KONKRIT BERTETULANG

OBJEKTIF AM
Memahami pengetahuan asas mengenai konkrit bertetulang dan penggunaannya di dalam industri pembinaan
OBJEKTIF KHUSUS

Di akhir unit ini anda dapat :

ü      Mentakrifkan konkrit bertetulang.

ü      Menerangkan sifat-sifat konkrit bertetulang.

ü      Penentuan bahan-bahan

ü      Menerangkan kelebihan tetulang keluli.

ü      Menyatakan perbandingan konkrit dan keluli.

ü      Menerangkan kaedah pembinaan konkrit bertetulang.

ü      Menjelaskan penggunaan kotak bentuk dalam pembinaan konkrit bertetulang.

PENGENALAN KONKRIT BERTETULANG

5.1.1            Takrifan Konkrit Bertetulang

·         Konkrit bertetulang ialah suatu pembentukan hasil gabungan dari sifat-sifat yang berbeza pada konkrit dan keluli.  Gabungan ini dapat menghasilkan satu kekuatan untuk menahan daya mampatan dan tegangan.

·         Bahan-bahan ini merupakan bahan-bahan binaan  yang kuat dan tahan lasak bagi menjadikannya sebagai suatu anggota bangunan.  Ia boleh dibentuk kepada bentuk-bentuk yang berbeza-beza dengan saiz yang berubah-ubah.  Misalnya dari suatu tiang segiempat yang mudah hinggalah kepada bentuk kubah (dome) yang langsing dan melengkung.

Gambar 5.1 : Pembinaan menggunakan konkrit bertetulang

5.2   Sifat-sifat Konkrit Tetulang

              

a)     Kekuatan tegangan konkrit bersamaan 10 % daripada kekuatan mampatannya.

b)     Rekabentuk konkrit tetulang dibuat  beranggapkan konkrit tidak dapat mengatasi rintangan daya-daya tegangan.

c)     Tetulang direkabentuk untuk mengambil daya-daya tegangan yang dipindahkan melalui ikatan permukaan dua bahan tersebut iaitu konkrit dan tetulang.

d)     Jika ikatan (dalam) lekatan permukaan kedua-dua bahan tidak mencukupi, tetulang akan tergelincir dari konkrit dan tidak akan ada tindakan gabungan konkrit dan keluli.

e)     Konkrit hendaklah dimampatkan / dipadatkan dengan baik di sekeliling tetulang semasa pembinaannya.

f)       Sebagai tambahan, tetulang yang digunakan hendaklah terdiri daripada tetulang yang mempunyai permukaan berpintal / bertindan untuk mendapatkan cengkaman tambahan mekanikal (ribbed and twisted bar).

5.3  Penentuan Bahan-bahan

a)     Simen

Terdiri daripada simen baru (fresh). Bersih daripada ketulan-ketulan mengeras dan disimpan di dalam bangunan simpanan (store) yang kalis air / cuaca dengan lantainya yang dinaikkan dari permukaan bumi.

b)     Batu baur

Bahannya mestilah bersih, tajam dan mempunyai gred yang baik, misalnya pasir sungai yang bebas dari segala kotoran. Bagi pasir yang kotor (mengandungi lumpur, kelodak dan daun-daun mati), ia mestilah dibasuh dahulu dan seelok-eloknya ditapis.

c)     Batu baur kasar

Mestilah didatangkan dari kuari yang dibenarkan, misalnya batu kelikir atau batu kapur.  Ianya mesti dari gred yang baik dan sekata dengan saiznya 6 – 12 mm.  Bahan ini mestilah bebas dari kelodak, lumpur atau semua jenis kotoran.

d)     Air

Hendaklah bersih dan baru (dari jenis air yang boleh diminum).  Ianya diambil dari punca air yang sebenar.

5.3.1            Konkrit

●  Konkrit merupakan bahan campuran batu baur, simen dan air, dan apabila bertindak antara simen dan air ia akan memejal dan padu.

●  Konkrit adalah keras dan merapuh.  Kekuatannya bergantung kepada kadar  bancuhan, umur kematangannya dan lain-lain lagi. 

