Analisis dan Desain End Block Balok Beton Prategang Dengan Model Penunjang dan Pengikat (Strut and Tie Model).

(1)

ix Universitas Kristen Maranatha

ANALISIS DAN DESAIN END BLOCK BALOK BETON

PRATEGANG DENGAN MODEL PENUNJANG DAN

PENGIKAT (STRUT AND TIE MODEL)

Irfiani Fauzia NRP : 1021050

Pembimbing: Winarni Hadipratomo, Ir.

ABSTRAK

Strut and tie model sudah banyak diterapkan pada analisis dan desain dari setiap unsur struktur beton, baik sebagian maupun keseluruhan sistem.

Dari berbagai metode yang dipergunakan, banyak kalangan beranggapan bahwa

metode pendekatan seperti strut and tie model ini merupakan metode yang rasional dan konsisten dalam mengakomodasikan interaksi momen lentur, gaya

aksial dan geser termasuk torsi. Perancangan struktur beton bertulang dengan

strut and tie model membagi struktur dalam daerah D (discontinuity) dan B (beam), dan menggambarkan alur gaya (load path) sebagai transfer gaya yang terjadi pada struktur beton pada kondisi retak.

Tujuan dari studi ini adalah untuk menganalisis dan mendesain end block

balok beton prategang, dengan jenis beban kerja yaitu beban mati dan beban hidup. Tulangan end block diperoleh dari pemodelan strut dan tie melalui bentuk

rangka batang yang sesuai, dan kemudian diverifikasi dengan metode analisis elastis linier.

Dari analisis yang telah dilakukan, metode strut and tie menghasilkan nilai

gaya tarik sebesar 65,458 kN, sedangkan metode analisis elastis linier menghasilkan nilai gaya tarik sebesar 51,835 kN. Perbedaan nilai gaya tarik kedua

metode tersebut sebesar 20,81 %. Gaya tarik yang dihasilkan akan menentukan jumlah tulangan tarik yang dibutuhkan end block balok. Metode strut and tie

menghasilkan jumlah tulangan yang digunakan 5D10, sedangkan metode analisis elastis linier menggunakan tulangan sebanyak 4D10. Hal ini membuktikan bahwa metode analisis elastis linier menghasilkan desain yang lebih ekonomis daripada

metode strut and tie. Metode analisis elastis linier dapat mereduksi jumlah tulangan tarik sekitar 20 %.

(2)

x Universitas Kristen Maranatha

ANALYSIS AND DESIGN OF PRESTRESSED

CONCRETE BEAM END BLOCKS USING

STRUT AND TIE MODELING

Irfiani Fauzia NRP : 1021050

Supervisor: Winarni Hadipratomo, Ir.

ABSTRACT

It is acknowledge, that strut and tie modeling is rational and consistent in accommodating the interaction of bending moments, axial and shear forces, and torsion as well. Strut and tie modeling is widely applied in the analysis and design of concrete structures. Strut and tie modeling in reinforced concrete structural design require determining the D-region (discontinuity) and B-region (beam), and then draw the load path describing the force transfer at crack.

The purpose of this study is to analyze and design a prestressed concrete beam end blocks, on dead and live working loads. End blocks reinforcement is obtained by strut and tie modeling through an appropriate plan truss model, and then verified by linier elastic analysis.

Resulting from this study, tensile strength obtained from strut and tie

modeling and linier elastic analysis are 65,458 kN and 51,835 kN respectively, differing 20,81%. The tensile strength will determine the required tensile reinforcement of the end block. Strut and tie model needs 5 D10, while linier elastic analysis needs 4 D10. This proves that the linier elastic analysis design is

more economical than the strut and tie model. Linier elastic analysis can reduce the amount of tensile reinforcement about 20%.

