STRUT AND TIE MODEL PADA PERHITUNGAN TUL
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perancangan struktur beton berdasarakan analisa batas (limit analysis) telah
banyak diselidiki melalui berbagai penelitian selama hampir empat dasawarsa
belakangan ini. Berbagai manfaat telah diperoleh melalui penyelidikan dan
penelitian tersebut, terutama pada kekuatan struktur balok yang dibebani geser, torsi
dan beban kombinasi. Berbagai penelitian terus berlangsung dan berkembang serta
berbagai model yang rasional yang dianggap cukup sederhana dan cukup akurat
dalam aplikasinya sudah banyak diusulkan. Sampai saat ini model yang dianggap
konsisten dan rasional adalah pendekatan melalui strut and tie model.
Strut and tie model merupakan hasil pengembangan dari metode Truss
Analogi yang pertama kali diperkenalkan oleh
Mörch (Stuttgart) dan Ritter
(Zurrich) pada tahun 1920. Selanjutnya atas inisiatif Schlaich dan Schafer
(Stuttgart), Truss Analogi dikembangkan ke dalam suatu bentuk/model yang lebih
umum dan konsisten, dan kemudian dikenal sebagai Strut and Tie Model (Model
Penunjang dan Pengikat). Untuk pertama kalinya Schlaich dan Schafer secara
sistematik mengembangkan langkah perancangan struktur beton bertulang dengan
strut and tie model , 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). Kedua daerah tersebut
menggambarkan alur gaya (Load Path) sebagai transfer gaya yang terjadi pada
struktur beton bertulang pada kondisi retak dari sumber pembebanannya sampai
tumpuan. (sumber : Hardjasaputra, H dan Tumilar, S, Model Penunjang dan
Pengikat Pada Perancangan Struktur Beton)
Kini strut and tie model sudah menjadi bagian dalam berbagai standart
peraturan dibanyak negara , antara lain : Euro Code 2 (EC2), Appendix A-ACI 318
(2002), Canadian Code, Practical Design of Structural Concrete, fib (1999).
2
1.2 Identifikasi Masalah
Dalam perencanaan struktur beton bertulang, diperlukan suatu kepastian
tentang keamanan struktur terhadap keruntuhan yang mungkin terjadi selama umur
bangunan. Salah satu keruntuhan yang cukup fatal dalam konstruksi balok beton
bertulang adalah keruntuhan geser yang diakibatkan oleh kombinasi beban lentur,
beban aksial, dan beban geser. Beban geser yang melebihi kapasitas penampang
balok beton bertulang akan mengakibatkan retakan-retakan diagonal disepanjang
balok beton tersebut. Jika balok tersebut tidak mempunyai jumlah tulangan
transversal dan tulangan longitudinal yang cukup serta didetail dengan benar,
retakan-retakan tersebut dapat terjadi lebih awal dan pada akhirnya akan berakibat
terjadi keruntuhan yang tiba-tiba pada balok. Jadi salah satu hal yang sangat perlu
untuk diperhatikan dalam merencanakan maupun menganalisa suatu struktur beton
betulang adalah kegagalan geser pada unit-unit struktur, karena kegagalan geser
adalah keruntuhan getas yang berakibat fatal.
Pada analisa struktur, biasanya digunakan asumsi Bernoulli yang menyatakan
bahwa penampang tetap datar selama deformasi. Dalam kenyataanya, pada daerah
kerja beban terpusat, pada daerah tumpuan atau dimana terdapat konsentrasi
tegangan yang besar, asumsi tersebut tidak berlaku sehingga diperlukan perhitungan
yang lebih teliti. Prof. M.P Collins menyatakan bahwa pola retak akibat keruntuhan
tarik tidak selamanya dengan kemiringan 45°, tetapi pola retak dapat dimodelkan
dalam bentuk sebuah rangkaian retakan sejajar yang terbentuk pada sudut θ. Teori
dari Prof. M.P Collins ini dikenal dengan teori medan tekan (compression field
theory/ CFT) dan modified compression field theory (MCFT) pada tahun
1986.(sumber : Mardianto H.P, Suprobo P, Faimun, Penggunaan Compression
Field Theory dalam Struktur Beton Bertulang, Tugas Akhir, 2001). Sementara ACI
318 (2002) mensyaratkan sudut antara komponen strut dan komponen Tie tidak
boleh diambil kurang dari 25°. (sumber : Appendix A-ACI 318 2002 A.2.5 pp. 378).
