ANALISA DAN PERENCANAAN GESER
5.1. Pendahuluan
Gaya geser yang terjadi pada suatu penampang balok disebabkan karena bekerjanya gaya luar pada balok tersebut. Seperti diperlihatkan pada gambar 5.1.1, yaitu
balok diatas dua tumpuan sederhana yang mendapat beban luar. Akibat beban luar yang bekerja balok tersebut maka timbul momen lentur M dan gaya geser V
Gambar 4.1.1 momen lentur dan gaya geser pada balok
Momen lentur pada balok akan mengakibatkan terjadinya tegangan tekan diatas garis netral penampang dan tegangan tarik dibawah garis netral penampang. Untuk
memenuhi kesetimbangan arah vertical maka jumlah gaya geser vertical pada penampang harus sama dengan gaya luar yang bekerja. Penampang didekat tumpuan
bibawah garis netral tegangan tarik yang terjadi sama besarnya dengan geser pada bidang dengan kemiringan
45 derajat yang diperlihatkan pada gambar 4.1.2 dan tegangan tarik ini dinamakan tegangan tarik diagonal.
Gambar 5.1.2 geser murni pada penampang
Bila balok terbuat dari beton bertulang, maka gaya tarik diagonal ini akan menyebabkan terjadinya retak miring dikarenakan kekuatan tarik beton yang kecil
dengnan demikian keruntuhan geser shear failure pada balok beton bertulang sebenarnya adalah keruntuhan tarik didaerah retak miring.
5.2 Macam-macam Keruntuhan Balok Tanpa Tulangan Geser
Ragam keruntuhan yang terjadi pada balok beton bertulang yang disebabkan oleh beban luar yang bekerja tergantung kelangsingannya, yaitu perbandingan antara
bentang bersih dan tinggi balok. Untuk beban terpusat bentang geser adalah jarak dari titik tangkap beban terhadap muka perletakan, sedangkan untuk beban terbagi rata
bentang gesernya adalah bentang bersih dari balok tersebut. Jenis keruntuhan geser balok tanpa tulangan dapat dibagi menjadi tiga macam yaitu 1 keruntuhan lentur, 2
keruntuhan tarik diagonal, dan 3 keruntuhan tekan akibat geser. Masing-masing jenis keruntuhan dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Keruntuhan Lentur
Keruntuhan lentur terjadi bila tegangan lentur sangat dominant dari tegangan geser. Kondisi ini terjadi pada balok bentang panjang atau pada balok dengan
perbandingan antara bentang geser a dan tinggi efektif penampang d antara 5.5 sampai denagn 6 atau perbandingan antara ad
5.5. retak yang mendekati vertical, terutama akan terjadi pada segertiga bentang tengah yang disebabkan oleh
momen lentur dan bila beban bertambah maka retak awal yang sudah terjadi akan bertambah lebar mendekati garis netral penampang, dennan disertai lendutan yang
semakin besar. Bila tulangan under reinforce, maka keruntuhan diawali dengan lelehnya baja tulangan tarik. Perilaku yang demikian dikatakan balok berperilaku
daktail sehingga dapat memberikan peringatan terlebih dahulu sebelum terjadi keruntuhan total gambar 5.2.1-a
2. Keruntuhan Tarik Diagonal
Jenis keruntuhan ini akan terjadi pada balok dengan bentang sedang, dimana perbandingan antara a dan d bervariasi antara 2.5 sampai dengan 5. pada awal
keruntuhan, terjadi retak-retak rambut ditengah bentang yang diakibatkan oleh lentur karena kekuatan tarik diagonal masih lebih kecil dari kekuatan lenturnya,
kemudian diikuti lepasnya lekatan beton dan tulangan didaerah perletakan sehingga aka terjadi keruntuhan secara mendadak. keruntuhan getas tanpa adanya
peringatan gambar 5.2.1-b.
3. Keruntuhan Tekan Akibat Geser
Keruntuhan jenis ini terjadi pada balok-balok bentang pendek dengan perbandingan a dan d antara 1 sampai dengan 2.5 atau 5 untuk beban inerata. Seperti
pada bentang sedang, keruntuhan diawali dengan retak rambut yang bererah vertical pada tengah bentang yang diakibatkan oleh lentur dan tidak menjalar. Kemudian
pada gambar perletakan terjadi kehilangan lekatan antara tulangan memanjang dengan beton disekelilingnya. Keruntuhan akan terjadi secara mendadak yaitu pada
saat bertemunya retak miring tersebut dengan api beton tekan. gambar 5.2.1-c Dari penjelasand diatas dapat disimpulakn bahwa perbandingan antara
bentanng geser dengan tinggi efektif penampang balok akan mempengaruhi jenis keruntuhannya. Ringkasan pengaruh kelangsingan balok terhadap jenis
keruntuhannya disajikan pada table 5.2.1 Tabel 5.2.1 pengaruh kelangsingan balok terhadap ragam keruntuhannya.
