44 3.
Bahan tambahan admixtures bahan kimia yang ditambahkan ke dalam spesi-beton dan atau beton untuk mengubah sifat beton yang dihasilkan
misalnya; accelerator, retarder dan sebagainya. 4.
Air. Sedangkan produk dari campuran tersebut dapat dibedakan atas:
a. Batuan-semen : campuran antara semen dan air pasta semen yang mengeras.
b. Spesi-mortar : campuran antara semen, agregat halus dan air yang belum
mengeras. c.
Mortar : campuran antara semen, agregat halus dan air yang telah mengeras. d.
Spesi-beton : campuran antara semen, agregat campuran halus dan kasar dan air yang belum mengeras.
e. Beton : campuran antara semen, agregat campuran dan air yang telah
mengeras.
3.3 Tulangan
Dibandingkan dengan beton, tulangan merupakan material yang berkekuatan tinggi. Baja penguat atau baja tulangan memikul tarik maupun tekan, kekuatan
lelehnya kurang lebih sepuluh kali dari kekuatan tekan struktur beton yang umum, atau seratus kali dari kekuatan tariknya. Oleh karena itu, agar beton dapat bekerja
dengan baik dalam sistem struktur, beton perlu dibantu dengan memberinya perkuatan berupa penulangan yang berfungsi menahan gaya tarik. Penulangan beton
dapat menggunakan bahan baja yang memiliki sifat teknis yang kuat menahan gaya tarik. Baja beton yang digunakan dapat berupa batang baja lonjoran atau kawat
45 rangkai las wire mesh yang berupa batang-batang baja yang dianyam dengan teknik
pengelasan.
3.4 Pile Cap
Pile cap pada dasarnya merupakan suatu slab beton tebal yang memikul beban terpusat dengan reaksi titik. Pile cap digunakan untuk mendistribusikan beban
dari satu atau lebih kolom ke grup tiang pancang. Meskipun menjadi unsur yang sangat umum dan penting dalam suatu konstruksi, tidak ada prosedur yang berlaku
secara umum untuk mendesain sebuah pile cap. Banyak aturan yang merinci secara empiris yang diikuti dalam praktek, namun pendekatan ini bervariasi secara
signifikan. Alasan utama untuk perbedaan ini adalah bahwa kode desain paling tidak memberikan sebuah metodologi desain yang memberikan pemahaman yang jelas
tentang kekuatan dan perilaku elemen struktur yang penting ini. Ada dua pendekatan umum dalam mendesain sebuah pile cap. Pada
pendekatan pertama, pile cap dianggap sebagai balok tinggi dan dirancang untuk geser pada bagian kritis. Pendekatan kedua yaitu dengan membagi struktur dalam
dua daerah yakni, daerah D dan B. Dimana, daerah yang tidak lagi datar dan tegak lurus garis netral sebelum dan sesudah ada tambahan lentur yang dirincikan oleh
regangan nonlinear, disebut daerah D Distrubed atau Discontinuity dan daerah dimana berlaku hukum Bernoulli disebut daerah B Bending atau Bernoulli.
Pendekatan ini biasa disebut dengan model strut-and-tie. Dalam model ini, kekuatan tekan diasumsikan akan didistribusikan melalui strut tekan tanpa perkuatan ke daerah
nodal pada masing-masing titik tiang pancang dan kekuatan tarik yang terjadi di antara tiang diberikan oleh tegangan tie yang dibentuk oleh penguat tulangan.
46 Pada balok tinggi, dinding dan struktur diskontiniu, metode desain
berdasarkan model strut and tie sering digunakan untuk menjelaskan efek beban dan perlawanan. Hal ini bergantung pada asumsi bahwa desain mengharapkan aliran gaya
yang cocok untuk dibentuk dalam elemen struktur beton yang dianggap membentuk strut
dan tie atau berbagai jenis model truss .
Gambar 3.1 menggambarkan alur beban stress dalam pile cap di mana garis padat dan garis putus-putus merupakan strut tekan dan tie tarik. Sisi kanan
Gambar 3.1 menjelaskan bahwa reaksi tumpukan didukung dengan membentuk segitiga kekuatan yang terdiri dari C3 tekan dan T2
tarik.
Gambar 3.1 Strut and tie model pada pile cap
Sumber : “Ultimate Shear Strength Of Pile Caps” oleh Masahiro Shirato, Jiro Fukui, Naoki
Masui, Kenji Kosa
47
Analisa Pile Cap dengan Metode Strut and Tie Model
Pengaruh beban terkonsentrasi pada jarak d dari muka tumpuan dari suatu anggota yang mengalami geser satu arah dapat dilihat dalam gambar 3.2. Gaya geser
penampang anggota sangat berbeda tergantung pada sisi mana beban terpusat pada bagian kritis ini berada lihat gambar 3.2b. Model rangka yang ditunjukkan pada
gambar 3.2 d menunjukkan bahwa beban terpusat ditransmisikan langsung ke tumpuan dengan melalui strut tekan. Tidak ada pelat penumpu yang diperlukan
untuk melawan geser yang dihasilkan oleh beban terpusat lihat gambar 3.2 f. Bagaimanapun, beban terpusat tersebut akan meningkatkan tegangan tekan diagonal
pada beton di atas tumpuan lihat gambar 3.2 e, serta tegangan yang dibutuhkan dalam tulangan longitudinal pada permukaan dari tumpuan lihat gambar 3.2 g.
