badan pada rangka ekivalen terdiri dari sengkang yang bertindak sebagai anggota tarik dan struts beton bergerak sejajar dengan retak diagonal, umumnya pada sudut
45° terhadap sumbu balok itu. Zona tekan lentur beton dan perkuatan tulangan lentur membentuk akord atas dan bawah dari analog truss pin-jointed. Gaya pada
rangka dapat ditentukan dari pertimbangan kesetimbangan saja. Perilaku rangka mirip dengan aksi balok sempurna sebelumnya yang didefinisikan sebagai tingkat
yang dapat mempertaha nkan kekuatan ikatan diskrit ΔT pada sendi pin hipotetis
sepanjang tulangan lentur, sehingga menahan veriabel momen eksternal pada lengan tuas konstan internal.
Deformasi yang berhubungan dengan balok atau tindakan lengkungan dan mekanisme rangka dalam balok tidak kompatibel. Ketidakcocokan regangan ini,
secara umum diabaikan, menjadi semakin kurang signifikan karena kondisi batas contohnya plastik adalah mendekati.
Analogi sistem rangka ditunjukkan pada Gambar 3.3 menggambarkan kasus umum perkuatan pada badan pada sudut
β terhadap bidang horizontal. Ini akan berfungsi untuk menggambarkan hubungan antara gaya geser eksternal V
s
, yang akan ditahan oleh rangka, dan variasi gaya internal. Struts tekan diagonal, menahan
gaya C
d
V
, cenderung pada sudut α terhadap bidang horizontal. Dari poligon
kesetimbangan gaya untuk titik simpul x pada Gambar 3.3 membuktikan bahwa:
s
= C
d
sinα = T
s
dimana T
sinβ 3.1
s
merupakan resultan dari seluruh gaya sengkang yang melintasi retak
diagonal. Gaya baja pada badan per satuan panjang balok adalah T
s
s, di mana dari
geometri analogi rangka, jarak antara sengkang adalah:
Universitas Sumatera Utara
s = jd cotα + cotβ 3.2
Gambar 3.3 Gaya-gaya internal pada sebuah sistem rangka analogi
Sumber : Reinforced Concrete Structures oleh R. Park dan T. Paulay
Dari Persamaan 3.1 dan 3.2, gaya sengkang per satuan panjang adalah
�� �
=
�� �� ���� ����+����
=
�� �� �
3.3
dimana A
v
adalah luas tulangan badan dengan spasi pada jarak s sepanjang balok dan f
s
Untuk keperluan perencanaan sangat penting untuk menyatakan dalam ketetapan tegangan nominal, seperti pada desain geser pada balok tanpa perkuatan
badan. Geser total V adalah tegangan pada sengkang.
u
diasumsikan ditahan sebagian oleh mekanisme rangka V
s
dan sebagian oleh balok yang dijelaskan sebelumnya atau mekanisme lengkung V
c
.
Universitas Sumatera Utara
Dalam istilah tegangan, hal ini dinyatakan sebagai:
υ
u
= υ
c
+ υ
s
dimana
3.4
υ
s
Dengan menggabungkan Persamaan 3.3 dan 3.5, luas tulangan badan yang diperlukan pada kekuatan ideal, ketika f
=
�� �� ��
≈
�� �� �
3.5
s
= f
y
A
, menjadi
v
Gaya tekan diagonal C
=
υs ��� � ����+����
� �� ��
3.6
d
f
diasumsikan untuk menghasilkan tegangan seragam di struts dari sistem rangka. Struts memiliki kedalaman efektif
s’ = s sinα = jd sinα cotα + cotβ. Jadi kuat tekan diagonal karena mekanisme rangka dapat ditentukan
dengan:
cd
Untuk kasus umum dari pengaturan tulangan badan, Persamaan 3.6 dan 3.7 disederhanakan sebagai berikut:
=
�� �� �′
=
�� �� �� ���
�
� ����+����
=
�� ���
�
� ����+����
3.7
1.
