Deep Beam [PDF]

Citation preview

MAKALAH TUGAS AKHIR



STUDI PERBANDINGAN ANALISA KEKUATAN GESER DENGAN MENGGUNAKAN METODE GESER ANALITIS DAN METODE STRUT AND TIE MODEL PADA BALOK TINGGI BETON BERTULANG DAN KOMPOSIT BAJA BETON



NURUL FAJRIYAH NRP 3108 100 522



Dosen Pembimbing Budi Suswanto, ST.,MT.,Ph.D



PROGRAM SARJANA LINTAS JALUR JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011



ABSTRAK Steel Reinforced Concrete (SRC) merupakan struktur komposit gabungan dari balok tinggi beton bertulang (Reinforced Concrete, RC) dan steel structure. SRC memanfaatkan kelebihan yang dimiliki oleh masing-masing elemen dasar pembentuknya, yaitu kekakuan dari RC dan kekuatan yang tinggi dari baja profilnya. Gabungan dari keduanya ini menjadikan SRC memiliki kekakuan dan kekuatan (momen dan geser nominal) yang sangat tinggi. Balok tinggi beton bertulang dan balok tinggi SRC merupakan contoh daerah terganggu (Disturb region/D-region) pada elemen struktur balok. Pada D-region, teori balok (beam theory) tidak tepat diterapkan, oleh karena itu diperlukan suatu metode yang rasional untuk diterapkan pada daerah-daerah tersebut. Strut and tie model (STM) merupakan pengembangan dari analogi rangka (truss analogy), telah diakui cukup akurat diterapkan pada daerah D-region. Tujuan Tugas Akhir ini untuk mengetahui kapasitas lentur dan geser pada balok tinggi beton bertulang dan balok tinggi SRC dengan metode Geser Analitis dan Strut and Tie Model. Selain itu untuk mengetahui perilaku balok tinggi dengan analisa penampang balok tinggi menggunakan program bantu XTRACT versi 2.6.2 dan analisa 3D solid dengan program ABAQUS versi 6.7. Kata kunci: balok tinggi, beton bertulang, beton bertulang komposit, strut and tie model, kuat geser.



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Balok tinggi adalah suatu elemen struktur yang mengalami beban seperti pada balok biasa, tetapi mempunyai angka perbandingan tinggi terhadap lebar yang besar, dengan angka perbandingan bentang geser terhadap tinggi balok tidak melebihi 2 sampai 2,5; dimana bentang geser adalah bentang bersih balok untuk beban terdistribusi merata. Balok tinggi biasanya digunakan untuk lantai beton yang mengalami beban horisontal, dinding yang mengalami beban vertikal, dan balok bentang pendek yang mengalami beban sangat berat. Balok tinggi lebih berperilaku dua dimensi daripada satu dimensi karena geometrinya yang lebih tinggi dari balok biasa. Sebagai akibatnya, bidang datar sebelum melentur tidak harus tetap datar setelah melentur. Distribusi regangannya tidak lagi linier dan deformasi geser yang biasanya diabaikan pada balok biasa menjadi sesuatu yang cukup berarti dibandingkan dengan deformasi lentur murni. Sebagai akibatnya, blok tegangan beton menjadi nonlinier meskipun masih pada taraf elastis. Pada keadaan limit dengan beban batas, distribusi tegangan tekan pada beton tidak lagi mengikuti bentuk parabola yang digunakan pada balok biasa. Pada balok beton bertulang biasa, skema distribusi sengkang menunjukkan kelinieran distribusi tegangan di tengah bentang sebelum terjadinya retak, dimana perbandingan bentang efektif terhadap tinggi balok lebih dari 4. Sebaliknya, pada balok tinggi, skema distribusinya memperlihatkan ketidaklinieran tegangan di tengah bentang sehubungan dengan ketidaklinieran pada regangannya, dimana besarnya tegangan tarik maksimum pada sisi bawah jauh lebih besar bila dibandingkan dengan tegangan tekan maksimumnya. Beton akan mengalami retak dalam arah tegak lurus trajektori tegangan utama. Jika beban terus bertambah, retak ini akan melebar dan menjalar, juga timbul retak pada daerah lainnya. Dengan demikian semakin sedikit beton yang harus memikul keadaan tegangan yang tidak menentu. Karena bentang geser untuk balok tinggi itu kecil, tegangan tekan pada daerah perletakan mempengaruhi besar dan arah tegangan tarik utama sehingga menjadi curam dan harganya berkurang. Dalam banyak hal retak-retak ini hampir selalu vertikal dan mengikuti arah trajektori tegangan, yang dalam keadaan runtuh karena



geser, balok ini hampir tergeser (lepas) dari perletakannya. Jadi untuk balok tinggi, selain penulangan geser vertikal di sepanjang bentang, diperlukan juga penulangan horisontal di seluruh tinggi balok. Dengan adanya tegangan tarik pada serat bawah, diperlukan pemusatan tulangan horisontal untuk memikul besarnya tegangan tarik pada sisi bawah balok tinggi. Selain itu, besarnya angka perbandingan tinggi terhadap bentang dari balok ini menyebabkan bertambahnya tahanan terhadap beban geser luar akibat aksi pelengkung tekan yang cukup tinggi. Dengan demikian dapat diharapkan bahwa gaya geser tahanan nominal Vc untuk balok tinggi akan jauh lebih besar daripada Vc untuk balok biasa. Sebagai ringkasan, geser pada balok tinggi merupakan tinjauan yang utama dalam desainya. Besar dan jarak penulangan geser vertikal dan horisontal sangat berbeda dengan yang dipakai pada balok biasa. Begitu pula persamaan-persamaan yang digunakan dalam desainnya. Balok tinggi beton bertulang merupakan salah satu contoh daerah terganggu (Disturb region/D-region) pada elemen struktur balok. Pada D-region, teori balok (beam theory) tidak tepat diterapkan, oleh karena itu diperlukan suatu metode yang rasional untuk diterapkan pada daerah-daerah tersebut. Strut and tie model (STM) merupakan pengembangan dari analogi rangka (truss analogy), telah diakui cukup akurat diterapkan pada daerah D-region. Pada Tugas Akhir ini diuraikan keakuratan dari metode STM dalam memprediksi kuat geser dari balok tinggi beton bertulang. Mekanisme geser pada elemen struktur balok tinggi beton bertulang merupakan hal yang sangat penting diperhatikan terlebih lagi pada komponen struktur yang rentan terhadap gaya geser. Gaya geser umumnya tidak bekerja sendirian, tetapi kombinasi dengan lentur, torsi, atau gaya normal. Perilaku keruntuhan geser pada balok beton bertulang sangat berbeda dengan keruntuhan karena lentur. Keruntuhan geser bersifat getas (brittle) tanpa adanya peringatan berupa lendutan yang berarti. Pada balok tinggi keruntuhan yang terjadi dominan diakibatkan oleh gaya geser. Gaya geser akan mengakibatkan terjadinya retak miring pada balok, dan setelah retak ini terjadi, mekanisme transfer gaya geser akan disumbangkan oleh aksi pelengkung (arching action). Aksi ini dapat memberikan cadangan kapasitas yang cukup besar pada balok dalam memikul beban. Ada beberapa metode yang dapat dipakai untuk menganalisa kuat geser pada balok tinggi



