Kejuruteraan struktur
-
Upload
faizan-fathizan -
Category
Documents
-
view
8.060 -
download
10
description
Transcript of Kejuruteraan struktur
KEJURUTERAAN STRUKTUR
6/11/2007 2
Kejuruteraan Struktur
Pengetahuandan kefahaman dalam perkara berikut :
a. Rekabentuk Struktur Bangunan
− Asas analisis dan rekabentuk struktur konkrit tetulang− Kod Amalan BS 8110 dan BS 6399− Intepretasi Lukisan arkitek kepada lukisan struktur
termasuk dimensioning, lukisan keratan dan perkara-perkaraam yang berkaitan
− Analisis dan rekabentuk asas penapak
6/11/2007 3
1. BAHAN BINAAN
2. REKABENTUK STRUKTUR KONKRIT BERTETULANG
6/11/2007 4
BAHAN-BAHAN BINAAN
1. KONKRIT2. TETULANG3. KAYU4. BATU-BATA
6/11/2007 5
1. KONKRIT § Nisbah Bancuhan Konkrit
1 : 2 : 4 (20 N/mm² ), 1 : 1½ : 3 (25 N/mm²), 1 : 3 : 6 (15 N/mm² ), 1 : 4 : 8 (7 N/mm² ),1 : 1 : 2 (30 N/mm² ) contoh: 1 : 2 : 4 ( Simen : Pasir : Agregat )
§ Gred Konkrit30/20 N/mm², 35/20 N/mm²( 30 – gred konkrit, 20 – saiz agregat )
§ Klasifikasi Konkrit- Prescribed Mix- Designed Mix
6/11/2007 6
Classification of Classification of Concrete MixesConcrete Mixes
Prescribed MixPrescribed Mix Designed MixDesigned Mix
1. For small volume of concreting works
2. Designation as 15P, 25P, 30P, etc
3. Not for Portland PFA or Slag Cement Concrete
1. For most structural concreting works
2. Designation as Grade 30/20
3. To provide information in drawing, e.g. minimum cement content, w/c ratio, slump, type of cement
( By weight, Table 5, By vol. Table 5A )
6/11/2007 7
Trial MixTrial Mix
Approved by Approved by S.O.S.O.
Designed Designed MixMix
To verify :To verify :
•• Concrete strength complianceConcrete strength compliance
•• Workability complianceWorkability compliance
•• Other requirements (if any)Other requirements (if any)
Trial Mix and Designed MixTrial Mix and Designed Mix
6/11/2007 8
Trial Mixes to produce designed mix
• Trial mixes hanya diperlukan sekiranya site mix akan digunakan semasa pembinaan.
• Kekuatan mampatan trial mix yang diperlukan untuk designed mix adalah
( Av. of 9 cubes > (fcu +(current margin (fcu +(current margin –– 3.5 MPa) )3.5 MPa) )
If batches less than 40/100 the current margin = 12 MPa ( Refer clause 3.2.1 )
6/11/2007 9
Acceptance of Ready Mix Plant Concrete as Designed
Mix
• Konkrit yang dihasilkan oleh Ready Mix Plant tidak memerlukan trial mixes.
Kekuatan mampatan konkrit yang diperlukan daripada Ready Mix Plant untuk designed mix adalah
Target Mean Strength > fcu +current marginfcu +current margin( Current margin = 1.64x Std.Deviation of cubes of at least 100/40 batches )( Current margin = 1.64x Std.Deviation of cubes of at least 100/40 batches )( Std. Deviation must not be less than the min. specified in clause 3.2.1 )( Std. Deviation must not be less than the min. specified in clause 3.2.1 )
6/11/2007 10
Trial MixTrial Mix
1 2 3
3 cubes3 cubes 3 cubes3 cubes 3 cubes3 cubes
3 cubes3 cubes 3 cubes3 cubes3 cubes3 cubes
Av. Strength Av. Strength of 9 cubes at of 9 cubes at 77--dayday
Av. Strength Av. Strength of 9 cubes at of 9 cubes at 2828--day **day **
Batch No.Batch No.