Park and Paulay dalam sub bab The Truss Mechanism masih membedakan antara
sudut yang dibentuk antara komponen strut (α) dan komponen Tie (β) terhadap
komponen horisontal (ΔT) dimana sudut α dianjurkan untuk diambil kurang dari 45°
3
dan sudut β dimbil kurang dari 90° (sumber : Park and Paulay ,Reinforced Concrete
Structures section 7.4.2)
Untuk saat ini penggunaan Strut and tie model dalam perencanaan struktur
beton bertulang khususnya perencanaan Tulangan Geser belum sepopuler
perencanaan dengan metode ACI yang dianut oleh peraturan Indonesia dalam SNI
03-2847-2002. Terutama dalam menentukan berapa sudut pergeseran (θ) elemen
serat beton (strut) yang mana hal ini masih dilakukan dengan cara coba-coba (free to
choose). Untuk itu perlu kajian yang lebih mendalam untuk dapat mengetahui
tingkat efektifitas metode Strut and Tie ini dalam merencanakan tulangan geser pada
balok beton bertulang dibandingkan dengan metode ACI.
1.3 Rumusan Masalah
Beberapa permasalahan yang dapat dirumuskan adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana hubungan tegangan yang terjadi didalam penampang balok
terutama fungsi kerja tulangan geser apabila dianalisa dengan strut and tie
method.
2. Bagaimana pengaruh sudut (θ) antara elemen strut dan elemen tie pada
penampang balok
yang dimodelkan dalam strut and tie method pada
perencanaan tulangan geser balok beton bertulang bila tidak sesuai batasan
ACI.
3. Bagaimana perumusan dan penggunaan strut and tie model dalam
perencanaan tulangan pada balok tinggi beton bertulang.
4. Jika dibandingkan dengan ketentuan SNI 03 2847-2002 lebih ekonomis mana
dengan stut and tie method dan bagaimana jaminan keamanannya.
1.4 Batasan Masalah
Dalam penyususan proposal ini, terbatas pada pembahasan :
1. Perumusan dan perhitungan terbatas pada elemen struktur yang sederhana
dengan data-data yang logis
2. Tulangan yang dianalisa adalah tulangan lentur dan tulangan geser.
3. Model strut and tie direncanakan sesuai dengan aliran beban atau penyebaran
tegangan.
4
4. Beban yang bekerja adalah beban vertikan statis ekivalen yang bekerja pada
balok dengan perletakan sederhana (sendi-roll)
5. Gaya horisontal tidak diperhitungkan
6. Penelitian ini tidak mengadakan verifikasi bedasarkan eksperimen namun
akan dibadingkan dengan hasil eksperimen-eksperimen peneliti pendahulu.
1.5 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelian ini adalah :
1. Untuk mendapatkan informasi yang lengkap tentang strut and tie method
baik prosedur perhitungan dan juga fungsi kerja tulangan yang dianalisa
dengan strut and tie method
2. Untuk melakukan komparasi dan evaluasi terhadap penganalisa sebelumnya
yang bersesuaian dengan strut and tie method dalam perencanaan beton
bertulang
3. Untuk mendapatkan pertimbangan dan kapasitas pembatasan sudut θ dalam
perhitungan tulangan geser balok beton bertulang dengan strut and tie
method.
4. Untuk mempopulerkan metode strut and tie method (dalam bentuk beberapa
contoh perhitungan) dengan mengenalkan prosedur dan teknik penggunaan
dilapangan untuk peritungan tulangan geser.