Jenis balok Perbandingan ad
Jenis keruntuhan Beban terpusat
ad Beban merata
nd Panjang langsing
5 16
Lentur Sedang
2,5 sd 5,5 11 sd 16
Tarik diagonal Pendek tinggi
1 sd 2,5 1 sd 5
Tekan geser Keterangan : a : Bentang gesert beban terpusat
d : tinggi efektif penampang Ln : bentang bersih balok
Gambar 5,.2.1 Ragam keruntuhan pada balok.
a keruntuhan lentur, b keruntuhan tarik diagonal dan c keruntuhan tekan
5.3. Kekuatan Geser Beton Vc Tanpa Tulangan Geser
Pada balok yang dibebani oleh lentur dan geser, tegangan geser beton tanpa tulangan geser V
c
diakibatkan oleh momen rencana luar Mu yang menyebabkan tegangan geser V
u
. Akibat bekerjanya tegangan lentur ft dan tegangan geser V
u
didaerah tarik penampang akan terjadi tegangan tarik utama yang dapat menyebabkan terjadinya
retak miring didaerah tepi penampang yang tertarik. Hal ini dipakai sebagai perhitungan kekuatan tanpa tulangan geser.
Berdasarkan hasil-hasill percobaan yang telah dilakukan, peraturan ACI memberikan model empiris yang merupakan solusi regresi kepersamaan dasar dan
tegangan utama yaitu :
2 2
2 2
v ft
ft ft
mak ft
……………....5.3.1 ftmak adalah tegangan tarik utama yang nilainya diasumsikan sama dengan suatu
konstanta dikalikan tegangan tarik belah fc’ dari beton karena ft merupakan fungsi dari
fc
, maka persamaan 4.3.1 menjadi :
2
2 2
v fc
ft k
fc
……………………5.3.2 ; dimana k = konstanta tegangan lentur didaerah tarik penampang besarnya sama dengan perbandingan
modulus elastisitas beton dan baja dikalikan tegangan tulangan memanjang atau merupakan fungsi dari momen nominal penampang yaitu :
ft =
fs Es
Ec .
.
=
d As
Mn Es
Ec .
. .
rasio tulangan tarik
d b
As
w
.
dan nilai
Es Ec
konstan sehingga persamaan 5.3.2 menjadi :
d b
Mn k
ft
w
. .
.
1
………………………………5.3.3 dimana k
1
adalah kostanta yang akan ditentukan dengan percobaan. Tegangan geser v yang diakibatkan oleh gaya geser rencana Vu’ pada penampang dengan luas b.d adalah :
d b
Vn k
v .
.
2
………………………………5.3.4
Harga konstanta k
2
adalah konstanta lain yang nilainya ditentukan dengan percobaan, Vn adalah gaya geser nominal penampang, k
1
dan k
2
tergantung dari berbagai variable antara lain bentuk atau geometric penampang, jenis pembebanan, jumlah dan susunan
tulangan serta interaksi antara tulangan baja dan betonnya. Dengan mendistribusikan ft pada persamaan 5.3.3 dan v pada persamaan 5.3.4 ke
persamaan 5.3.2, dan mengevaluasi harga k, k
1
, dan k
2
maka diperoleh persamaan tegangan regresi yaitu :
5 ,
3 .
. 2500
9 ,
1 .
fc
Mn d
Vn fc
d b
Vn
w
………………………………5.3.5 Persamaan 5.3.5 diperlihatkan pada gambar 5.1 dengan harga
d c
Mn d
V
n
.
sehingga
persamaan 5.4.5 juga memperlihatkan pengaruh kelangsingan balok dan harga
Mn d
Vn.
tidak boleh lebih dari 1,0. Harga
Vu
Vn
dan
Mu
Mn
. Secara pendekatan harga
Mn Vn
sama dengan
Mu Vu
. Jika geser nominal badan balok disebut Vc, maka Vn pada persamaan 4.3.5 dapat dinyatakan dengan Vc sehingga persamaan menjadi :
5 ,
3 .
. 2500
9 ,
1 .
fc
Mn d
Vu fc
d bw
Vc
w
……………………………..5.3.6
. 5
, 3
. .
2500 9
, 1
fc d
bw d
bw fc
Mu d
Vu fc
Vc
w
………………..5.3.7 Untuk satuan SI unit ACI 318-83M memberikan perumusan :
. 3
, .
3 ,
. .
100 6
1 fc
d bw
fc d
bw d
bw Mu
d Vu
fc Vc
w
………5.3.8 Peraturan SKSNI-T-15 memberikan perumusan kekuatan beton tanpa tulangan di dalam
satuan SI unit sebagai berikut :
. 3
, .
. 100
6 1
fc d
bw d
bw Mu
d Vu
fc Vc
w
………………………5.3.9 Dimana :
Vc = Kekuatan geser beton tanpa tulangan
fc
= Kekuatan tarik beton bw
= Lebar badan balok
d = Tinggi efektif penampang
pw = Rasio tulangan tarik
1 .
Mu
d Vu
= Nilai kelangsingan struktur Vu
= Gaya geser rencana Mu
= Momen rencana Pw
= Rasio tulangan tarik
Untuk keperluan praktis dan sebagai pendekatan yang aman, maka pengaruh kelangsingan
Mu d
Vu.
dapat diabaikan. Sehingga persamaan 5.3.9 menjadi :
d bw
fc Vc
. 6
1
…………………..5.3.10
5.4. Bentuk dan Kegunaan Tulangan Geser
Kategori