IV.2 Perencanaan Komposit Balok – Bambu Betung
Perencanaan balok di desain secara ultimate. Gaya tekan yang terjadi sepenuhnya akan ditahan oleh beton dan kuat tarik beton diabaikan tidak
diperhitungkan dan seluruh gaya tarik akan dilimpahkan kepada bambu betung.
23.00 4.00
4.00 35.00
Bambu Betung
Tul Ø 6 mm
BETON K175
Ø11 cm
2.00 2.00
Gambar IV.7 Desain Balok Komposit
Analisis ultimate pada umumnya digunakan untuk menentukan besarnya beban runtuh ultimate load pada suatu struktur serta perilaku keruntuhannya
mechanism. Gaya-gaya dalam yang terjadi telah melebihi batas elastis dan defleksi yang terjadi cukup besar.
Analisis kekuatan batas ultimate untuk perhitungan kuat lentur komponen struktur komposit untuk distribusi tegangan batas pada daerah momen positif balok
komposit yang menggunakan penghubung geser, tegangan tekan sebesar 0,85 f’c dianggap bekerja dengan distribusi merata di sepanjang daerah tekan efektif beton.
Tegangan lentur bambu pada balok komposit tersebut diambil sebesar fb dengan distribusi merata baik di daerah tarik maupun di daerah tekan penampang bambu.
Universitas Sumatera Utara
B
GARIS NETRAL
C
T
a 2
Z = d -
a 2
H d
a 0.85
f
c
c
DIAGRAM TEGANGAN DAN KOPEL MOMEN DALAM
Ɛ
c
tekan
Ɛ
b
tarik DIAGRAM REGANGAN
Gambar IV.8 Gambar distribusi tegangan balok menahan momen ultimate
Pada bambu betung yang telah berumur 3-5 tahun umur prima bambu untuk ditebang rata-rata memiliki diameter 9 cm - 15 cm. Maka dalam percobaan ini
digunakan bambu dengan diameter luar 11 cm, dan diameter dalam 7 cm dengan tebal 2 cm.
Diketahui :
Kuat lentur bambu yang digunakan = x 0,85 x 0,8
= 473.757 kgcm² Kuat tekan beton f
c
= 0.85 x
= 148.75 = 14.5 MPa
Luas permukaan bambu Ab = D² - d²
= 11² - 7² = 56.55 cm²
Panjang bentang = 3.00 m.
Dimensi balok = 23 cm x 35 cm
Elastisitas Bambu = 93736.466 Kgcm
2
Universitas Sumatera Utara
Elastisitas Beton =
= 17897,07 MPa = 182499,32 kgcm
2
Menentukan garis netral ultimate
Besarnya resultan gaya tersebut adalah: C = 0.85.fc.a.b
T = Ab.fb Persamaan kesetimbangan:
C = T 0.85.fc.a.b = Ab.fb
a = =
= 7.83 cm.
Nilai a adalah kedalaman blok tegangan yang harus terjadi bila dikehendaki keseinbangan gaya-gaya horizontal.
a = ß
1
.c ß
1
= 0.85 untuk fc
≤
30 MPa
c =
= =
9.212 cm
Menetukan Momen Inersia Untuk Perhitungan Lendutan Teoritis
Universitas Sumatera Utara
[ 239.212³] + [23189.2122²]
= 5993.333 cm
4
[ 11
4
– 7
4
] + [ 11² – 7²23.5 – 9.212²] = 12145.067 cm
4
= 18138.400 cm
4
Menentukan momen yang bekerja Berdasarkan pada gaya tekan beton :
M
n
= C . d -
M
n
= 0.85.fc.a.b. d -
M
n
= 0.85 x 175 x 7.83 x 23 x 23.5 -
M
n
= 524650.57 kg.cm = 5.25 Tm Momen yang bekerja berdasarkan gaya tekan beton adalah 5.25 Tm.
Berdasarkan gaya tarik bambu :
M
n
= T . d -
Universitas Sumatera Utara
P 0,5 P
0,5 P
1.00 1.00
1.00 2
Mp Mp
Mp Mp 1
2 1
M
n
= Ab.fb. d -
M
n
= 56.55 x 473.757 x 23.5 -
M
n
= 524700,92 kg.cm = 5.25 Tm Momen yang bekerja berdasarkan gaya tarik bambu adalah 5.25 Tm.
Maka momen maksimum yang terjadi pada balok komposit adalah 5.25 Tm
Menentukan P runtuh
Gambar IV.9 Mekanisme runtuh
Universitas Sumatera Utara
Momen luar =
Momen dalam Mp.θ1 + Mp.θ2
= 0,5.P.L3.