beton bertulang baik metode empiris maupun analitis, salah satu metode analitis yang telah diakui cukup rasional adalah metode Strut and Tie Model (STM). Metode STM merupakan pengembangan dari analogi rangka batang. Metode STM dapat digunakan pada daerah-daerah dimana teori balok tidak tepat diterapkan. Daerahdaerah ini sering disebut daerah terganggu (Disturb region/D-region). Dengan metode STM, analisa D-region pada elemen struktur dapat lebih mudah dilakukan dimana keadaan tegangan yang terjadi diidealisasikan sebagai strut dari beton, tie dari baja, dan daerah nodal (Lumantarna, 2002). Dengan adanya aksi dari strut and tie tersebut, pertambahan kekuatan pada struktur balok tinggi beton bertulang dapat terjadi (Nilson dan Winter, 1991). 1.2 Rumusan Masalah Secara umum berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini, antara lain: 1. Bagaimana perbandingan hasil analisa terhadap balok tinggi beton bertulang dan analisa balok tinggi Steel Reinforced Concrete (SRC) dengan metode Geser Analitis dan Strut and Tie Model sesuai persyaratan pada ACI 318M – 02. 2. Bagaimana menganalisa penampang balok tinggi dengan program XTRACT versi 2.6.2 dan analisa 3D solid dengan program Abaqus versi 6.7. 3. Bagaimana Perbandingan hasil analisa Balok Tinggi beton bertulang dengan Metode Geser Analitis dan Metode Strut and Tie Model dengan hasil eksperimental. 1.3 Tujuan Penelitian Dari permasalahan yang ada di atas, adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah : 1. Melakukan analisa terhadap balok tinggi beton bertulang dan balok tinggi Steel Reinforced Concrete (SRC) dengan metode Geser Analitis dan Strut and Tie Model. 2. Mengetahui kapasitas lentur dan geser pada balok tinggi RC dan SRC. 3. Menganalisa penampang balok tinggi dengan program XTRACT versi 2.6.2 dan analisa 3D solid dengan program ABAQUS versi 6.7. 1.4 Batasan Masalah



Lingkup pembahasan yang akan dianalisa mencakup : 1. Analisa penampang balok tinggi RC dan SRC dengan menggunakan metode Geser Analitis, sesuai acuan ACI 318M – 05. 2. Metode yang digunakan dalam menganalisa adalah Metode Geser Analitis dan Metode Strut and Tie Model. 3. Program yang digunakan untuk analisa penampang balok tinggi adala program XTRACT versi 2.6.2 dan analisa 3D solid dengan program Abaqus versi 6.7. Dengan adanya batasan masalah ini, diharapkan apa yang disajikan tidak menyimpang jauh dari permasalahan yang ada dan untuk menghindari kesalahan dalam interpretasi. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diberikan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Sebagai bahan masukan bagi dunia perkonstruksian khususnya pada bangunan beton bertulang yang menggunakan struktur balok tinggi. 2. Sebagai bahan pertimbangan jenis balok yang akan digunakan dalam mendesain konstruksi bangunan beton bertulang.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Balok Tinggi Beton Bertulang Menurut ACI Committee 318, balok tinggi didefinisikan sebagai komponen struktur dengan beban bekerja pada salah satu sisi dan perletakan pada sisi lainnya sehingga strut tekan dapat terbentuk diantara beban dan perletakan. Balok tinggi juga didefinisikan sebagai balok dengan bentang bersih ln tidak lebih empat kali tinggi balok (h) untuk pembebanan merata atau dua kali tinggi efektif balok (2d) dari muka perletakan untuk balok dengan pembebanan terpusat. Balok tinggi biasanya digunakan sebagai balok transfer (transfer girder) baik hanya satu bentang maupun balok menerus. Pada transfer girder, beban dari sebuah kolom atau lebih disalurkan secara horisontal menuju kolom lainnya. Balok tinggi juga ditemui pada dinding



struktur berpasangan (coupling structural wall) dan kepala pondasi tiang pancang (pile cap). Perilaku dari balok tinggi dijelaskan dalam hal pola retak, respon beban terhadap defleksi, tegangan tarik di dalam beton dan baja tulangannya, kegagalan beban dan pola kegagalan. 2.2 Kriteria Desain Terhadap Geser untuk Balok Tinggi Dari diskusi pada pembahasan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa balok tinggi (a/d < 2,5 dan ln/d < 5,0) mempunyai tahanan geser Vc yang lebih tinggi dari balok biasa. Pada balok biasa, penampang kritis untuk menghitung gaya geser rencana Vu diambil pada jarak d dari muka perletakan; sedangkan pada balok tinggi, bidang gesernya sangat miring dan dekat perletakan. Jika x adalah jarak antara bidang keruntuhan dari muka perletakan, ln adalah bentang bersih untuk beban terdistribusi merata, dan a ada lengan geser atau bentang untuk beban tepusat, maka persamaan untuk jarak ini adalah: Beban terdistribusi merata: x = 0,15 ln (2.1) Beban terpusat: x = 0,50 a (2.2) Dalam kedua hal, jarak x ini tidak boleh melebihi tinggi efektif d. Gaya geser rencana Vu harus memenuhi kondisi: Vu < f ( 8 f 'c bw d ) untuk ln/d < 2.0 (2.3) atau Vu < f



2æ l ö ç10 + n ÷ f 'c bw .d untuk 2 < ln/d < 5 3è dø



(2.4) Jika tidak memenuhi keadaan ini, penampang harus diperbesar. Faktor reduksi kekuatan f = 0,85. Gaya geser tahanan nominal Vc untuk beton sederhana dapat diambil sebagai: Vc=(3,5–2,5



Mu ρ V .d )(1,9 f 'c +2500 w. u ) bw .d f. f y . jd fy



(2.11)



(2.7)



Av



sv maksimum < d/5 atau 18 in mana yang terkecil sh maksimum < d/3 atau 18 in dan Av minimum = 0,0015 bsv



Mn = As fy x lengan momen jd (2.10) maka luas penulangan As untuk lentur adalah:



0,0025 bsh



Penulangan geser yang diperlukan pada penampang kritis harus diberikan di seluruh balok tinggi. Dalam hal balok tinggi menerus, sebagai akibat dari besarnya kekakuan dan sangat kecilnya rotasi balok pada perletakan, faktor kesinambungan pada perletakan interior pertama dapat diambil sebesar 1,0. Dengan demikian untuk tujuan praktis, penulangan yang sama terhadap geser dapat dipakai untuk seluruh bentang jika semua bentang sama dan mengalami pembebanan yang serupa.



