6
2.2. Desain Struktur
2.2.1.  Balok
Balok  didefinisikan  sebagai  salah  satu  dari  elemen  struktur  portal  yang  arahnya horizontal,  sedangkan  portal  merupakan  kerangka  utama  dari  struktur  bangunan,  khususnya
bangunan gedung Asroni 2010. Gaya yang bekerja pada balok adalah gaya geser, momen lentur dan  torsi,  sehingga  perlu  baja  tulangan  untuk  menahan  beban  -  beban  tersebut  agar tidak terjadi
keruntuhan. Tulangan memanjanglongitudinal pada bagian atas dan bawah balok adalah tulangan yang  digunakan  untuk  menahan  momen  tarik  dan  momen  tekan  pada  balok.  Tulangan
sengkangbegel digunakan untuk menahan beban geser pada balok dan tulangan tengah digunakan untuk menahan beban torsi pada balok.
A. Beban Lentur Pada Balok
Jika sebuah balok beton tanpa tulangan ditumpu oleh tumpuan sederhana sendi – rol,
dan di atas balok bekerja beban terpusat P serta beban merata q seperti pada Gambar 1 maka akan timbul  momen  luar  sehingga  balok  akan  melengkung  ke  bawah  seperti  tampak  pada  Gambar  2.
Balok  yang  melengkung  kebawah  akibat  beban  luar  ini  ditahan  oleh  kopel – kopel gaya dalam
yang  berupa  tegangan  tekan  dan  tarik.  Serat –  serat  beton  bagian  atas akan menahan  tegangan
tekan dan semakin kebawah tegangan tekan tersebut akan semakin mengecil, sebaliknya pada serat –serat  tepi  bawah  akan  menahan  tegangan tarik  dan  semakin  ke  atas  maka  semakin  kecil  pula
tegangan tariknya, ilustrasi ini dapat dilihat pada Gambar 3. Serat – serat bagian bawah beton akan
mengalami tegangan tarik yang besar saat diberikan beban yang cukup besar sehingga dapat terjadi retakan pada beton bagian bawah. Keadaan ini terjadi pada beton memiliki momen besar.
Gambar 1. Beban Terpusat dan Beban Merata pada Balok sumber : Asroni 2010
Gambar 2. Perubahan Bentuk Balok Akibat Gaya Dalam sumber : Asroni 2010
7 Gambar 3. Diagram Tegangan Beton
sumber : Asroni 2010 Beton  yang  mengalami  tegangan  tarik  yang  berlebihan  akibat  pembebanan  akan
mengalami  keruntuhan  karena  sifat  beton  yang  lemah  terhadap  tegangan  tarik,  untuk menangani masalah ini perlu diberi baja tulangan sehingga disebut dengan istilah beton bertulang. Baja pada
beton  bertulang  digunakan  untuk  menahan  tegangan  tarik  yang  berada  dibawah  garis  netral, sedangkan  tegangan  tekan  yang  berada  diatas  garis  netral  akan  ditahan  oleh  beton.  Distribusi
tegangan dan regangan pada beton dapat dilihat pada Gambar 4. Menurut SNI 03
– 2847 – 2002 pada perhitungan struktur beton bertulang ada beberapa istilah untuk menyatakan kekuatan suatu penampang beton bertulang sebagai berikut :
1.
Kuat nominal Pasal 3.28
2.
Kuat rencana Pasal 3.30
3.
Kuat perlu Pasal 3.29 Kuat nominal Rn diartikan sebagai kekuatan suatu komponen struktur atau penampang
dihitung  berdasarkan  ketentuan  dan  asumsi  metode  perencanaan  sebelum  dikalikan  dengan nilaifaktor  reduksi  kekuatan  yang  sesuai.  Kuat  nominal  pada  penampang  beton  bertulang
bergantung  pada  dimensi,  jumlah  dan  letak  tulangan,  serta  mutu  beton  dan  baja  tulangan.  Kuat nominal ini biasanya ditulis dengan simbol Mn, Vn, Tn dan Pn, dengan  subscript n menunjukkan
bahwa nilai – nilai momen M, gaya geser V, torsi  momen puntir T, dan gaya aksial P diperoleh
dari beban nominal suatu struktur atau komponen struktur. Kuat rencana Rr adalah kekuatan penampang struktur yang didapat dari hasil perkalian
antara kuat nominal Rn dengan faktor reduksi kekuatan ø. Kuat rencana ini biasanya ditulis dengan simbol  Mr,  Vr,  Tr  dan  Pr,  dengan  subscript r menunjukkan  bahwa nilai
– nilai momen M, gaya geser  V,  torsi    momen  puntir  T,  dan  gaya  aksial  P  diperoleh  dari  beban  rencana  yang  boleh
bekerja pada suatu struktur atau komponen struktur. Kuat perlu Ru diartikan sebagai kekuatan penampang yang diperlukan untuk menahan
beban terfaktor atau momen dan gaya dalam yang berkaitan dengan beban tersebut. Kuat perlu ini biasanya ditulis dengan simbol Mu, Vu, Tu dan Pu, dengan subscript u menunjukkan bahwa nilai
– nilai momen M, gaya geser V, torsi  momen puntir T, dan gaya aksial P diperoleh dari beban terfaktor yang bekerja pada suatu struktur atau komponen struktur.
8 Perhitungan balok pada perpustakaan lima lantai Agrotropika ini mengacu pada SNI
– 03 2847 2002, data dimensi dan momen perlu serta hasil perhitungan  luas tulangan yang diperlukan
balok.
Gambar 4. Distribusi tegangan dan regangan pada balok Dimana :
Cs’ = As’.fy 2.2.1
Cc = 0,85.fc.a.b 2.2.2
Ts = As.fy 2.2.3
Nilai  a merupakan nilai  kedalaman tinggi  blok  tekan  beton  yang  didapat  dari  perkalian antara β
dan c. SK
– SNI 03 -2847 – 2002 menetapkan nilai β sebagai berikut : β = 0,85
untuk fc   30 MPa β = 0,85 – 0,008fc – 30  untuk 30   fc   55 MPa
Nilai minimum β ditentukan 0,65 jika nilai β   0,65 pada 30   fc   55 MPa
Koefisien ketahanan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2.4 : K =
2
2.2.4 m =
0,85.
2.2.5 ρ
perlu
=
1
1- 1 −
2 .
2.2.6 ρ
min
=
1,4
fy   31,36 MPa 2.2.7
bandingkan nilai ρ
perlu
dengan ρ
min
dan gunakan ρ
yang lebih besar lalu hitung nilai luas tulangan yang  diperlukan  dengan  menggunakan  persamaan  2.2.8  dan  jumlah  tulangan  perlu  dengan
menggunakan persamaan 2.2.9: Ast =
ρ
perlu
. b.d 2.2.8
n =
� �
2.2.9
9
B. Gaya Geser Pada Balok