(3)

xi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iv

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... v

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

ABSTRAK ... ix

ABSTRACT ... x

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR NOTASI ... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ... xx

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan ... 2

1.3 Ruang Lingkup ... 3

1.4 Metodologi ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUAN LITERATUR ... 6

2.1 Struktur Beton Prategang Pascatarik ... 6

2.2 Sistem Pengangkuran Balok Beton Prategang ... 7

2.2.1 Daerah Pengangkuran ... 7

2.2.2 Distribusi Tegangan pada End Block ... 8

2.3 Desain Daerah Pengangkuran pada Balok ... 11

2.3.1 Metode Beban Imbang ... 11

2.3.2 Metode Kekuatan Batas ... 12

2.3.1 Metode Analisis Elastis Linier ... 14

2.4 Metode Strut and Tie ... 16

2.4.1 Konsep Dasar Metode Strut and Tie ... 17

2.4.2 Penentuan Daerah D dan B ... 20

2.4.3 Pemodelan dari Daerah D dan B ... 23

2.4.4 Perancangan pada Strut, Tie dan Node ... 28

BAB III STUDI KASUS ... 30

3.1 Penentuan Gaya Prategang dan Jumlah Strand yang Diperlukan . 30 3.2 Jalannya Kabel (Cable Lay-Out) ... 35

3.3 Desain Daerah Pengangkuran ... 37

BAB IV ANALISIS END BLOCK BALOK PRATEGANG ... 39

4.1 Metode Analisis Elastis Linier ... 39

4.1.1 Daerah Distribusi Primer... 42

4.1.2 Daerah Distribusi Sekunder ... 44

4.2 Metode Penunjang dan Pengikat (Strut and Tie) ... 48

(4)

xii Universitas Kristen Maranatha

4.2.2 Menentukan Tegangan Tumpu Izin, fb... 49

4.2.3 Menggambar Model Strut and Tie ... 50

4.2.4 Perhitungan Strut and Tie ... 50

4.2.5 Titik Nodal ... 56

4.2.6 Perbandingan Hasil Analisis dan Desain Berdasarkan Metode Analisis Elastis Linier dan Metode Strut and Tie ... 57

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 59

5.1 Kesimpulan ... 59

5.2 Saran ... 59

DAFTAR PUSTAKA ... 61 LAMPIRAN

(5)

xiii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Penentuan Daerah D dan B pada Balok Akibat Beban Merata ... 2 Gambar 1.2 Balok Beton Prategang

(a) End Block pada Ujung Kiri

(b) Detail End Block ... 2 Gambar 1.3 Diagram Alir Studi Analisis dan Desain End Block Balok

Beton Prategang ... 4 Gambar 2.1 Struktur Beton Prategang Pascatarik ... 7 Gambar 2.2 Pengaruh dari Perubahan Potongan Penampang

(a) Penampang Persegi T ≈ 0,25 P

(b) Penampang Berflens dengan Diafragma Ujung T ≈ 0, 5 P... 8 Gambar 2.3 (a) Segmen Elevasi Balok

(b) Distribusi Tegangan pada Potongan Horisontal... 9 Gambar 2.4 Perubahan Tegangan End Block

(a) Daerah Tegangan Tarik Ts

(b) Detail Aliran Tegangan T0 ... 10 Gambar 2.5 Zona Angkur Ujung untuk Tendon Terlekat

(a) Transisi ke Daerah Solid di Tumpuan

(b) Zona Ujung dan Retak Spalling ... 11 Gambar 2.6 Tegangan Longitudinal pada tengah bentang dari Berbagai

Balok dengan Tinggi yang Berbeda dengan Beban merata (a) Balok dengan Rasio Tinggi Balok d = l/4

(b) Balok dengan Rasio Tinggi Balok d = l/2 (c) Balok dengan Rasio Tinggi Balok d = l

(d) Balok dengan Rasio Tinggi Balok d > l ... 16 Gambar 2.7 Skema Aliran Gaya Prategang untuk Angkur Sentris

dan Eksentris

(a) Balok dengan Angkur Sentris

(b) Balok dengan Angkur di Atas dan Bawah (c) Balok dengan Angkur di Atas

(d) Balok dengan Angkur di Bawah

(e) Balok dengan Banyak Angkur ... 18 Gambar 2.8 Rangka Batang Ideal pada Model Strut and Tie pada Kasus