●  Kekuatan ketara yang ada pada konkrit adalah lemah pada daya tegangan iaitu kira-kira 1/10 daripada kekuatan mampatannya.

●  Konkrit akan terus bertambah kekuatannya terutamanya pada peringkat awal beberapa minggu dan ia akan berterusan secara perlahan selepas dari itu.  Di peringkat 28 hari, konkrit telah mencapai tiga perempat (3/4) daripada kekuatan maksimumnya. Sifat kekuatan inilah kerja binaan dapat dijalankan dengan lebih maju (progress) lagi.

●  Kuantiti penggunaan air juga penting.  Jika terlalu banyak air, ia akan melemahkan sifat kekuatan konkrit dan jika terlalu berkurangan pula ia akan menyebabkan konkrit sukar untuk dimampat dan dipadukan.

●  Kuantiti penggunaan air adalah bergantung kepada jenis batu baur yang digunakan dan kuantiti simen itu sendiri.  Tetapi biasanya ialah lebih sedikit atau separuh daripada jumlah berat simen.

●   Bagi kerja kecil, simen biasanya boleh dibeli dalam kampit 50 kg dan dengan beg simen ini bolehlah dijadikan sebagai satu kadar bancuhan seperti berikut:

i)                    simen 50 kg

ii)                   pasir 85 kg

iii)                 kelikir 160 kg

iv)               air 28 kg

●   Bagi kerja yang besar, simen dibekalkan dalam kelompokan besar 1 meter padu dan ini bolehlah juga dijadikan sebagai satu kadar bancuhan seperti berikut:

i)                    simen 360 kg

ii)                   pasir 600 kg

iii)                 kelikir 1150 kg

iv)               air 200 kg

●   Bancuhan yang diterangkan di atas adalah dikenali sebagai bancuhan diterangkan (prescribed mix) dan dari bancuhan ini kiub konkrit 150 mm dibentuk dan dibiarkan selama 28 hari.  Purata kekuatan dari keputusan ujian kiub yang ada ialah 33 N/mm² dan biasanya tidak ada yang kurang daripada 25 N/mm².

●  Jika ada yang mempunyai kekuatan yang kurang daripada 21 N/mm², ini menunjukkan ada sesuatu yang diluar dari prosedur penyediaan kiub iaitu simen, batu baur dan kadar bancuhan atau mungkin pada kaedah ujian mampatan. 

●  Biasanya kiub 150 mm pada peringkat umur 28 hari mempunyai kekuatan minima 25 N/mm² dan dengan alasan ini kita menamakannya sebagai konkrit gred 25 dan 25 N/mm² adalah kekuatan ciri bagi konkrit (fcu) tersebut.

●   Bancuhan rekabentuk adalah merupakan bancuhan yang memerlukan data-data yang berkaitan dengan sejarah bahan-bahan yang digunakan, penggunaan jentera pembancuh dan sistem penyeliaan.

●   Konkrit lain juga digredkan mengikut sistem yang sama iaitu gred 20, 30, 40 dan lain-lain lagi.  Konkrit gred 20 biasanya digunakan untuk tiang / balak untuk superstruktur yang besar saiznya.  Konkrit gred 40 biasanya digunakan di keadaan tertentu, terutama untuk mengelakkan saiz yang terlalu besar bagi bangunan rendah atau bagi struktur tinggi.

●   Konkrit gred 25 adalah dari jenis yang biasa digunakan pada struktur yang kerap didapati pada hari ini dan penggunaan simennya mestilah ekonomi dan keputusan kiub yang dihasilkan mencapai matlamat tanpa menimbulkan kesukaran.