2.3 Kriteria Desain Terhadap Lentur untuk Balok Tinggi Balok Ditumpu Sederhana Peraturan ACI tidak menspesifikasikan prosedur desain, tetapi mensyaratkan analisis non linier secara kasar untuk desain dan analisis lentur balok tinggi. Penyajian sederhana pada bab ini berdasarkanrekomendasi Euro-International Concrete Committee (CEB). Pada Skema distribusi tegangan pada balok tinggi homogen yang mempunyai angka perbandingan pentang terhadap tinggi (ln/h) = 1,0. Dari penyelidikan secara eksperimen dapat diketahui bahwa lengan momennya tidak begitu banyak berubah meskipun sesudah terjadi retak awal. Karena momen tahanan nominalnya adalah:



Lengan momen yang direkomendasikan oleh CEB adalah: jd = 0,2 (l + 2h ) untuk 1 < l/h < 2 (2.12) dan jd = 0,6 l untuk l/h < 1 (2.13) dimana l adalah bentang efektif yang diukur dari as ke as perletakan atau 1,15 bentang bersih ln, mana saja yang terkecil. Penulangan tarik harus ditempatkan pada sisi bawah tinggi balok hingga tinggi segmennya adalah: y = 0,25h – 0,05l < 0,20h (2.14) Pada daerah ini harus ada tulangan berdiameter kecil dan berjarak dekat yang dijangkarkan pada tumpuannya. 2.4 Mekanisme Strat dan Pengikat Untuk keseimbangan, paling sedikit tiga gaya harus bekerja pada sebuah join yang disebut node, seperti dalam Gambar 2.1, dimana C = vektor tekan dan T = vektor tarik. Node-node tersebut diklasifikasikan menurut sifat gaya-gaya yang berpotongan pada titik nodal tersebut. Sebagai contohnya, sebuah node C-C-T menahan sebuah gaya tarik dan dua gaya tekan. Sebuah penggambaran tipikal model strat-dan-pengikat sebuah balok tinggi yang terdukung sederhana ditunjukkan dalam Gambar 2.2. Sebuah daerah nodal C-C-T dapat digambarkan sebagai sebuah daerah nodal hidrostatis jika pengikatnya diasumsikan memanjang melalui node-nya dan diangkur oleh sebuah plat pada ujung jauh node tersebut. Daerah-daerah nodal tipikal ditunjukkan dalam Gambar-gambar 2.2 dan 2.3, termasuk distribusi tulangan baja yang mungkin melalui daerah-daerah nodal tersebut. Gambar 2.4 mendemonstrasikan model tras penyederhanaan untuk balok-balok tinggi yang dibebani pada serat-serat teratasnya. Catat bahwa node-node A dan B pada pendukung balok tersebut merupakan nodenode tekan seperti terlihat pada kehancuran beton dalam Gambar 2.4 (d). Dalam upaya untuk mendisain daerah-D kritis, perlu diambil tahap-tahap berikut : 1. Pisahkan setiap daerah-D



2. Hitung tegangan-tegangan, yang bekerja pada batasan-batasan daerahD, yang menggantikannya dengan sebuah atau lebih gaya-gaya resultan di setiap batasannya. 3. Pilih sebuah model tras untuk mentransfer gaya-gaya resultan melintas daerah D.



Node C-C-C



Node C-C-T



Node C-T-T



Node T-T-T



2.4.1 Persyaratan-persyaratan Disain ACI 1. Gaya-gaya nodal



f Fn ³ Fu



(2.15)



dimana, Fn = kekuatan nominal sebuah strat, pengikat, atau daerah nodal, lb. Fu = gaya berfaktor yang bekerja pada sebuah strat, pengikat, atau daerah tumpuan, atau daeah nodal, lb. dimana f = 0,75 untuk strat maupun pengikat (serupa dengan reduksi kekuatan untuk geser)



Gambar 2.1. Klasifikasi node strat-dan-pengikat Nodal zone dapat dikelompokkan berdasarkan gaya-gaya dalam yang bertemu pada daerah tersebut: a. C-C-C: bila tiga buah gaya tekan bertemu pada titik nodal b. C-C-T: bila satu dari ketiga gaya yang bertemu adalah gaya tarik c. C-T-T: bila salah satu dari ketiga gaya yang bertemu adalah gaya tekan d. T-T-T: bila ketiga gaya yang bertemu adalah gaya tarik Gambar 2.3. Daerah nodal yang diperpajang mendemonstrasikan efek distribusi gaya: (a) satu lapis batang tulangan; (b) baja terdistribusi. 2. Kekuatan Strat-Strat



Fns = fcu Acs



Gambar 2.2. Model strat-dan-pengikat sebuah balok tinggi terdukung sederhana yang dikenai oleh beban terpusat pada sisi teratasnya.



(2.16)



dimana, Fns = kekuatan nominal strat, lb. Acs = luasan irisan-penampang efektif pada satu ujung sebuah strat, yang diambil tegak lurus terhadap sumbu strat tersebut, inci2. fcu = kekuatan tekan efektif beton dalam sebuah strat atau daerah nodal, psi.



fcu = 0,85 b s f’c (dalam



Peraturan



(2.17) ACI,



fcu



dinamakan sebagai fce) dimana, b s = 1,0 untuk strat-strat yang mempunyai luasan irisanpenampang yang sama dengan irisan-penampang strat-tengah dalam kasus strat-strat gelembung. = 0,75 untuk strat-strat dengan tulangan yang menahan gaya-gaya tarik transversal. = 0,40 untuk strat-strat dalam anggota-anggota tarik atau flens-flens tarik. = 0,60 semua kasus-kasus lainnya. Untuk f’c tidak lebih besar dari 6000 psi, konfigurasi strat dan gaya-gaya tekan dalam strat dapat dipenuhi jika



Asi



åb



sin g i



³ 0,003, dimana Asi



si



adalah luasan total tulangan dengan spasi si dalam sebuah lapisan tulangan dengan batang-batang pada sudut a i terhadap sumbu strat.



distribusi tegangan elastis melintai kedalaman balok; (c) model tras teridealisasi; (d) pola retak. 3. Tulangan Longitudinal Fns = fcu Acs + A’s f’s (2.18) dimana A’s = luasan tulangan tekan dalam sebuah strat, inci2. f’s = tegangan dalam tulangan tekan, psi. 4. Kekuatan Pengikat-pengikat Fnt = Ats fy + Atp ( fpe + D fp ) (2.19) dimana Fnt = kekuatan nominal pengikat, lb. Ats = luasan tulangan bukanprategang dalam sebuah pengikat, inci2. Atp = luasan tulangan prategang, inci2. fpe = tegangan efektif setelah kehilangan-kehilangan dalam tulangan prategang. fpe = peningkatan dalam tegangan prategang di atas tingkat beban layan. (fpe + D fp ) harus tidak melebihi fpy . Bila tidak ada tulangan prategang dipergunakan Atp = 0 dalam persamaan 2.19 tegangan efektif setelah kehilanganht,maks = Fnt / fcu (2.20)



