Program Visual Basic V 6.0 Untuk Perencanaan Balok Dan Kolom

(1)

PROGRAM VISUAL BASIC V 6.0

UNTUK PERENCANAAN BALOK DAN KOLOM

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas dan

Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian

Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh:

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

2008

CHANDRA PERDANA SILABAN

02 0404 109

(2)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia dan

rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang merupakan salah

satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana pada bidang studi struktur departemen

Teknik sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara, Medan

Adapun Judul dari tugas akhir ini adalah:

PROGRAM VISUAL BASIC V 6.0

UNTUK PERENCANAAN BALOK DAN KOLOM

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan karunia, rahmat dan anugerah

serta kesehatan sehingga penulis dapat Menyelesaikan Tugas Akhir ini

2. kedua orang tuaku Nahason Silaban dan Didce br, Tambunan yang telah

membimbing serta mendidik sampai sejauh ini, adik-adikku Indra irawan

Silaban, Ika eva wati Silaban (M, Lumbangaol/I.Br Silaban), Maria Irma

Suryani Silaban, Roulina Silaban, Agustina Silaban, serta keponakan ku

Grace Ivana Lumbangaol terima kasih atas dukungannya

3. Bapak Prof. DR ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen teknik

Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatra Utara.

4. Bapak Ir. Teruna jaya sebagai sekretaris Departemen teknik Sipil, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatra Utara.

5. Bapak-bapak dosen Pembanding/Penguji Departemen teknik Sipil, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatra Utara.

6. Bapak dan ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen teknik Sipil,

(3)

7. Bapak Ir Boas Hutagalung, Msc yang telah meminjamkan Laptopnya untuk

menyelesaikan tulisan ini dan Namboruku dr. Katharina Sihombing atas

dukungan moril dan nasehat yang diberikan.

8. Rekan satu kantor Ir.Parnigotan Manihuruk, Ir. Lambok Hutagalung,

Ir.Darmin Hutagalung, Ir Togi Parulian, Robert Tambunan, ST, Magdalena

damanik, ST, Ir. Asner Sembiring terimakasi atas nasehatnya.

9. Kawan-kawan Angkatan 2002 Daniel Pasaribu, Frans jekson pasaribu,

Galumbang hutauruk, Darmanto Silaban, Rizal ambarita, tohap, parnantian,

dan teman-temanku yang tidak dapat kusebutkan satu persatu yang membantu

tugas akhir ini.

10.Adik-adik angkatanku Piter, Pessy, Doni, Sondang, Imelda, Nalsalisa ST,

Elsa, Tere dan adik-adikku yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.

11.Abangku Ir. Riopel Lumbangaol.

semoga Tuhan membalas dan melimpahkan Rahmat dan karuniaNYA atas semua bantuan

dan dukungan yang telah diberikan.

Akhir kata semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembangunan ilmu pengetahuan,

khususnya dibidang teknik sipil

Medan, Maret 2008 Hormat saya/ Penulis

Chandra Silaban 02 0404 109

(4)

Abstrak

Pada perencanaan bangunan sipil saat ini banyak dipakai program untuk menganalisa

struktur untuk mencari nilai gaya dalam yang terdapat pada konstruksi karena beban luar,

kemudian nilai ini digunakan untuk mendimensi struktur tersebut.

Dalam tugas akhir ini penulis membuat suatu program untuk mendimensi balok dan kolom

dengan mendapatkan jarak tulangan serta dimensi tulangan yang dipakai jika dipakai

dimensi tertentu untuk menahan gaya yang diberikan pada konstruksi tersebut apakah

dimensi serta jumlah tulangan yang ada padanya dapat menahan gaya yang diberikan

(5)

DAFTAR NOTASI

b = lebar balok yang tertekan.

d = tinggi balok diukur dari tepi serat yang tertekan ketitik berat luas beton. h = tinggi total balok.

A = luas tulangan tarik.

ε = rengangan pada tepi serat yang tertekan. s

ε = rengangan pada taraf tulangan baja yang tertarik. c

f ' = kekuatan tekan beton.

f = tegangan pada tulangan baja yang tertarik.

f = kekuatan leleh kekuatan tarik.

(6)

Daftar isi

Kata pengantar i

Abstrak ii

Daftar isi ii

Bab I Pendahuluan 1

1.1. Umum 1

1.2. Latar Belakang Masalah 1

1.3. Maksud dan Tujuan 2

Bab II Dasar Teori 3

II.1 . Gambaran Umum 3

II.2. Balok Segiempat Ekuivalen 6

II.3. Jenis Dan Sifat Baja Tulangan 9

II.4. Sistem-Sistem Struktur Beton 10

II.5. Perencanaan Kekuatan Struktur Beton 12

II.6. Perencanaan Beban Kerja 13

II.7. Perencanaan Kuat Batas 14

II.8. Kondisi Batas (ultimate) 16

II.9. Keruntuhan Tarik,Tekan dan Balans 18

II.10. Keseimbangan gaya dan Kompatibilitas Rengangan 19

II.11 Ketentuan kekuatan menurut SNI 20

(7)

II.13. Kuat rencana 22

II.14. Perencanaan Geser Balok Lentur 23

II.15. Penampang Aksial Dan Lentur Kolom 29

Bab III Visual Basic 33

III.1 Visual Basic 33

III.2. Lingkungan Visual Basic V 6.0 34

III.3 Prosedur Perencanaan Balok. 38

III.4. Prosedur Perencanaan Kolom. 40

Bab IV Aplikasi 42

IV.1. Aplikasi Program untuk Balok 42

IV.1.1. Penghitungan Balok Secara Manual 42

IV.1.2. Verifikasi dan Pembahasan 44

IV.2. Aplikasi Program untuk Kolom. 46

IV.2.1. Analisa Kolom Bujur Sangkar (Manual) 46

IV.2.2. Pembahasan hasil Analisis kolom bujur

sangkar dengan Program. 49

IV.2.3. Output Dari Program Perhitungan Kolom

Bujur Sangkar. 50

BAB V Kesimpulan dan saran 55

V.1 Kesimpulan 55

V.2. Saran 55

DAFTAR PUSTAKA 56

(8)

BAB I

PROGRAM VISUAL BASIC V 6.0

UNTUK PERENCANAAN BALOK DAN KOLOM

1.1 Umum

Perkembangan teknologi informasi yang terjadi saat ini, baik dinegara berkembang

maupun negara maju berjalan dengan pesat. Indonesia termasuk negara berkambang dan

berusaha untuk mengikuti perkembangan teknologi informasi tersebut.

Perkembangan teknologi informasi termasuk di dalamnya perkambangan soft ware

(perangkat lunak) sangat membantu guna memudahkan pekerjaan berbagai disiplin ilmu.

Teknik sipil merupakan salah satu bidang ilmu yang menuntut pekerjaan yang cepat, tepat

serta efisien dibidang waktu dan telah banyak perangkat lunak berkelas internasional yang

telah diciptakan guna membantu dalam rekayasa, seperti AUTO CAD, SAP, STAAP PRO,

dan masih banyak lain perangkat lunak yang sejenis.

Secara umum perencanaan suatu bangunan bertingkat tidak lepas dari, berbagai variasi

pembebanan untuk memperoleh dimensi bangunan yang sesuai (aman, nyaman, seta

ekonomis). Variasi pembebanan yang dilakukan dapt berupa beban angin, gempa seta berat

semdiri dari konstruksi terebut.

Perencanaan yang teliti terhadap suatu bangunan dapt menghasilkan suatu kondisi

yang ekonomis dalam anggaran biaya, merupakan salah satu masalah dalam perencanaan

bangunan dan bangunan lain yang sejenis maupun tidak.

1.2 Latar Belakang Masalah

Pekerjaan dalam penghitungan berbagai kondisi pembebanan yang dilakukan pada

(9)

ketelitian yang cukup besar oleh karena itu diperlukan suatu alat bantu yang dapat

mempermudah pekerjaan serta menciptakan suatu efisiensi dlam pekerjaan.