●   Terdapat dua (2) faktor di mana konkrit patut dikenakan tetulang untuk kegunaan praktikal selain dari kemampuannya terhadap kekuatan mampatannya iaitu:

i)       Pertambahan kekuatan

Pertambahan kekuatan konkrit berlaku mengikut pertambahan umurnya iaitu ia bertambah dengan cepat di peringkat awal dan akan berkurangan kemudiannya.  Perubahan tipikal dalam kekuatan bagi konkrit simen Portland yang dibenarkan dalam CP 110 ialah:

Jadual 5.1   Perubahan tipikal kekuatan Simen Portland dalam CP 110

Umur	7 hari	1 bulan	2 bulan	3 bulan	6 bulan	1 tahun
Kekuatan N/mm2	16.5	25.0	27.5	29.0	30.0	31.0

Sumber : Nota Panduan Politeknik Malaysia (Teknologi Konkrit)

ii)       Ciri-ciri ketahanan (durability) konkrit

Struktur konkrit direkabentuk dan dikira untuk jangka masa panjang dan memerlukan pemeliharaan yang sedikit.  Sifat ketahanan konkrit dipengaruhi oleh :

●   Keadaan pendedahannya.

●   Mutu konkrit

●   Tebal penutup (concrete cover)

●   Lebar permukaan keretakan

Pendedahan struktur akan mempengaruhi campuran simen yang diperlukan; penggunaan bahan dan nisbah air-simen; tebal minima penutup konkrit serta penggunaan jenis simen misalnya simen rintangan sulfat.

Mengadakan penutup konkrit  adalah untuk bertujuan menghalang ejen pengaratan dari merosakkan tetulang, melindungi tetulang dari  mengalami kenaikan suhu yang cepat serta menghilangkan kekuatannya semasa kebakaran.

iii)               Kesimpulan

a)     Pemilihan jenis konkrit dipengaruhi oleh kekuatan yang diperlukan.

b)     Kekuatan konkrit diperolehi dengan mengukur kekuatan hancur contoh kiub yang diawetkan.  Pada kebiasaannya  kekuatan untuk 7 atau 28 hari diukurkan.

c)     Kekuatan konkrit diketahui melalui gred  yang diberikannya.

5.3.2    Keluli / Bar Tetulang

Keluli bukanlah logam asli kerana keluli lembut biasanya mengandungi 90 % besi dan 10 % terdiri daripada setengah bahagian manganese, suku bahagian karbon dan selebihnya ialah silikon, sulfur dan fosforus.  Dari bahan kandungan minor tadi, karbonlah yang terpenting.

a)            Jenis Keluli

Keluli lembut tergelek panas biasanya mempunyai pemukaan yang licin.  Oleh itu keluli jenis ini senang dibengkokkan dan memerlukan jejari yang kecil. Contohnya dawai keluli pengikat tiang atau balak kecil.

Keluli alah tinggi tergelek panas ialah keluli yang mempunyai bahan kandungan karbon yang lebih dari keluli lembut biasa.  Ianya dikilangkan dengan permukaan kasar yang bertindih.

Keluli alah tinggi kerja sejuk mempunyai permukaan bertindih-tindih berbentuk pintal empat segi, juga disebut sebagai “deformed bar” atau bar dibentuk. 

Bentuk piawai bar dan cara menjadualkan tetulang ditentukan dalam BS 446.  Jenis tetulang (keluli) ditandakan dengan kod iaitu R bagi keluli lembut dan Y bagi keluli tegasan tinggi.

Pengukuran bagi kekuatan berjenis-jenis keluli adalah sukar untuk dinyatakan dalam bentuk mudah kerana timbulnya nilai-nilai kesesuaian penggunaannya tetapi ia lebih dikenali sebagai:

i)                    Keluli lembut tergelek panas (Hot rolled mild steel) mempunyai kekuatan 250 N/mm² (fy)

ii)                   Keluli alah tinggi tergelek panas (Hot rolled high yield steel) mempunyai kekuatan 410 N/mm²  (fy)

iii)                 Keluli alah tinggi kerja sejuk (Cold worked high yield steel) mempunyai kekuatan 425 N/mm² (fy)

b)              Sifat tetulang / bar

Jadual 5.2 : Sifat tetulang (bar)

Bar Keluli	Saiz nominal (mm)	Kekuatan ciri (fy) N/mm2
1.  Hot rolled mild steel (BS 4449) 2.  Hot rolled high yield steel (BS 4449 3.  Cold worked high yield steel (BS 4461)  4.  Hard drawn steel wire	Semua saiz Semua saiz Sehingga dan termasuk 16 Melebihi 16 Sehingga dan termasuk 16	250 410 460 425 485

