Balok atau Beam TINJAUAN PUSTAKA

15 2. 2. 2. Balok atau Beam Balok merupakan bagian struktur yang digunakan sebagai dudukan lantai dan pengikat kolom lantai atas. Fungsinya adalah sebagai rangka penguat horizontal bangunan akan beban-beban. Pada sistem struktural bangunan gedung, elemen balok merupakan paling banyak digunakan dengan pola berulang dalam susunan hirarki balok. Susunan hirarki ini terdiri atas ; susunan satu tingkat, dua tingkat, dan susunan tiga tingkat sebagai batas maksimum. Tegangan aktual yang timbul pada elemen struktur balok tergantung pada besar dan distribusi material pada penampang melintang balok tersebut. Semakin besar ukuran balok, semakin kecil tegangan yang terjadi. Apabila suatu gelagar balok bentangan sederhana menahan beban yang mengakibatkan timbulnya momen lentur akan terjadi deformasi regangan lentur di dalam balok tersebut. Regangan-regangan balok tersebut mengakibatkan timbulnya tegangan yang harus ditahan oleh balok, tegangan tekan di sebelah atas dan tegangan tarik dibagian bawah. Agar stabilitas terjamin, batang balok sebagai bagian dari sistem yang menahan lentur harus kuat untuk menahan tegangan tekan dan tarik tersebut karena tegangan baja dipasang di daerah tegangan tarik bekerja, di dekat serat terbawah, maka secara teoritis balok disebut sebagai bertulangan baja tarik saja Dipohusodo,1996. Kriteria Desain Balok ◙ Cukup kuat untuk menahan semua beban ◙ Tidak terdeformasi berlebihan sehingga menyebabkan keruntuhan Universitas Sumatera Utara 16 ◙ Sesuai dengan kebutuhan bangunan terkait dengan dimensi, material, penyelesaian akhir, dan lain-lain Jenis Beban Pada Balok ◙ Beban terpusat: dari komponen atau elemen balok lain atau beban terpusat dari benda lainnya ◙ Beban merata: dari komponen atau elemen yang menerus dinding, lantai Akibat beban kerja yang tegak lurus sumbu memanjang balok ini, maka penampang balok akan mengalami kemungkinan-kemungkinan sebagai berikut : 1. Terjadi tegangan lentur flexural strength dan tegangan geser shear strength . 2. Terjadi tekuk arah samping lateral torsional buckling. 3. Terjadi lendutan flexibility Dalam mendesain struktur balok harus dipenuhi syarat kekuatan dan kekakuan penampang balok. Syarat kekuatan ditentukan berdasarkan harga tegangan yang terjadi tegangan lentur, tegangan geser, dan kip pada penampang, sedangkan untuk syarat kekakuan ditentukan berdasarkan harga lendutannya. Penampang balok dikatakan kuat dan kaku, jika tegangan dan lendutan yang terjadi tidak melebihi harga tegangan dan lendutan yang diijinkan. Kuat lentur positif komponen struktur lentur pada muka kolom tidak boleh lebih kecil dari sepertiga kuat lentur negatifnya pada muka tersebut. Baik kuat Universitas Sumatera Utara 17 lentur negatif maupun kuat lentur positif pada setiap irisan penampang disepanjang bentang tidak boleh kurang dari seperlima kuat lentur yang terbesar yang disediakan pada kedua muka-muka kolom di kedua ujung komponen struktur tersebut. Pada kedua ujung komponen struktur lentur tersebut harus dipasang sengkang sepanjang jarak dua kali tinggi komponen struktur diukur dari muka perletakan kearah tengah bentang. Sengkang pertama harus dipasang pada jarak tidak lebih daripada 50 mm dari muka perletakan. Spasi maksimum sengkang tidak boleh melebihi: a. d4; b. Delapan kali diameter tulangan longitudinal terkecil; c. 24 kali diameter sengkang; d. 300 mm Sengkang harus dipasang di sepanjang bentang balok dengan spasi tidak melebihi d2. SNI beton 2002 menyajikan tinggi minimum balok sebagai berikut : ◙ Balok diatas dua tumpuan: hmin = L16 ◙ Balok dengan satu ujung menerus: hmin = L18,5 ◙ Balok dengan kedua ujung menerus: hmin = L21 ◙ Balok kantilever: hmin = L8 Dimana L = panjang panjang bentang dari tumpuan ke tumpuan. Jika nilai tinggi minimum ini dipenuhi, pengecekan lendutan tidak perlu dilakukan. Universitas Sumatera Utara 18 Dalam pelaksanaan dipasang tulangan tekan dimana ρ’ tidak boleh melebihi dari 0,5 ρ b SNI 03-1728-2002. Gambar. 2.1. Penulangan Balok Untuk mengantisipasi terjadinya keruntuhan struktur secara tiba-tiba maka diusahakan penampang tidak berada dalam keadaan overreinforced Batas maksimum rasio penulangan 1. ρ maksimum = 0,75. ρ b 2. ρ b = {0,85.f’c. β1fy}.{600600+fy} SNI-2002 memberikan batas minimum rasio penulangan 1. ρ minimum = 1,4fy 2. Batas minimum diperlukan untuk menjamin tidak terjadinya hancur secarat tiba-tiba seperti yang terjadi pada balok tanpa tulangan Rasio penulangan adalah perbandingan antara luas penampang tulangan tarik As terhadap luas efektif penampang b x d. ρ = Asbxd Universitas Sumatera Utara 19 Tabel 2. 