SENGKANG VERTIKAL, β = 90°
Kompresi diagonal pada α = 45°
A
v
f =
��
� �� ��
3.6a
cd
= 2
υ
s
3.7a
Universitas Sumatera Utara
Kompresi diagonal pada α = 30°
A
v
f =
�. �� ��
� �� ��
3.6b
cd
= 2.3
υ
s
3.7b
2.
TULANGAN BADAN MIRING , β ˂ 90°
Kompresi diagonal pada α = 45°
A
v
f =
�� ����+����
� �� ��
3.6c
cd
Tulangan badan dan struts pada 45°
=
��� �+����
3.7c
A
v
= 0.71 υ
s
f
� �� ��
3.6d
cd
= υ
s
Kemiringan dari tekan diagonal secara tradisional diasumsikan 45° terhadap sumbu balok. Telah diamati, bagaimanapun, bahwa kemiringan retak diagonal pada
batas-batas struts bervariasi sepanjang balok. Studi yang didasarkan pada pertimbangan energi regangan menunjukkan bahwa sudut optimum struts adalah
sekitar 38°. Dari Persamaan 3.6 terbukti bahwa kebutuhan tulangan badan berkurang dengan sudut tekan diagonal menjadi kurang dari 45°, karena sengkang lebih banyak
ditemui melewati retak datar. Hal ini sering terjadi, dan persamaan desain berdasarkan struts tekan pada sudut 45° adalah konservatif. Di sisi lain, struts lebih
3.7d
Universitas Sumatera Utara
curam di sekitar beban terpusat. Namun, dalam area aksi lengkungan lokal meningkatkan kapasitas geser lainnya melalui mekanisme yang lain. Umumnya
dalam sebuah balok yang mempunyai kekuatan beton yang tinggi dan kuat tulangan baja rendah, yang mewakili sistem ketegangan kurang kaku, struts tekan berada pada
sudut kurang dari 45°, maka sengkang lebih efektif daripada pada rangka 45°. Sebaliknya dengan kuat tulangan baja besar dan kekuatan beton yang lebih rendah,
beban pada beton akan dibebankan pada partisipasi sengkang yang lebih besar. Kemiringan retakan diagonal di sekitar titik beban dan titik contraflexure
ditampilkan pada Gambar 3.4. Struts tekan diagonal datar dan sengkang miring berdampak kuat tekan beton
yang lebih besar tegangan lihat Persamaan 3.7d dan 3.7b. Hal ini menunjukkan bahwa tulangan baja badan tidak dapat ditingkatkan tanpa batas. Gambar 3.4
menunjukkan sebuah balok menerus dengan tebal badan dan sayap yang tipis dengan perkuatan baja yang besar. Pada balok seperti itu, kegagalan geser dapat
menyebabkan kerusakan tulangan badan yang diakibatkan tekan diagonal Persamaan 3.7. Ketika menilai dengan kekuatan tekan badan dari balok, perlu
mempertimbangkan faktor-faktor tambahan berikut: 1.
Struts diagonal juga mengalami momen lentur jika mereka berpartisipasi dalam aksi balok. Momen sekunder diperkenalkan karena tidak adanya
sendi pin di truss. 2.
Sengkang meneruskan tarik ke bagian struts tersebut melalui ikatan, sehingga secara umum keadaan biaksial regangan berlaku. Kapasitas tekan beton
diketahui secara drastis dikurangi ketika regangan tarik transversal simultan dikenakan.
Universitas Sumatera Utara
3. Gaya tekan diperkenalkan pada titik-titik simpul joints dari analogi
rangka truss, dan gaya-gaya ini tidak terdistribusi merata di seluruh badan web. Eksentrisitas dan kuat tarik transversal mungkin ada.
4. Beberapa gaya diagonal miring pada sudut lebih kecil dari 45° terhadap
bidang horizontal, dan ini akan mengakibatkan kemungkinan adanya lonjakan dalam kuat tekan diagonal lihat Persamaan 3.7 dan Gambar 3.4.