Sumber : Nota Panduan Politeknik Malaysia (Teknologi Konkrit)

Semua tetulang hendaklah bebas dan bersih dari karat, minyak, gris, cat atau lapisan-lapisan keluli yang lain sebelum ia diletakkan dalam konkrit.  Tetulang yang digunakan hendaklah bersesuaian dengan penentuan piawaian British yang terbaharu untuk rekabentuk struktur. Tetulang tidak boleh dipanaskan atau dibakar.  Semua tetulang yang cacat seperti bengkok, cengkok, retak dan lain, jika ianya perlu dibaiki hendaklah dibuat di dalam keadaan sejuk.

5.3.3    Jarak Tetulang CP 110

a)               Jarak minima antara bar keluli

Jarak tetulang  di dalam ahli struktur adalah penting kerana sekiranya terlalu dekat, sukar untuk kerja-kerja mampatan hendak dilakukan.  Dari itu kekuatan konkrit yang diperlukan tidak tercapai.  Sekiranya terlalu jauh, kemungkinan kegagalan ricih akan berlaku.  Oleh itu kod praktik dalam CP 110 telah menyarankan perkara berikut:

i)            Bar Individu

Jarak mengufuk mestilah tidak kurang daripada H_agg =  saiz maksima batu baur.

ii)            Bar berpasangan

Jarak mengufuk mestilah tidak kurang dari H_agg + 5 mm.  Jarak pugak mestilah tidak kurang daripada  2/3 H_agg. Jarak pugak sekiranya bar berpasangan tersebut adalah sebelah menyebelah mestilah tidak kurang daripada H_agg + 5 mm.

iii)            Sekumpulan Bar

Jarak mengufuk dan pugak mestilah tidak kurang daripada H_agg + 15 mm.

Jadual 5.3 : Tebal nominal penutup konkrit (concrete covers)

Fungsi penutup	Tebal nominal penutup konkrit mengikut gred (mm)
	Gred konkrit 20           25           30           40           50 dan ke atas
1.  Melindungi daripada cuaca biasa 2. Melindungi daripada hujan, cairan air batu dan  konkrit terendam. 3. Melindungi daripada hujan lebat, hujan dan panas silih berganti dan punca pengaratan. 4. Melindungi daripada air laut dan aliran air di bawah tekanan. 5.  Melindungi daripada garam bagi kegunaan cairan air batu.	25           20           15           15           15 -           40            30           25           20 -           50            40           30           25 -             -           -          60           50 -             -           50          40           30

Sumber : Nota Panduan Politeknik Malaysia (Teknologi Konkrit)

5.4  Perbandingan Konkrit dan Keluli

JADUAL 5.4 : Perbezaan Sifat-sifat (Ciri) Konkrit dan Tetulang

Sifat	Konkrit	Keluli
1.  Kekuatan tegangan	Lemah	Baik
2.  Kekuatan mampatan	Baik	Baik (keluli langsing akan membengkok dan Mengembur)
3.  Kekuatan ricihan	Sederhana	Baik
4.  Ketahanan lasak	Baik	Berkarat jika tidak dilindungi
5.  Rintangan kebakaran	Baik	Lemah (mengalami kehilangan kekuatan dengan cepat pada suhu yang tinggi)

Sumber : Nota Panduan Politeknik Malaysia (Teknologi Konkrit)

 

5.4.1            Kegunaan Tetulang untuk Zon Tegangan

Jika suatu balak disangga di atas dua sesangga pada kedua-dua hujungnya dan dikenakan beban di atas bahagian tengahnya, maka akan berlaku lenturan pada balak itu.  Apabila lenturan terjadi, maka permukaan bahagian atas balak akan memampat akibat dari tegasan mampatan dan di bahagian bawahnya berkeadaan tegang dan memanjang disebabkan oleh tegasan tegangan.

