22
2.2.2 Analisis Balok Beton Bertulang
Gambar 2.2 Sketsa Pembebanan Pada Balok Beton Bertulang Pada Saat
Pengujian Apabila suatu gelagar balok bentang sederhana menahan beban yang
mengakibatkan timbulnya momen lentur, akan terjadi deformasi regangan lentur di dalam balok tersebut. Pada kejadian momen lentur positif, regangan tekan
terjadi dibagian atas dan regangan tarik dibagian bawah dari penampang. Regangan- regangan tersebut menimbulkan tegangan-tegangan yang harus ditahan
oleh balok, tegangan tekan di sebelah atas dan tegangan tarik di sebelah bawah. Agar stabilitasnya terjamin, batang balok sebagai bagian dari system yang
menahan lentur harus kuat menahan tegangan tekan dan tegangan tarik. Melihat sifat utama bahwa bahan beton kurang mampu menahan tegangan tarik
menjadi dasar pertimbangan balok diperkuat dengan batang tulangan baja pada daerah dimana tegangan tarik bekerja.
a. Analisa Lentur Tulangan Tarik Tunggal Kuat lentur suatu balok tersedia karena berlangsungnya mekanisme tegangan-
tegangan dalam yang timbul di dalam balok yang pada keadaan tertentu dapat
Universitas Sumatera Utara
23
diwakili oleh gaya-gaya dalam. Momen tahanan dalam tersebut yang akan menahan atau memikul momen lentur rencana actual yang ditimbulkan oleh
beban luar. Untuk tujuan penyederhanaan, Whitney telah mengusulkan bentuk persegi
panjang sebagai distribusi tegangan beton tekan ekivalen. Standard SK SNI T- 15-1991-03 pasal 3.3.2 ayat 7 juga menetapkan bentuk tersebut sebagai
ketentuan, meskipun pada ayat 6 tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan bentuk-bentuk yang lain sepanjang hal tersebut adalah hasil
pengujian.
Gambar 2. 3
Diagram Tegangan Ekivalen Whitney Istimawan, 1996
Gambar 2. 4 Analisis Balok Bertulangan Tarik Istimawan, 1996
As
b
= ρbd a = β1 c
N
D
= 0,85 f’c ab ρ mak = 0,75 ρb
Universitas Sumatera Utara
24
N
T
= As fy ρ min = 1,4 fy
As
mak
= 0,75 As
b
� = ,8
′
� �
. + �
ND = NT 0,85 f’c ab = As fy
Dimana: ND
= resultante seluruh gaya tekan pada daerah di atas garis netral NT
= resultante seluruh gaya tarik pada daerah di bawah garis netral MR
= momen tahanan z
= jarak antara resultante tekan dan tarik c
= jarak serat tekan terluar ke garis netral fy
= tegangan luluh tulanangan f’c
= kuat tekan beton Asb
= luas tulanngan balok seimbang ρ
= ratio penulangan d
= tinggi efektif balok b
= lebar balok β1
= konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton. M
R
= N
D
z = N
T
z
Universitas Sumatera Utara
25
SK SNI T-15-1991- 03 menetapkan nilai β
1
= 0,85 untuk f’c 30 MPa, berkurang 0,008 untuk setiap kenaikan 1 MPa dan nilai tersebut tidak boleh kurang dari 0,65.
� � � � �
� � ≥ � � � � � �
ℎ� � � � =∅��
Standard SK SNI T-15-1991-03 pasal 2.2.3 ayat 2 memberikan faktor reduksi kekuatan
∅ untuk berbagai mekanisme dan untuk tarik aksial tanpa dan dengan lentur
∅=0,8.
b. Analisis Lentur Tulangan Tekan-Tarik Ganda Pada praktik di lapangan, hampir semua balok selalu dipasang tulangan
rangkap. Jadi balok dengan tulangan tunggal secara praktis tidak ada jarang sekali dijumpai. Meskipun penampang beton pada balok dapat dihitung
dengan tulangan tunggal yang memberikan hasil tulangan longitudinal saja, tetapi pada kenyatannya selalu ditambahkan tulangan tekan minimal 2 batang,
dan dipasang pada bagian sudut penampang balok beton yang menahan tekan. Tulangan baja berperilaku elastik hanya sampai tingkatan dimana regangannya
mencapai luluh εy. Dengan kata lain, apabila regangan tekan baja ε’s sama atau lebih besar dari regangan luluhnya
εy maka sebagai batas maksimum tegangan tekan baja f’s diambil sama dengan tegangan luluhnya fy.
Pada analisa tulangan rangkap, dipakai anggapan bahwa kedua penulangan baik tekan maupun tarik telah meluluh sebelum atau pada saat regangan beton
Universitas Sumatera Utara
26
mencapai 0,003 under reinforced stadium retak. Kondisi ini diharapkan bahwa beton belum hancur, walaupun baja sudah luluh.
Tambahan tulangan longitudinal tekan ini selain menambah kekuatan balok dalam hal menerima beban lentur, juga berfungsi untuk memperkuat
kedudukan begel balok antara tulangan longitudinal dan begel diikat dengan kawat lunak, serta sebagai tulangan pembentuk balok agar mudah dalam
pelaksanaan pekerjaan beton.
