59
Gambar 3.9 : D-region, trajektori tegangan elastis dan strut-and-tie model. Sumber:”Model Penunjang dan Pengikat Strut and Tie Model pada
Perancangan Struktur Beton” oleh Dr.Ing. Harianto Hardjasaputra dan Ir. Steffie Tumilar, M. Eng., MBA.
3.9 Asumsi perancangan.
Dari berbagai ungkapan dan uraian tersebut di atas, maka dapat disimpulkan berbagai asumsi utama yang perlu dipahami dalam pembentukan dan
pengembangan “strut-and-tie model”, yaitu sebagai berikut: a.
Strut-and-tie model didasarkan pada static-limit-analysis lower-bound theorem of plasticity. Teori lower-bound-plasticity menyatakan bahwa suatu
struktur tidak akan berada di ambang keruntuhan bila terjadi keseimbangan antara beban dan distribusi tegangan dimana setiap titik pada struktur tersebut
mengalami tegangan dibawah tegangan lelehnya. Dengan demikian perencana perlu meninjau beberapa alternatif model dan paling sedikit ada
satu model dari load-path yang memadai dan memastikan bahwa tidak ada
Universitas Sumatera Utara
60
bagian dari load-path yang mengalami tegangan yang berlebihan overstressed. Dengan kata lain model dengan load-path yang dipilih
memberikan kapasitas struktur yang terendah. Dengan demikian penggunaan metoda ini dianggap konservatif.
b. Strut-and-tie model berlaku untuk semua bentuk geometri dan semua pola
pembebanan. c.
Pemilihan bentuk, arah load-path atau pola distribusi tegangan tidak boleh berbeda jauh antara sebelum dan sesudah beton mengalami peretakan,
sehingga keruntuhan lebih awal premature dapat dihindari. d.
Struktur yang ditinjau diidealisasikan sebagai suatu sistem rangka batang plastis plastic truss analogy yang berada dalam keseimbangan.
Keseimbangan rangka terpenuhi jika: 1
Beban luar dan reaksi-reaksi tumpuan serta semua titik simpul berada dalam keseimbangan.
2 Kuat tekan efektif beton f
ce
yang diproporsikan untuk memikul tekan ≤
� �
� ′
, dimana � dinyatakan sebagai faktor efisiensi yang nilainya lebih
kecil dari satu. 3
Semua gaya tarik dipikul oleh baja tulangan dengan atau tanpa tendon prategang.
4 Titik simpul merupakan titik tangkap dari sumbu-sumbu batang dengan
atau tanpa garis-garis gaya luar termasuk reaksi perletakan. Semua garis- garis gaya tersebut bertemu pada satu titik sehingga pada titik simpul
tersebut tidak timbul momen.
Universitas Sumatera Utara
61
5 Kehilangan keseimbangan rangka batang terjadi bila beton yang
mengalami tekan mengalami kehancuran atau sejumlah batang tarik mengalami pelelehan yang mengakibatkan rangka batang berada dalam
mekanisme labil. 6
Strut and tie merupakan resultante dari berbagai medan tegangan. Ada lima unsur pokok dalam pembentukan keseimbangan rangka batang dan
strut-and-tie-model, yaitu batang tekan penunjang atau strut, batang tarik pengikat atau tie, titik simpul joints atau nodes yang kadangkala disebut
“hydrostatic element”, aksi kipas fan actions berupa compression fans dan aksi pelengkung arching action, serta medan tekan diagonal diagonal compression
field. a.
Strut beton pada Gambar 3.7, 3.8, dan 3.9 merupakan batang uniaxial tekan dan tegangannya adalah f
ce
pada saat beban mencapai beban batasnya. Strut tersebut memiliki lebar dan tebal tertentu yang besarannya tergantung pada
gaya batang serta tingkat tegangan yang diizinkan. Sisi muka ujung-ujung strut tegak lurus sumbu strut.
b. Batang tarik tie dapat berupa baja tulangan tunggal atau kelompok termasuk
baja prategang bila ada. Karena keruntuhan tarik dari baja tulangan lebih daktail dibandingkan dengan keruntuhan tekan dari strut atau keruntuhan dari
node-element, maka dalam perancangan struktur keadaan batasnya lebih ditentukan oleh lelehnya tulanganbatang tarik tie. Penempatan batang tarik
juga harus diperhatikan karena dapat mengakibatkan perubahan dimensi dari node-element yang membahayakan seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11 b
dimana akan meningkatkan tegangan pada strut tekan dan node element.
Universitas Sumatera Utara
62
Gambar 3.10: Plastic-truss-model dari suatu balok tinggi.
Gambar 3.11: Gambar a menunjukkan titik pertemuan antara strut and tie, dan Gambar b tie digeser ke bawah selimut beton menipis yang mengakibatkan
perubahan dimensi pada titik simpul truss node element. Sumber:”Model Penunjang dan Pengikat Strut and Tie Model pada
Perancangan Struktur Beton” oleh Dr.Ing. Harianto Hardjasaputra dan Ir. Steffie Tumilar, M. Eng., MBA.
c. Titik simpuljoints atau nodes membentuk suatu elemen yang dinamakan
node-element atau hydrostatic element. Daerah ini merupakan daerah titik tangkap gaya-gaya yang bertemu pada satu titik sehingga tegangan yang
Universitas Sumatera Utara
63
terjadi cukup rumit karena daerah ini mengalami tegangan biaxial atau triaxial. Pada Gambar daerah node-element yang dibebani oleh tegangan
tekan biaxial memiliki tegangan induk pada kedua sisinya yang sama besarnya, yaitu f
ce
, sehingga disebut sebagai hydrostatic element. Walaupun demikian kondisi ini tidak selalu terpenuhi sehingga daerah ini lebih umum
disebut dengan truss-node, nodal-zone atau node-element. Sebagaimana diungkapkan didepan bahwa tegangan pada node element akan menjadi kritis
bila dimensi node-element yang terbentuk tidak memadai. Dalam perancangan, node-element harus mendapat perhatian yang baik, khususnya
pada pertemuan dengan batang-batang tarik yang harus dijangkar. Penjangkaran batang tarik yang tidak baik akan mengakibatkan keruntuhan
lebih awal. Penjangkaran dapat dilakukan dengan memberikan panjang penjangkaran, panjang penyaluran dan kait yang cukup. Kadangkala
penjangkaran juga dilakukan dengan menggunakan jangkar pelat baja berupa “end-plates”.
Gambar 3.12: Plastic-truss-model dari balok dengan sengkang.
Universitas Sumatera Utara
64
Sumber:”Model Penunjang dan Pengikat Strut and Tie Model pada Perancangan Struktur Beton” oleh Dr.Ing. Harianto Hardjasaputra dan Ir. Steffie
Tumilar, M. Eng., MBA. d.
Aksi kipas fan actions berupa kumpulan batang tekan berbentuk kipas pada umumnya terjadi pada daerah sekitar beban terpusat atau pada daerah sekitar
tumpuan seperti ditunjukkan pada Gambar 3.12. e.
Medan tekan diagonal diagonal compression field terdiri dari strut diagonal parallel yang biasanya terletak pada daerah-daerah B.
3.10 Perancangan pada Strut, Tie dan Node.
