51
Pengamatan secara normal pola retak pada balok beton bertulang melalui percobaan seperti pada gambar 3.3b. Ada dua jenis retak yang terjadi, retak vertikal terjadi pertama kali, akibat
tegangan lentur. Ini mulai dari bawah balok dimana tegangan lentur terbesar. Jenis kedua adalah retak miring pada ujung dari balok yang mana akibat dari kombinasi pengaruh geser dan
lentur. Pada umumnya terjadi pada retak miring, retak geser, atau retak tarik diagonal. Suatu retak sedemikian harus nampak sebelum balok dapat menjadi gagal akibat geser. Beberapa dari
retak miring mempunyai perpanjangan sepanjang penulangan menuju ke arah tumpuan, memperlemah pengangkuran tulangan pada balok. Suatu analisa mekanisme kegagalan dari
balok dengan tumpuan sederhana ditampilkan di sini. Beton dan tulangan dimodelkan secara material yang benar-benar kaku.
3.7 Metode model Pengikat Strut-and-Tie Method
3.7.1 Keseimbangan kerangka
Pada balok dengan penulangan geser badan, retak dalam bentang geser dapat menghancurkan sistem struktur sebenarnya, ini bisa digantikan dengan oleh aksi gaya kerangka truss atau
pelengkung atau kombinasi dari keduanya. Aksi kerangka pada kegagalan geser menggunakan prinsip truss analogy analogi kerangka.
Model penunjang dan pengikat dikembangkan dari “model analogi kerangka truss analogy model” yang diperkenalkan oleh Ritter pada tahun 1899 dan Mörsch pada tahun 1902. Melalui
anggapan pola retak yang terjadi pada balok beton bertulang yang diakibatkan oleh beban luar P gambar 3.4, Morsch menggunakan model analogi kerangka batang seperti gambar
3.5,dimana rangka batang tersebut terdiri dari batang tekan dan tarik. Untuk menjelaskan jalur untuk perpindahan beban ke tumpuan pada beton bertulang pada keadaan retak.
Universitas Sumatera Utara
52
½ P ½ P
Gambar. 3.4 Pola retak pada balok akibat beban P lentur dan geser
Gambar 3.5 Analogi kerangka untuk balok struktur bertulang menurut Mörsch
Sudut kerangka yang terjepit dianggap memegang peranan penting terhadap dua tipe dari
model kerangka, jepit dan sudut kemiringan yang bervariasi terhadap model penunjang beton diagonal. Pada suatu sudut kerangka terjepit
θ
c
diambil sebesar 45 derajat dan merupakan pendekatan klasik terhadap model dengan pengaruh geser pada balok beton bertulang.
Universitas Sumatera Utara
53
3.7.2 Model kerangka truss 45
o
Ritter pada tahun 1899 dan Mörsch pada tahun 1902 mengembangkan suatu model geser beton bertulang yang mengabaikan tegangan tarik pada beton yang retak dan mengasumsikan bahwa
tegangan tekanan diagonal akan tetap tinggal pada sudut 45
o
setelah beton retak gambar 3.6.
a. Keseimbangan tegangan longitudinal dan diagonal
b. Gaya pada sengkang
Gambar 3.6 Model untuk keseimbangan kerangka dengan sudut 45
o
3.7.3 Model sudut kerangka yang bervariasi Model dengan sudut kerangka bervariasi meliputi dua model truss yang berbeda dan tidak
berhubungan satu dengan yang lainnya. Pertama dikembangkan di Amerika Utara oleh Collins dari teori elastis-plastis. Yang kedua adalah model kerangka plastis yang dikembangkan di
Eropah. Model sudut kerangka variasi adalah perbaikan dari model terdahulu dan jumlah untuk
Universitas Sumatera Utara
54
θ secara sama kurang dari 45
o
. Persamaan keseimbangan adalah sama untuk teori daerah tekan Gambar 3.7. Kompatibilitas regangan dan tegangan tarik beton diabaikan. Jika penulangan
atau beton mencapai kekuatan leleh nya, model variasi sudut kerangka adalah sama seperti batas bawah dari penyelesaian teori plastisitas seperti yang dijelaskan di awal.
a Keseimbangan tegangan diagonal dan longitudinal
b. Gaya pada sengkang Gambar 3.7 Keadaan keseimbangan untuk sudut kerangka bervariasi yang digunakan pada
teori daerah tekan Satu dari keuntungan utama menggunakan batang kerangka sekarang adalah untuk menetapkan
tahanan elemen dari suatu batang yang merupakan aliran gaya-gaya dapat lebih mudah dilihat secara visual oleh perencana. Aliran tegangan tekan diidealisasikan sebagai batang-batang tekan
Universitas Sumatera Utara
55
yang dinamakan penunjang, dan tarik oleh batang-batang tarik seperti gambar 3.8 yang menunjukkan bagaimana model kerangka yang menggunakan penunjang dan pengikat dapat
mengidealisasikan aliran gaya-gaya dari pada batang dengan variasi perbandingan panjang dan tinggi. Gambar ini juga menunjukkan penulangan yang dibutuhkan untuk balok langsing, yaitu
suatu balok dengan perbandingan panjang dan tinggi geser atau ad adalah 2.5, dan suatu aliran gaya yang tinggi adalah mempengaruhi baik geser dan arah dalam perencanaan. Untuk rasio dari
ad yang rendah, balok tersebut menjadi daerah yang terganggu atau diskontiniu, dimana asumsi normal dari regangan datar dan distribusi tegangan yang seragam adalah tidak cocok.
Model penunjang dan pengikat pada umumnya berguna dalam perencanaan di daerah D, dimana karakteristik oleh aliran yang komplek pada tegangan dalam dari struktur
3.8 Model Penunjang dan Pengikat Strut-and-Tie Model