** Av. Strength ** Av. Strength >> (fcu +(current margin (fcu +(current margin –– 3.5 MPa) 3.5 MPa)
Clause 3.2.3
Av. Strength Av. Strength of cubesof cubes
6/11/2007 11
00 10 m10 m33 20 m20 m33 30 m30 m33 40 m40 m33
Sampling rateSampling rate
10 m310 m3
1 5432 6 7 8
BatchBatchSizeSize5 m35 m3
3 cubes 3 cubes 3 cubes 3 cubes
Pensampelan KonkritPensampelan Konkrit
1 cube at 7-day
2 cubes at 28-day “ A Test Result ”“ A Test Result ”
(SECTION D – CONRETE WORKS CLAUSE 4.3 )
6/11/2007 12
SpecifiedGrade of Concrete
Group Of Test Results
AThe mean of the group of test results exceeds the specified characteristic compressive strength by at least :
BAny individual test result is not less than the characteristic compressive strength less :
(N/mm2) (N/mm2)
20 and above
First 2 1 3
First 3 2 3
Any consecutive 4 3 3
Below 20 First 2
(N/mm2)
0
(N/mm2)
2
First 3 1 2
Any consecutive 4 2 2
Table 8A Table 8A –– 28 DAY STRENGTH COMPLIANCE28 DAY STRENGTH COMPLIANCE
REQUIREMENT FOR DESIGN MIXREQUIREMENT FOR DESIGN MIX
6/11/2007 13
Example 2:Example 2: Grade 30 Strength Test ResultsGrade 30 Strength Test Results00 10 m10 m33 20 m20 m33 30 m30 m33 40 m40 m33
1 5432 6 7 8
1st test result
2nd test result
3rd test result
4th test result
36 MPa 37 MPa 26 MPa 38 MPa
1. Mean of a group of 4 consecutive test results 1. Mean of a group of 4 consecutive test results
(36+37+26+38)/4= 34.3 MPa (36+37+26+38)/4= 34.3 MPa > 33 ( f> 33 ( fcucu + 3 )+ 3 )
2. Individual cube strength not less than 33 ( f2. Individual cube strength not less than 33 ( fcucu+ 3 )+ 3 ) Only concrete Only concrete Batch No.5 FAIL assuming Individual cube strength in other bathches comply Batch No.5 FAIL assuming Individual cube strength in other bathches comply to requirement no. 2 !to requirement no. 2 !
Mean of =2 cubes/sampel( 28 day )
6/11/2007 14
UJIAN-UJIAN KONKRIT
1. UJIAN KEKUATAN MAMPATAN KONKRIT2. UJIAN RUNTUHAN ( SLUMP TEST )3. COMPACTING TEST4. VEBE TEST
2, 3 & 4 – UJIAN-UJIAN KEBOLEHKERJAAN ( WORKABILITY )
6/11/2007 15
CARA MEMBUAT KIUB KONKRIT
ACUAN DISAPU DGN RELEASING AGENT( MINYAK ACUAN )
SAMPEL KONKRIT DIPADAT DALAM3 LAPISAN
6/11/2007 16
PERMUKAAN KIUB KONKRIT DIRATAKAN & KEMUDIAN DITANDA
PROSES PENGAWETAN KIUB KONKRIT
6/11/2007 17
Casting face
P
P
UJIAN MAMPATAN KIUB KONKRIT
6/11/2007 18
2. Ujian Runtuhan ( Slump Test )2. Ujian Runtuhan ( Slump Test )
UKURAN RUNTUHAN
6/11/2007 19
3. Compacting Factor Test3. Compacting Factor Test
4. Vebe Test4. Vebe Test
6/11/2007 20
2. TETULANGJenis-Jenis Tetulang§ Tetulang tegasan tinggi
- Nilai kekuatan tegasan tetulang = 460 N/mm²- Notasi tetulang, T- Saiz tetulang 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 mm Ø
§ Tetulang tegasan sederhana- Nilai kekuatan tegasan tetulang = 250 N/mm²- Notasi tetulang, R- Saiz tetulang 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 mm Ø
§ Dawai Jejaring- Nilai kekuatan tegasan = 485 N/mm²
6/11/2007 21
3. KAYU• Pengkelasan:
– Kayu lampung (softwood)Daripada jenis tumbuhan berbentuk kon yang dicirikan dengan daun berbentuk jarum dan biji benih tanpa kulit