1.3 Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari tugas akhir saya ini adalah :

1. Untuk membuat program guna memperoleh perhitungan luas tulangan.

2. Mendapatkan diameter tulangan dan jaraknya dari hasil perhitungan.

3. Memperoleh dimensi dari hasil perhitungan.

(10)

BAB II

DASAR TEORI

II.1 GAMBARAN UMUM

Beton kuat terhadap tekan, tetapi lemah terhadap tarik. Oleh karena itu, perlu

tulangan untuk menahan gaya tarik untuk memikul beban-beban yang bekerja pada beton.

Adanya tulangan ini sering kali dipergunakan untuk memperkuat daerah tekan pada

penampang balok. Tulangan baja tersebut perlu untuk beban-beban berat dalam hal

mengurangi lendutan jangka panjang, struktur beton harus mampu menerima kondisi beban

kerja dalam kaitan agar memperoleh kekuatan cadangan yang diperlukan untuk menahan

beban batas. Oleh karena itu, akan dijelaskan faktor-faktor beban, keamanan, keandalan.

Beban-beban yang bekerja pada struktur, baik yang berupa beban gravitasi(berarah vertikal)

maupun beban-beban lain, seperti beban angin (dapat berarah horizontal). Ataupun juga

beban karena susut dan beban karena perubahan temperatur. Menyebabkan adanya lentur dan

deformasi pada elemen struktur. Lentur pada balok merupakan akibat adanya rengangan

yang timbul akibat adanya beban luar.

Apabila bebannya bertambah, maka pada balok terjadi deformasi dan rengangan

tambahan yang mengakibatkan timbulnya (atau bertambahnya) retak lentur sepanjang

bentang balok. Bila bebannya semakin bertambah, pada akhirnya dapat terjadi keruntuhan

elemen struktur, yaitu pada saat beban luarnya mencapai kapasitas elemen taraf pembebanan

demikian disebut keadaan limit dari keruntuhan pada lentur. Karena itulah perencanaan harus

(11)

berlebihan pada saat beban kerja, dan masih mempunyai keamanan yang cukup dan kekuatan

cadangan untuk menahan beban dan tegangan tanpa mengalami keruntuhan.

Tegangan-tegangan lentur merupakan hasil dari momen lentur luar. Tegangan ini

hampir selalu menentukan dimensi geometrik penampang beton bertulang. Proses disain

yang mencakup pemilihan dan analisis penampang biasanya dimulai dengan pemenuhan

persyaratan terhadap lentur, kecuali untuk komponen struktur yang khusus seperti pondasi.

Setelah itu faktor-faktor lainnya seperti kapasitas geser, defleksi, retak, dan panjang

penyaluran tulang analisis sampai memenuhi persyaratan.

Meskipun data masukan untuk analisi penampang berbeda dengan data masukan

yang diperlukan pada disain, pada hakikatnya disain merupakan analisis. Pada disain ukuran

penampangnya ditentukan terlebih dahulu untuk kemudian dianalis untuk menentukan

apakah penampang tersebut dapat dengan aman memikul beban luar yang diperlukan.

Mendalami prinsip-prinsip dasar prosedur analisis akan sangat memudahkan penentuan

disain penampang. Prinsip-prinsip mekanika dasar mengenai keseimbangan merupakan hal

yang harus terpenuhi untuk setiap keadaan pembebanan.

Jika suatu balok terbuat dari material yang elastis linier, isotropis, dan homogen.

Maka tegangan lentur maksimumnya dapat diperoleh dengan rumus lentur balok yang

terkenal, yaitu f =Mc L. Pada keadaan beban batas, balok beton bertulang bukanlah material yang homogen, juga tidak elastis sehingga rumus lentur balok tersebut tidak dapat

digunakan untuk menghitung tegangan. Akan tetapi perinsip-perinsip dasar mengenai teori

lentur masih dapat digunakan pada analisis penampang melintang balok beton bertulang.

Gambar (3.1) memperlihatkan balok beton bertulang diatas dua tumpuan sederhana. Jika

balok ini direncanakan sedemikian rupa sehingga semua materialnya (beton dan tulang baja)

(12)

(a) (b)

h d

A Penulangan Geser (sengkang)

Penulangan Momen

runtuh secara simultan pada saat kekuatan batas balok tercapai. Diagram tegangan dan

rengangan pada keadaan ini diperlihatkan pada gambar (3.2)

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam menetapkan prilaku penampang adalah sebagai

berikut:

Gambar.3.1 beton bertulang tipikal (a) tampak (b) potangan A-A

1. Distribusi rengangan dianggap linier. Asumsi ini berdasarkan hipotesis Bernoulli

yaitu penampang yang datar sebelum mengalami lentur akan tetap datar dan tegak

lurus terhadap sumbu netral setelah mengalami lentur.

2. Rengangan pada baja dan beton disekitarnya sama sebelum terjadi retak pada beton

atau leleh pada baja.

3. Beton lemah terhadap tarik. Beton akan retak pada taraf pembebanan kecil, yaitu

sekitar 10% dari kekuatan tekannya. Akibatnya bagian beton yang mengalami tarik

pada penampang diabaikan dalam perhitungan analisi dan disain, juga tulangan tarik

yang ada dianggap memikul gaya tarik tersebut.

Agar keseimbangan gaya horizointal terpenuhi, gaya tekan C pada beton dan gaya tarik T

(13)

C = T ……… ( 3.1)

Simbol yang ada pada gambar 3.2 didefenisikan sebagai berikut:

b = lebar balok yang tertekan.

d = tinggi balok diukur dari tepi serat yang tertekan ketitik berat luas beton. h = tinggi total balok.

A = luas tulangan tarik.

ε = rengangan pada tepi serat yang tertekan. s

ε = rengangan pada taraf tulangan baja yang tertarik. c

f ' = kekuatan tekan beton.

f = tegangan pada tulangan baja yang tertarik.

f = kekuatan leleh kekuatan tarik.

C = jarak garis netal diukur dari tepi serat yang tertekan.

II.2 Balok Segiempat Ekuivalen

Distribusi tegangan aktual yang terjadi pada penampang mempunyai bentuk

parabola seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2 (c). Menghitung volume blok tegangan

tekan yang berbentuk parabola bukanlah hal yang mudah. Karena itu Whitney mengusulkan

agar digunakan blok tegangan segiempat ekuivalen yang dapat digunakan untuk menghitung

gaya tekan tanpa harus kehilangan ketelitiannya. Yang berarti juga dapat digunakan untuk

menghitung kekuatan lentur penampang. Blok tegangan ekuivalen ini mempunyai tinngi a

dan tegangan sebesar 0.85 f ' . seperti terlihat pada gambar 3.2 (d), besarnya a adalah c β1c ynag ditentukan dengan koefisienβ₁ sedemikian rupa sehingga luas blok segi empat ekuivalen dengan blok tegangan yang terbentuk parabola. Dengan cara demikian gaya tekan

(14)

0.85 f ' untuk tegangan rata-rata dari blok tengaangan segi empat ekuvalen _c

ditentukan berdasarkan percobaan pada beton berumur lebih dari 28 hari. Berdasarkan

penelitian yang sudah pernah dilakukan. Renganganmaksimum yang diizinkan adalah 0,003.

Dengan menggunakan semua asumsi diatas, diagram distribusi yang diperlihatkan

gambar 3.2(c) dapat digambar ulang seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2(d). Demgan

mudah kita dapat menghitung gaya tekan C sebesar 0,85f_cba, yaitu volume blok tekan pada

atau dekat keadaan batas, yaitu bila baja tarik telah leleh

(

εs >εy

)

. Gaya tarik T dapat di tulis sebagai Asfy jadi persamaan kesetimbangan 5.1 dapat di tulis sebagai:

0,85f’cba = Asfy ... (3.2)

atau

b f

f A a

c y s

' 85 , 0

= ... (3.3) Momen tahapan penampang, yaitu kekuatan nominal Mn, dapat di tulis sebgai :

Mn = (Asfy) jd atau Mn = (0,85 f’cba)jd ………. (3.4a)

Dimana jd adalah lengan momen, jarak antara gaya tarik dan gaya tekan yang membentuk

kopel. Dengan menggunakan blok tegangan segiempat ekuivalen dari gambar (3.2d), maka

lengan momennya adalah:

2 a d

(15)

( c ) ( b )

( a )

0,85f'cba jd = (d-a/2)

a 2

T = Asfs As

N.A c

0,85f'c

N.A c

0,85f'c

c b

As T = Asfs

0,85f'c c

s h

(d-a/2) a 2 0,85f'c

a = 1c c

T T = Asfs

Garis Netral Sisi Tekan

Sisi Tarik As

Gamba 3.2Distribusi Rengangan dan Rengangan pada penampang balok:

(16)

Karena C = T, maka persamaan momen dapat ditulis sebagai beikut:

      − = 2 ' 85 .