Observasi ini menandai kebutuhan untuk membatasi kuat beton diagonal menjadi nilai yang sesuai dibawah kuat retak beton. Untuk alasan ini ACI membatasi
kontribusi dari mekanisme rangka untuk kuat geser ke sebuah nilai yang sangat konservatif,
υ
s
= 8
��
′
� psi. Jadi dari Persamaan terdahulu dan persamaan 3.4 kuat geser nominal maksimum mutlak pada sebuah balok dalam satuan psi adalah
10 ��
′
� ˂ 11.5��
′
�, tergantung pada nilai υ
c
. Namun, Kupfer dan Baumann dan yang lain telah menunjukkan bahwa dengan sengkang dengan jarak yang
kecilsanggurdi, seperti yang digunakan pada balok beton pracetak dengan sayap ganda pada Gambar 3.4, kuat geser nominal dari yang diinginkan sebesar 20
��
′
� psi dapat dicapai bahkan setelah 50 aplikasi pembebanan dengan intensitas satu
setengah. Sebagai aturan, kuat geser sebesar ini tidak dapat dicapai dalam balok penampang persegi panjang.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Bentuk-bentuk retakan pada balok
Sumber : Reinforced Concrete Structures oleh R. Park dan T. Paulay
Universitas Sumatera Utara
Sengkang dapat mengembangkan kekuatan mereka hanya jika mereka cukup dijangkarkan. Sebuah sengkang dapat dilewati oleh retak diagonal pada setiap titik
sepanjang bentangnya. Apabila retak yang terjadi sangat dekat dengan tarik atau tekan dari anggota, sengkang harus mampu mengembangkan kuat lelehnya atas
tingkat penuh panjangnya. Karena itu, penting bahwa sengkang dibengkokkan sepanjang tulangan longitudinal yang lebih besar dan diperpanjang di luar mereka
oleh panjang perkembangan yang memadai. Untuk aksi rangka yang efektif sengkang harus melepaskan bebannya pada atau dekat dengan titik simpul.
Konsentrasi transfer beban pada sudut-sudut sengkang dapat mengakibatkan retak lokal pada beton jika sebuah langkah baik terhadap lentur diagonal tidak terjamin.
Sengkang menyimpang sebesar 0.02 inci 0.5 mm telah diamati pada beberapa anggota. Pada balok dangkal penyimpangan ini dapat meningkatkan lebar retak
diagonal. Kadang satu set sengkang, melewati retak diagonal terus-menerus, leleh;
pelebaran tak terbatas dari permulaan retak tersebut, dan salah satu komponen penting dari ketahanan geser, tindakan ikatan antar agregat, menjadi tidak efektif.
Ketahanan terhadap geser telah hilang sehingga tidak dapat dialihkan ke dowel dan mekanisme rangka truss, karena mereka telah sangat lelah, maka kegagalan
berikut, dengan deformasi lanjut lebih sedikit. Untuk mencegah kegagalan nonductile seperti itu sangat baik - memang, dalam desain seismik itu adalah wajib -
untuk memastikan bahwa sengkang tidak akan leleh sebelum kapasitas lentur telah benar-benar habis.
Mekanisme rangka truss pada balok dapat berfungsi hanya setelah pembentukan retak diagonal yaitu, setelah kemunculan tarik diagonal pada beton.
Universitas Sumatera Utara
Peran utama dari sengkang adalah untuk mentransfer geser melintang vertikal melewati potensi retak diagonal.. Penggunaan perkuatan mesh di badan ini
dianjurkan dari waktu ke waktu dan kemampuan menahan kekuatan baik horisontal dan vertikal, tetapi tidak lebih efektif dalam melawan geser. Hal ini karena perkuatan
horizontal pada badan dalam balok normal jaringan normal balok tidak dapat berkontribusi pada ketahanan melintang vertikal selain dari membantu
pengendalian retak dan meningkatkan tindakan dowel. Perkuatan badan horizontal akan memperkuat kontribusi beton
υ
c
tapi tidak akan mempengaruhi kekuatan geser dari mekanisme rangka
υ
s
lihat Persamaan 3.4. Pada balok tinggi, bagaimanapun, mekanisme lengkungan dapat substansial didorong oleh penambahan
tulangan horizontal yang dijangkarkan.
c. Desain Geser pada Balok dengan Tulangan Badan
