24
bentang sehubungan dengan ketidaklinieran regangan. Dapat juga dikatakan bahwa besarnya tegangan tarik maksimum pada sisi bawah jauh melebihi
besarnya tegangan tekan maksimum. Hal ini diperlihatkan dengan trajektori tegangan pada Gambar 2.6.b. Perhatikan kecuraman dan pemusatan trajektori
tegangan tekan pada perletakan untuk kedua kasus pembebanan balok, di atas dan dibawah.
2.4 Retak pada beton. a. Tahap Beton tanpa retak.
Pada beban-beban yang kecil ketika tegangan-tegangan tarik masih lebih rendah daripada modulus keruntuhan tegangan tarik lentur pada saat beton mulai
retak, seluruh penampang melintang balok menahan lentur, dengan tekan pada satu sisi dan tarik pada sisi lainnya.
b. Tahap Beton Mulai Retak-Tegangan Elastis.
Karena beban terus ditingkatkan melampaui modulus keruntuhan balok, retak mulai terjadi dibagian bawah balok. Momen pada saat retak ini mulai
terbentuk-yaitu ketika tegangan tarik di bagian bawah balok sama dengan modulus keruntuhan disebut momen retak M
cr
. Jika beban terus ditingkatkan, retak ini mulai menyebar mendekati sumbu netral. Retak terjadi pada tempat-
tempat disepanjang balok di mana momen aktualnya lebih besar daripada momen retak.
Karena sekarang bagian bawah balok sudah retak, terjadilah tahap selanjutnya karena beton pada daerah yang mengalami retak tersebut jelas tidak
Universitas Sumatera Utara
25
dapat menahan tegangan tarik, bajalah yang harus melakukannya. Tahap ini akan terus berlanjut selama tegangan tekan pada serat bagian atas lebih kecil daripada
setengah dari kuat tekan beton f’
c
dan selama tegangan baja lebih kecil daripada titik lelehnya. Pada tahap ini tegangan tekan berubah-ubah secara linear terhadap
jarak dari sumbu netral atau sebagai sebuah garis lurus. Variasi tegangan-regangan garis-lurus biasanya terjadi pada balok beton
bertulang pada kondisi-kondisi beban-layan normal karena pada tingkat beban tersebut tegangan yang terjadi biasanya lebih kecil daripada 0,5 f’
c
. Beban layan atau beban kerja adalah beban-beban yang diasumsikan sesungguhnya terjadi
ketika sebuah struktur digunakan atau melakukan fungsi layanannya. Ketika menerima beban-beban ini, momen-momen yang terjadi lebih besar daripada
momen retak. Sudah jelas, sisi balok yang mengalami tarik akan retak.
c. Tahap Keruntuhan Balok-Tegangan Ultimate.
Ketika beban terus ditambah sampai tegangan tekannya lebih besar daripada setengah f’
c
, retak tarik akan merambat lebih keatas, demikian pula sumbu netral, sehingga tegangan beton tidak berbentuk garis lurus lagi. Untuk
pembicaraan awal ini, kita asumsikan bahwa batang-batang tulangan telah leleh. Untuk menggambarkan lebih jauh tentang tiga tahap perilaku balok, sebuah
diagram momen-kurvatur diperlihatkan pada Gambar 2.7. Untuk diagram ini, � adalah perubahan sudut balok dalam panjang tertentu yang besarnya dihitung
dengan rumus berikut ini dimana � adalah regangan pada serat balok yang
berjarak y dari sumbu netral balok: � =
� �
2.1
Universitas Sumatera Utara
26
Gambar 2.7: Diagram momen kurvatur untuk balok beton bertulang yang mengalami tarik.
Sumber : “Beton Bertulang-Suatu Pendekatan Dasar” oleh Edward G.Nawy Tahap pertama diagram adalah untuk momen-momen kecil yang lebih
kecil daripada momen retak M
cr
dimana seluruh penampang melintang balok mampu menahan lentur. Pada kisaran ini, regangan yang terjadi kecil dan diagram
hampir vertikal dan menyerupai garis lurus. Ketika momen bertambah hingga melebihi momen retak, kemiringan
kurva akan sedikit berkurang karena balok tidak cukup kaku seperti pada tahap awal sebelum beton mulai retak. Diagram akan mengikuti garis yang hampir lurus
dari M
cr
hingga ke titik dimana tulangan mengalami tegangan sampai titik lelehnya. Agar tulangan baja meleleh, diperlukan beban tambahan yang cukup
besar untuk meningkatkan lendutan balok. Setelah tulangan meleleh, balok memiliki kapasitas momen tambahan
yang sangat kecil sehingga hanya sedikit saja beban tambahan yang diperlukan
Universitas Sumatera Utara
27
untuk secara substansial meningkatkan putaran sudut dan lendutan. Kemiringan diagram sekarang sangat datar.
Beton retak dalam arah tegak lurus trajektori tegangan utama. Apabila bebannya terus bertambah, retak ini akan melebar dan menjalar, juga timbul retak
lainnya. Dengan demikian semakin sedikit beton yang harus memikul keadaan tegangan yang tak menentu. Karena bentang geser untuk balok tinggi itu kecil,
tegangan tekan pada daerah perletakan mempengaruhi besar dan arah tegangan tarik utama sehingga menjadi curam dan harganya berkurang.
Dalam banyak hal retak-retak ini hampir selalu vertikal dan mengikuti arah trajektori tegangan, yang pada keadaan runtuh karena geser, balok ini hampir
tergeser lepas dari perletakannya. Jadi, untuk balok tinggi, selain penulangan geser vertikal di sepanjang bentang, diperlukan juga penulangan horizontal di
seluruh tinggi balok. Dari Gambar 2.6.b juga gradient trajektori tegangan tarik pada serat bawah, diperlukan pemusatan tulangan horizontal untuk memikul
besarnya tegangan tarik pada sisi bawah balok tinggi. Selain itu, besarnya angka perbandingan tinggibentang balok ini
menyebabkan bertambahnya tahanan terhadap beban geser luar akibat aksi pelengkung tekan yang cukup tinggi. Dengan demikian dapat diharapkan bahwa
gaya geser tahanan nominal V
c
untuk balok tinggi akan jauh lebih besar daripada V
c
untuk balok biasa.
2.5 Tegangan geser dalam balok beton.