Tegasan maksima didapati berlaku pada lengkungan yang terbawah sekali bagi permukaan bawah balak itu.  Sekiranya balak itu terdiri tanpa bertetulang, maka akan berlakulah keretakan pada bahagian bawah dan kemungkinan akan terus patah.  Akan tetapi sekiranya balak tersebut dilengkapi dengan tetulang di bawahnya, balak tersebut tidak akan mengalami apa-apa kegagalan.

5.4.2                   Kegunaan Tetulang Untuk Zon Ricihan

¨      Suatu balak boleh dibuat dengan keupayaan menahan kesan lenturan iaitu dengan mengadakan saiz konkrit yang sesuai untuk menahan kesan mampatan dan dengan pemasangan bar tetulang keluli untuk mengatasi kesan tegangan.  Tetapi balak yang sama ini mungkin akan gagal disebabkan oleh satu tindakan yang dikenali sebagai ricihan.  

¨      Jumlah tindakan daya luaran yang bertindak melintang pada paksi akan memanjangkan balak dan daya ini dikenali sebagai daya ricihan.

¨      Kekuatan ricihan sesuatu balak pula diadakan di sebahagian balak iaitu yang menghubungkan antara kawasan mampatan konkrit dengan kawasan tegangan keluli.

      : 

¨      Salah satu cara untuk mengatasi tegangan sendeng pada balak ialah dengan mengikatkan bar tetulang keluli dengan sudut tepat dari arah retakan.

¨      Bagaimanapun  bar tetulang memanjang mesti diadakan pada balak untuk memberi kekuatan menahan lenturan dan lebih normal untuk menahan ricihan lebih-lebih lagi jika ianya digabungkan dengan besi pengikat (rujuk Rajah 5. 3)

¨      Satu cara lagi untuk mengatasi tegangan sendeng yang berlaku pada balak ialah dengan mengadakan  bar bengkokan 45^o bagi merintangi satah yang mana dijangkakan keretakan berkembang,  Cara ini adalah yang paling berkesan dan kaedah yang terakhir bagi penyelesaian masalah ini.

  : 

  : 

Balak Julur

Balak julur ialah balak yang terikat  pada satu hujung sahaja.  Apabila balak seumpama ini dibebankan, maka akan berlakulah tegangan di bahagian atas balak dan mampatan berlaku di bahagian bawahnya. (Rujuk Rajah 5.5 )

5.4.2.2       Balak Terikat

Balak terikat ialah balak yang terikat pada kedua-dua hujungnya.  Pada kebiasaannya tetulang disediakan pada zon mampatan dan juga pada zon tegangannya.

 

A, C dan E mengalami tegasan tegangan.

B, D dan F mengalami tegasan mampatan.

5.4.2.3       Balak Selanjar

Apabila satu batang balak diletakkan di antara beberapa penatang, pergerakan lenturan positif akan terbentuk di antara penatang.  Begitu juga dengan pergerakan lenturan negatif.  Ini menunjukkan tegangan dalam satu balak selanjar berterusan di atas penatang. 

Oleh yang demikian tetulang dalam balak konkrit jenis ini hendaklah ditempatkan di bahagian-bahagian yang diperlukan (Rujuk Rajah 5.7  ).

5.5             Jenis-jenis Tetulang

                  Terdapat 2 jenis tetulang iaitu:

i)        tetulang dalam bentuk bar. (Rujuk Gambar 5.2)

ii)       tetulang dalam bentuk jejaring. (Rujuk Gambar 5.3)

5.5.1        Jenis bahan dan ciri-ciri tetulang keluli

5.5.1.1  Tetulang dalam bentuk bar

a)    Bar Keluli Lembut

Dibuat dengan haba panas menurut BS 449 : 1974. Ianya dibentuk dalam keadaan permukaan yang licin dan berpintal. Ia mempunyai kekuatan tegasan 250N/mm². Pemanjangan yang dibenarkan ialah 22.0%.

b)    Bar Tetulang Tegasan Tinggi Berpintal

Ianya dibuat daripada pancalogam BS 4449 :1978. Ia adalah berbeza daripada keluli lembut kerana permukaannya yang berpintal dan kekuatan tegasan 460N/mm². Pemanjangan minima sekurang-kurangnya 12% kecuali tetulang yang lebih besar daripada 16mm dimana kekuatan tegasannya ialah 425N/mm² dengan pemanjangan 14%.

c)    Bar Tetulang Tegasan Tinggi Buatan Sejuk

Ianya merupakan keluli lembut yang dipintal menurut BS 4461 : 1978. Kekuatan tegasan ialah 460N/mm² dengan pemanjangan yang dibenarkan 12%. Walaubagaimanapun, bagi tetulang yang besar, kekuatan tegasannya ialah 425N/mm² dengan pemanjangan yang dibenarkan 14%.

