UNIVERS:iTI SAINS MALAYSIA

Peperiksaan Semester ISidang Akademik 1995/96

Oktoher/November 1995

EA~ 362/4 .:..~~:KA .~ENTUKSTRUKTUR I

t..Iasa : [3 jam]

Araban Kepada ealol):-

1. Sila pastikan kertas peperiksaan ini mengandungi LAPl\N (8) muka surat bercetak sebelumanda memulakan peperiksaan ini.

2. Kertas ini mengandungi TUJUH (7) soalan. Jawab LIMA (5) soalan sahaja. Markahhanya akan dikira bagi lJMA (5) jawapan PERIAMA yang dimasukkan di dalam bukumengikut araban dan bukannya LD1.t\(5) jawapan terbaik.

3. Semua soalan mempunyai markah yang sama,

4. Semuajawapan ~LES11LAHdimulakan pada muka surat yang bam.

5. Semua soalan ~1]~S.:rILAHdijawab dalam Bahasa Malaysia.

6. Tuliskan nombor soalan yang dijawao di luar kulit buku jawapan anda.

....2/-

- 2 - [EAA 36214]

1. (a) Senaraikan LIMA (5) jenis simon yang anda ketahui dan terangkan ciri-ciri sertakegunaannya.

(10 markah)

(b) Konkrit boleh dibuat mengunakan simen dan pasir sahaja. Apakah sebabnya aggregatjuga digunakan Terangkan dengan ringkas mengapaini diperlukan.

(5 markah)

(c) Bahantambabkerap digunakan da.am industri konkrit. Apakahyang anda faham tentangbahantambah. Senaraikan LIMA(5) jenis bahantambahdan mengapa ia digunakan.

(5 markah)

2. (a) Bagaimanakah pengawetan boleh memberi kesan ke atas ketahanlasakan konkrit,Bagaimanakah pengawetan menghasilkan kesanini.

(5 markah)

(b) Bincangkan LI1vLA (5) faktor yang. mempengaruhi kekuatan konkrit.(5 markah)

(c) Bincangkan kesan ke atas kekuatan konkrit jika kehilangan air terns berlaku ke ataskonkrit, atau, dengan kata lain konkrit terns didedahkan ke alarn sekitar tanpa diawetdengan betul,

(5 markah)

(d) Kebolehtelapan konkrit menjadi tinggi j ika nisbah air-simen tinggi. Bincangkan.(5 markah)

3. Berikut ini keperluan untuk merekabentuk konkrit ope menggunakan aggregat tidakhancur bersaiz maksimum 20 rrun.

(i) Kekuatan mampatan ciri 30N/n:un2 pada 28 hari dengan sisihan piawai 8 N/mm2

dan k == 1. ,,96(ii) Keruntuhan diperlukan 10-30 mm(iii) Ketumpatan bandingan aggregat :2,6(iv) Peratus pelepasan ayak untuk 600 f..U11 ialah 70~1o.

Rekabentuk campuran yang sesuai untuk isipadu 0.05 m3.

(20 markah)

...3/-

- 3 -

(i) Ketahanlasakan konkrit.(ii) Bahan gantian simen,(iii) Aggregat ringan,(iv) Kekuatankonkrit.

[EAA362/4]

(5 markah)(5 markah)(5 markah)(5 markah)

5. Sebuah rumah dua tingkat di Ipoh telah dijual kepada sebuah Syarikat. Rumah tersebut akandiubahsuai kepada sebuah Rumah Tumpangan (Hotel).

Anda telah dipanggil untuk menjalankan penyiasatan struktur elemen utarna rumah tersebutbagim.enentukan elemen-elemen tersebat boleh menanggung bebankenaan yangbaru.

Bincangkan tatacara untuk menjalankan kajian tersebut dengan merujuk kepada keperluan. BS8110. Anda boleh menggunakan keratan rasuk untuk menjelaskan jawapan anda.

(20 markah)

6. Satu tiang berukuran 275 x 350 mrn menanggung beban paksi sebesar 1500 kN, tidaktermasuk berat diri. Momen lentur eli hujung tiang ialah 50 kN/m dan 10 kN/m. Denganmenggunakan konkrit gred C35 dan tetulang keluli 460 N/mm2, kira bilangan tetulang yangdiperlukan. Kira juga perangkaiyang diperlukandengan menggunakan tetulang perangkai fy =250N/mm2.

Anggap hujung atas dan bawah bagi tiang sebagai keadaan 2 (BS8110) . Tinggi tiang ialah lox=9 m dan loy = 8 m,

(20 markah)

7. Gambar rajah 1 rnenunjukkan pada sebuah lantai beberapa ruang yang menanggung bebanhidup sebesar 3.0 kN/m3 dan beban kekal 1.5 kN/m2. Kekuatan ciri konkrit ialah Ceu = 30N/imm2 daD kduli fY = 460 N/mm2. Rekabentuk lantai berpandukan BS8110; Part 1.