0 f ba d a

M_n _c ... (5.4,c)

Jika persentase tulangan dinyatakan dengan = As/bd, maka persamaan 3.3 dapat

ditulis kembali sebagai berikut:

c y f df a ' 85 . 0 . ρ =

jika = b/d, maka persamaan 3.4c menjadi

    − = c y y n f pdf d f rd M ' 7 , 1 . 2

ρ ... (3.5a)

atau Mn= [ .rf’c(1-0,59[ )]d3 ……….. (3.5b)

diman = fy/f’c.persamaan 3.5b kadan-kadang ditulis sebagai berikut:

Mn = Rbd2 ……….. (3.6a)

Dimana R = .f’c(1-0,59 ) ………. (3.6b)

II.3 JENIS DAN SIFAT BAJA TULANGAN

Baja tulangan untuk beton terdiri dari batang, kawat, dan jaring kawat baja las yang

seluruhnya dirakit sesuai dengan standar peraturan yang berlaku dimasing masing

daerah. Sifat-sifat terpenting baja tulangan adalah sebagai berikut:

1. Modulus Young, Es

2. Kekuatan leleh, fy

3. Kekuatan batas,fu

4. Mutu baja yang ditentukan

5. Ukuran atau diameter batang atau kawat

Jaring kawat baja las telah makin sering digunakan untuk slab karena kemudahanya

(17)

dengan beton. Tulangan yang siap pakai tersebut dibuat dari kawat ulir maupun polus

yang diletakkan saling tegak lurus dan dilas pada setiap titik pertemuannya.

II.4 SISTEM-SISTEM STRUKTUR BETON

Setiap struktur merupakan perpaduan antara arsitektur dan teknik (rekayasa)sehingga

memenuhi fungsi tertentu. Bentuk dan fungsi sangat erat kaitannya dan system

struktur yang baik adalah salah satu yang paling dapat memenuhi kebutuhan

calonpemakai disamping menarik dan menghemat biaya dari segi ekonomi.

Sistem-sistem beton diatas dibentuk dari berbagai elemen struktur beton yang bila

dipadukan menghasilkan suatu system yang menyeluruh, secara garis besar,

komponen-komponennya dapat diklasifikasikan atas:

1. Slab

2. Balok

3. Kolom

4. Dinding

5. Pondasi

Ad.1 Slab

Slab adalah elemen horizontal utama yang menyalurkan beban hidup maupun beban

mati ke rangka pendukung vertikaldari suatu system struktur. Elemen tersebut dapat

berupa balok, atau waffle slab, flat slab (slab tanpa balok yang bertumpu langsung

pada kolom) atau slab komposit diatas joist .elemen-elemen tersebut dapat dibuat

sehingga bekerja dalam satu arah ( slab satu arah ) atau bekerja dalam dua arah yang

saling tegak lurus ( slab dua arah dan flate plate ).

(18)

Balok adalah elemen struktur yang menyalurkan beban-beban slab lantai kekolom

peyangga yang vertical. Padaumumnya elemen balok dicor secara monolit dengan

slab, dan secara structural ditulangi dibagian bawah. Karena balok dicor monolit

dengan slab, maka elemen tersebut membentuk penampang balok T untuk tumpuan

dan balok L untuk tumpuan tepi seperti terlihat pada gambar1

Gambar.I.1 Sistem rangka beton bertulang Struktural tipikal

(19)

Kolom adalah elemen vertical yang memikul system lantai structural. Elemen ini

merupakan elemen yang mengalami tekan dan pada umumnya disertai Momen lentur,

kolom merupakan salah satu elemen terpenting dalam peninjauan keamanan struktur.

Jika elemen struktur mempunyai elemen tekan yang horizontal, elemen ini disebut

Balok-Kolom.

Ad.4 Dinding

Dinding adalah penutup vertical rangka bangunan. Biasaanya tidak harus terbuat dari

beton, tetapi terbuat dari material yang secara estetis memenuhi kebutuhan fungsional

dan bentuk suatu system struktur. Selain itu, dinding beton struktur sering digunakan

sebagai dinding pondasi, dinding tangga, dan dinding geser yang dapat memikul

beban angin horizontal dan beban akibat gempa.

Ad.5 Pondasi

Pondasi adalah elemen structural yang meneruskan beban dari struktur diatasnya ke

tanah yang memikulnya.pondasi ini dapat berbentuk, yang paling sederhana adalah

berbentuk pondasi setempat seperti yang diperlihatkan pada gambar.1. pondasi ini

dapat dipandang sebagai pelat terbalik yang meneruskan beban dari tanah kekolom.

Bentuk pondasi lainnya adalah tiang-tiang yang dipancang ketanah, pondasi gabungan

yang memikul lebih dari satu kolom, pondasi telapak, dan pondasi rakit yang pada

dasarnya adalah konstrusi slab dan balok terbalik.

II.5 Perencanaan Kekuatan Struktur Beton

Ada dua metode umum untuk perencanaan kekuatan struktur beton, yaitu metode

beban kerja (Working stress design ) dan metode kuat batas ( Ultimate strength design

), metode beban kerja sangat popular pada masa lampau, yaitu sampai pertengahan

abad 19. penelitian mengenai metode kuat batas mulai mulai banyak dilakukan sekitar

(20)

dapat memprediksi kuat penampang secara lebih rasional dan selaras dengn hasil

experimen.

II.6 Perencanaan Beban Kerja

Penampang struktur terhadap lentur direncanakan sedemikian sehingga

tegangan-tegangan yang terjadi akibat beban layan (tanpa beban terfaktor ) yang dihitung

berdasarkan teori elastis balok lentur, tidak melebihi tegangan izin yang ditetapkan.

Tegangan izin ditetapkan sebagai kuat ultimate atau kuat leleh (untuk baja) dibagi

dengan faktor keamanan,contoh tegangan lentur izin beton adalah 0.45 dari selinder

dari beton yang diisyaratkan.

Perencanaan beban kerja diarahkan untuk memproporsikan penampang beton

bertulang pada kondisi layan sehingga pada kondisi tersebut semua material dalam

keadaan elastis, tidak terjadi adanya retak (kalaupun ada relatif kecil). Jadi, kekuatan

yang dapat dikerahkan penampang beton bertulang bukan menjadi focus utama,

contoh pemakainya adalah perencanaan tangki air, dimana retak permukaan beton

merupakan suatu hal yang utama.

Umumnya perencanaan berdasarkan beban kerja menghasilkan konfigurasi

penampang yang konservatif bila dibandingkan dengan metode kuat batas

Meskipun hasilnya konsevatif (boros), tetapi bila struktur rentan terhadap beban yang

tak terduga (misalnya gempa besar) maka keamananya tidak bisa dijamin. Hal

tersebut disebabkan cara perencanaan ini tidak dapat mengakses apakah struktur dapat

berprilaku daktail atau tidak bias saja struktur kuat terhadap suatu level beban

tertentu, bahkan sampai duakalinya tetapi bila dinaikkan sedikit saja dapat langsung

runtuh (non-daktail), sehingga keamanan dan keselamatan jiwa atau harta tidak dapat

(21)

digunakan untuk merencanakan struktur-struktur bangunan beton yang riskan

terhadap bahaya gempa, seperti struktur utama bangunan tinggi.