Eksentris dan Konsentris dengan T = 0,25 P (a) Penampang Persegi Panjang P Konsentris (b) Penampang Bersayap P Konsentris

(a) Daerah D Disebabkan oleh Diskontinuitas Geometri (b) Daerah D Disebabkan oleh Diskontinuitas Statika Dengan

atau Tanpa Diskontinuitas Geometri ... 21 Gambar 2.10 Contoh Pembagian Daerah D dan B dari Berbagai Sistem

(6)

xiv Universitas Kristen Maranatha Gambar 2.11 Prosedur Penentuan Daerah D dan B pada Balok yang

Ditumpu Langsung Dua Tumpuan (a) Struktur Balok Rill

(b) Struktur Balok Fiktif

(d) Struktur Balok yang Menggambarkan Daerah D dan B ... 23

Gambar 2.12 Berbagai Jenis Strut (a) Kipas (b) Botol (c) Prisma ... 24

Gambar 2.13 Berbagai Bentuk Node (a) CCC-Node (b) CCT-Node (c) CTT-Node (d) TTT-Node ... 27

Gambar 3.1 Balok dengan Penampang Bentuk Persegi ... 30

Gambar 3.2 Momen Akibat Beban Mati (DL) ... 31

Gambar 3.3 Momen Akibat Beban Kerja Terfaktor ... 31

Gambar 3.4 Cable Lay-Out (Skala Vertikal 1:20 dan Skala Horisontal 1:40) . 37 Gambar 3.5 Penampang Angkur VSL Tipe EC ... 37

Gambar 3.6 Balok dengan Angkur Eksentris di Sisi Atas ... 38

Gambar 4.1 Momen Akibat Beban Mati di Akhir End Block (Penampang U) . 39 Gambar 4.2 Diagram Tegangandi Penampang U (Akhir End Block) ... 41

Gambar 4.3 Diagram Tegangan (a) End Block (b) σy (c) b σy ... 41

Gambar 4.4 Detail Jarak Antar Angkur pada Balok ... 42

Gambar 4.5 Distribusi Tulangan ... 44

Gambar 4.6 End Block dengan Detail Letak Jangkar ... 45

Gambar 4.7 Penulangan Daerah Sekunder ... 46

Gambar 4.8 Penulangan pada Daerah Primer dan Daerah Sekunder ... 47

Gambar 4.9 Model Strut and Tie pada End Block Balok ... 48

Gambar 4.10 (a) Penampang Balok (b) Model Strut and Tie ... 50

Gambar L1.1 Denah Struktur ... 64

Gambar L2.1 Arah Pendistribusian Beban pada Balok Anak ... 66

Gambar L2.2 Reaksi Perletakan Akibat Beban wD ... 67

Gambar L2.3 Reaksi Perletakan Akibat Beban wL ... 67

Gambar L2.4 Pembebanan pada Balok Prategang ... 68

Gambar L2.5 Input Beban Hidup, wL pada SAP 2000 ... 69

Gambar L2.6 Input Beban Mati, PD pada SAP 2000 ... 69

Gambar L2.7 Input Beban Hidup, PL pada SAP 2000... 69

Gambar L2.8 Diagram Momen Akibat Beban Mati (DL) ... 70

(7)

xv Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai βs untuk Strut ... 25

Tabel 2.2 Nilai βn untuk Nodal Zone ... 26

Tabel 4.1 Perhitungan To pada Spalling Zone ... 42

Tabel 4.2 Perhitungan Ts pada Bursting Zone... 43

Tabel 4.3 Perhitungan Letak Angkur (1) ... 44

Tabel 4.4 Perhitungan Letak Angkur (2) ... 45

Tabel 4.5 Kekuatan dari Strut ... 54

Tabel 4.6 Kekuatan dari Titik Nodal (Node) ... 57

Tabel 4.7 Perbandingan Hasil Analisis dan Desain Berdasarkan Metode Strut and Tie dan Metode Analisis Elastis Linier ... 58

