Geser dan Tarik Diagonal Balok Prilaku Balok Tanpa Penulangan Geser

Himsar M Gultom : Analisa Torsi Pada Balok Dengan Lubang Pada Badannya, 2009. USU Repository © 2009 β 1 = konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton. Standar SK SNI 03-xxxx-2002 menetapkan nilai β 1 diambil 0,85 untuk f c ’ ≤ 30 MPa, berkurang 0,05 untuk setiap kenaikan 7 MPa kuat beton, dan nilai tersebut tidak boleh kurang dari 0,65.

II.7. Geser dan Tarik Diagonal Balok

Prilaku balok beton bertulang pada keadaan runtuh karena gaya geser sangat berbeda dengan keruntuhan karena lentur. Balok tersebut langsung hancur tanpa adanya peringatan terlebih dahulu. Juga retak diagonalnya jauh lebih lebar dibandingkan dengan retak lentur. Geser merupakan parameter yang sangat berarti pada prilaku balok tinggi. Pada balok dengan perletakan sederhana semakin dekat dengan perletakan maka momen lentur akan berkurang dengan disertai bertambahnya tegangan geser. Pada gambar 2.6 tegangan utama ftmaks tarik bekerja pada bidang yang lebih dari 45 ˚ terhadap normal penampang didekat perletakan. Gambar.2.7. Trajektori tegangan utama pada balok homogen isotrofis Karena kacilnya kekuatan tarik beton. Maka timbul retak digonal sepanjang bidang yang tegak lurus terhadap bidang tegangan tarik utama, dengan demikian disebut ratak tarik diagonal. Untuk mencegah retak ini diperlukan suatu penulangan ”tarik diagonal”. Tegangan tarik diagonal akan menyebabkan retak-retak miring pada Himsar M Gultom : Analisa Torsi Pada Balok Dengan Lubang Pada Badannya, 2009. USU Repository © 2009 daerah yang gesernya besar, akibat tarik diagonal dapat terjadi retak miring sebagai kelanjutan dari retak lentur dan ini disebut retak geser lentur.

II.8 Prilaku Balok Tanpa Penulangan Geser

Tegangan tarik dengan variasi besar dan kemiringan, baik akibat tegangan geser saja atau gabungan dengan lentur, akan timbul disetiap tempat disepanjang balok yang harus diperhitungkan pada analisis dan perencanaan. Kejadian tulangan tanpa tulangan geser umumnya kerusakan akan terjadi pada daerah sepanjang kurang lebih tiga kali tinggi efektif balok, dan dinamakan bentang geser. Tampak bahwa retak akibat tarik diagonal merupakan salah satu cara terjadinya kerusakan geser seperti gambar II.8 di bawah ini : Gambar II.8. Kerusakan Tipikal Akibat Diagonal Untuk bentang geser yang lebih pendek, kerusakan akan timbul sebagai kombinasi dari pergeseran, remuk dan belah. Retak miring akibat geser di badan balok beton bertulangan dapat terjadi tanpa disertai retak akibat lentur disekitarnya atau dapat juga sebagai kelanjutan proses retak lentur yang telah mendahuluinya. Mekanisme perlawanan geser di dalam komponen struktur beton bertulang tidak lepas dari pengaruh serta tersusun sebagai kombinasi beberapa kejadian atau mekanismenya sebagai berikut : Bentang geser bagian bentang dimana geser tinggi P P Himsar M Gultom : Analisa Torsi Pada Balok Dengan Lubang Pada Badannya, 2009. USU Repository © 2009 1. Adanya perlawanan geser beton sebelum retak. 2. Adanya gaya ikatan antar agregat pelimpahan geser antar permukaan butir ke arah tangensial disepanjang retakan, yang serupa dengan gaya gesek akibat saling ikat antar agregat yang tidak teratur di sepanjang permukaan beton kasar. 3. Timbulnya aksi pasak tulangan memanjang sebagai perlawanan terhadap gaya transversal yang harus ditahan. 4. Terjadinya prilaku pelengkung pada balok relatif tinggi dimana setelah terjadi retak miring, beban dipikul oleh susunan reaksi gaya tekan yang membentuk busur melengkung dengan pengikatnya tali busur adalah gaya tarik di sepanjang tulangan memanjang yang ternyata memberikan cadangan kapasitasnya yang cukup tinggi. 5. Adanya perlawanan penulangan geser yang berupa sengkang vertikal ataupun miring untuk balok bertulang geser. II.9 Penampang Balok Bertulangan Seimbang, Kurang, atau Lebih II.9.1 Penampang Balok Bertulangan Seimbang Penampang balok bertulangan seimbang Balanced, pada tulangan tarik mulai leleh pada saat beton mencapai regangan batasnya dan akan hancur karena tekan. Pada awal terjadinya keruntuhan, tegangan tekan yang diizinkan pada serat tepi yang tertekan adalah 0,003 in.in. Sedangkan regangan baja sama dengan regangan lelehnya, yaitu c y y E f = ∈ . [Edward G. Nawi, 1998] Seperti yang telah dikemukakan di atas, meskipun rumus lenturan tidak berlaku lagi dalam metoda perencanaan kekuatan akan tetapi prinsip-prinsip dasar teori lentur masih digunakan pada analisis penampang. Untuk letak garis netral Himsar M Gultom : Analisa Torsi Pada Balok Dengan Lubang Pada Badannya, 2009. USU Repository © 2009 tertentu, perbandingan antara regangan baja dengan regangan beton maksimum dapat ditetapkan berdasarkan distribusi regangan linear. Sedangkan letak garis netral tergantung pada jumlah tulangan baja tarik yang dipasang dalam suatu penampang sedemikian sehingga blok tegangan tekan beton mempunyai kedalaman cukup agar dapat tercapai keseimbangan gaya-gaya, di mana resultante tegangan tekan seimbang dengan resultante tegangan tarik ∑ H = 0. Apabila pada penampang tersebut luas tulangan baja tariknya ditambah, kedalaman blok tegangan beton tekan akan bertambah pula, dan oleh karenanya letak garis netral akan bergeser ke bawah lagi. Apabila jumlah tulangan baja tarik sedemikian sehingga letak garis netral pada posisi di mana akan terjadi secara bersamaan regangan luluh pada baja tarik dan regangan beton tekan maksimum 0,003, maka penampang disebut bertulangan seimbang. Kondisi keseimbangan regangan menempati posisi penting karena merupakan pembatas antara dua keadaan penampang beton bertulang yang berbeda cara hancurnya.