Tidak adanya kepasrtian tentang Daktalitas juga menyebabkan mengapa pada

perencanaan struktur dengan cara tersebut tidak boleh dilakukan redistrubusi momen

negatif pada struktur menerus. Konsep redistribusi momen adalah memperbolehkan

penyebaran momen negatif ke momen positif dari suatu struktur menerus (Portal)

dengan cara itu, suatu detail penulangan dapat lebih sederhana, merata dan akhirnya

diperoleh penghematan. Konsep tersebut dimunkinkan jika penampangnya bersifat

daktail yang diakibatkan oleh terjadinya leleh pada tulanganya. Sedangkan dalam

perencanaan beban keja tidak ada informasi apakah strukturnya mengalami leleh atau

tidak.

II.7 Perencanaan Kuat Batas

Penampang strutur direncakan dengan mempertimbangkan kondisi rengangan

in-elastis saat mencapai kondisi batasnya (kondisi struktur yang stabil sesaat sebelum

runtuh ). Beban yang menimbulkan seperti itu disebut beban batas (ultimate). Untuk

mencari beban batas untuk setiap struktur sangat variatif sekali, sehingga dibuat

kesepakatan bahwa beban batas adalah sama dengan kombinasi beban layan dikalikan

dengan faktor beban yang ditentukan.

Dalam menetukan beban batas, aksi redistribusi momen negatif dapat dimaksudkan

sebagai hasil dari aksi non-linier yang ada antara gaya dan deformasi penampang

batang pada pembebanan maksimum, diman pada kondisi tersebut strutur mengalami

deformasi akibat pelelehan tulangan maupun terjadi retak-retak pada bagian beton

tarik.

Beberapa alas an digunakannya metode kuat batas ( ultimate strength design) sebagai

(22)

 Struktur beton bersifat in-elastis saat beban maksimum, sehingga teori elastis

tidak dapat secara acurat dapat menghitung kekuatan batasnya. Untuk struktur

yang direncanakan dengan metode beban kerja (working stress method) maka

faktor beban (beban batas / beban kerja) tidak dapat diketahui dan dapat

bervariasi dari struktur satu dengan struktur lainnya.

 Faktor keamanan dalam bentuk faktor beban lebih rasional, yaitu faktor beban

rendah untuk struktur dengan pembebanan yang pasti sedangkan faktor beban

tinggi untuk pembebanan yang fluktuatif (berubah-ubah)

 Kurva tegangan-rengangan beton adalah non-linier dan tergantung dari waktu,

misalnya rengangan rangkak (creep) akibat tegangan yang konstan dapat

beberapa kali lipat dari rengangan elastis awal. Oleh karena itu nilai rasio

modulus (Es/Ec) yang digunakan dapat menyimpang dari kondisi sebenarnya.

Rengangan rangkak dapat memberikan redistribusi tegangan yang lumayan

besar pada penmpang struktur beton, artinya tegangan uang sebenarnya yang

terjadi pada struktur tersebut bias berbeda dengan tegangan yang diambil

dalam perencanaan. Contoh, tulangan baja desak pada pada kolom beton

dapat mencapai leleh selama pembebanan tetap meskipun kondisi tersebut

tidak terlihat pada saat direncanakan dengan metode beban kerja yang

memakai beban modular ratio sebelum creep . metode perencanaan kuat batas

tidak memerluka n rasio modulus.

 Metode perencanaan kuat batas memanfaatkan kekuatan yang dihasilkan dari

distribusi tegangan yang lebih efisien yang dimungkinkan oleh adanya

rengangan in-elastis. Sebagai contoh, penggunaan tulang desak pada

penampang dengan tulangan ganda dapatmenghasilkan momen kapasitas yang

(23)

mencapai tegangan leleh pada beban batasnya sedangkan dengan teori elastis

tambahan tulangan desak tidak terlalu terpengaruh karena hanya dicapai

tengan rendah pada baja.

 Metode perencanaan kuat batas menghasilkan penampang struktur beton yang

lebih efisien jika digunakan tulangan baja mutu tinggi dan tinggi balok yang

rendah dapat digunakan tanpa perlu tulangan desak.

 Metode perencanaan kuat batas dapat digunakan untuk mengakses daktalitas

strutur diluar batas elastisnya. Hal tersebut penting untuk memasukkan

pengaruh redistribusi momen dalam perencanaan terhadap beban gravitasi,

perencanaan tahan gempa dan perencanaan terhadap beban ledak (blasting)

II.8 Kondisi Batas (ultimate)

Menurut catatan sejarah sebenarnya perencanaan kuat batas adalah yang pertama

digunakan dalam perencanaan struktur beton. Itu dapat dimengerti karena beban atau

momen batas (ultimate) dapat dicari langsung berdasarkan percobaan uji beban tanpa

perlu mengetahui besaran atau distribusi tegangan internal pada penampang yang

diuji.

Untuk menjelaskan defenisi atau pengertian mengenai apa yang dimaksud dengan

kuat batas atau ultimate, maka akan ditinjau struktur balok beton bertulang yang

diberi beban terpusat secara bertahap sampai runtuh (tidak kuat menerima tambahan

beban lagi).

Keruntuhan yang akan ditinjau adalah lentur. Agar dapat diperoleh suatu keruntuhan

lentur murni maka digunakan kofigurasi dua beban terpusat yang diletakkan simetris

sehigga ditengah bentang struktur beton tersebut hanya timbul momen lentur saja

(24)

Gambar.2 Struktur sebelum retak

Gambar.3 Struktur retak, tetapi baja belum leleh (Kondisi beban keja)

Gambar.3 Struktur Runtuh

Penampang ditengah diberi sensor-sensor rengangan untuk mengetahui tegangan yang

terjadi. Beban diberikan secara bertahap dan dilakukan pencatatan lendutan ditengah

bentang sehingga dapat diperoleh kurva hubungan momen dan kelengkungan untuk

(25)

Dari kurva momen-kelengkungan balok terlihat bahwa sebelum runtuh, tulangan baja

leleh terlebih dahulu (titik D). jika beban terus ditingkatkan, meskipun besarnya

peningkatan relatif kecil akan tetapi lendutan yang terjadi cukup besar dibanding

lendutan sebelum leleh. Akhirnya pada suatu titik tertentu beton desak mengalami

rusak (Pecah atau spalling) sedemikian sehingga jika beban ditambah sedikit saja

maka balok tidak dapat lagi menahan beban dan akhirnya runtuh. Beban

batas/maksimum yang masih dapat dipikul oleh balok dengan tetap berada pada

kondisi keseimbangan disebut beban batas (ultimate) yang ditunjukkan oleh titik E.

Gambar.4 Kurva Momen-Kelengkungan balok (MacGregor,1997)

II.9 Keruntuhan Tarik,Tekan dan Balans

Kerentuhan akibat lentur yang terjadi pada balok ternyata tidak semuanya berprilaku

sama seperti diperlihatkan pada balok uji yang dibahas. Hal itu tergantung dari banyak

atau sedikitnya jumlah tulangan tarik yang ditempatkan pada penampang balok.

Keruntuhan lentur tersebut dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda:

• Keruntuhan Tarik, terjadi bila jumlah tulangan baja relatif sedikit sehingga

(26)

Penampang seperti itu disebut penampang under-reinforced, prilakunya sama

seperti sama seperti yang diperlihatkan benda uji yaitu daktail (Terjadinya

deformasi yang besar sebelum runtuh). Semua balok yang direncanakan sesuai

peraturan diharapkan berprilaku seperti itu.

• Keruntuhan Tekan, karena jumlah tulangan baja relatif banyak maka

keruntuhan dimulai dari beton sedangkan tulangan bajanya masih elastis.(< fy

).penampang seperti itu disebut penampang over reinvorced,sifat keruntuhan

adalah getas (non-daktail). Suatu kondisi yang berbahaya karena pengguna

bangunan tidak melihat adanya deformasi yang besar yang dapat dijadikan

pertanda bilamana struktur tersebut mau runtuh, sehingga tidak ada

kesempatan untuk menghindarinya terlebih dahulu.

• Keruntuhan Balans, bila baja dan beton tepat mencapai kuat batasnya, yaitu

baja fs = fy dan betonnya εcu = 0.003. jumlah tulangan yang menyebabkan keruntuhan balans dapat dijadikan acuan untuk menentukan apakah

tulanganya relatif sedikit atau tidak sehingga sifat keruntuhanya daktail atau

sebaliknya.