5. Untuk mengetahui berapa besar efektifitas metode strut and tie method
dibandingkan dengan hasil-hasil eksperimen peneliti sebelumnya dan metode
yang mengacu pada ketentuan ACI 318-2002/ SNI 03 2847 2002.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perancangan struktur beton berdasarakan analisa batas (limit analysis) telah
banyak diselidiki melalui berbagai penelitian selama hampir empat dasawarsa
belakangan ini. Berbagai manfaat telah diperoleh melalui penyelidikan dan
penelitian tersebut, terutama pada kekuatan struktur balok yang dibebani geser, torsi
dan beban kombinasi. Berbagai penelitian terus berlangsung dan berkembang serta
berbagai model yang rasional yang dianggap cukup sederhana dan cukup akurat
dalam aplikasinya sudah banyak diusulkan. Sampai saat ini model yang dianggap
konsisten dan rasional adalah pendekatan melalui strut and tie model.
Strut and tie model merupakan hasil pengembangan dari metode Truss
Analogi yang pertama kali diperkenalkan oleh
Mörch (Stuttgart) dan Ritter
(Zurrich) pada tahun 1920. Selanjutnya atas inisiatif Schlaich dan Schafer
(Stuttgart), Truss Analogi dikembangkan ke dalam suatu bentuk/model yang lebih
umum dan konsisten, dan kemudian dikenal sebagai Strut and Tie Model (Model
Penunjang dan Pengikat). Untuk pertama kalinya Schlaich dan Schafer secara
sistematik mengembangkan langkah perancangan struktur beton bertulang dengan
strut and tie model , 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). Kedua daerah tersebut
menggambarkan alur gaya (Load Path) sebagai transfer gaya yang terjadi pada
struktur beton bertulang pada kondisi retak dari sumber pembebanannya sampai
tumpuan. (sumber : Hardjasaputra, H dan Tumilar, S, Model Penunjang dan
Pengikat Pada Perancangan Struktur Beton)
Kini strut and tie model sudah menjadi bagian dalam berbagai standart
peraturan dibanyak negara , antara lain : Euro Code 2 (EC2), Appendix A-ACI 318
(2002), Canadian Code, Practical Design of Structural Concrete, fib (1999).
2
1.2 Identifikasi Masalah
Dalam perencanaan struktur beton bertulang, diperlukan suatu kepastian
tentang keamanan struktur terhadap keruntuhan yang mungkin terjadi selama umur
bangunan. Salah satu keruntuhan yang cukup fatal dalam konstruksi balok beton
bertulang adalah keruntuhan geser yang diakibatkan oleh kombinasi beban lentur,
beban aksial, dan beban geser. Beban geser yang melebihi kapasitas penampang
balok beton bertulang akan mengakibatkan retakan-retakan diagonal disepanjang
balok beton tersebut. Jika balok tersebut tidak mempunyai jumlah tulangan
transversal dan tulangan longitudinal yang cukup serta didetail dengan benar,
retakan-retakan tersebut dapat terjadi lebih awal dan pada akhirnya akan berakibat
terjadi keruntuhan yang tiba-tiba pada balok. Jadi salah satu hal yang sangat perlu
untuk diperhatikan dalam merencanakan maupun menganalisa suatu struktur beton
betulang adalah kegagalan geser pada unit-unit struktur, karena kegagalan geser
adalah keruntuhan getas yang berakibat fatal.
Pada analisa struktur, biasanya digunakan asumsi Bernoulli yang menyatakan
bahwa penampang tetap datar selama deformasi. Dalam kenyataanya, pada daerah
kerja beban terpusat, pada daerah tumpuan atau dimana terdapat konsentrasi
tegangan yang besar, asumsi tersebut tidak berlaku sehingga diperlukan perhitungan
yang lebih teliti. Prof. M.P Collins menyatakan bahwa pola retak akibat keruntuhan
tarik tidak selamanya dengan kemiringan 45°, tetapi pola retak dapat dimodelkan
dalam bentuk sebuah rangkaian retakan sejajar yang terbentuk pada sudut θ. Teori
dari Prof. M.P Collins ini dikenal dengan teori medan tekan (compression field
theory/ CFT) dan modified compression field theory (MCFT) pada tahun
1986.(sumber : Mardianto H.P, Suprobo P, Faimun, Penggunaan Compression
Field Theory dalam Struktur Beton Bertulang, Tugas Akhir, 2001). Sementara ACI
318 (2002) mensyaratkan sudut antara komponen strut dan komponen Tie tidak
boleh diambil kurang dari 25°. (sumber : Appendix A-ACI 318 2002 A.2.5 pp. 378).