II.9.2 Penampang Balok Bertulangan Lebih

Apabila penampang beton bertulang mengandung jumlah tulangan baja tarik lebih banyak dari yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan regangan, penampang balok demikian disebut bertulangan lebih over-reinforced. Berlebihnya tulangan baja tarik mengakibatkan garis netral bergeser ke bawah. Hal yang demikian pada gilirannya akan berakibat beton mendahului mencapai regangan maksimum 0,003 sebelum tulangan baja tariknya luluh. Apabila penampang balok tersebut dibebani momen lebih besar lagi, yang berarti regangannya semakin besar sehingga kemampuan regangan beton terlampaui, maka akan berlangsung keruntuhan dengan Himsar M Gultom : Analisa Torsi Pada Balok Dengan Lubang Pada Badannya, 2009. USU Repository © 2009 beton hancur secara mendadak tanpa diawali dengan gejala-gejala peringatan terlebih dahulu. Pada penampang over-reinfoced, keruntuhan ditandai dengan hancurnya beton yang tertekan. Pada saat awal keruntuhan, regangan baja S ∈ yang terjadi masih lebih kecil dari pada regangan lelehnya, Y ∈ . Dengan demikian tegangan baja S f juga lebih kecil dari pada tegangan lelehnya, Y f . Kondisi ini terjadi apabila tulangan yang digunakan lebih banyak dari pada yang diperlukan dalam keadaan balanced. [Edward G. Nawi, 1998].

II.9.3 Penampang Balok Bertulangan Kurang

Sedangkan apabila suatu penampang beton bertulang mengandung jumlah tulangan baja tarik kurang dari yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan regangan, penampang demikian disebut bertulangan kurang underreinforced. Letak garis netral akan lebih naik sedikit dari pada keadaan seimbang, dan tulangan baja tarik akan mendahului mencapai regangan luluhnya tegangan luluhnya sebelum beton mencapai regangan maksimum 0,003. Keruntuhan ditandai dengan terjadinya leleh pada tulangan baja. Tulangan baja ini akan terus bertambah panjang dengan bertambahnya regangan, Y ∈ . [Edward G. Nawi, 1998]. ε ε ε ε ε Himsar M Gultom : Analisa Torsi Pada Balok Dengan Lubang Pada Badannya, 2009. USU Repository © 2009 Gambar II.9.3 Variasi Letak Garis Netral dengan Perbedaan Jenis Penulangan [Dipohusodo, 1999] II.10 Retakan Beton Crack Pembebanan yang berangsur-angsur akan mengakibatkan retak pada beton dimulai dengan retakan mikro yaitu retak yang terjadi pada ikatan antara agregat dengan mortar yang berkembang dan menjalar seiring dengan bertambahnya tegangan. Retak mikro ini merupakan retakan awal sebelum terbentuknya retak rambut yang dapat dilihat oleh mata. Keretakan ini tetap bertahan sampai pada 30 persen atau lebih dari pembebanan akhir kemudian meningkat dalam panjang, lebar dan jumlahnya. Beton bertulang bila diberi beban yang bertambah besar sehingga retakan yang timbul pada balok beton melampaui kekuatan tarik beton, maka akan timbul retak-retak di lapisan yang tertarik, di mana retakan ini mengakibatkan perubahan momen inersia penampang beton. Momen inersia ini tergantung pada jumlah tulangan yang ada, di mana nilainya lebih kecil dari momen inersia penampang yang tidak retak. Tekanan dimana retak terbentuk sangat bergantung pada sifat dari agregat kasar. Kerikil mulus mengakibatkan retak pada saat tekanan lebih rendah dibandingkan dengan batu pecah yang kasar, hal ini disebabkan karena ikatan C 1 C u C L Sumbu netral Jarak retak, a c 1 2 Gambar II.10 Geometri penampang retak Himsar M Gultom : Analisa Torsi Pada Balok Dengan Lubang Pada Badannya, 2009. USU Repository © 2009 mekanis dipengaruhi oleh sifat permukaan dan tingkatan, oleh permukaan agregat kasar. II.11 Bidang Torsi II.11.1 Perletakan Torsi