(8)

xvi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI

a Tinggi daerah tekan, mm

Ab Luas netto efektif plat tumpu yang dihitung sebagai luas Ag dikurangi dengan luas lubang-lubang di plat tumpu, mm2

Ac Luas penampang balok prategang, mm2

Acs Luas potongan melintang pada ujung strut, mm2 Ag Luas bruto plat tumpu, mm2

Anz Luas penampang pada titik nodal, mm2 Ap Luas baja tulangan, mm2

Aps Luas penampang strand pada beton prategang, mm2 As Luas tulangan tarik, mm2

As’ Luas tulangan tekan, mm2

Ast Luas penampang baja tulangan tarik pada metode strut and tie, mm2 b Lebar penampang balok, mm

B Beam

bw Lebar web pada penampang balok, mm

cb Jarak garis berat penampang balok ke tepi bawah (bottom), mm ct Jarak garis berat penampang balok ke tepi atas (top), mm D Diameter tulangan, mm

D Discontinuity

d Kedalaman efektif penampang diukur dari serat tekan ekstrim ke sentroid tulangan tarik, mm

d' Jarak dari serat tekan ekstrim ke sentroid (titik pusat) baja tekan, mm dp Jarak dari serat tekan ke garis berat tendon (cgs), mm

(9)

xvii Universitas Kristen Maranatha e Eksentrisitas kabel, mm

fb Tegangan akhir pada tepi bawah (bottom), MPa

fb Tegangan tumpu izin, MPa

fce Kekuatan keruntuhan tekan dari strut, MPa

fcu Kekuatan keruntuhan tarik dari tie, MPa

f’c Kuat tekan karakteristik beton, MPa

f’ci Kuat tekan beton pada saat diberi tegangan awal, MPa

fp Tegangan akibat gaya prategang, MPa

�

� Tegangan akibat momen lentur pada tepi bawah (bottom), MPa

�

�. Tegangan akibat eksentrisitas kabel pada tepi bawah (bottom), MPa

fpe Tegangan prategang efektif, MPa

fpi Tegangan awal tendon pascatarik, MPa

fps Tegangan runtuh nominal baja prategang, MPa

fpu Mutu baja prategang, MPa

fs Tegangan tarik pada tulangan, MPa

fpe Tegangan prategang efektif, MPa

f t Tegangan akhir pada tepi atas (top), MPa �

� Tegangan akibat momen lentur pada tepi atas (top), MPa �

�. Tegangan akibat eksentrisitas kabel pada tepi atas (top), MPa

fy Tegangan leleh baja non-prategang, MPa Fnn Kekuatan nominal titik nodal (node), kN Fns Kekuatan nominal strut, kN

Fnt Kekuatan nominal tie, kN

(10)

xviii Universitas Kristen Maranatha h Tinggi penampang balok, mm

Ix Inersia penampang terhadap sumbu x, mm4 L Bentang balok prategang, mm

M,u Momen di titik U (pada akhir end block), kN m

MA Momen di titik A (pada ujung awal end block), kN m

Mn Momen nominal, kN m

Mu,A Momen ultimate di titik A (pada ujung awal end block), kN m n Jumlah strand yang digunakan

P Beban terfaktor untuk masing-masing tendon, kN PD Beban mati terpusat (dead) pada balok, kN Pe Gaya prategang efektif, N

Pi Gaya prategang awal, N

PL Beban hidup terpusat (live) pada balok, kN

Sb Modulus penampang pada tepi bawah (bottom), mm3 St Modulus penampang pada tepi atas (top), mm3, mm3 T Gaya tarik pada batang tarik (tie), kN

To Gaya tarik pada spalling zone, N Ts Gaya tarik pada bursting zone, N wb Beban imbang (balance), kN/m

wbs Beban merata akibat berat sendiri balok, kN/m wD Total beban merata akibat beban mati (dead), kN/m wL Beban merata akibat beban hidup (live), kN/m

Ws Lebar efektif strut, mm

wSD Beban merata akibat beban mati, selain berat sendiri balok (super dead load), kN/m