Gambar 2.4. Model tras dan distribusi tegangan dalam balok tinggi terdukung sederhana: (a) garis trayektori tegangan utama untuk balok yang dibebani pada sisi teratasnya; (b)



dimana ht,maks = ketinggian efektif maksimum beton konsentris dengan pengikat, yang digunakan untuk mendimensi daerah nodal, inci. D fp dapat diambil sebesar 60.000 psi untuk tulangan prategang dengan lekatan, atau 10.000 psi untuk tulangan tanpa-lekatan. Jika batang-batang dalam pengikat berada dalam satu lapis, ketinggian efektif pengikat dapat diambil sebagai diameter batang-batang dalam pengikat ditambah dua kali penutup permukaan



batang-batang. Tulangan dalam pengikat-pengikat haruslah diangkur dengan kait-kait, angkur-angkur mekanis, angkur-angkur pasca-tarik, atau batang-batang lurus, semua dengan panjang penyaluran penuh. 5. Kekuatan Daerah-daerah Nodal



pertemuan strut dan tie. Seperti halnya pada rangka batang, ada tiga elemen pokok dalam strut and tie model, yaitu batang tekan (penunjang atau strut), batang tarik (pengikat atau tie), dan titik simpul (joints atau nodels). Nodal pada STM sering juga disebut “hydrostatic element”. Gambaran dari ketiga tipe elemen pembentuk STM dapat dilihat pada Gambar 2.5.



Fnn = fcu Anz (2.21) dimana Fnn = kekuatan nominal sebuah muka dari sebuah daerah nodal, lb. Anz = luasan muka sebuah daerah nodal atau sebuah penampang melalui sebuah daerah nodal, inci2. 6. Pengekangan dalam Daerah Nodal Pada Lampiran A, ACI 318-05 menetapkan bahwa jika tulangan pengekang disediakan dalam daerah nodal dan efeknya didukung oleh analisa dan eksperimentasi, teganga tekan dihitung pada sebuah muka dari sebuah daerah nodal akibat gaya-gaya strat dan pengikat harus tidak melebihi harga yang diberikan persamaan 2.22. fcu = 0,85 b n f’c (2.22) dimana b n = 1,0 dalam daerah nodal yang dibatasai oleh stratstrat atau tegangan tumpuan = 0,8 dalam daerah-daerah nodal yang mengangkur satu pengikat = 0,8 dalam daerah-daerah nodal yang mengangkur dua pengikat atau lebih 2.5 Perhitungan Kekuatan Geser Balok Tinggi dengan Metode Strut and Tie Model Komponen struktur beton bertulang yang mengalami retak, pada dasarnya gaya yang bekerja akan dipikul oleh tegangan tekan dari beton utuh dan tegangan tarik dari baja tulangan. Penggambaran medan tegangan utama (trayektori tegangan utama) pada elemen struktur beton dapat dilakukan berdasarkan analisis elastis. Berdasarkan perilaku inilah kemudian strut and tie model dikembangkan sehingga suatu daerah terganggu (D-region) dapat diidealisasikan yang terdiri atas: strut dari beton, tie dari baja tulangan, dan nodal zone (daerah nodal) yang merupakan



Truss Node (Hidrostatic Element))



ws



Major Compression Diagonal



θ1



θ2



ab ap



Tie Force T



V1 V2 Gambar 2.5. Elemen-elemen dalam Strut and Tie Model Dimensi yang proporsional dari elemen strut, tie, dan nodal zone didapat berdasarkan kondisi batas tegangan yang sudah jelas. Kondisi ini benar-benar berdasarkan atas lower bound pada analisa plastis karena pada kenyataanya semuanya diasumsikan berdasarkan atas distribusi tegangan yang pasti dan aliran gaya, yang pada akhirnya akan menyebabkan kesimbangan dan kondisi tengangan yang maksimum (Lumantarna, 2002). 2.5.1 Elemen Strut Elemen strut dalam STM merupakan idealisasi dari medan tegangan tekan beton dimana arah dari strut searah dengan tegangan tekan beton. Strut dapat dimodelkan berbentuk prismatic, botol, dan kipas (ACI 318-2002, Schlaich et al., 1987) seperti pada Gambar 2.6.



Gambar 2.6. Idealisasi bentuk-bentuk strut



Strut yang benbentuk kipas (fan shape) mengabaikan kurvatur, dalam hal ini tegangan transversal yang terjadi. Bila medan tegangan mengalami penggelembungan di bagian tengah sehingga tegangan tarik transversal yang besar terjadi maka medan tegangan ini dapat diidealisasikan sebagai strut berbentuk botol (bottle shape). Tegangan tarik ini dapat mengawali terjadinya retak pada strut, untuk itu diperlukan tulangan tarik untuk memikul tegangan yang terjadi tersebut. Bentuk strut prismatis merupakan bentuk medan tegangan yang spesial dari kedua medan tegangan sebelumnya. Pemodelan tegangan ini mengabaikan tegangan tarik transversal dan kurvatur yang terjadi. Kekuatan dari strut ditentukan oleh kuat hancur beton pada strut. Kuat hancur beton ini tidak sama dengan kuat hancur beton hasil pengujian silinder. ACI 318-2002 memperhitungkan kekuatan hancur strut beton sebagai kekuatan efektif (effective strength), yang dihitung berdasarkan persamaan: fcu = 0,85 bs f’c (2.23) Dimana: a. bs = 1,0 untuk strut prismatis di daerah tekanan yang mengalami retak atau untuk strut yang mempunyai wilayah menyilang yang sama panjang tanpa kontrol retak pada daerah penulangan. b. bs = 0,75 untuk strut yang berbentuk botol dan terdapat control retak pada daerah penulangan. c. bs = 0,6 l untuk strut yang berbentuk botol dan tidak terdapat tulangan, dimana l adalah suatu faktor koreksi. d. bs = 0,4 untuk strut di dalam komponen tarik e. bs = 0,60 untuk kasus-kasus yang lain. Pada model strut and tie, gaya tekan dari strut kemudian dapat dihitung dengan menggunakan kuat tekan nominal dari strut, yaitu: Fns = fcu Ac (2.24) Dimana : Ac diambil berdasarkan persamaan: Ac = bw ws (2.25) Dimana : ws =



a p + ab 2



dari ties, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: Fnt = Ast fy (2.26) Pada metode STM, baja tulangan sebagai elemen pemikul tarik dianggap bekerja di dalam sebuah grup sehingga komponen ties memiliki suatu lebar efektif (wt). Lebar wt memiliki nilai terbatas dan tergantung dari pendistribusian tulangan tarik balok. Pembatasan nilai wt ini berdasarkan atas beban luar dan reaksi-reaksi tumpuan serta semua titik simpul berada dalam kesetimbangan (Σv = 0; ΣH = 0; ΣM = 0). Pada perhitungan nilai wt, faktor yang harus diperhatikan adalah kekuatan dari tie itu sendiri (Fnt = As fy) dan kekuatan dari nodal zone akibat penjangkaran tulangan (Fnn = 0,85 b n f’c bwt). Agar komponen ties dapat mencapai leleh, maka keseimbangan kedua gaya tersebut dapat dipakai sebagai dasar untuk menghitung lebar efektif elemen tie seperti Gambar 2.7. Fnt = Fnn (2.27) As fy = 0,85 b n f’c bwt wt = As fy / (0,85 bn f’c b)