II.10 Keseimbangan gaya dan Kompatibilitas Rengangan

Perhitungan kekuatan suatu penampang beton bertulang dengan metode kuat batas

harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1) Keseimbangan statis, kuat batas penampang beton bertulang dengan metode

kuat batas harus memenuhi semua persyratan keseimbangan gaya, yaitu ∑Fx = 0, ∑Fy = 0,dan ∑Mx = 0 pada setiap titik yang ditinjau

2) Kompatibilitas rengangan, atau kesesuaian antara rengangan beton dan

rengangan pada tulangan baja dapat menyatu dengan beton. Jadi besar

(27)

II.11 Ketentuan kekuatan menurut SNI

Prinsip dasar keamanan dalam perencanaan struktur balok beton, baik yang

menggunakan SNI-2002 yang baru, adalah bahwa struktur dan komponennya harus

direncanakan sehingga semua penampang mempunyai kuat rencana minimum sama

dengan kuat perlu, yang dihitung berdasarkan kombinasi beban terfaktor yang sesuai

dengan ketentuan tata cara perencanaan yand digunakan, dan ditulis sebagai berikut:

Kuat perlu (U ) ≤ Kuat rencana

Harus dapat dihasilkan dari setiap penampang Struktur yang direncakan.

II.12 Kuat Perlu

Kuat perlu adalah kekuatan “teoritis” penampang balok yang diperlukan untuk

menahan beban luar yang menghasilkan kondisi batas (ultimate). jika dari hasil

percobaan yang dijelaskan, kondisi batas (ultimate) adalah kondisi keseimbangan

terakhir sebelum runtuh maka dalam hal ini (untuk keperluan perencanaan) kondisi

tersebut menurut peraturan dapat dicapai jik penampang struktur tersebut menerima

pembebanan recana yang dikalikan dengan faktor beban. Tentu saja dalam hal ini

tersebut harus dicari kombinasi pembebanan yang paling extrim (menghasilkan

kondisi extrim).

Faktor beban merupakan consensus yang dipilih yang tergantung dari tipe

pembebanan (beban hidup, beban mati, beban angin, beban gempa), dan berfungsi

sebagai simulasi kemungkinan adanya peningkatan beban kerja yang berkelebuhan

yang dapat mengakibatkan keruntuhan.

Jadi, kuat perlu minimal sama dengan”gaya-gaya internal ultimate” yang paling

berbahaya selama pemakaian struktur tersebut, dan merupakan kombinasi dari

berbagai macam beban luar mungkin dapat terjadi.

(28)

1. Kuat perlu U untuk beban mati D dan beban hidup L tidak kurang dari:

U = 1.2D + 1.6L

2. jika ketahanan struktur terhadap beban angin W harus diperhitungkandalm

perencanaan, maka pengaruh kombiansi beban D ,L dan W berikut harus

dipelajariuntuk menetukan nilai U yang terbesar:

U = 0.75(1.2D + 1.6L + 1.6W)

Atau kondisi beban hidup yang penuh dan kosong sebagai berikut:

U = 0.9D + 1.3W

3. jika ketahanan struktur terhadap beban gempa E harus diperhitungkan maka

nilai U diambil:

U = 1.05(D + Lr ± E), atau U = 0.9 (D ± E)

Lr adalah beban hidup dengan reduksi.

Menurut SNI 03-2847-2002, ada beberapa revisi mengenai ketentuan kombinasi

dalam menghitung kuat perlu yang dikutip dari pasal 11.2, yaitu :

• Kuat perlu U untuk beban mati D, tidak kurang dari: U = 1.4D

Kuat perlu U untuk menahan beban mati D, beban hidup L, dan juga beban

atap A atau beban hujan R, tidak kurang dari:

U = 1.2D + 1.6L + 0.5(A atau R)

• Jika ketahanan struktur terhadap beban angin W harus diperhitungkan dalam perencanaan, maka pengsaruh kombinasi beban D, L dan Wberikut harus

ditinjau untuk menentukan nilai U yang terbesar, yaitu:

(29)

Jika harus memperhitungkan kemungkinan beban hidup L yang penuh dan

kosong untuk mendapatkan kondisi yang paling berbahaya, dan :

U = 0.9D ± 1.6W

• Jika ketahanan struktur terhadap beban gempa E ( dari ketentuan SNI-03-1726-1989-F) harus diperhitungkan dalam perencanaan, maka nilai kuat perlu

U harus diambil sebagai:

U = 1.2D + 1.0L ± 1.0E, Atau

U = 0.9D ± 1.0E

II.13 Kuat rencana

Kuat rencana dalam tata cara perhitungan dtrukter beton adalah kuat struktur minimal

yang harus dimiliki penampang beton terhadap kuat perlu (U) dan ditetapkan sebagai

berikut:

Kuat rencana = faktor reduksi kekuatan (ϕ) × kuat nominal Dimana faktor reduksi kekuatan (ϕ) adalah untuk mengantisipasi adanya:

1. Under estimate akibat adanya variasi mutu material atu ukuran.

2. Tidak akurasinya rumus-rumus perencanaan akibat penyederhanaan atau

pendekatan empiris,

3. tingkat daktalitas atau keandalan dari penampang yang dibebani,

4. penting tidaknya komponen yang dievaluasi terhadap struktur secara

keseluruhan.

Faktor reduksi kekuatan untuk kolom lebih kecil disbanding dengan balok karena

kolom umumnya kurang daktail dan lebih terpengaruh terhadap variasi mutu kuat

tekan beto, selain itu, keruntuhan koklom lebih berbahaya dibanding balok.sedangkan

(30)

dan memmpunyai toughness yang lebih besar (toughness adalah kemampuan

menyerap energi)

Yang dimaksud dengan kuat nominal adalah kuat penampang beton bertulang yang

dihitung berdasarkan asumsi-asumsi perencanaan kuat batas tanpa dikalikan dengan

faktor reduksi kekuatan.

II.14 PERENCANAAN GESER BALOK LENTUR

pada pembebanan balok, diketahui bahwa transfer beban ketumpuan melalui

mekanisme momen lentur dan gaya geser yang terjadi secara bersamaan. Pola

keruntuhan (retak) yag terjadi akibatkedua mekanisme tersebut terlihat berbeda dari

komponen tegangan utama yang terjadi.

Lentur dan Geser Lentur Murni Lentur dan Geser

Gambar 5 Balok dengan Keruntuhan Geser.

Bahagian yang menerima lentur dan geser, materialnya mengalami tegangan utama

biaksial dengan oriantasi diagonal, sehingga retaknya pun berbentuk diagonal pada

daerah yang mengalami tegangan tarik. Perhatikan pada daerah lentur murni, retak

yang terjadi cenderung berorientasi vertical. Keruntuhan balok akibat geser (akibat

tegangan biaksial) bersifat getas dan terjadinya tiba-tiba. Berbeda dari keruntuhan

lentur yang bersifat daktail, didahului dengan timbulnya lendutan besar yang dapat

digunakan sebagai “pertanda”. Oleh karena itu, dalam perecanaan struktur, semua

elemen harus harus didisain sedemikian agar kekuatan gesernya lebih besar dari yang

(31)

II.14.1 BALOK TANPA TULANGAN TRANVERSAL (SENGKANG)

Untuk mendapatkan pengertia yang mendalam dalam perencanaan balok

terhadap geser akan sangat baik sekali mempeljari mekanisme ketahanan geser balok

tanpa sengkang. Tipe struktur yang dimaksud dapat berupa slab, atau struktur-struktur

ringan yang lain.

II.14.2 MEKANISME TRANSFER GESER

Sebelum mengalami keruntuhan geser, kondisi tegangan dibagian badan

(antara sisi bawah tarik lentur dan sisi atas tekan lentur) dari komponen beton

bertulang, berbeda sama sekali keadaannya dibandingkan dengan yang dianalisis

memakai teori elastis-linier. Dengan demikian, timbul pertanyaan mengenai

bagaimana mekanisme transfer gaya geser (dikombinasi juga dengan gaya aksial dan

momen lentur) dapat terjadi.