– Kayu Keras (hardwood)Daripada jenis tumbuhan berdaun lebar yang dicirikan dengandaun-daun yang lebar dan biji benih berkulit
– Kayu keras berat – balau, cengal, balau merah, merbau– Kayu keras sederhana – kapur, kempas, keruing, mengkulang– Kayu keras ringan – meranti, jelutong, durian, geronggang
6/11/2007 22
• Sifat-sifat kekuatan kayu:
– Kekuatan Tegangan – sifat rintangan terhadap daya tegangan yang menarik kayu itu
– Kekuatan mampatan - sifat rintangan terhadap daya mampatan yang memampat kayu itu
– Kekuatan Ricih – sifat rintangan kayu itu terhadap daya yang cuba menggelangsarkan sebahagian daripada diatas sebahagian yang lain
– Kekuatan Lenturan Statik – ketahanan kayu daripada patah disebabkan beban yang dikenakan
– Kekerasan Kayu – kekuatan kayu terhadap rintangan dari daya, hentaman dan lekahan (gerakbalas kopakan kayu jika suatu tindakan baji dikenakan)
6/11/2007 23
• Faktor yang mempengaruhi kekuatan kayu– Kandungan lembapan– Ketumpatan – ketumpatan yang tinggi bermakna dinding sel-sel kayu
tebal dan lebih tebal dinding sel lebih kuat kayu tersebut– Kecacatan
• Semulajadi – gerigibuku, rongga• Terjadi akibat kerja menebang, menggergaji dan mengering – rekah,
pecah, meleper, berbusur, terpiuh, meleding• Oleh serangga dan cendawan spt serangga pengorek kayu, anai-anai,
kumbang– Buku kayu– Ira– Rekah dan pecah– Rawatan Pengawetan – untuk meningkatkan sifat kelasakan kayu
terhadap serangan serangga dan sendawan
6/11/2007 24
• Rawatan Pengawetan – untuk meningkatkan sifat kelasakan kayu terhadap serangan serangga dan cendawan– Ciri-ciri bahan Pengawet:
• Menjadi racun kepada cendawan dan serangga perosak• Boleh kekal didalam kayu• Murah dan mudah diperolehi dgn banyak• Boleh masuk kedalam kayu dengan mudah• Tidak beracun kepada manusia dan binatang• Tidak menyebabkan karat kpd logam• Tidak membuat kayu mudah terbakar
– Kaedah memasukkan bahan pengawet• Menyapu dengan berus• Rendaman sejuk• Rendaman panas sejuk• Penyerapan Tekanan• Proses sel kosong atau Rueping
6/11/2007 25
• Kebaikan dan keburukan kayu sebagai bahan binaan– Kebaikan
• Senang dipotong, dirata, dipaku dan diskru• Rupa dan kemasan yang cantik• Aliran haba dan elektrik yang rendah• Kelasakan yang tinggi jika dirawat dan digunakan dengan betul• Kosnya berpatutan dan senang diperolehi• Sesuai untuk semua kegunaan
– Keburukan• Senang terbakar dan merebakkan api• Pengecutan• Mudah diserang oleh serangga dan cendawan
6/11/2007 26
• Kegunaan kayu sebagai bahan binaan– Anggota struktur yang ringan dalam struktur kekal – rasuk, tiang,
rangka bangunan, bumbung, lantai, pintu, tingkap dll– Pembinaan berat – kekuda bumbung, cerucuk, jambatan, jeti dll– Struktur sementara – acuan konkrit, peranca, tupang, pagar dll– Pembinaan alat pengangkutan – kapal, perahu, jeti, landasan keretapi
dll– Perusahaan berasaskan kayu – papan lapis, perabot dll
6/11/2007 27
4. BATU-BATA
• Jenis-jenis batu bata– Batu bata tanah liat – bata yang diperbuat daripada tanah liat
• Bata Biasa• Bata Muka• Bata Kejuruteraan