Gambar 2.5 Analisis Balok Bertulangan Rangkap Istimawan, 1996
N
D1
= 0,85 f’c ab N
T1
= As
1
fy a = β1 c
As
1
= ρ
mak
bd N
D2
= As’ f’s N
T2
= As
2
fy As= As
1
+ As2
�
′
= As = � �
∅
′
−
′
ε′s ,
= − ′
Universitas Sumatera Utara
27
M
r1
= ø bd²k M
r2
= M
u
– M
r1
Dimana: N
D1
= resultante gaya tekan yang ditahan oleh beton N
D2
= resultante gaya tekan yang ditahan oleh tulangan baja tekan N
T1
= resultante gaya tarik pada tulangan tarik akibat beton N
T2
= resultante gaya tarik pada tulangan tarik M
R
= momen tahanan z
= jarak antara resultante tekan dan tarik C
= jarak serat tekan terluar ke garis netral Fy
= tegangan luluh tulangan f’c
= kuat tekan beton As1
= luas tulangan baja tekan As’ As2
= luas tulangan baja tarik ρ
= ratio penulangan d
= tinggi efektif balok b
= lebar balok β1
= konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton. SK SNI T-15-1991-03 menetapkan
nilai β1 = 0,85 untuk f’c 30 MPa, berkurang 0,008 untuk setiap kenaikan 1 MPa dan nilai tersebut tidak boleh
kurang dari 0,65. M
R
= N
D
z = N
T
z
Universitas Sumatera Utara
28
c. Tulangan Geser Dasar pemikiran perencanaan penulangan geser atau penulangan geser badan
balok adalah usaha menyediakan sejumlah tulangan baja untuk menahan gaya tarik arah tegak lurus terhadap retak tarik diagonal sedemikian rupa sehingga
mampu mencegah bukaan retak lebih lanjut. Penulangan geser dapat dilakukan dalam beberapa cara, seperti:
sengkang vertikal, jaringan kawat baja las yang dipasang tegak lurus terhadap sumbu aksial,
sengkang miring atau diagonal, batang tulangan miring diagonal yang dapat dilakukan dengan cara
membengkok batang tulangan pokok balok di tempat-tempat yang diperlukan, atau
tulangan spiral.
Perencanaan geser untuk komponen-komponen struktur terlentur didasarkan pada anggapan bahwa beton menahan sebagian dari gaya geser, sedangkan
kelebihannya atau kekuatan geser di atas kemampuan beton untk menahannya dilimpahkan kepada tulangan baja geser. Cara yang umum dilaksanakan dan
lebih sering dipakai untuk penulangan geser ialah dengan menggunakan sengkang , di mana selain pelaksanaannya lebih mudah juga menjamin
ketepatan pemasangannya. Penulangan dengan sengkang hanya memberikan andil terhadap sebagian pertahanan geser, karena formasi atau arah retak yang
miring.
Universitas Sumatera Utara
29
Beberapa petunjuk ketentuan penulangan sengkang: Bahan-bahan dan tegangan maksiumum
Untuk mencegah terjadinya lebar retak berlebihan pada balok akibat gaya tarik diagonal, SK SNI T-15-1991-03 pasal 3.4.5 ayat 2 memberikan
ketentuan bahwa kuat luluh rencana tulangan geser tidak boleh melampaui 400 MPa. Sedangkan nilai V
s
tidak boleh melebihi 23√fc’b
w
d telepas dari berapa jumlah luas total penulangan geser pasal 3.4.5. ayat 6.8.
Ukuran batang tulangan untuk sengkang
Umumnya digunakan batang tulangan D10 untuk sengkang. Pada kondisi di mana bentang dan beban sedemikian rupa sehingga mengakibatkan
timbulnya gaya geser yang relative besar, ada kemungkinan harus menggunakan batang tulangan D12. Penggunaan batang tulangan D12
untuk tulangan sengkang merupakan hal yang jarang dilakukan. Untuk balok ukuran besar kadang-kadang digunakan sengkang rangkap dengan
perhitungan kemungkinan terjadinya retak diagonal yang menyilang empat atau lebih batang tulangan sengkang vertical.
Jarak antar sengkang spasi
Jarak spasi dari pusat ke pusat antar-sengkang tidak boleh lebih dari 12d atau 600 mm, mana yang lebih kecil SK SNI T-15-1991-03 pasal 3.4.5
ayat 4.1. Apabila Vs melebihi nilai 13√f
c
’b
w
d jarak spasi sengkang tidak boleh lebih dari 14d atau 300 mm, mana yang lebih kecil pasal
3.4.5 ayat 4.3. Pada umumnya akan lebih praktis dan ekonomis untuk
Universitas Sumatera Utara
30
menghitung jarak sengkang perlu pada beberapa tempat penampang untuk kemudian penempatan sengkang diatur sesuai dengan kelompok
jarak.
2.3 Beton Bertulang Serat
Kategori