Gambar 3.1 Ilustrasi Keretakan Beton Akibat Beban Layan
3.2 Analisa Lentur Pada Balok 3.2.1 Tahap Beton Tanpa Retak
Pada beban-beban yang kecil ketika tegangan-tegangan tarik masih lebih rendah daripada modulus keruntuhan tegangan tarik pada saat beton mulai retak,
seluruh penampang melintang balok menahan lentur, dengan tekan pada satu sisi dan tarik pada sisi lainnya. Gambar menunjukkan variasi tegangan dan regangan untuk
beban-beban kecil.
Gambar 3.2 Tahap beton tanpa retak
3.2.2 Tahap Beton Mulai Retak-Tegangan Elastis
Karena beban terus ditingkatkan melampaui modulus keruntuhan balok, retak mulai terjadi di bagian bawah balok. Momen pada saat retak ini mulai terbentuk-
Universitas Sumatera Utara
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 di sepanjang balok
dimana momen aktualnya lebih besar daripada momen retak, seperti yang diperlihatkan dalam gambar
Karena sekarang bagian bawah balok sudah retak, terjadilah tahap selanjutnya karena beton pada daerah yang mengalami retak tersebut jelas tidak 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 fc’ dan selama tegangan baja lebih kecil daripada titik lelehnya. Tegangan dan regangan pada kisaran ini ditunjukkan pada gambar. Pada tahap ini
tegangan tekan berubah-ubah secara linear terhadap jarak dari sumbu netral atau sebagai sebuah garis lurus.
Variasi tegangan-tegangan 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 0,5fc’. Untuk menghitung tegangan beton dan baja pada kisaran ini, kita gunakan metode luasan-
transformasi. Beban layan atau beban kerja adalah beban-beban yang diasumsikan sesungguhnya terjadi ketika sebuah struktur digunakan atau melakukan fungsi
layannya. Ketika menerima beban-beban ini, momen-momen yang terjadi lebih besar daripada momen retak. Sudah jelas, sisi balok yang mengalami tarik akan retak.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Beton mulai retak - tahap tegangan elastis
Ketika momen lentur cukup besar untuk menyebabkan tegangan tarik pada serat beton terluar lebih besar daripada modulus keruntuhan, seluruh beton pada sisi
tarik balok diasumsikan mengalami retak sehingga harus diabaikan dalam perhitungan lentur.
Momen retak sebuah balok biasanya cukup kecil apabila dibandingkan dengan momen beban layannya. Karena itu ketika beban layan diterapkan, bagian
bawah balok akan mengalami retak. Tulangan pada sisi tarik balok mulai bekerja menahan tarik yang disebabkan oleh momen yang terjadi.
Pada sisi tarik balok, diasumsikan ada ikatan yang sempurna antara tulangan dan beton. Dengan demikian regangan pada beton dan pada tulangan baja akan
memiliki besar yang sama pada jarak yang sama dari sumbu netral. Tetapi meskipun regangan pada kedua bahan itu sama tetapi tegangannya tidaklah sama karena beton
dan baja memiliki modulus elastisitas yang berbeda. Dengan demikian, tegangan- tegangan tersebut akan bebanding lurus dengan perbandingan modulus elastisitasnya.
Perbandingan modulus baja terhadap modulus beton disebut perbandingan modular n :
Universitas Sumatera Utara
n = Ec
Es
Jika perbandingan modular untuk sebuah balok tertentu bernilai 10, maka tegangan pada baja adalah 10 kali tegangan pada balok pada jarak yang sama dari
sumbu netral. Dengan kata lain ketika n=10, satu inci persegi baja akan menerima gaya yang besarnya sama dengan yang diterima 10 in
2
beton.
Untuk balok pada Gambar 3.4 tulangan-tulangan baja digantikan oleh suatu
luas beton pengganti nA
s
yang ekuivalen, yang diharapkan dapat menahan tarik.
Luas ekuivalen ini disebut sebagai luas transformasi transformed. Penampang yang dihasilkan atau penampang transformasi dihitung dengan menggunakan metode yang
biasa digunakan untuk balok homogen yang elastis. Diperlihatkan juga pada gambar, sebuah diagram yang memperlihatkan variasi tegangan pada balok. Pada sisi tarik,
sebuah garis putus-putus dipakai untuk menunjukkan bahwa diagram ini terputus diskontinu. Disinilah beton diasumsikan mengalami retak dan tidak dapat menahan
tarik. Nilai yang diperlihatkan di depan tulangan adalah tegangan pengganti pada beton jika beton dapat menahan tarik. Nilai ini ditunjukkan sebagai f
s
n karena harus
dikalikan dengan n untuk mendapatkan tegangan baja f
s
.
Gambar 3.4 Tulangan baja diganti luas beton
Universitas Sumatera Utara
3.2.3 Tahap Keruntuhan Balok-Tegangan Ultimat