,--_._....-- ..- '--r r -·--rr----·"·Tl- -- -,T-----,Tfit fit I I I rI r J 1 I /. I I "

• J I I 1 I I II I IJ I I I 1 I J, I r I I 1 I I J I

I I II :I I i II-----1-1.. ------ __i L, __ .__.....J...J----- --J.l- ----J. L.-----....:.---,----

I 2.5 I. 2.5 I . 2.5 J 2.5

r-----t--·I~.. ..Gambar Rajah 1

000000000

5m

(20 markah)

Table 1 Concrete mix design form

[EAA 362/4]

LAMPI RAN 1/8

-----------_._-------Stage Item

Referenceor calculation

Job title---~ _-------

Values

J

1110

Nzrnm!

____ Nzrnm!

___ Nzrnm!

Nz'mm"---

x

+

,-------f Use thelower value I

_________ N/mm 2 or no data

,(k ::.'. . _

()P C/SRPC/RHPC

Crushed/uncrushedCrushed/uncrushed

Slump ._. ._.. mm or Vebe time s

-~... Nz'mrn? at days

!;'rO I: :.~rtion defectiv~ __-_- - _- _- _- .

""'

Specified

f ig 3

C2

ClorSpecified

Specified

Specified

Table 2, Fig 4

Specified

1.1 Characteristic strength

1.2 Standard deviation

1.3 Margin

1.4 Target mean strength

1.5 Cement type

1.6 Aggrega te type: coarseAggregate type: fine

1.7 Free-water/cement ratio

1.8 Maximum free-water/cement ratio

2 2.1 Slump or Vebe time

mm

kg/m 3 !2.2 Maximum aggregate size Specified

2.3 Free-wal:f conte~_-'- Tabl:~ ~~ =__====~~_=-__----. -.---~------ L ---J

3 3.1 Cement content

3.2 Maximum cementcontent

3.3 Minimum cementcontent

C3

Specified

Specified

... .__ kg/m 3

....__._.__ kg/m 3

_____ kg/rn?

-------------_._------------ --_._- -_.._.~-- ._.._-_...._--_.~----------3.4 Modified free -water/cemen t ra tio

use ! . I i f <:: 3.2use ~..J if > 3.1 [ k_.g/m 3 !

-L-J4 4.1 Relative density or

aggrega te (SSD)

4.2 . Concrete density Fig 5

4.3 Total aggregate content C4

____ ._.. .__._ .. known/assumed

_____ kg/rn '

__ _ ._ _ _ . .__ kg/m J

._- - --- - -- - - ----_ .•._._._- - --_._- --_.... ._ .__._-_ .5 5.1 Grading of fine

aggregat ePercentage passing (iOOJ,ansieve 0/0

5.2 Proportion of nneaggregate

F ig 6 U/o._ --- - - -

5.3 kg/m)

5.4 kg/rn '

_..:::=::-=,:::==::::::::::::=--- - - --===.=...-== === =

QuantitiesCement

(kg)'~illl~r

H; ~i 01' L)

Fine ~lgg.rcgalc

(kg)Course ~ggrcgale. (kg)

10 mm 20 mm 40 mm

per mJ (to nearest 5 kg)

per trial mix. of rn3

Hems in italics are optional limiting values tha t may be specified (see Section 7)

1 Nzrnm? = 1 MN/m2 = 1 MPa (see footnote to Section 3), 'l1lope = ordinary Portland cement; SRPC = sUlphate-resi5I inf;..lo~Lland cement; RHPC = rapid.h.ardening Portland cement.Relative density &i specific gravity (see footno te to Para 5.4). ~D = based on a saturated surface-dry baSIS.

10

N

E8E....

z

~ 6c0';:(l)

's 4Q1"0."0I-m 2"0Cl1)...

(/)

~-==~+----r--iI .'l~ ; s for lessthan 20--- --- ·_·-t~~Tc..

. ,_._--L ~IB;minimum sfor 20 ormore results-~'--'I-----

_l_.~10 20 :30 40 50 60 70

Characteristic strength IN/mm2 )

(EM 362/4JLPltPIRAN 2/8

Figure 3 Relationship between standard deviation andcharacteristic strength

Figure 4 Relationship betweencompressive strength and

O.9 free-water/cement ratio

_ _ --+ _m_._.. _ __

I I\ I I

-~ I" i

~-----~--J~

1, I,~ I

I "","" iJ. I

.--"'c----ll. ~-. ~_I.... ,

'" I'", !'-.

0.4

·----::T-----~-·l--------------·----I ---·Starting IinE

J' I

usinq data !from Table :2 I

r-----l,,---+-~..........-- -----._+_-- .---.----

II

-------j..

OL-- .....L-__

0.3

10~--~-I--

--N

EE"-

~ .

s: 50 ~--+---+--.lto-+JtJ)CQ)I­....Ul

Q1

. ~ 40 1---4--~-+-~­tJ)I/)Q)l-

e.Eoo 3a1-----l,.-----4\or-

Maximum aggregate size: 20mm

CEAA 362/4JLAMPI RAN 3/8

60 -180mm0-35

IT'~

30-60mm3-65

I !-r-, '!