Laporan tahun 1973 dari ASCE-ACI Committee 426 dapat diketahui bahwa

ada empat mekanisme transfer gaya geser yang diketahui yaitu:

1. Sebagai tegangan geser pada beton yang tidak retak, yaitu pada daerah

tegangan lentur

2. Tranfer pada bidang temu (interface) geser, yang umum disebut sebagai

aggregate interlocking atau crack friction.

3. Aksi pengangkuran (dowel action) tulangan memanjang

4. aksi busur pelengkung (arch action)

5. Tegangan tarik sisa ditransfer yang ditransmisikan langsung melewati retak.

Adapun kontribusi mekanisme terhadap kapasitas geser tergantung kondisi balok dan

pembebanannya. Sebagai contoh, mekanisme transfer sebagai tegangan geser pada

beton usuh (tidak retak) sangat banyak terjadi pada kolom dengan beban aksial tekan,

(32)

maka mekanisme transfer tersebut jarang terjadi, karena karena bagian desak beton

yang terbentuk relatif kecil. Aksi pengangkuran juga tidak banyak terjadi jika jika

angkur terletak didekat permukaan luar, tetapi hal tersebut tidak dapat diabaikan jika

balok mempunyai rasio tulangan memanjang yang banyak, dan sangat berpengaruh

jika tulangan memanjang yang tersebar merata sebagai lapisan-lapisan pada bagian

badan balok (web) meskipun rasio tulangan memanjangnya kecil.

II.14.3 Parameter Yang Mempengaruhi Kapasitas Geser

Kecuali sifat keruntuhan yang tiba-tiba dan getas, memprediksi struktur

terhadap beban yangmenyebabkan keruntuhan ternyata lebih sulit dibanding

memprediksi beban yang menyebabkan keruntuhan lentur. Jika keruntuhan lentur

dapat diprediksi dengan model tegangan tekan uni-aksial beton dan tegangan tarik

bi-linier berdasarkan kompatibilitas rengangan yag bi-linier maka keruntuhan geser

ditentukn banyak faktor. Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas geser dari suatu

balok adalah sebagai berikut:

1. Tinggi Elemen Struktur atau Pengaruh Dimensi Struktur.

Balok beton bertulang tanpa sengkang dipengaruhi oleh besar kecilnya ukuran

penampang. Penelitian Shioya (1989) memperlihatkan bahwa engangan geser

rata-rata menyebabkan keruntuhan pada balok yang paling besar hanya 1/3

dari tegangan geser rata-rata pada balok yang terkecil.secara umum dinyatakan

bahwa hal tersebut adalah akibat timbulnya retak diagonal yang lebih besar

pada balok yang besar tersebut (ACI 445R-99). Penelitian Collin (1993)

menunjukkan bahwa efek ukuran pada balok tanpa sengkang dapat diatasi

dengan memasang tulangan memanjang yang terdistribusi.

(33)

Telah lama diketahui pada balok tinggi (rasio bentang geser terhadap tinggi

balok a/d < 2,5) terjadi peningkatan kapasitas geser rata-rata secara progresif

dibanding balok lentur (a/d < 2,5). Sebabnya adalah bahwa gaya geser pada

balok tinggi dapat secara mudah ditransfer ketumpuan melalui mekanisme

sokongan tekanan (comprassion strut). Kondisi tumpuan berperan terhadap

mekanisme terbentuknya sokongan tekan tersebut dan mudah terbentuk jika

balok dibebani pada permukaan atas dan ditumpu dipermukaan bagian bawah.

Apabila mekanisme peralihan gaya geser berupa sokongan tekan, maka

metode perencanaan strut-and-tie model lebih mendekati kenyataan

dibandingkan perencanaan berdasarkan potongan penampang (sectional

model).

3. Jumlah Tulangan Memanjang.

Laporan tahun 1973 dari ASCE-ACI Committee 426 memperlihatkan bahwa

pengurangan kapasitas geser diakibatkan oleh bertambahnya lebar retak,

sehingga bidang temu (interface) transfer geser juga berkurang. Hal yang sama

juga berlaku jika retak lentur (retak vertikal) semakin panjang sehingga

mengurangi bidang temu gaya tekan maupun efek pengangkuran (dowel

action).

4. Gaya Tekan Aksial yang Bekerja pada Penampang Struktur.

Gaya aksial tarik mengurangi kapasitas geser balok tanpa sengkang. Juga

terjadi sebaliknya bahwa gaya aksial tekan (akibat pemberian beban luar

maupun akibat pratengang) dan meningkatkan kapasitas balok. Balok tanpa

sengkang yang mengalami gaya aksial tekan yang besar dan sekaligus

(34)

sangat getas pada sesaat setelah terbentuk retak diagonal. Oleh karena itu

balok seperti itu perlu direncanakan secara konsevatif.

Pola retak yang umum dijumpai pada balok pada tanpa sengkang yang

dibebani gaya tarik aksial dan geser. Mula-mula retak yang berbentuk adalah

hampir tegak lurus tulangan memanjang (vertikal) sepanjang tinggi balok.

Jadi, tulangan memanjang diperlukan pada bagian bawah dan atas.

Keberadaan tulangan memanjang sepenuhnya mengontrol bentuk retak yang

pertama. Jika beban tarik dan geser ditambah maka mulailah retak diagonal

terbentuk. Keruntuhan selanjutnya akan terjadi jika retak tersebut terlalu datar

untuk diantisipasi oleh tulangan memanjang. Balok yang menerima gaya tarik

dan geser memperlihatkan keruntuhan yang bersifat daktail (deformasi besar).

II.14.4 Perencanaan Geser ACI 318 dan SNI 2002

Perencanaan berdasarkan potongan penampang yang digunakan oleh ACI

318M hanya sesuai untuk kategori balok lentur satu arah. Tulangan sengkang dihitung

berdasarkan teori analogi truss yang dimodifikasi. Analogi truss menganggap bahwa

sengkang menahan seluruh gaya geser yang terjadi, sedangkan dari riset menunjukkan

ada sumbangan kekuatan geser dari beton Vc dan dapat dianggap sama dengan gaya

geser yang menyebabkan retak diagonal/miring. Jadi, tulangan geser hanya

diperhitungkan terhadap sisa gaya geser yang belum ditahan kuat geser beton, sebagai

berikut:

c u

s V

V V = −

Pembebanan dalam perencanaan geser dibatasi hannya pada balok beton

bertulang biasa dengan prilaku lentur, yaitu jika bentang bersih > 5 kali tinggi balok

(35)

Jika bentang balok berkurang dari persyaratan diatas maka dikategorikan

sebagai balok tinggi, prilaku balok tinggi memberikan pola keruntuhan yang tidak

dimulai dengan lentur tetapi distribusi gaya-gayanya akan berprilaku sebagai rangka

batang (gaya-gaya aksial saja). Penampang beton yang mengalami tekan menjadi strut

tie dari tulangan baja

II.14.5 Kuat geser

Persyaratan perencanaan geser diberikan dalam bentuk gaya beser (bukan

tegangan geser) agar selaras dengan format yang dipakai dalam perencanaan kuat

batas untuk lentur, torsi. Kuat geser diexspresikan dalam bentuk kuat geser perlu V , _u

yaitu kuat geser terfaktor hasil kombinasi beban-beban setelah dikalikan faktor beban,

harus lebih kecil atau sama dengan kuat geser rencana yaitu gaya geser nominal V , _n

dari penampang beton dikalikan dengan faktor reduksi kekuatan φ, sebagai berikut Kuat geser perlu ≤ Kuat geser rencana

V ≤ φ.V _n Sedangkan V = _n V + _c V _s

Jadi kuat geser rencana, φ.V adalah jumlah kuat geser yang dihasilkan dari _n material beton, φ V , ditambah dengan kuat geser tulangan sengkang _c φ V . s

CATATAN

Faktor reduksi kekuatan geser φ = 0,75, sesuai pasal 11.3.2 SNI 2847-2002. Pada peraturan perencanaan yang terbaru tersebut ada peningkatan yang cukup besar

dibandingkan praturan perencanaan beton yang lama (SK SNI T15-1991), yaitu φ = 0,6. jadi, dengan memakai peraturan yang terbaru tersebut, dapat diperoleh

(36)

lain ternyata tidak mngalami perubahan, sebagai informasi, faktor reduksi

ACI318M-99 adalah φ = 0,85 untuk geser dan torsi.