Kesemua tetulang ini diperbuat dalam saiz metrik seperti berikut : 6,8,10,12,16,20,25,32 dan 40mm. Panjang keluli dibuat dalam bentuk panjang piawai seperti 12 atau 5 meter.

5.5.1.2  Tetulang dalam bentuk jejaring.

Ianya adalah sejenis kawat yang dibuat dalam pelbagai saiz. Jejaring ini biasanya mengandungi dawai-dawai halus dan dikimpal sebagai satu jaring. Keutamaannya ia mesti senang digunakan dan jika perlu senang untuk dibengkokkan terutamanya disudut-sudut tajam. Fungsi tetulang jejaring ini adalah sebagai satu rangkai yang mudah untuk memberi bentuk dan juga menyokong konkrit.

Tetulang jejaring ini terdiri daripada beberapa jenis iaitu :

                          i.            Tetulang jejaring dawai hexagonal.

Jejaring ini adalah yang mudah dikenali dan termurah sekali. Jejaring ini juga dikenali sebagai ‘chicken wire mesh’ dan dawai yang biasa digunakan adalah bersaiz antara 10-25mm (diameter).

                        ii.            Tetulang jejaring dawai terkimpal.

Dawai yang membentuk jejaring ini dibuat daripada keluli yang berkekuatan kecil dan sederhana. Dawai ini lebih kuat dan teguh, daripada dawai jenis hexagonal. Jejaring jenis ini boleh dibentukkan kepada bentuk lengkuk struktur. Keburukan jejaring ini ialah merupakan kelemahan sambungan dua dawai kerana kimpalan sering tidak dibuat dengan baik pada masa membuat jejaring ini.

                      iii.            Tetulang rangka.

Penggunaannya adalah untuk rangka struktur yang merupakan lapisan-lapisan jejaring diikat. Tetulang rangka diletakkan dengan jarak jauh sebanyak 30cm empat persegi. Saiz garispusat tetulang 4.20mm dan 6.25mm adalah yang paling biasa digunakan.

      

5.5.1        Penyimpanan Tetulang

Tetulang yang telah sampai di tapak bina perlulah diikatkan mengikut saiz yang digunakan. Ianya disusun mengikut jenis, panjang dan saiz tetulang tersebut. Jika tetulang tersebut berkarat, maka ianya hendaklah dibuang dan diganti semula. Tetulang hendaklah sentiasa bersih dan jauh dari kotoran minyak, karat, tanah dan bahan-bahan lain (Rujuk Gambar 5.4).

5.5.1        Pemasangan Tetulang di Tapak Bina

Tetulang dipasang mengikut lukisan kejuruteraan yang disertakan untuk sesuatu binaan tersebut. Adalah amat penting untuk memastikan adanya penutup konkrit (concrete cover)  bagi tetulang tersebut.

Oleh itu, setiap struktur hendaklah mengikut ketetapan jadual penutup konkrit. Keluli ini diikat dengan besi pengikat gauge 16 atau 18. Besi pengikat ini digunakan untuk tujuan menstabilkan dan memudahkan peletakan rangkaian tetulang.

Di dalam CP 110, kita dapat ketahui kehendak-kehendak rekabentuk tetulang di dalam bahagian struktur bangunan. Segala pembengkokan hendaklah dibuat mengikut lukisan kejuruteraan dengan tolerans kerja ialah 25% (Rujuk Rajah 5.8).

Rajah 5.8 : Kiraan Bagi Bengkokan Besi Tetulang

---