1-----'-.__---'--_-....

0 .2 0.4 0 .6 0 .8 0.2 0.4 0.6 0.8

10-30rnm6-1 2s

20~.....-+~-~_l_-__+_

(1)+-"(0

~ 60"-OJC)

ro 50(1)

c~

'0 40co'e 30t-- --~­oa.oL-

a..

10 _i~---.

0 .2 0 .4 0 .6 O.B

Free-water/cement ratio

Figure 6 (con t inued)

Maximum am~reg a t e size : 40mm

60 -180mm0-35

30~60mm

3-65

...! IIII

0.2 0.4

10-30rn(li6-125

---T-----·l-··----···'-l

---+-----1--------.. I I

--_.--t-_._--+--_.~

I [ I

=1~1;j~§;-- :~~-:/i

..".- '" ,,,'

.-:. 100-; "~

-- I I___ _ ~.Io.. ..

0 .2 0 .4 0.6 0.8

i---T. --~--

----r--~- -I

t--l i-- -t .

f

---+--- -l-- ---!

80

cf2. 70

100.2 0.4 0 .6 0.8

Slump: O~1OmmVebe time : >12s

(l)...t'iJ

g> 60....tJ)Olro 50(1)c

:;:'+- 40 I---~r­o~

(5't 30~c..--+-o0-

.£ 20~...-:-t

Free-wa t er/cement ratio

Figure 6 (continued)

13

[EAA 362/4]LAMPI RAN 4/8

280

2.8

2.7

2.9

JI

..2.4 I

260

Relative density ofcombined aggregate(on saturated andsurface-dry basis)

240220

- - .- .-- -.- -4--- - --4-----4-------1

200160

-~~~-=~:~I---=~]~:~= ~~:~ ~J----.- +----+---------.11Ii--+------""'-----+--. ._~, '--

c:;:-- - - . .--1".--- ..--- --

140

~ I "--

----J-=-~:- I---.~._+-------......

12021001....-- '-_

100

2200~-_._- -0·------- --.._.-._ .- _.. --_.__ - _ -- ._-..__ .

x'E25001----Q.)

"""Q.)I...

Uc

8 24001----

Free-water content (kg /m 3 )

Figure 5 Estimated wet density of fully compacted concrete

Maximum agg regate size : 10mrn

0 .4 0.6 0.8

I-I--._~-~

~[

60 -180mm0-35

30-60mm3-65

0.2 0.4 0.6 0 .8 0 .2 q.4 0.6 0.8 0.2 0.4 0.6 0.8

Slump: 0 -10mmVebe time:>12s

10L.--.:...----..L.0.2

80 ...--~_o_ -----1­I

*' 70 1---+----+Ql4-J

~ 60 I----l------t,., 15\-

OJOJco 50 .~=---+__-Q)c;.;:- 40 I-----o.....-::+--_+_ 60oc 80-'f 30 100'oQ.oet 20 ..--1----------

Free-w at er/cernent ratio

figun: 6 Recommended proport ions of fine aggregate accordingl0'iercemage passing a 600 flm sieve

Table 2 Approximate compressive strengths (N/mmZ)

of concrete mixes made with a free-water/cement ratio of 0.5

Type of . Co mpressive strengths (N/mm 2)

Type of coarse Age (days)cement aggregat e 3 7 28 91

O rdinaryPortland(OPC)

Uncrushed 22 30 42 49orsu lphate-

Crushed 27 36 49 56resistingPortland(SRPC)

-- - - - - - ---Rapid-

Uncrushed 29 37 48 54hard eningPort land(RH PC) Crushed 34 43 55 61

1 Nzmrn? 1 MN/m ~ = J MPa (see foo tn ote on earlier page ).

Table 3 Approxlmate- fre e-water contents (kg/m' )required to ghe various levels of workability

[EAA 362/4JLAMPIRAN 5/8

Slump (rnm)Yebe timefs)

0-10

>1210-306-}2

30-603-6

60·1800·3

...----._ - - - - - - -_.-_..-Maximum Type ofsize aggre pnl"aggregate (mm)

--~~--------..__._._--- ------ _ .__..Uncrushed 150 180 20 5 225

10Cru shed 180 205 230 250

Uncr ushed 135 160 180 19520

Crush ed 170 190 210 225

Uncr usheu 115 140 160 17540

Crushed 155 175 190 205_ _ __, _ _ -0.. _ _ • • - - - - --- - - -

No te: When coa rse and fine aggregates of di ffer ent typesar e used , th e free -watt , co nte nt is estima ted by theexpression

wh ere ~·f

and W.

free- water content appropriate to typeof r~n ,~ aggregatefree- water co ntent approp riate to typeo f co arse ag gregate.

i t:.tv