(11)

xix Universitas Kristen Maranatha

Wt Lebar efektif tie, mm

x Jarak yang ditinjau dari ujung balok untuk penentuan cable lay-out, mm Yo Jarak dari tepi atas di tumpuan, mm

Yu Jarak garis gaya dari tepi atas pada potongan U, mm  Faktor reduksi kekuatan

βs Faktor efek retak pada strut

βn Faktor efek pengangkuran pada tie σy Tegangan akhir pada penampang U, MPa ωp Indeks penulangan

(12)

xx Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran L.1 Pengumpulan Data Struktur Bangunan ... 63 Lampiran L.2 Perhitungan Gaya Dalam Momen Balok ... 65 Lampiran L.3 Stressing Anchorage VSL Type EC ... 71

(13)

62 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

L.1 Pengumpulan Data Struktur Bangunan 63

L.2 Perhitungan Gaya Dalam Momen Balok 65

(14)

63 Universitas Kristen Maranatha

LAMPIRAN I

PENGUMPULAN DATA STRUKTUR BANGUNAN

L1.1 Deskripsi Bangunan

a. Fungsi bangunan : Gedung kantor pajak

b. Jumlah lantai : 3 lantai

c. Luas bangunan per lantai : 560 m2 (14 m x 40 m), tipikal (Gambar L1.1)

d. Tinggi lantai : 4,0 m (tiap lantai)

e. Pelat lantai : Pelat beton 100 mm

f. Penutup lantai : Keramik

g. Karakteristik dinding : Dinding pasangan ½ bata

h. Mutu beton, f’c : 30 MPa

i. Mutu baja tulangan, fy : 400 MPa j. Modulus elastisitas baja : 200 000 MPa

k. Modulus elastisitas beton : 4700 30 = 25 742,96 MPa

L1.2 Beton Prategang

a. Dimensi : 400 mm x 750 mm

b. Bentang balok : 14 m

c. Mutu beton, f’c : 45 MPa

d. Modulus elastisitas beton : 4700 45 = 31 528,56 MPa

e. Mutu baja prategang, fpu : 1860 MPa

f. Tegangan tendon pasca tarik, fpi : 0,70 fpu = 0,70 x 1860 = 1302 MPa

g. Kehilangan gaya prategang : 20 % h. Luas baja tulangan  ½ “ , Ap : 98,7 mm2 i. Mutu baja tulangan : 400 MPa

(15)

(16)

65 Universitas Kristen Maranatha

LAMPIRAN II

PERHITUNGAN GAYA DALAM MOMEN BALOK

L2.1 Pembebanan Struktur

Elemen struktur balok umumnya menahan beban pelat lantai serta elemen elemen lain di atasnya. Balok prategang yang dibahas pada studi analisis ini adalah balok As 7A-B.

Beban Mati (Dead Load)

Beban-beban mati pada struktur bangunan ditentukan menggunakan berat jenis bahan bangunan berdasarkan Peraturan Muatan Indonesia 1983, yaitu:

Beton prategang : 25 kN/m3

Beton bertulang : 24 kN/m3

Keramik, per cm tebal : 0,24 kN/m2 Dinding pasangan ½ bata : 2,50 kN/m2 Adukan, per cm tebal semen : 0,21 kN/m2 Plafond + penggantung : 0,18 kN/m2 Utilitas (mechanical & electrical) : 0,20 kN/m2

Beban Hidup (Live Load)

Beban hidup yang bekerja pada struktur tersebut ditentukan berdasarkan Peraturan Muatan Indonesia 1983 untuk gedung perkantoran, yaitu 2,5 kN/m2.