– Batu bata api – bata yg khusus digunakan untuk mengalas atau melapik lubang cerobong, dandang dan tanur
– Bata pasir-kapur (Kalsium silikat) – dibuat drp bahan campuran kapur dengan pasir dengan nisbah 1:8 yang digaul dengan sedikit air
6/11/2007 28
• Ujian-ujian untuk bata – setiap ujian memerlukan 10 unit bata
– Ujian kekuatan mampatan• Menggunakan mesin ujian mampatan
– Ujian penyerapan air• Ujian didih 5 jam• Ujian vakum
– Analisis garam-garam boleh larut• Melibatkan cerakinan kimia
– Ujian pemeroian
6/11/2007 29
• Jenis-Jenis Susunan (ikatan) Bata
Ikatan Stretcher(Sisi Bata)
Ikatan Header(Kepala Bata)
Ikatan English
Ikatan Flemish
6/11/2007 30
REKABENTUK STRUKTUR KONKRIT BERTETULANG
6/11/2007 31
1. KOMPONEN-KOMPONEN DI KONKRIT TUANG DI SITU( CAST IN-SITU ) SEPENUHNYA
2. KOMPONEN SEPARA DI KONKRIT TUANG DI SITU DANMENGGUNAKAN UNIT PRATUANG ( PRECAST UNIT )SPT HOLLOW CORE SLAB ( Cth :Projek Lapangan Terbang Terengganu )
3. KOMPONEN-KOMPONEN SEBAHAGIAN BESAR MENGGUNAKANUNIT-UNIT PRATUANG SPT TIANG, RASUK DAN PAPAK
JENIS-JENIS BINAAN KONKRIT BERTETULANG
6/11/2007 32
BINAAN MENGGUNAKAN UNIT PRATUANG
Arah Tuju JKR adalah kepada pembinaan menggunakanunit pratuang berperingkat-peringkat untuk mencapaiperatusan IBS content 20% pada 2007 sehingga 50 % pada 2010.Antara kebaikan menggunakan unit pratuang/pasangsiap adalah :
1. Kualiti produk pembinaan yang terjamin2. Tapak binaan yang lebih bersih dan teratur – Dry Construction3. Kurang penggunaan tenaga pekerja – Mostly Skill Labours4. Tempoh pembinaan yang pendek5. Kemungkinan kos pembinaan yang lebeh rendah
• Bergantung kepada bilangan pengeluar ( persaingan )• Bilangan projek yang akan menentukan keperluan
( large production volume will reduce the cost )
6/11/2007 33
Criteria for a safe design
1. The ultimate limit state – the whole structure or its element should not collapse, overturn or buckle when subjected to the design loads.
2. Serviceability limit states - the structure should not become unfit for use due to excessive deflection, cracking, durability, excessive vibration, fire resistance, fatigue and special circumstances such as earthquake resistance.
The criterion for safe design is that the structure should not become unfit for use, i.e. that it should not reach a limit state during its designlife. This is achieved, in particular, by designing the structure to ensurethat it does not reach.
6/11/2007 34
LOADINGCharacteristics and Design Loads
The characteristic load or service loads are the actual loads that the structure is designed to carry.
1.The characteristic dead load Gk is the self-weight of the structure and the weight of finishes, ceilings, services and partitions :2.The characteristic imposed load Qk is caused by people, furniture, equipment etc on floors. Imposed loads for various types of building are given ini BS 6399 : Part 1:3.The wind load Wk depends on the location, shape and dimensions of the buildings. Wind loads are estimated using CP3: Chapter V: Part 2.
6/11/2007 35
Design load = characteristic load x partial safety factor for load.