(2.28)



Gambar 2.7. Model rangka batang yang ditinjau setengah bentang (Sumber: ACI 318-02 Appendix A, 2002) Dari Gambar 2.7 dapat dilihat, dengan mengambil kesetimbangan momen di titik A (ΣMA = 0) akan didapat suatu persamaan: wt = 1,25 wc (2.29) jd = h – wc/2 – wt/2 (2.30)



2



2.5.2 Elemen Tie Komponen terpenting kedua dari model strut and tie adalah komponen tarik (tie). Gaya tarik dari ties, dapat mengakibatkan keruntuhan pada daerah penjangkaran (nodal zone). Pengangkeran ties di daerah nodal merupakan hal yang sangat penting untuk meyakinkan ties mencapai kekuatan lelehnya. Kekuatan nominal



2.5.3 Elemen Nodal Suatu titik dimana gaya-gaya pada strut dan tie dari suatu model stru and tie bertemu. Secara konsep dalam rangka batang, titik-titik ini diidealsasikan sebagai sendi. Beton yang berada pada titik pertemuan dan sekelilingnya disebut nodal zone. Gaya-gaya yang bekerja pada daerah nodal harus memenuhi kesetimbangan: ΣFx = 0; ΣFy = 0; dan ΣM = 0 (2.31)



Kondisi ΣM = 0 menunjukkan bahwa garis aksi dari semua gaya yang bekerja harus melalui suatu titik umum (common point). Kekuatan tekan pada daerah nodal dapat dihitung dengan persamaan berikut: Fnn = fcu An (2.32) Dimana: Untuk daerah tekan: An = bw wc (2.33) Untuk daerah tarik: An = bw wt (2.34) Nilai tegangan efektif beton pada nodal ditentukan seperti halnya pada element strut yaitu: fcu = 0,85 bn f’c (2.35) Ada beberapa nilai b n yang telah diusulkan untuk menghitung tegangan-tegangan yang terjadi pada daerah nodal. Menurut ACI 31802 Appendix A, nilai bn ditentukan sebagai berikut: a. bn = 1,0 pada daerah nodal yang terjadi oleh tekanan struts dan daerah landasan (CCC nodes). b. bn = 0,8 pada daerah nodal dimana terdapat penjangkaran oleh tarikan tie hanya pada satu arah (CCT nodes). c. bn = 0,6 pada daerah nodal dimana terdapat penjangkaran oleh tarikan tie dalam banyak arah (CTT atau TTT nodes).



BAB III METODOLOGI



3.1 Data-data Perencanaan Balok Tinggi Perencanaan dimensi balok tinggi menggunakan dimensi dari hasil evaluasi eksperimental (Gerardo et al., 2002). Jumlah benda uji yang akan dikaji sebanyak 8 (delapan) benda uji dengan panjang bentang balok tinggi (l) 4470 mm, lebar penampang balok tinggi (b) 305 mm, tinggi penampang balok tinggi (h) 915 mm, sebagaimana diperlihatkan pada gambar 3.1. 915



915 305 915



50



305 4470



305



Dimensi satuan dalam mm



Gambar 3.1. Dimensi Balok Tinggi dari Hasil Eksperimental



Material yang digunakan berasal dari beton yang diperoleh dari cor beton setempat dengan slump dalam disainnya 27,6 MPa campuran beton basah. 3.2 Prosedur Penyelesaian Tugas Akhir 3.2.1 Langkah Perhitungan Desain Terhadap Geser pada Balok Tinggi Berikut ini adalah prosedur yang direkomendasikan untuk desain penulangan geser pada balok tinggi berdasarkan persyaratan ACI. Urutan langkah ini pada dasarnya untuk desain penulangan badan balok biasa. Sebagai tambahan di sini diperlihatkan penulangan lentur untuk memikul tegangan akibat lentur. a. Cek apakah balok tersebut dapat diklasifikasikan sebagai balok tinggi, yaitu a/d < 2,5 (untuk beban terpusat) atau ln/d < 0,5 (untuk beban terdistribusi merata). b. Tentukan jarak penampang kritis s dari muka tumpuan: x = 0,5 a untuk beban terpusat dan x = 0,15 ln untuk beban terdistribusi. Hitung gaya geser rencana Vu pada penampang kritis, dan cek apakah besarnya kurang dari batas minmum ϕVn = Vu yang diijinkan, jika tidak demikian, perbesar ukuran penampang. c. Hitung kapasitas tahanan geser Vc beton sederhana dengan mengggunakan persamaan 1.5. d. Hitung Vs jika Vu > ϕVc dan tentukan sv dan sh dengan menganggap dahulu ukuran tulangan geser pada arah vertikal maupun horizontal. e. Selidiki apakah ukuran dan jarak maksimum dari langkah 4 memenuhi persamaan 1.8 dan 1.9. Apabila tidak memenuhi, perbaiki dan cek kembali dengan menggunakan persamaan 1.7. f. Pilihan ukuran dan jarak yang layak dari penulangan geser dalam arah vertikal maupun horizontal. Apabila memungkinkan, gunakan kawat yang dilas agar dicapai penjangkaran tulangan dan menjamin tulangan tetap pada posisinya di dalam penampang balok tinggi. g. Jika balok ditumpu sederhana, konsentrasikan tulangan memanjang horizontal pada bagian (0,25h – 0,05 l ) < 0,20 h di sisi bawah dari ketinggian balok. h. Buat sketsa gambar distribusi tulangan lentur maupun tulangan geser.



Ø 10 -150



12 Ø 10 62,5 105 105 105 105 915 105



Prediksi kuat geser balok tinggi beton bertulang berdasarkan metode STM. Prosedur Analisis dengan menggunakan metode STM Desain dan analisis dengan menggunakan metode STM merupakan analisis iterasi yang meliputi: a. Pemilihan asumsi model strut and tie b. Penentuan dimensi elemen strut, ties, dan nodal c. Pemeriksaan dimensi elemen strut, ties, dan nodal untuk meyakinkan asumsi model strut and tie adalah valid d. Lakukan iterasi bila diperlukan, dengan kembali ke langkah awal



132,5 132,5 62,5



62,5 180



6D25



4470



305



Dimensi satuan dalam mm



a. Benda Uji ACI-I-RC Ø 10 -150



62,5



4 Ø 10 62,5 315 915



265 105 105 62,5



62,5 180



6D25



Dimensi satuan dalam mm



b. Benda Uji STM-I-RC Ø 10 -150



62,5



305



4470



4 Ø 10 62,5 328,8



305



915



305



328,8 132,5 62,5



1.



2.



3. 4.



5. 6.