2. Selimut Beton Selimut Beton Ukuran ◙ Beton yang langsung dicor diatas tanah dan selalu berhubungan dengan tanah ◙ Beton yang berhubungan dengan tanahcuaca D19 hingga D56 D16 jaring kawat polos atau kawat ulir D16 dan yang lebih kecil ◙ Beton tidak langsung berhubungan dengan cuacatanah • Plat, dinding, plat berusuk D44 dan D56 D36 dan yang lebih kecil • Balok, kolom Tulangan utama, pengikat, sengkang, lilitan spiral • Komponen struktur cangkang, pelat lipat D19 dan yang lebih besar D16 jaring kawat polos atau ulir D16 dan yang lebih kecil 70 mm 50 mm 40 mm 40 mm 20 mm 40 mm 20 mm 15 mm Sesuai tempat dan tugasnya, maka balok masing – masing dalam suatu susunan balok mempunyai nama sendiri – sendiri, yaitu sebagai berikut. 1. Balok Induk, adalah semua balok yang melintang tanpa topang pada seluruh lebar bangunan dan pada kedua ujungnya bertumpu pada kolom dan biasanya mempunyai bentang ± 3 meter. 2. Balok Anak, adalah balok yang pada kedua ujungnya bertumpu pada balok induk, digunakan untuk memperkecil petak – petak lantai disetiap ruang dan biasanya mempunyai bentang ± 2 meter. 3. Balok Bagi, adalah balok yang pada kedua ujungnya bertumpu pada balok anak atau balok induk atau pada salah satunya bertumpu pada balok anak atau balok induk. Digunakan untuk memperkecil petak – petak lantai disetiap ruangan dan biasanya mempunyai bentang ± 1 meter. Universitas Sumatera Utara 20 Terdapat tiga jenis balok yang menentukan lokasi tulangan; yaitu balok yang ditumpu sederhana, balok kantilever, dan balok menerus : ◙ Balok menerus, beban di bentang dapat menyebabkan timbulnya momen dan kelengkungan pada bentang tersebut dan pada bentang lainnya. ◙ Balok sederhana, beban pada bentang menyebabakan terjadinya momen lentur dan kelengkungan hanya pada bentang tersebut. ◙ Balok kantilever yang menahan beban gavitasi menerima momen negatif pada keseluruhan panjang balok tersebut. Balok Kantilever Balok kantilever adalah balok yang salah satu ujungnya terdapat tumpuan jepit dan ujung lain menggantung bebas. Balok kantilever yang menahan beban gavitasi menerima momen negatif pada keseluruhan panjang balok tersebut. Akibatnya tulangan balok kantilever ditempatkan pada bagian atas atau sisi tariknya seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.2. Momen maksimum terjadi pada penampang di bagian peletakan. Akibatnya sejumlah besar tulangan diperlukan pada titik ini. Tulangan tidak tidak dapat hanya sampai pada tumpuan, harus dipanjangkan atau diangkur pada beton di sebelah luar tumpuan. Perpanjangan ini disebut sebagai panjang penyaluran development length. Panjang penyaluran ini tidak harus lurus seperti gambar, karena tulangan akan dikaitkan pada 90 derajat atau 180 derajat. Universitas Sumatera Utara 21 Gambar. 2. 2. Panjang Penyaluran Tulangan Balok Kantilever Balok Menerus Secara matematis, struktur statis tak tentu adalah strukturyang reaksi, gaya geser, momen lenturnya tidak dapat ditentukan secara langsung dengan hanya persamaan keseimbangan statika dasar ΣF x =0, ΣF y =0, dan ΣF z =0. Meskipun analisisnya lebih sulit, balok statis tak tentu sering juga digunakan karena struktur ini pada umumnya lebih kaku untuk suatu kondisi bentang dan beban daripada struktur statis tentu, momen internal yang timbul pada struktur tak tentu akibat dibebani lebih kecil daripada yang timbul pada struktur statis tentu. Dengan demikian ukuranya dapat lebih kecil, kerugian struktur statis tak tentu ialah lebih pekanya terhadap penurunan tumpuan. Sebagai contoh turunya tumpuan dapat menimbulkan momen lentur internal. ◙ Kekakuan. Peningkatan kekakuan pada statis tak tentu dapat dipelajari dengan defleksi, yaitu menghitung defleksi ditengah bentang untuk balok di atas tumpuan sederhana yang mamikul beban terpusat di tengah sebesar PL 3 EI ◙ Bila ujung-ujung balok tersebut tumpuan jepit maka lendutannya = PL 3 192 EI. Panjang Penyaluran Universitas Sumatera Utara 22 Situasi yang sering terjadi untuk balok dan pelat adalah menerus di atas bebarapa perletakan. Karena tulangan diperlukan pada daerah tarik balok, tulangan tersebut ditempatkan pada bagian bawah ketika momen positif dan pada bagian atas ketika momen negatif. Ada beberapa cara dalam mengatur letak tulangan untuk menahan momen positif dan negatif pada beban menerus. Salah satu pengaturan adalah yang mungkin diperlihatkan pada gambar. Gambar 2. 3. Perletakan Tulangan pada Balok Menerus 2. 2. 3. Pelat atau Slab