(17)

66 Universitas Kristen Maranatha 1) Beban yang dipikul oleh balok anak, B2 (200x400)

Arah pendistribusian beban pada balok anak:

Gambar L2.1 Arah Pendistribusian Beban pada Balok Anak

Beban berat sendiri balok anak, wbs wbs = b x h x 24

= 0,2 x 0,4 x 24 = 1,92 kN/m

Beban mati tambahan, wSD

Beban pelat lantai (t=10 cm) = 0,10 m x 24 kN/m3 = 2,40 kN/m2 Keramik (t=1 cm) = 1 x 0,24 kN/m2 = 0,24 kN/m2 Adukan (t=1 cm) = 1 x 0,21 kN/m2 = 0,21 kN/m2 Plafond + penggantung = 0,18 kN/m2 = 0,18 kN/m2

Utilitas = 0,20 kN/m2 = 0,20 kN/m2+

= 3,23 kN/m2 wSD = 3,23 kN/m2 x 2 m

= 6,46 kN/m

wD = wbs + wSD = 1,92 + 6,46 = 8,38 kN/m

(18)

67 Universitas Kristen Maranatha Menghitung reaksi perletakan akibat wD :

Gambar L2.2 Reaksi Perletakan Akibat Beban wD

RA,D = RB,D =

�� 2

= 8,38 � 5

= 20,95 kN Beban hidup, wL

wL = 2,5 kN/m2 x 2 m = 5 kN/m

Menghitung reaksi perletakan akibat wL :

Gambar L2.3 Reaksi Perletakan Akibat Beban wL

RA,L = RB,L =

�� 2

= 5 � 5

(19)

68 Universitas Kristen Maranatha 2) Beban yang dipikul balok prategang, B3(400 x 750)

Gambar L2.4 Pembebanan pada Balok Prategang

PD = 2 x RA,D

= 2 x 20,95 = 41,9 kN

PL = 2 x RA,L

= 2 x 12,5 = 25,0 kN

Beban berat sendiri balok prategang, wbs wbs = b x h x 25

= 0,4 x 0,75 x 25 = 7,50 kN/m Beban mati dinding, wSD

Dinding pas. ½ bata = 2,50 kN/m2 = 2,50 kN/m2 Adukan (t=2 cm) = 2 x 0,21 kN/m2 = 0,42 kN/m2+

= 2,92 kN/m2

wSD = 2,92 kN/m2 x 4,0 m = 11,68 kN/m

wD = wbs + wSD = 7,50 + 11,68 = 19,18 kN/m

(20)

69 Universitas Kristen Maranatha

L2.2 Pemodelan Balok

Perhitungan gaya dalam balok berupa momen dilakukan dengan melakukan pemodelan balok serta input beban yang bekerja, dengan bantuan perangkat lunak SAP 2000. Pemodelan ini dilakukan berdasarkan posisi balok yang ditinjau, yaitu balok As 7A-B.

Input beban mati, wD = 19,18 kN/m

Gambar L2.5 Input Beban Hidup, wL pada SAP 2000

Input beban mati akibat balok anak, PD = 41,9 kN

Gambar L2.6 Input Beban Mati, PD pada SAP 2000

Input beban hidup akibat balok anak, PL = 25 kN

(21)

70 Universitas Kristen Maranatha Berdasarkan pemodelan dan beban yang bekerja pada balok, akan

diperoleh gaya dalam berupa momen sebagai output dari perangkat lunak SAP 2000, seperti terlihat pada diagram gaya dalam momen di bawah ini:

Akibat beban mati saja (DL), wb Momen di tumpuan = - 648,47 kN m Momen di lapangan = 324,24 kN m

Gambar L2.8 Diagram Momen Akibat Beban Mati (DL)

Akibat beban kerja terfaktor, wu = 1,2 wD + 1,6 wL Momen di tumpuan = - 1 098,17 kN m

Momen di lapangan = 549,08 kN m

(22)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Strut and tie model sudah banyak diterapkan pada perancangan dan pemeriksaan dari setiap unsur struktur beton, baik sebagian maupun keseluruhan sistem. Dari berbagai metode yang dipergunakan, banyak kalangan beranggapan bahwa metode pendekatan seperti strut and tie model ini merupakan metode yang rasional dan konsisten dalam mengakomodasikan interaksi momen lentur, gaya aksial dan geser termasuk torsi. Hal tersebut berlaku baik pada struktur beton bertulang maupun beton prategang yang merupakan satu kesatuan sistem struktur beton [Harianto dan Steffie, 2002].