Dalam Tugas Akhir ini analisis kuat kuat geser balok tinggi dengan metode STM dilakukan sebagai berikut: Menetapkan parameter-parameter yang diperlukan untuk mengklasifikasikan balok sesuai dengan kriteria pada bab sebelumnya Menentukan model strut and tie yang akan dipergunakan dengan mempergunakan model rangka batang sederhana. Hal ini cocok untuk balok tinggi sederhana di atas perletakan sederhana Menghitung kuat tekan beton efektif pada strut dan daerah nodal Menentukan lebar strut (wc), ties (wt), dan besarnya lengan moment (jd). Dimensi dari strut and tie ini didapat dengan mengasumsikan bahwa keruntuhan dari balok diawali dengan lelehnya baja tarik. Menghitung besarnya gaya pada elemen struts dan ties Hitung gaya geser nominal total (VSTM) dengan persamaan kesetimbangan.



62,5 180



6D25



4470



c. Benda Uji STM-H-RC Ø 10 -150



62,5



305



Dimensi satuan dalam mm



2 Ø 10 62,5



657,5 915



305 305



132,5 62,5



750



6D25



62,5 180



750 4470



62,5



305



Dimensi satuan dalam mm



d. Benda Uji STM-M-RC



Gambar 3.2 Balok tinggi eksperimental Ø 10 -150



12 Ø 10



WF 300x150x9x13 62,5 105 105 105 105 915 105 132,5 132,5 62,5



62,5 180



6D25 4470



305



Dimensi satuan dalam mm



e. Benda Uji ACI-I-SRC Ø 10 -150



62,5



4 Ø 10



WF 300x150x9x13 62,5 315



265



62,5 180



6D25



Dimensi satuan dalam mm



f. Benda Uji STM-I-SRC Ø 10 -150



62,5



305



4470



4 Ø 10



WF 300x150x9x13



3.2.2 Pemodelan dan Analisa Penampang Balok Tinggi



62,5 328,8



305



Hasil perhitungan Analitis dan software pada balok tinggi RC dan SRC dengan Metode Geser Analitis dan Metode Strut and Tie Model akan dibandingkan dengan hasil eksperimental. Analisa Software pada balok tinggi dengan menggunakan software ABAQUS versi 6.7 dan XTRACT versi 2.6.2. Adapun balok tinggi yang akan dianalisa yaitu empat balok tinggi RC dan empat balok tinggi SRC seperti ditunjukkan pada gambar berikut :



915



105 105 62,5



915



305



328,8 132,5 62,5



62,5 180



6D25



4470



305



Dimensi satuan dalam mm



g. Benda Uji STM-H-SRC Ø 10 -150



62,5



2 Ø 10



WF 300x150x9x13 62,5



657,5 915



305



305



132,5 62,5



750



6D25



750 4470



h. Benda Uji STM-M-SRC



62,5 180



62,5



305



Dimensi satuan dalam mm



Gambar 3.3 Balok tinggi yang direkomendasikan



3.2.3



Pertimbangan Disain Balok Tinggi



Eksperimental



3.38 di 3.3 Flowchart Metode Studi



Tabel 3.1 Keistimewaan pada balok tinggi eksperimental No Balok



1



Nama Benda Uji



ACI – I – RC



2



STM – I – RC



3



STM – H – RC



4



STM – M – RC



Keistimewaan -



Mengacu pada Peraturan ACI 318-02



-



Angkernya dilebarkan



-



Lampiran A pada ACI 318-02



-



Angkernya dilebarkan



-



Lampiran A pada ACI 318-02



-



Angker kaitan 900



-



Angker kaitan 900



-



Dikurangi tulangan gesernya



3.3 owchart Metode Stu 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 3.36 3.37



Gambar 3.4. Flowchart Metode Studi



4.2 Disain Balok Tinggi dengan Metoda Strat-dan-Pengikat



BAB IV ANALISA KEKUATAN GESER DAN LENTUR PADA BALOK TINGGI BETON BERTULANG



P = 2670 kN



915



P = 2670 kN



2235



915



E



F



C



D



786,25



4.1 Analisa Kekuatan Geser dengan Menggunakan Metode Geser Analitis pada Balok Tinggi Beton Bertulang



915 610



d'



128,75



50



= 33,69



A



B



305



305 4065 4470



Berdasarkan persyaratan pada tata cara ACI 318-05 bahwa balok tinggi ( a/d < 2,5 dan ln/d < 5) mempunyai tahanan geser nominal Vc yang lebih tinggi daripada balok normal. Pada balok biasa, penampang kritis untuk menghitung gaya geser rencana Vu diambil pada jarak d dari muka perletakan, sedangkan pada balok tinggi, bidang gesernya jauh lebih curam kemiringannya dan lebih dekat dengan perletakan. Jika x adalah jarak antara bidang keruntuhan dari muka perletakan, ln adalah bentang bersih untuk beban terdistribusi merata, dan a ada lengan geser atau bentang untuk beban tepusat, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.1. Pada balok tinggi eksperimental dengan beban terpusat maka perhitungan jarak dari penampang kritis digunakan rumus x = 0,5 a. Dengan syarat jarak x tersebut tidak boleh melebihi tinggi efektif d. a



Dimensi satuan dalam mm



Gambar 4.10. Model tras teridealisasi pada balok tinggi



2 2 h = * 915 = 610 mm 3 3 Mencari nilai q : 610 tan q = 915 = 0,667 q = arc tan 0,667 = 33,69 P = 2670 kN E C



P = 2670 kN F C



A



C



= 33,69



T



B



Gambar 4.11. Gaya tras (C = tekan, T = tarik) pada balok tinggi



915 305



Gaya tekan strat EC dan FD = 2670 kN 915



Gaya tekan CA dan DB 50



D



C



305



ln 4470



305



Dimensi satuan dalam mm



Gambar 4.1. Dimensi balok tinggi eksperimental Data Balok Tinggi dari hasil Balok Tinggi Eksperimental : Tinggi balok = h = 915 mm Lebar penampang balok = bw = 305 mm Panjang sisi terluar = s = 50 mm Bentang balok = l = 4470-b-2s =4470-305-2*50 = 4065 mm Bentang bersih balok =ln=4470-(2*(b+s) =4470(2*(305+50)



= 3760 mm = 4000 psi = 27,6 MPa = 60000 psi = 414 MPa g beton = 2400 Kg/m3 ø tulangan tarik = 25 mm ø tulangan geser horisontal = 10 mm ø tulangan geser vertikal = 10 mm f’c fy



S FD sin q 2670 = sin 33,69 0



=



= 4813,42 kN = 1080759,092 lb Gaya tekan horisontal CD = SCA cos q = 4813,42 kN * cos 33,690