Gambar 3.3 menunjukkan model strut and tie sederhana tiga dimensi untuk pile cap dengan empat tiang pancang. Beban kolom terpusat ditransmisikan langsung ke
tumpuan melalui strut tekan miring. Tegangan horizontal tie tulangan longitudinal diperlukan untuk mencegah agar tumpukan tiang tidak terpisah
.
48 Gambar 3.2 Model truss untuk balok dengan tumpuan sederhana dengan beban
terpusat dekat tumpuan : a geometri dan pembebanan, b bidang geser, c bidang momen, d model truss, e medan tegangan diskontiniu, f ketahanan pelat
penumpu yang dibutuhkan per satuan panjang balok, g tulangan longitudinal yang diperlukan
Sumber : “Design of Deep Pile Caps by Strut-and-Tie Models” oleh Perry Adebar and Luke Zongyu Zhou
.
49 Gambar 3.3
Dalam mendesain geser pile cap dengan menggunakan model strut and tie melibatkan tegangan batas beton dalam strut tekan dan nodal zones untuk
memastikan bahwa tegangan tie tulangan longitudinal mengalami leleh sebelum terjadi retak diagonal pada strut beton. Schlaich et al. menunjukkan bahwa tegangan
beton dalam suatu daerah terganggu dapat dianggap aman jika tegangan bantalan maksimum pada semua zona nodal di bawah batas tertentu. Berdasarkan kajian
analitis dan eksperimental strut tekan yang dibatasi oleh kuat efektif beton, diusulkan bahwa tegangan bantalan maksimum di zona nodal dari pile cap dibatasi oleh :
Model truss sederhana tiga dimensi dengan empat tiang pancang
f
b
≤ 0,6 f
c
′ + ��72 �f
c
′ ...................................... 3.1
α = 1
3 �A
2
A
1
− 1 ≤ 1,0 ………….…………… 3.2
50 � =
1 3
h
s
�
s
− 1 ≤ 1,0 …………………………….. 3.3
dimana f
c
dan f
b
dalam unit psi. Jika digunakan unit MPa dalam persamaan 3.1, maka nilai koefisien 72 dalam persamaan tersebut harus diganti dengan nilai 6.
Parameter α dihitung untuk kekangan dari strut tekan. Rasio A
2
A
1
pada persamaan 3.2 identik dengan yang digunakan dalam kode ACI untuk menghitung kekuatan
bantalan. Parameter β dihitung untuk geometri dari strut tekan, di mana rasio h
s
b
s
adalah rasio tinggi terhadap lebar dari strut. Untuk menghitung tegangan maksimum bantalan untuk zona nodal di bawah kolom, dimana dua atau lebih strut
bertemu, rasio tinggi terhadap lebar dari strut dapat didekati sebagai berikut : h
s
�
s
≈ 2d
c ………………………………………… 3.4
dimana d adalah kedalaman efektif dari pile cap dan c adalah dimensi kolom persegi. Untuk kolom bulat, maka koefisien c diganti dengan diameter kolom. Untuk
menghitung tegangan bantalan maksimum untuk zona nodal di atas tiang pancang, dimana hanya satu strut berlabuh, maka rasio tinggi terhadap lebar dari strut dapat
didekati
dimana d sebagai berikut :
h
s
�
s
≈ d
d
p
………………………………………… 3.5
p
Catatan bahwa rasio h adalah diameter dari tiang bulat.
s
b
s
Tegangan batas bawah bantalan 0,6f tidak boleh diambil kurang dari 1 yaitu, β ≥ 0.
c
’ pada persamaan 3.1 sesuai jika tidak ada
pengekangan A
2
A
1
≈ 1, dan terlepas dari tinggi strut, serta ketika strut pendek h
s
b
s
≈ 1.
51 Pendekatan yang diusulkan strut and tie model dimaksudkan untuk desain
pile cap yang dalam. Karena tidak selalu jelas apakah pile cap langsing atau dalam,
maka prosedur desain geser umum untuk pile cap dapat dicapai dengan mengikuti langkah sebagai berikut : Pertama, pilih kedalaman pile cap awal menggunakan
prosedur desain geser satu arah dan geser dua arah. Dalam kasus geser satu arah, bagian kritis harus diambil pada d dari muka kolom. Kedua, tegangan bantalan zona
nodal harus diperiksa dengan menggunakan persamaan 3.1 – 3.3. Jika perlu, kedalaman pile cap
dapat ditingkatkan sehingga β meningkat, atau dimensi pile cap dapat ditingkatkan untuk meningkatkan kekangan pada zona nodal α meningkat,
atau tegangan bantalan mungkin perlu dikurangi dengan meningkatkan dimensi kolom atau dimensi tiang. Dengan demikian, kekuatan geser pile cap langsing akan
dibatasi oleh prosedur desain geser, sedangkan kekuatan geser pile cap dalam akan dibatasi oleh batas-batas tegangan bantalan zona nodal.
3.5 Metode Penunjang dan Pengikat Strut and Tie Model