II.14.6 Penampang Kritis Pada Perencanaan Geser

Kekuatan geser penampang balok direncanakan terhadap gaya geser yang terjadi pada

penampang kritis dan bukan didasarkan pada gaya geser maksimum yang diperoleh

dari analisa struktur. Meskipun pada umumnya penggunaan gaya geser maksimum

memberikan hasil yang konserfatif. Penampang yang kritis yang ditinjau dibedakan

berdasarkan tegangan desak yang ditimbulkan didaerah tumpuan. Jika gaya reaksi

tumpuan menghasilkan gaya desak pada daerah tumpuan maka penampang kritis yang

ditinjau adalah penampang berjarak “d“ dari muka tumpuan. Selajutnya balok cukup

direncanakan dengan gaya geser V yang terdapat pada jarak “d“ dari muka tumpuan _u

tersebut. Sengkang hasil hitungan kemudian juga ditempatkan dari muka tumpuan

sampai ke penampang kritis sejarak “d“ tersebut.

II.14.7 Tumpuan Dengan Tegangan Desak

Kondisi tumpuan yang menimbulkan tegangan desak pada daerah tumpuan

antara lain adalah tumpuan yang mempunyai dudukan dibawah balok. Balok sebagai

bagian dari frame/rangka atau elemen lain, seperti yag diperlihatkan pada gambar

Vu Vu Vu

d d

Gambar 6 Penampang Kritis Sejauh ”d” Dari Muka Tumpuan.

(37)

Kolom merupakan elemen utama pada struktur bangunan karena umumnya

meneruskan beban dari balok atau lantai ke system pondasi dibawahnya.betapa kuat

dan kakunya balok atau plat diatasnya, tetapi bila kolom tidak kuat menahan beban

maka sruktur secara keseluruhan aakan runtuh. Oleh karena itu perencanaan kolom

perlu mendapat prhatiaan yang seksama. Kecuali adanya gaya aksial yang bekerja

maka pada dasarnya analisis kolom. Samaa dengan balok meskipun demikian akibat

adanya gaya aksial tekan. Maka prilaku keruntuhan berbeda dan dibedakan menjadi

dua, yaitu:

• kolom pendek, jika keruntuhan adalah pada material penampang, yaitu, tulang mengalami leleh pada daerah tarik atau beton mengalami pecah.(crushing)

pada daerah tekan.

• Kolom langsing, mengakibatkan tekuk ( buckling ) akibat gaya tekan yang bekerja, padahal tegangan pada penampang masih elastis.

Nilai rasio rasio kelangsingaan kolom menentukaan kategori kolom pendek aatau

langsing untuk kolom pendek tanpa bresing maka :

≤

r kl_u

Di mana :

Ln = panjang elemen kolom yang tidak ditumpu lateral dan

K = adalah faktor yang bergaaantung kondisi restrain ujung kolom.

Sebagian besar kolom beton bertulang yang dijumpai termasuk dalam kategori kolom

pendek.. oleh karena itu, maka di bahas kolom tipe pendek, sedaangkan pada kolom

langsing diperlukan reduksi kapasitas kolom untuk menghindari terjadinya tekuk,

kolom pendek dapat di analisis serta direncanakan berdasarkan kekuatan

(38)

II.15.I Diagram Interaksi Kolom.

Kapasitas penampang kolom beton bertulang dapat dinyatakan dalam bentuk

diagram interaksi P-M yang menunjukkan hubungan beban aksial dan momen lentur

pada kondisi batas. Setiap titik kurva menunjukkan kombinasi P-M sebagai kapasitas

penampang terhadap suatu garis netral tertentu. Suatu kombinasi beban yang

diberikan pada kolom tersebut, bila diplitkan ternyata berada didalam diagram

interaksi kolom yang dibuat menyatakan bahwa kombinasi beban tersebut dapat

dipikul oleh kolom dengan baik, demikian pula dengan sebaliknya, yaitu bila suatu

kombinasi beban beban (P-M) yang berada diluar diagram tersebut maka kombinasi

beban tersebut adalah diluar kapasitas kolom dan dapat menyebabkan keruntuhan.

Untuk mendapatkan kombinasi P dan M pada diagram interaksi tersebut maka

solusi yang mudah adalah mengadopsi algoritma numerik, meskipun algoritma

manual juga dapat tetapi akan cukup kompleks.

Untuk menentukan P dan M tersebut perlu mempelajari terlebih dahulu sifat

diagram interaksi yang ada, karena titik-titik pada diagram tersebut tidak semuanya

harus dihitung dengan cara trial and error (iterasi). Adapun titik-titik tersebut adalah:

1. Beban aksial tekan maksimum (teori)

y st st g c

n f A A A f

P₋0 =0.85 ' ( − )+

2. Beban aksial tekan maksimum yang diijinkan,

min

0 .

8 .

0 P M P e

P_maks = → _n = _n_maks

3. Beban lentur dan aksial pada kondisi balans, nilainya ditentukan dengan

mengetahui kondisi rengangan beton εcu =0.003 dan baja

s y y s _E f = =ε ε .

4. Beban lentur pada kondisi beban aksial nol, kondisi seperti balok.

(39)

∑

₌

− = −

y st T

n A f

Kelima titik-titik diatas adalah titik minimum yang harus ada pada kurva interaksi.

Jika perlu,ketelitian yang lebih baik dapat ditambahkan titik lain:

• Didaerah keruntuhan tekan, yaitu titik-titik diantara item 2 dan 3,

• Didaerah keruntuhan tarik, yaitu titik-titik diantara item 3 dan 4.

Jadi agar seimbang setiap penambahan titik pada kurva diperlukan 2(dua) titik, yaitu

untuk mengantisipasi 2(dua) kondisi keruntuhan yang terjadi. Untuk keperluan

pemograman komputer, yaitu agar titik-titik pada kurva tersebut mudah dimanipulasi

maka titik-titik yang berisi data P dan M harus disimpan dalam bentuk matriks array

[n,2], dimana

n = 5+2t. Adapun t adalah jumlah titik tambahan disetiap daerah keruntuhan yang

(40)

BAB III

VISUAL BASIC

III.1. VISUAL BASIC

Melihat perkembangan teknologi pada saat sekarang komputer merupakan

sarana paling tepat dalam melakukan banyak pekerjaan manusia dengan berbagai

tantagan karena lebih praktis serta memakan waktu yang singkat disamping akurasi

dalam pehitungan dari pekerjaan dapat diandalkan. Hal ini tidak terlepas dari

perangkat lunak (software) yang digunakan dalam komputer.

Dalam tugas akhir ini, penulis mensimulasikan perhitungan guna

pendimensian balok dan kolomdegan menggunakan komputer. Software yang

digunakan adalah berjenis software bahasa program yang salah satunya adalah Visual

basic. Visual Basic dibuat oleh Microsoft Corporation dan versi terakhirnya, yang

juga digunakan penulis adalah versi 6.0. Visual Basic menyediakan tool-tool yang

cukup lengkap untuk memproduksi aplikasi-aplikasi.

Kata “visual“ menunjukan metode dalam merancang Grapical user interface

(GUI), yaitu cukup memasukkan objek-objek yang sudah jadi ke layar dan

pengaturannya langsung dilakukan dilayar itu juga secara visual, bukan dengan

memakai baris-baris kode program yang jumlahnya bisa mencapai ribuan baris.

Sedangkan kata “Basic“ merupakan singkatan dari “Beginners All-Purpuse

(41)

yang sebelumnya masih dalam versi DOS, dan merupakan salah satu bahasa

pemograman yang tertua dalam sejarah komputer.Salah satu faktor yang

menyebabkan penulis memilih bahasa visual basic adalah kemampuannya dalam

menangani jumlah variabel yang sangat besar .