= 4005,01 kN Gaya per batang sengkang vertikal = 2670 kN Sengkang terpasang Av = 157,079 mm2 Fvy = Av . Fy = 157,079 * 414 = 65030,71 N 2670 *1000 Jumlah sengkang diperlukan = 65030,71 = 41,057 Spasi =



ln 4065 = = 99,2 mm juml.sengkang 41



Tulangan horisontal dan vertikal melintas ke dalam web balok untuk kontrol retak



ketinggian pengikat aktual = 62,5 + 132,5 = 195 mm = 7,677 inci



Avh ³ 0,0015 . bw . sh



Kekuatan Daerah Nodal



Spasi yang terpasang = 105 mm = 4,13 inci Avh min = 0,0015 . bw . sh = 0,0015*12*4,13 = 0,075 inci2 Av min = 0,0025 . bw . sv = 0,0025*12*5,905 = 0,106 inci2



fcu = 0,85 . b n . f’c à b n = 0,6 = 0,85*0,6*4000 = 2040 psi Luasan permukaan nodal yang tegak lurus pada CA



Kekuatan Strat-Strat



= 110,72 inci2 Kekuatan nominal dengan gaya nodal tersebut adalah Fn = fcu . Anz = 2040 * 110,72 = 225868,8 lb < 1080759,092 lb Pengekangan pada daerah nodal tidak diperlukan, karena tegangan dalam beton pada daerah nodal tidak melebihi fcu ijin yang dihitung = 2040 psi. Maka disain balok tinggi memenuhi persyaratan.



fcu = 0,85 . b s . f’c à b s = 0,75 = 0,85*0,75*4000 = 2550 psi Kekuatan perlu strat-strat CA dan DB adalah Fns = 4813,42 kN = 1080759,092 lb Fns = fcu . Acs 222761,74 = 2550 . Acs Acs



=



1080759,092 2550



= 423,83 inci2 Kekuatan Pengikat-Pengikat Kekuatan perlu Fnt = 4005,01 kN = 899246,476 lb Fnt = Ats fy + Atp (fpe + D fp) atau Fnt = Ats fy 899246,476 = Ats *60000 Ats=



899246,476 60000 2



= 14,987 inci Tulangan longitudinal f 25mm,



1 π 252 = 490,87 mm2 = 0,761 inci2 4 14,987 n= = 19,69 0,761



As =



dipasang tulangan 6 D25mm Ketinggian maksimal beton yang konsentris dengan pengikat untuk mendimensi daerah nodal adalah ht maks = inci



Fnt 899246,476 = = 352,65 f cu 2550



æ 7,677 ö æ 12 * 7,677 ö ÷ ÷ = çç 0 ÷ è cos q ø è cos 33,69 ø



Anz = 12 ç



Dari analisa perhitungan di atas, diperoleh hasil sebagai berikut : Momen ultimate dan Geser ultimate akibat beban ter pusat P = 2670 kN : Mu = 1114,5 lb.m = 4963,69 N.m Vu = 2098,59 lb = 9346,57 N Kebutuhan sengkang : Avh min = 71,94 mm2 < 157,25 mm (memenuhi) Av min = 119,9 mm2 < 157,25 mm (memenuhi) Dari perhitungan di atas, dapat dilihat pada tabel 4.1 yang menunjukkan kebutuhan tulangan geser pada balok tinggi beton bertulang. Tabel 4.1 Kebutuhan tulangan geser Nama Balok Tinggi



Av



Avh



ACI-I-RC STM-I-RC STM-H-RC



Ø10-150 Ø10-150 Ø10-150



Ø10-132,5 Ø10-105 Ø10-132,5



STM-M-RC



Ø10-150



Ø10-132,5



Kebutuhan Tulangan Geser Vertika Horiso l ntal OK OK OK OK OK Tidak OK Tidak Tidak OK OK



Kebutuhan Tulangan Lentur : As = 1,238 inch2 = 798,7 mm2



Kebutuhan tulangan lentur pada masingmasing balok tinggi ditunjukkan pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Kebutuhan tulangan lentur Nama Balok Tinggi



Tulangan terpasang



ACI-I-RC STM-I-RC STM-H-RC STM-M-RC



6 D25 6 D25 6 D25 6 D25



As



Ketera ngan



2945,24 mm2 2945,24 mm2 2945,24 mm2 2945,24 mm2



OK OK OK OK



BAB V ANALISA ABAQUS



Gambar 5.2. Assembly balok tinggi RC pada ABAQUS.



5.1 Hasil Analisa Kontrol Dimensi Balok Tinggi Pada bagian ini akan dibahas perilaku dari masing-masing balok tinggi dengan menggunakan software ABAQUS versi 6.7. Software ini digunakan untuk analisa perilaku masing-masing balok tinggi. 5.1.1 Tahapan dalam Perencanaan dengan Menggunakan Software ABAQUS versi 6.7. Dalam menganalisa perilaku balok tinggi dengan software ABAQUS versi 6.7 terdapat beberapa tahapan. Tahapan tersebut antara lain : 1. Part 2. Property 3. Assembly 4. Step 5. Interaction 6. Load 7. Mesh 8. Job



Gambar 5.1. Pemodelan elemen balok tinggi RC dan SRC pada ABAQUS.



Gambar 5.3. Pembebanan dan perletakan sendi-rol pada balok tinggi RC.



Gambar 5.4. Meshing pada balok tinggi RC.



Gambar 5.5. Bentuk deformasi pada balok tinggi RC.



= 130500000 =130,5 kN.m



3 1



2



Gambar 5.6. Titik yang akan ditinjau. Gambar 5.8. Pemodelan elemen profil WF 300x150x9x13 untuk balok tinggi SRC pada ABAQUS.



Gambar 5.7. Letak titik deformasi pada balok tinggi RC. Titik 1 Tegangan yang terjadi pada titik 1 = 126 MPa



Gambar 5.9. Pemodelan elemen beton netto balok tinggi SRC pada ABAQUS.



Titik 2 Deformasi pada titik 2 sebesar = 8,684 mm Tegangan yang terjadi pada titik 2 = 46,14 Mpa Titik 3 Tegangan yang terjadi pada titik 3 = 126 MPa Selanjutnya akan dianalisa balok tinggi SRC dengan menggunakan software ABAQUS versi 6.7. Adapun nama masingmasing balok tinggi adalah ACI-I-SRC, STM-I-SRC, STM-H-SRC dan STM-MSRC. Pemodelan pada balok tinggi SRC dapat dilihat pada gambar 5.8 sampai 5.16. Pada balok tinggi SRC digunakan WF 300x150x9x13, maka : Vw = 0,6 fy . t . d = 0,6 . 414 . 9 . 300 = 670680 N Mn = Z . Fy = 522 E-03 . 250



Gambar 5.10. Assembly elemen profil WF 300x150x9x13 pada balok tinggi SRC.



Gambar 5.11. Assembly elemen beton netto balok tinggi SRC.



Gambar 5.14. Interaction pada setiap elemen balok tinggi SRC.



Gambar 5.15. Bentuk deformasi balok tinggi SRC akibat beban terpusat (P = 2670 kN). Gambar 5.12. Perletakan Sendi-Rol pada balok tinggi SRC.



Gambar 5.16. Bentuk deformasi profil WF 300x150x9x13 pada balok tinggi SRC akibat beban terpusat (P = 2670 kN). Gambar 5.13. Pembebanan balok tinggi SRC (beban terpusat).



