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
Telah ditunjukkan bahwa mekanisme ketahanan geser dari sebuah balok tanpa perkuatan badan, tindakan berpaut terutama agregat, akan berfungsi selama
lebar retak tidak menjadi berlebihan. Oleh karena itu dengan adanya perkuatan pada badan, tindakan balok untuk manahan gaya geser, regangan pada perkuatan badan
tidak menjadi besar contohnya sengkang tidak mengalami leleh. Sebelum atau sesudah leleh pada sengkang, oleh karena itu mungkin untuk menggandakan
kekuatan dari dua aksi yaitu:
υ
u
= υ
c
+ υ
s
Nilai konservatif untuk
υ 3.4
c
, ditetapkan oleh ACI, diberikan oleh Persamaan pada desain geser pada balok tanpa tulangan geser, jumlah ini menjadi dasarnya
Universitas Sumatera Utara
fungsi dari kekuatan tarik beton. Oleh karena itu geser sisa υ
s
= υ
u
- υ
c
, harus dialokasikan untuk perkuatan badan sesuai dengan Persamaan 3.6 dengan
menggunakan sengkang vertikal, tulangan-tulangan bengkok, atau kombinasi keduanya. Hubungan sederhana antara kekuatan geser total yang dibutuhkan
υ
u
dan kekuatan yang diperlukan pada sengkang vertikal
υ
s
diperlihatkan pada Gambar 3.5. Harus diingat bahwa pada spesifikasi ACI tekan pada strut diasumsikan cenderung
pada α = 45°. Sebuah pandangan alternatif adalah bahwa kontribusi beton υ
c
diabaikan dan kecenderungan dari strut diagonal beton adalah kurang dari 45°, karena itu, sengkang lebih berpotensi mengalami retak. Lihat misalnya, Gambar
3.4. Garis putus-putus pada Gambar 3.5 menunjukkan hubungan variasi dari nilai α.
Bagi sebagian besar kekuatan geser balok diprediksi oleh dua pendekatan yang sangat mirip.
Gambar 3.5 Kontribusi sengkang untuk kekuatan geser
Sumber : Reinforced Concrete Structures oleh R. Park dan T. Paulay
Universitas Sumatera Utara
3.6 Tegangan Pada Balok yang Utuh
Dari diagram free-body pada gambar 3.1c dapat dilihat bahwa dMdx = V. Jadi gaya geser dan tegangan geser akan terjadi pada sebagian balok dimana momen
berubah dari penampang ke penampang. Dengan teori konvensional untuk bahan yang homogen, elastis untuk balok utuh, tegangan geser v, pada elemen pada
potongan balok dapat dihitung menggunakan persamaan: τ =
�.� �.�
3.8
Dimana : V = Gaya geser pada potongan penampang.
I = Momen inersia dari potongan penampang Q = Statis momen
b = Lebar dari balok dimana tegangan dihitung Seharusnya dicatat pula bahwa tegangan geser yang sama terjadi baik pada
bidang horizontal maupun vertikal melalui suatu elemen, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6a. Tegangan geser horizontal adalah penting dalam perencanaan
sambungan konstruksi, sambungan badan ke sayap, atau daerah sekitar lubang pada balok. Untuk balok persegi yang utuh Gambar 3.6 memberikan distribusi tegangan
geser seperti pada Gambar 3.6b. Elemen-elemen pada Gambar 3.6a akibat dikenai kombinasi tegangan normal akibat lentur f dan tegangan geser v. Tegangan normal
terbesar dan terkecil terjadi pada elemen disebut sebagai tegangan utama. Tegangan utama dan bidang tempat terjadinya diperoleh dengan menggunakan suatu lingkaran
Universitas Sumatera Utara
tegangan Mohr’s. Arah dari tegangan utama pada elemen seperti pada Gambar 3.6a ditunjukkan pada Gambar 3.6c.
a. Tegangan lentur dan geser pada elemen pada bentang geser
b. Distribusi tegangan geser
c. Tegangan utama pada elemen pada bentang geser
Gambar 3.6 Normal, geser, dan tegangan utama pada balok homogen utuh
Universitas Sumatera Utara
Permukaan pada tegangan tarik utama terjadi pada balok yang utuh diplot pada Gambar 3.7. Trayektori permukaan atau tegangan berada di dekat sebelah
bawah balok dan lebih mendatar dekat bagian atas. Ini berhubungan dengan arah dari elemen seperti pada Gambar 3.6c, karena beton retak ketika tegangan tarik utama
melewati kekuatan tegangan tarik dari beton, pola retak akan mengikuti suatu jaringan garis seperti pada Gambar 3.7a.
a. Trayektori tegangan tekan pada balok yang tidak retak
b. Pola retak dari setengah bentang balok beton bertulang
Gambar 3.7 Trayektori tegangan tarik utama dan pola retak
Universitas Sumatera Utara
Pengamatan secara normal pola retak pada balok beton bertulang melalui percobaan seperti pada Gambar 3.7b. Ada dua jenis retak yang terjadi, retak vertikal
terjadi pertama kali, akibat tegangan lentur. Ini mulai dari bawah balok dimana tegangan lentur terbesar. Jenis kedua adalah retak miring pada ujung dari balok yang
mana akibat dari kombinasi pengaruh geser dan lentur. Pada umumnya terjadi pada retak miring, retak geser, atau retak tarik diagonal. Suatu retak sedemikian harus
nampak sebelum balok dapat menjadi gagal akibat geser. Beberapa dari retak miring mempunyai perpanjangan sepanjang penulangan menuju ke arah tumpuan,
memperlemah pengangkuran tulangan pada balok. Suatu analisa mekanisme kegagalan dari balok dengan tumpuan sederhana ditampilkan di sini. Beton dan
tulangan dimodelkan secara material yang benar-benar kaku.
3.7 Metode Penunjang dan Pengikat Strut-and-Tie Model