θ1 + 0,5 .P. L3. θ2 Mp.θ1 + θ2
= 0,5.P. L3.
θ1+ θ2
Mp =
. P. L
P =
P =
P =
10.5 ton. Maka secara teoritis balok komposit bambu betung beton tersebut akan runtuh pada
beban sebesar 10.5 Ton.
Beban layan =
=
= 8.077 Ton Maka beban layan yang dapat dipikul oleh balok komposit adalah 8.077 Ton
Menentukan jumlah penghubung geser
Universitas Sumatera Utara
;
Dimana : Vh
= Gaya horizontal Qn
= Kuat nomoinal penghubung geser dalam kasus ini adalah paku Z
Penghubung geser yang diperlukan
Digunakan paku 4”BWG 8 l
paku
= 102 mm d
paku
= 4,2 mm Diketahui :
• Tebal kayu Tm = 2 cm
• Tebal sekunder beton Ts =
= 6 cm 3.59 cm 4 cm
• Kedalaman penetrasi P = 102 mm . 23 = 68 mm = 70 mm • Fyb = 620 nmm
2
• KD = 2,2 untuk D 4,3 mm • Fes = Fem = 114,45 G
1,84
Universitas Sumatera Utara
= 114,45 0,947
1,84
= 103.54 Nmm
2
Tabel IV.10 Tahanan lateral acuan satu paku Z untuk satu alat pengencang dengan satu irisan yang menyambung dua komponen
Moda kelelehan Persamaan yang berlaku
Is Z
D es
s
K F
t D
3 .
3 =
= 26092.08 N
IIIm Z
: ,
2 1
3 .
3
1
dengan R
K F
p D
k
e D
em
+ =
N Z
mm mm
Z jadi
k mm
mm k
p F
D R
F R
k
em e
yb e
804 .
15387 1
. 2
1 .
2 ,
2 mm
N 54
. 103
70 2
, 4
011 ,
1 3
, 3
, 011
, 1
70 mm
N 54
, 103
3 2
, 4
1 .
2 1
mm N
620 2
1 1
2 1
3 2
1 2
1 2
1
2 1
2 2
2 2
1 2
2 1
= +
= =
+ +
+ +
− =
+ +
+ +
− =
Universitas Sumatera Utara
Tahanan lateral acuan satu paku Z diatas diambil nilai yang terkecil yaitu Zmin = 3.870,607 N pada moda kelelehan IV.
Menghitung Nilai Koreksi
IIIs Z
: ,
2 3
. 3
2
dengan R
K F
t D
k
e D
em s
+ =
N Z
mm mm
Z jadi
k mm
mm k
t F
D R
F R
R k
s em
e yb
e e
373 ,
8984 1
2 .
2 ,
2 mm
N 54
. 103
40 2
, 4
033 ,
1 3
, 3
, 033
, 1
40 mm
N 54
. 103
. 3
2 ,
4 1
. 2
1 mm
N 620
2 1
1 1
2 1
3 2
1 2
1 2
1
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
= +
= =
+ +
+ +
− =
+ +
+ +
− =
IV
N Z
mm Z
R F
F K
D Z
e yb
em D
607 ,
870 .
3 1
1 3
mm N
620 mm
N 54
. 103
2 2
, 2
2 ,
4 3
, 3
1 3
2 3
. 3
2 2
2 2
= +
= +
=
Universitas Sumatera Utara
P 0,5 P
0,5 P
1.00 PL6
A B
C L3
F
1
F
2
0,5 P 0,5 P
PL6 F
3
L3 L3
0,5 P 0,5 P
1.00 1.00
D
8.7 cm
300 cm
2.5 cm 8.7 cm
8.7 cm 8.7 cm
2.5 cm
Nilai koreksi yang perlu diperhitungkan dalam sambungan paku adalah faktor koreksi penetrasi. P = 70 mm 12 D 12 X 4.2 = 50.4 Maka faktor koreksi
penetrasi, Cd = 1,00. Tahanan lateral acuan terkoreksi untuk satu buah paku adalah
Z = Z x Cd = = 387,0607 kg x 1,00 = 387,0607 kg Jumlah paku yang dibutuhkan :
34.6 35 buah
Jadi diperlukan paku sebanyak 2 x 35 buah paku.
Gambar IV.10 Gambar Sket Shear Connector Paku
IV.3 Lendutan Dengan Dua Beban Terpusat P
Kategori