9
2.2.1 Balok
Balok adalah elemen struktur yang dirancang sebagai pendukung beban vertikal dan horizontal. Beban vertikal yaitu beban mati dan beban hidup yang
bekerja di sepanjang bentang balok seperti, pelat, dinding penyekat, termasuk berat sendiri balok tersebut. Sedangkan beban horizontal yaitu beban angin dan
beban gempa yang suatu waktu dapat terjadi pada struktur. Secara umum, pra desain untuk tinggi balok direncanakan L10
– L15, dan untuk lebar balok diambil 12H
– 23H, dimana H adalah tinggi balok dan L adalah panjang bentang balok dari tumpuan ke tumpuan. Hal ini dimaksudkan
sebagai syarat keamanan untuk menjaga besarnya lendutan yang terjadi akibat pengaruh beban yang bekerja pada balok. Menurut SNI 03-2847-2002, tebal
minimum h dapat ditentukan tanpa memperhitungkan lendutan berdasarkan tabel berikut.
Universitas Sumatera Utara
10 Tabel 2.1. Tebal Minimum Balok Non-Prategang Atau Pelat Satu Arah Bila
Lendutan Tidak Dihitung SNI 03-2847-2002
Resultan tegangan tarik baja, T: T = A
s
f
y
dimana A
s
adalah luas penampang tulangan mm
2
dan f
y
adalah tegangan tarik baja MPa.
Resultan tegangan tekan beton, c: c = 0,85f’
c
a b dimana a adalah tinggi dari tegangan balok segi empat mm, b adalah lebar balok
mm dan f’
c
adalah mutu beton MPa.
Universitas Sumatera Utara
11 Dengan menerapkan persamaan keseimbangan, diperoleh momen batas ultimate:
M
n
= T x jd = c x jd Dimana jd adalah tinggidari titik berat gaya c terhadap posisi baja tulangan.
Menurut SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, persyaratan kekuatan lentur untuk balok dengan tulangan
tunggal adalah: M
u
≤ ϕ M
n
Dimana ϕ untuk lentur murni adalah 0,8
Gaya-gaya pada balok dengan tulangan tunggal akibat lentur dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.1. Distribusi Tegangan-Regangan Pada Balok Tulangan Tunggal
Universitas Sumatera Utara
12 Dengan menetapkan harga regangan beton,
c
= 0,003 dalam kondisi batas ultimate, ada tiga jenis kemugkinan keruntuhan yang terjadi, yaitu:
1 Keruntuhan tarik under-reinforced
Keruntuhan tarik terjadi bila regangan pada baja tulangan lebih besar dari regangan lelehnya, yang berarti regangan tarik baja telah mencapai titik
leleh sedangkan regangan tekan beton belum mencapai regangan batas 0,003, atau
s
=
y
tetapi
c
’
cu
’. Pada kondisi keruntuhan ini, penampang balok memiliki rasio tulangan
⍴ yang kecil. Persamaan keseimbangan dapat dilihat sebagai berikut.
Maka,
⍴
dimana
⍴
Universitas Sumatera Utara
13 2
Keruntuhan tekan over-reinforced Keruntuhan tekan terjadi bila regangan pada baja tulangan lebih kecil dari
regangan lelehnya, yang berarti regangan tekan beton telah mencapai regangan batas 0,003 sedangkan regangan tarik baja tulangan belum
mencapai titik leleh, atau
c
’ =
cu
’ tetapi
s y
. Pada kondisi keruntuhan ini, penampang balok memiliki rasio tulangan
⍴ yang besar.
karena a = β
1
c , maka:
Persamaan keseimbangan:
Dari kedua harga di atas, diambil nilai a yang paling kecil, sehingga diperoleh:
Universitas Sumatera Utara
14 3
Keruntuhan seimbang balanced reinforced Keruntuhan seimbang terjadi bila regangan pada baja tulangan mencapai
titik leleh bersamaan dengan regangan beton yang telah mencapai regangan batas 0,003, atau
c
’ =
cu
’ dan
s
=
y
. Pada kondisi keruntuhan ini, beton dan rasio tulangan seimbang balance.
dimana c
b
adalah tinggi garis netral pada kondisi seimbang.
Dari persamaan keseimbangan:
Dalam keadaan keruntuhan seimbang:
Dengan mensubstitusikan nilai a
b
, diperoleh:
Universitas Sumatera Utara
15 Jika modulus elastisitas baja, E
s
= 200000 Mpa, diperoleh:
2.2.2 Kolom