Beban Lentur Pada Balok

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