= Fk gf
The partial safety factor gf takes account of1. Possible increases in load2. Inaccurate assessment of the effects of loads3. Unforeseen stress distributions in members4. The importance of the limit state being considered
6/11/2007 36
Materials – Properties and Design Strength
The characteristic strength or grades of materials are as follows :Concrete, is the 28 day cube strength in N/mm²Reinforcement, fy the yield or proof stress in N/mm²
Concrete grades, fcu = 30, 35, 40, 45, 50 N/mm²Hot rolled mild steel, fy = 250 N/mm²High yield steel, hot rolled fy = 460 N/mm²Steel Fabric, eg BRC fy = 485 N/mm²
6/11/2007 37
Partial factor of safety for material = gmEg. Reinforcement, gm = 1.15
The factors gm takes account of1. Uncertainties in the strength of materials in the structure2. Uncertainties in the accuracy of the method used to predict
the behavior of members3. Variation in member sizes and building dimensions
6/11/2007 38
PIAWAIAN-PIAWAIAN/STANDARDS DALAMREKABENTUK KONKRIT BERTETULANG
1. BS 8110 – Structural use of concrete2. BS 6399 – Design loading for building3. UBBL – Uniform Building By Law4. CP3 – Wind Loads
6/11/2007 39
Rajah aliran rekabentuk rasuk
6/11/2007 40
KIRAAN MOMENT LENTUR & DAYA RICIH
1. RASUK SOKONG MUDAH DENGAN BEBAN UDL
W KN/m
L
MMT=WL²/8Rajah Moment Lentur
Rajah Daya RicihDAYA RICIH = WL/2
6/11/2007 41
2. RASUK SOKONG MUDAH DENGAN BEBAN TITIK (P)
L
MMT=PL/4Rajah Moment Lentur
Rajah Daya RicihDAYA RICIH = P/2
P KN
6/11/2007 42
2. RASUK JULUR BEBAN UDL
W KN/m²
L
MMT=WL²/2Rajah Moment Lentur
Rajah Daya RicihDAYA RICIH = WL
6/11/2007 43
2. RASUK JULUR BEBAN TITIK ( P)
P KN
L
MMT=WLRajah Moment Lentur
Rajah Daya RicihDAYA RICIH = P
6/11/2007 44
CONTOH-CONTOH LUKISAN STRUKTUR
1. BUTIRAN KERATAN RASUK TANAH
Penutup tetulang
Tetulang rangkai/pengikatContoh : R10 - 150
TetulangContoh : 2 T25
50 mm tebal Lapis kedap( Lean concrete )
B
H
Nota : Keratan rasuk selain rasuk tanah tiada lapis kedap
Tetulang cegah retakApabila H ≥ 750 mm
6/11/2007 45
2. BUTIRAN-BUTIRAN TIPIKAL
Keratan Tiang 600 mmØ
( Minimum tetulang untuk tiangbulat hendaklah 6 bilangan )
Keratan Tiang Segi Empat
( Minimum tetulang untuk tiangSegi empat hendaklah 4 bilangan )
6/11/2007 46
3. RASUK SOKONG MUDAH
2 T 12
3 T 20
R10 - 150
12
Rasuk A/1-2
6000
6/11/2007 47
4. RASUK JULUR
2 T 25
2 T 12
R10 - 100
12
Rasuk A/1-2
2000
6/11/2007 48
4. RASUK SELANJAR SOKONG MUDAH 2 RENTANG
2 T 12
2 T 20
R10 - 150
12
Rasuk A/1-3
6000
3 T 20
2 T 20
R10 - 150
3
6000
1000 1000
3 T 20 – Tetulang tegangan2 T 20 – Tetulang lenturan2 T 12 – Tetulang mampatan
6/11/2007 49
5. SUSUNATUR TETULANG PAPAK TERAMPAI
4000
2000
R10- 300
R10 - 150
R10 - 150
R10 - 300
6/11/2007 50
50 mm tebal lapis kedapR16 - 150
R16 - 300
R16 -300
6. BUTIRAN TETULANG ASAS PENAPAK PAD
6/11/2007 51
Types of joints• Contraction joint – may be a complete or partial joint with reinforcement
running through the joint. There is no initial gap and only contraction of the concrete is permitted.
• Expansion joint – is made with a complete discontinuity and gap between the concrete portions. Both expansion and contraction can occur. The joint must be filled with sealer.
• Sliding joint – complete discontinuity and the design is such as to permit movement in the plane of the joint
• Hinged joint – specially designed to permit relative rotation of the members meeting the joint.
• Settlement joint – permit adjacent members to settle or displace vertically as a result of foundation or other movement relative to each other.
• Construction joint – joints required to ease the stages of concreting works without introducing other problem.
6/11/2007 52
6/11/2007 53
6/11/2007 54
Keretakan Konkrit pada tiangPengupasan Konkrit &Pengaratan Tetulang pada Tiang