Suatu struktur pada umumnya dapat dianalisis menggunakan teori balok lentur biasa. Namun, pada beberapa daerah komponen struktur terdapat daerah yang mengalami diskontinuitas, sehingga teori beton biasa tidak berlaku. Daerah tersebut disebut juga dengan D – region. Daerah ini terjadi akibat adanya diskontinuitas geometri dan statika. Sedangkan daerah lain yang tidak mengalami diskontinuitas disebut sebagai B –region dimana teori balok biasa masih berlaku.

Perancangan struktur beton bertulang dengan strut and tie model secara sistematik membagi struktur dalam daerah D (discontinuity) dan B (beam), dan menggambarkan alur gaya (load path) sebagai transfer gaya yang terjadi pada struktur beton pada kondisi retak dari sumber pembebanannya sebagai tumpuan. Gambar 1.1 di bawah ini menunjukkan penentuan daerah D dan B pada balok akibat beban merata, yang ditumpu langsung pada dua tumpuan.

(23)

2 Universitas Kristen Maranatha

Gambar 1.1 Penentuan Daerah D dan B pada Balok Akibat Beban Merata

[Harianto dan Steffie, 2002]

Elemen struktur yang akan dianalisis pada studi ini adalah pada daerah penjangkaran atau end block balok beton prategang. Daerah di ujung balok sepanjang h yaitu tinggi balok, merupakan daerah gangguan yang merupakan daerah peralihan dari gaya prategang terpusat menjadi tegangan normal di daerah EF. Daerah CDEF ini disebut daerah end block (Gambar 1.2).

Gambar 1.2 Balok Beton Prategang (a) End Block pada Ujung Kiri (b) Detail End Block [Winarni Hadipratomo, 2008]

1.2 Tujuan

Tujuan dari studi ini adalah untuk menganalisis dan mendesain end block

balok beton prategang dengan model penunjang dan pengikat (strut and tie model), dan kemudian diverifikasi dengan metode analisis elastis linier.

(24)

3 Universitas Kristen Maranatha

1.3 Ruang Lingkup

Adapun ruang lingkup dari studi ini adalah:

a. Elemen struktur yang akan dianalisis pada studi ini adalah end block

balok beton prategang.

b. Jenis beban yang bekerja pada elemen struktur tersebut adalah : 1. Beban mati (DL)

2. Beban hidup (LL)

c. Hubungan antara balok dengan kolom struktur tidak ditinjau.

d. Tulangan end block diperoleh dari metode strut and tie yang dimodelkan melalui bentuk rangka batang yang sesuai, dan kemudian diverifikasi dengan metode analisis elastis linier.

1.4 Metodologi

Penyusunan Tugas Akhir ini dilakukan dengan mengikuti diagram alir studi analisis dan desain end block balok beton prategang pada Gambar 1.3.

(25)

4 Universitas Kristen Maranatha Mulai

Identifikasi masalah dan tujuan studi

Studi literatur

Penyusunan metodologi studi

Pengumpulan data

Data primer : Spesifikasi elemen

struktur

Data sekunder : Beban yang bekerja pada elemen struktur

Analisis dan desain end block balok

Perbandingan Hasil Analisis dan Desain Berdasarkan Metode Analisis Elastis Linier

dengan Metode Strut and tie

Selesai Metode analisis elastis

linier Metode strut and tie

Desain penulangan end block berdasarkan tegangan yang terjadi

Desain penulangan end block berdasarkan model strut and tie

Gambar 1.3 Diagram Alir Studi Analisis dan Desain End Block Balok Beton Prategang

(26)

5 Universitas Kristen Maranatha

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk sistematika penulisan pada studi ini, dikelompokkan menjadi lima bab, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Berisi uraian umum tentang latar belakang, tujuan, ruang lingkup, metodologi studi dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN LITERATUR

Membahas tentang perkembangan dalam cara menganalisis suatu struktur

beton, salah satunya yaitu model penunjang dan pengikat (strut and tie model). Dijelaskan pula langkah-langkah perhitungan metode analisis

elastis linier, sebagai metode pembanding.