Dari hasil analisa ABAQUS di atas, lendutan dan tegangan yang terjadi akibat bebab terpusat pada balok tinggi RC dan SRC dapat dilihat pada tabel 5.1 di bawah ini. Tegangan yang terjadi pada titik lendutan maksimum balok tinggi SRC adalah 38,03 MPa.



Tabel 5.1 Lendutan dan tegangan yang terjadi pada balok tinggi RC dan SRC Lendutan Maximum Tegangan Maximun di beton Tegangan Maximum di baja



Balok Tinggi RC



Balok Tinggi SRC



8,68 mm



7,34 mm



126 MPa



163 MPa



-



100,7 MPa



BAB VI ANALISA PENAMPANG BALOK TINGGI 6.1 Analisa Balok Tinggi Pada analisa Balok tinggi ini akan diasumsi menerima beban lentur arah X mulai beban 0 - runtuh. Hasil analisa dari Xtract adalah sebagai barikut:



Gambar 6.2



Tegangan Regangan Mutu Beton



Grafik di atas menggambarkan tegangan regangan terhadap mutu beton yang digunakan. Dimana f’c= 27,6 Mpa dan batas kekuatan beton = 35,88 Mpa.



6.2 Analisa Balok Tinggi ACI-I-RC 6.2.1 Momen Curvature Gambar 6.1. Pemodelan hasil Xtract Balok ACI-I-RC



Gambar 6.3. Grafik Mxx ACI-I-RC



Dari grafik dapat dilihat kemampuan struktur saat menerima momen. Sampai pada kondisi leleh penampang tulangan mampu menerima momen



sebesar 156300 N.m dan Mu =



353900 N.m. 6.3 Analisa Balok Tinggi STM-I-RC 6.3.1 Momen Curvature



Gambar 6.5. Grafik Mxx STM-H-RC Dari grafik dapat dilihat kemampuan struktur saat menerima momen. Sampai pada kondisi leleh penampang tulangan mampu menerima momen sebesar 81780 N.m dan Mu = 200200



N.m. Gambar 6.4. Grafik Mxx STM-I-RC



6.5 Analisa Balok Tinggi STM-M-RC 6.5.1 Momen Curvature



Dari grafik dapat dilihat kemampuan struktur saat menerima momen. Sampai pada kondisi leleh penampang tulangan mampu menerima momen



sebesar 110000 N.m dan Mu =



275500 N.m. 6.4 Analisa Balok Tinggi STM-H-RC 6.4.1 Momen Curvature



Gambar 6.6. Grafik Mxx STM-M-RC Dari grafik dapat dilihat kemampuan struktur saat menerima momen. Sampai pada kondisi leleh penampang tulangan mampu menerima



momen sebesar 64440 N.m dan Mu = 160100



Dari grafik dapat dilihat kemampuan struktur



N.m.



saat menerima momen. Sampai pada kondisi



6.6 Analisa Balok Tinggi ACI-I-SRC 6.6.1 Momen Curvature



leleh penampang WF 300x150x9x13 mampu menerima momen



sebesar 455400 N.m dan



Mu = 677100 N.m. 6.8 Analisa Balok Tinggi STM-H-SRC 6.8.1 Momen Curvature



Gambar 6.7. Grafik Mxx ACI-I-SRC Dari grafik dapat dilihat kemampuan struktur saat menerima momen. Sampai pada kondisi leleh penampang WF 300x150x9x13 mampu menerima momen



sebesar 515400 N.m dan



Mu = 817000 N.m. 6.7 Analisa Balok Tinggi STM-I-SRC 6.7.1 Momen Curvature



Gambar 6.8. Grafik Mxx STM-I-SRC



Gambar 6.9. Grafik Mxx STM-H-SRC Dari grafik dapat dilihat kemampuan struktur saat menerima momen. Sampai pada kondisi leleh penampang WF 300x150x9x13 mampu menerima momen sebesar 462200 N.m dan Mu = 719400 N.m.



6.9 Analisa Balok Tinggi STM-M-SRC 6.9.1 Momen Curvature



Dalam hal ini dapat dilihat pada tabel 6.2 berikut ini. Tabel 6.2 Peningkatan Nilai My dan Mu pada balok tinggi SRC dibandingkan dengan balok tinggi RC. Nama Balok Naik Naik Tinggi (%) (%) ACI-I-SRC 229,75 130,85 STM-I-SRC 314 145,77 STM-H-SRC 465,17 259,34 STM-M-SRC 600,96 334,16



BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN 7.1. Kesimpulan



Gambar 6.10. Grafik Mxx STM-M-SRC Dari grafik dapat dilihat kemampuan struktur saat menerima momen. Sampai pada kondisi leleh penampang WF 300x150x9x13 mampu menerima momen sebesar 451700 N.m dan Mu = 695100 N.m. Dari hasil analisa penampang masingmasing balok tinggi di atas, diketahui bahwa momen saat leleh pertama dan momen ultimate yang terjadi akibat bebab terpusat pada balok tinggi RC dan SRC dapat dilihat pada tabel 6.1 di bawah ini. Tabel 6.1 Nilai My dan Mu tinggi. Nama Balok My Tinggi (N.m) ACI-I-RC 156300 STM-I-RC 110000 STM-H-RC 81780 STM-M-RC 64440 ACI-I-SRC 515400 STM-I-SRC 455400 STM-H-SRC 462200 STM-M-SRC 451700



pada balok Mu (N.m) 353900 275500 200200 160100 817000 677100 719400 695100



Dari tabel di atas, dapat disimpulkan bahwa My yang terjadi pada balok tinggi ACI-I-SRC naik 229,75 %, sedangkan Mu yang terjadi pada balok tinggi ACI-ISRC naik 229,75 % jika dibandingkan dengan balok tinggi RC.



Dari hasil perhitungan secara analitis dan analisa struktur dengan menggunakan ABAQUS versi 6.7 dan XTRACT versi 2.6.2 diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. Kekuatan geser pada balok tinggi dengan metode geser analitis dan metode stratdan-pengikat menunjukkan tulangan geser terpasang untuk benda uji ACI-I-RC sudah memenuhi kekuatan geser yang terjadi akibat pembebanan, 2. Kekuatan lentur pada balok tinggi dengan metode geser analitis dan metode stratdan-pengikat menunjukkan tulangan geser terpasang untuk benda uji ACI-I-RC sudah memenuhi kekuatan geser yang terjadi akibat pembebanan. 3. Untuk benda uji STM-M-RC tidak memenuhi perhitungan kekuatan geser. 4. Hasil ABAQUS menunjukkan arah beban geser dan lentur yang terjadi, dimana tegangan geser maksimum sebesar 126 MPa pada balok tinggi RC. 5. Analisa penampang lentur dengan XTRACT versi 2.6.2 diperoleh hasil kekuatan momen yang lebih besar jika digunakan profil WF 300x150x9x13 pada balok tinggi.



7.2. Saran Perlu dilakukan pengujian balok tinggi dengan menggunakan penampang baja komposit (SRC) untuk memperoleh hasil yang lebih baik dari uji eksperimental.