Park and Paulay dalam sub bab The Truss Mechanism masih membedakan antara
sudut yang dibentuk antara komponen strut (α) dan komponen Tie (β) terhadap
komponen horisontal (ΔT) dimana sudut α dianjurkan untuk diambil kurang dari 45°
3
dan sudut β dimbil kurang dari 90° (sumber : Park and Paulay ,Reinforced Concrete
Structures section 7.4.2)
Untuk saat ini penggunaan Strut and tie model dalam perencanaan struktur
beton bertulang khususnya perencanaan Tulangan Geser belum sepopuler
perencanaan dengan metode ACI yang dianut oleh peraturan Indonesia dalam SNI
03-2847-2002. Terutama dalam menentukan berapa sudut pergeseran (θ) elemen
serat beton (strut) yang mana hal ini masih dilakukan dengan cara coba-coba (free to
choose). Untuk itu perlu kajian yang lebih mendalam untuk dapat mengetahui
tingkat efektifitas metode Strut and Tie ini dalam merencanakan tulangan geser pada
balok beton bertulang dibandingkan dengan metode ACI.
1.3 Rumusan Masalah
Beberapa permasalahan yang dapat dirumuskan adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana hubungan tegangan yang terjadi didalam penampang balok
terutama fungsi kerja tulangan geser apabila dianalisa dengan strut and tie
method.
2. Bagaimana pengaruh sudut (θ) antara elemen strut dan elemen tie pada
penampang balok
yang dimodelkan dalam strut and tie method pada
perencanaan tulangan geser balok beton bertulang bila tidak sesuai batasan
ACI.
3. Bagaimana perumusan dan penggunaan strut and tie model dalam
perencanaan tulangan pada balok tinggi beton bertulang.
4. Jika dibandingkan dengan ketentuan SNI 03 2847-2002 lebih ekonomis mana
dengan stut and tie method dan bagaimana jaminan keamanannya.
1.4 Batasan Masalah
Dalam penyususan proposal ini, terbatas pada pembahasan :
1. Perumusan dan perhitungan terbatas pada elemen struktur yang sederhana
dengan data-data yang logis
2. Tulangan yang dianalisa adalah tulangan lentur dan tulangan geser.
3. Model strut and tie direncanakan sesuai dengan aliran beban atau penyebaran
tegangan.
4
4. Beban yang bekerja adalah beban vertikan statis ekivalen yang bekerja pada
balok dengan perletakan sederhana (sendi-roll)
5. Gaya horisontal tidak diperhitungkan
6. Penelitian ini tidak mengadakan verifikasi bedasarkan eksperimen namun
akan dibadingkan dengan hasil eksperimen-eksperimen peneliti pendahulu.
1.5 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelian ini adalah :
1. Untuk mendapatkan informasi yang lengkap tentang strut and tie method
baik prosedur perhitungan dan juga fungsi kerja tulangan yang dianalisa
dengan strut and tie method
2. Untuk melakukan komparasi dan evaluasi terhadap penganalisa sebelumnya
yang bersesuaian dengan strut and tie method dalam perencanaan beton
bertulang
3. Untuk mendapatkan pertimbangan dan kapasitas pembatasan sudut θ dalam
perhitungan tulangan geser balok beton bertulang dengan strut and tie
method.
4. Untuk mempopulerkan metode strut and tie method (dalam bentuk beberapa
contoh perhitungan) dengan mengenalkan prosedur dan teknik penggunaan
dilapangan untuk peritungan tulangan geser.
5. Untuk mengetahui berapa besar efektifitas metode strut and tie method
dibandingkan dengan hasil-hasil eksperimen peneliti sebelumnya dan metode
yang mengacu pada ketentuan ACI 318-2002/ SNI 03 2847 2002.