BAB III STUDI KASUS

Membahas lebih jelas mengenai studi yang dilakukan pada end block

balok beton prategang. Perhitungan jumlah strand serta desain pengangkuran, yang didasarkan pada gaya-gaya dalam yang diperoleh dengan bantuan perangkat lunak SAP 2000.

BAB IV ANALISIS END BLOCK BALOK PRATEGANG

Membahas mengenai analisis yang dilakukan dengan metode analisis elastis linier yang dilanjutkan dengan metode strut and tie.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dan saran mengenai studi Tugas Akhir yang telah dilakukan.

(27)

59 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Tujuan dari studi tugas akhir ini adalah untuk menganalisis dan mendesain

end block balok prategang dengan metode strut and tie, kemudian diverifikasi dengan metode analisis elastis linier. Dari kedua metode analisis yang telah dilakukan, diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu:

1. Dalam menentukan tulangan pada end block, metode analisis elastis linier menggunakan tegangan yang terjadi akibat pengangkuran, sedangkan metode strut and tie menggunakan pemodelan rangka batang dari beban terpusat yang telah diidealisasikan.

2. Dari analisis yang telah dilakukan, metode strut and tie menghasilkan nilai gaya tarik sebesar 65,458 kN, sedangkan metode analisis elastis linier menghasilkan nilai gaya tarik sebesar 51,835 kN. Perbedaan nilai gaya tarik kedua metode tersebut sebesar 20,81 %.

3. Gaya tarik yang dihasilkan akan menentukan jumlah tulangan tarik yang dibutuhkan end block balok. Metode strut and tie menghasilkan jumlah tulangan yang digunakan 5D10, sedangkan metode analisis elastis linier menggunakan tulangan sebanyak 4D10. Hal ini membuktikan bahwa metode analisis elastis linier menghasilkan desain yang lebih ekonomis daripada metode strut and tie. Metode analisis elastis linier dapat mereduksi jumlah tulangan tarik sekitar 20 %.

(28)

60 Universitas Kristen Maranatha

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan berkaitan dengan studi analisis dan desain menggunakan metode strut and tie, sebagai berikut:

1. Penggunaan metode strut and tie dalam kasus-kasus yang tidak dibahas dalam studi tugas akhir ini, perlu dibandingkan pula dengan metode analisis elastis linier untuk mendapatkan hasil yang lebih meyakinkan. 2. Desain tulangan end block balok menggunakan metode strut and tie hanya

menghasilkan tulangan pada daerah spalling zone saja. Perhitungan lain untuk menentukan jumlah tulangan pada daerah bursting zone dan daerah sekunder perlu dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah pada metode analisis elastis linier.

3. Penggambaran model strut and tie yaitu bentuk rangka batang gaya harus menggunakan skala. Ketepatan gambar hingga memperoleh bentuk model yang proporsional sangat penting untuk digunakan pada proses perhitungan selanjutnya.

(29)

61 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. ACI Committee 318, 2005, Building Code Requirements for Structural

Concrete (ACI 318-05) and Commentary (ACI 318R-05), American Concrete

Institute, Farmington Hills, MI.

2. Collins, Michael P. dan Denis Mitchell, 1991, Prestressed Concrete Structures, Prentice-Hall.

3. Departemen Pekerjaan Umum, 1983, Peraturan Muatan Indonesia 1983, Dept. PU, Bandung.

4. Departemen Pekerjaan Umum, 2002, SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, Dept. PU, Bandung. 5. Hadipratomo, Winarni, 2008, Analisis dan Desain Struktur Beton Prategang,

PT. DSU (Danamartha Sejahtera Utama), Bandung.

6. Hardjasaputra, H. dan Steffie Tumilar, 2002, Model Penunjang dan Pengikat (Strut and Tie Model) pada Perancangan Struktur Beton, Universitas Pelita

Harapan, Jakarta.

7. Nawy, Edward G., 2010, Prestressed Concrete: a Fundamental Approach, 5th Edition, Pearson Education. Inc., New Jersey.

(1)