ini sering digunakan untuk menopang beban mati dan hidup pada atap. Di atas elemen ini, umumnya menggunakan beton yang dicor di tempat sebagai lantai, sekaligus sebagai penghubung dengan elemen T lain yang berdekatan.

k) Bentuk T Tunggal

Elemen prategang dan pracetak yang besar, biasanya memiliki bentang relatif yang panjang. Elemen ini jarang digunakan untuk situasi dengan bentang kecil karena pemasangannya yang sulit. Elemen ini selalu ditopang secara sederhana dan dapat digunakan untuk menopang beban yang relatif besar. Sebagai contoh, elemen ini cocok untuk digunakan dalam garasi dan bangunan lain yang memiliki bentang besar serta beban yang lebih besar dari beban biasa [lihat Gambar (j)].

l) Sistem Gedung Khusus

Beberapa sistem dapat digabungkan untuk membentuk sebuah gedung secara menyeluruh [lihat Gambar (l)]. Pendekatan yang umum digunakan untuk konstruksi rumah ini dapat dibagi menjadi dua kelompok: (1) sistem-sistem yang memiliki elemen datar atau linear (yang tidak diproduksi di lokasi), seperti dinding atau sistem lain yang membentang secara horizontal, kemudian dipasang di lokasi (biasanya dengan sistem pascatarik) untuk membentuk suatu volume; dan (2) sistem-sistem yang telah membentuk volume di luar lokasi dan kemudian diangkut ke lokasi.

Ukuran Elemen

Pada Gambar berikut, terlihat batasan-batasan bentang dan tinggi yang umum digunakan untuk beberapa sistem beton bertulang. Kolom beton bertulang biasanya memiliki perbandingan tebal terhadap tinggi (t/h) yang bervariasi, mulai dari 1:15 untuk kolom yang pendek dan memiliki beban ringan, hingga sekitar 1:6 untuk kolom yang tinggi dan dibebani besar pada gedung bertingkat banyak. Adapun dinding beton bertulang yang berfungsi sebagai pemikul beban memiliki perbandingan t/h yang berkisar antara 1:22 dan 1:10.

Perkiraan batas bentang untuk berbagai sistem beton

Detail Beton bertulang

Selengkapnya mengenai Teknik Struktur Bangunan

Buku PR, TUGAS, dan Catatan Sekolah