III.2 Lingkungan Visual Basic 6

Setelah Visual Basic dijalankan, akan muncul layar seperti pada gambar III-1.

layar ini adalah linkungan pengembangan aplikasi Visual Basic yang nantinya akan

digunakan untuk program-program aplikasi dengan Visual Basic.

GAMBAR III-1 TAMPILAN VISUAL BASIC V 6.0

Layar Visual Basic adalah suatu lingkungan besar yang terdiri dari beberapa

(42)

• Floating dapat digeser-geser keposisi mana saja. Untuk menggeser elemen layar Visual Basic, klik dan tahan tombol mouse pada judul (title bar) elemen

tersebut, lalu geserlah ketempat yang diinginkan.

• Sizeable: dapat diubah-ubah ukurannya, seperti mengubah ukuran jendela windows. Untuk mengubah ukuran suatu elemen atau jendela, klik dan tahan

tombol mause pada sisi (border) jendela tersebut, lalu geserlah hingga

keukuran yang diiginkan.

• Dockable: dapat menempel dengan bahagian lain yang berdekatan. Untuk menempelkan elemen layar Visual Basic ke elemen lainnya, cukup tempelka

sisi-sisi elemen tersebut, dan secara otomatis akan menempel ketempat yang

diiginkan.

III.2.1 Kontrol Menu

Kontrol menu adalah menu yang digunakan terutama untuk memanipulasi

jendela Visual Basic. Dari menu ini dapat mengubah ukuran, memindahkan, atau

menutup visual basic atau jendela windows lainya. Untuk mengaktifkan kontrol menu

ini, klik tombol mause pada pojok kiri atas jendela. Berikutnya akan muncul menu

kontrol menu, dimana kita dapat memilih dari perintah ini :

• Restore : mengubah ukuran jendela ke ukuran sebelumnya

• Move: untuk memindahkan letak jendela

• Size : untuk mengubah ukuran jendela

• Minimize: untuk meminimalkan ukuran jendela

• Maxsimize: untuk memaksimalkan ukuran jendela

(43)

Menu visual basic berisi semua perintah Visual Basic yang dapat anda pilih untuk

melakukan tugas tertentu. Isi dari menu ini sebagian hampir sama dengan

program-program windows lainnya.

III.2.2 Toolbar

Toolbar adalah tombol – tombol yang mewakili suatu perintah tertentu dari

Visual Basic .setiap tombol tersebut dapat langsung diklik untuk melakukuan perintah

tertentu .biasanya tombol-tombol ini merupakan perintah-perintah yang sering

digunakan dan terdapat pula pada menu Visual Basic .

Gambar III-2 Toolbar standard Visual Basic

III.2.3 Form Windows

Form Window atau jendela form adalah daerah kerja utama , dimana kita akan

membuat program-program aplikasi Visual Basic. Pada form ini,kita akan meletakkan

berbagai macam objek interaktif seperti misalnya teks, gambar, tombol-tombol

perintah, scroolbar, dan sebagainya .Jendela Form ini pada awalnya kelihatan kecil ,

tetapi ukurannya bisa diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan aplikasi anda .

Apabila program aplikasi dijalankan, semua yang terdapat di dalam form akan

ditampilkan pada layar window. Jendela form inilah yang nantinya akan menjadi latar

belakang dari aplikasi. Mulai bekerja dengan jendela form yang kosong, kemudian

ditambah-tambahi dengan berbagai objek yang pada akhirnya akan membentuk

(44)

III.2.4 Toolbox

Toolbox adalah sebuah “kotak piranti“ yang mengandung semua objek atau

kontrol yang dibutuhkan untuk membentuk suatu program aplikasi. Kontrol adalah

suatu objek yang akan menjadi interface (penghubung) antara program aplikasi dan

user-nya, dan kesemuanya harus diletakkan didalam jendela form diatas.

Gambar III-3 Toolbox

III.2.5 Jendela Properties

Jendela properties adalah jendela yang mengandung semua informasi

mengenai objek yang terdapat pada aplikasi Visual Basic. Properti adalah sifat dari

sebuah objek, misalnya seperti namanya, warna, ukuran, posisi, dan sebagaiya. Setiap

objek sebagian besar memiliki jenis properti yang sama, tetapi adapula yang

(45)

Gambar III-4 Jendela Properties

III.2.6 Form Layout Window

Form Layout Window adalah jendela yang menggambarkan posisi dan form

yang ditampilkan pada layar monitor. Posisi form pada Form Layout Window inilah

yang merupakan petunjuk dimana aplikasi akan ditampilkan pada layar monitor saat

dijalankan nanti

Gambar III-5 Form Layout Window

III.3 Prosedur Perencanaan Balok.

Prosedur yang dipakai pada perencanaan geser balok mengacu kepada

(46)

1. Hitung gaya geser terfaktor V dititik kritis pada balok yang ditinjau, u

menggunakan kombinasi beban yang ada misalnya V = 1.2u V +1.6dl V ll

2. Hitung kuat geser penampang beton, φ V , dimana _c φ = 0.75. jika hannya ada gaya geser maka Vc = 1₆ f'cbwd. Jika pada saat bersamaan pada penampang yang ditinjau timbul momen terfaktor M yang terjadi secara _u

simultan dengan V maka:_u b d f cb d

M d V c

V w _w

u u w

c 0.3 '

7 120 ' _ ≤      ₊ = ρ dimana, d b A w s w =

ρ dan ≤1.0

u u M d V

Catatan : untuk balok penampang bulat maka untuk menghitung V digunakan _c

tinggi efektif deff = 0.8Ø penampang

3. Selanjutnya hitung ½ ØV dan evaluasi penampang sebagai berikut: _c

a.jika V_u≤ ½ Ø V maka tulangan sengkang tidak perlu. _c b.jika ½ Ø V < _c Vu≤ Ø V maka perlu sengkang minimum. c

y w v f s b A 3 min=

c.jika V > Ø _u V maka perlu tulangan sengkang _c u _c

s V

V = φ − .

d.jika V > _s f'_cb_wd 3

φ maka penampang perlu diperbesar.

4. Proporsikan sengkang yang diperlukan untuk memikul kelebihan gaya geser

yang perlu tulangan. Untuk sengkang vertikal maka luas sengkang yang

diperlukan adalah y w v y s v f s b A d f s V A 3 min = ≥

= jika V_s f'_cb_wd

3 1

(47)

≈0.5d ≤ 600 mm jika f _cb_wd V_s f'_cb_wd 3

2 '

1 _> _≤ _{maka s}≈_0.25d_{≤ 300}

mm.

5. untuk membatasi lebar retak diagonal dan tetap tertutup rapat saat pengalihan

gaya geser maka f_yv≤ 400 Mpa (wire-mesh f_yv≤ 550 Mpa).

6. pembagian kuat geser balok beton bertulang digambarkan sebagai berikut:

Tepi Tumpuan Balok

Gaya Geser yang dipikul oleh sengkang

Gaya geser yang dipikul penampang beton d

Vu Vc

Vc Vu

Sengkang tidak diperlukan Sengkang diperlukan

0.5 Vc

CL

Gambar III-6 Ilustrasi kebutuhan Sengkang pada balok

III.4 Prosedur Perencanaan Kolom.

Untuk mendapatkan kombinasi P dan M pada diagram interaksi tersebut maka solusi

yang mudah adalah mengadopsi algoritma numerik, meskipun algoritma manual juga

dapat tetapi akan cukup kompleks.

Untuk menentukan P dan M tersebut perlu mempelajari terlebih dahulu sifat

diagram interaksi yang ada, karena titik-titik pada diagram tersebut tidak semuanya

harus dihitung dengan cara trial and error (iterasi). Adapun titik-titik tersebut adalah:

6. Beban aksial tekan maksimum (teori)

y st st g c

n f A A A f

P₋0 =0.85 ' ( − )+

(48)

min

0 .

8 .

0 P M P e

Pmaks = → n = n_maks

8. Beban lentur dan aksial pada kondisi balans, nilainya ditentukan dengan

mengetahui kondisi rengangan beton εcu =0.003 dan baja

s y y

s _E

= =ε

ε .

9. Beban lentur pada kondisi beban aksial nol, kondisi seperti balok.

10.beban aksial tarik maksimum