Bab 7 Geser Pada Balok [PDF]

Citation preview

BUKU AJAR - STRUKTUR BETON I



BAB 7



GESER PADA  BALOK



KAD : “Setelah mempelajari dan mendiskusikan materi ini, mahasiswa mampu melakukan perencanaan tulangan geser balok dan mengetahui sistem pembebanan pada portal.” INDIKATOR :  Mahasiswa dapat melakukan pendetailan tulangan geser pada balok  Mahasiswa dapat menghitung kuat geser tulangan sengkang  Mahasiswa dapat menghitung cara pembebanan pada portal REFERENSI :  SNI 2847-2013  Perancangan beton bertulang menurut SNI 2847 2013 Agus Setiawan  Edward Nawy, Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar  Ali Asroni, Balok dan Pelat Beton Bertulang DAFTAR MATERI : 7.1 Pengenalan geser pada balok 7.2 Perencanaan tulangan geser pada balok 7.3 Gambar tulangan geser pada balok 7.4 Pengenalan sistem pembebanan pada portal 7.5 Menghitung pembebanan pada portal 7.6 Sistem distribusi pembebanan pada pelat



2018 104



BAB 7 GESER PADA BALOK 7.1 Pengenalan Geser pada Balok Perilaku balok beton bertulang pada keadaan runtuh karena geser sangat berbeda dengan keruntuhan karena lentur. Balok dengan keruntuhan geser, umumnya tanpa peringatan terlebih dahulu. Perilaku keruntuhan geser bersifat getas/brittle, oleh karena itu perlu dirancang penampang yang cukup kuat untuk memikul gaya geser. Tulangan geser diperlukan karena pada dasarnya ada 3 jenis retak pada struktur, yaitu: 1. Retak lentur murni (frexural crack), retak yang terjadi di daerah yang mempunyai momen lentur besar. Arah retak hampir tegak lurus sumbu balok 2. Retak geser lentur (frexural shear crack), retak yang terjadi pada bagian balok yang sebelumnya telah terjadi keretakan lentur. Jadi retak geser lentur merupakan perambatan retak miring dari retak yang sudah terjadi sebelumnya. 3. Retak geser murni (shear crack), retak yang terjadi pada daerah dimana gaya geser maksimum bekerja dan tegangan normal sangat kecil.



Gambar 7.1 Retak pada Balok



105



Adapun jenis-jenis tulangan geser adalah: 1. Sengkang (stirrup) yang tegak lurus terhadap sumbu balok/pembesian longitudinal 2. Sengkang miring 3. Kombinasi antara sengkang tegak dan miring 4. Sengkang spiral, biasanya digunakan untuk kolom-kolom bulat Tulangan geser pada dasarnya mempunyai fungsi, yaitu: 1. Memikul sebagian gaya geser rencana Vu 2. Membatasi bertambahnya retak diagonal 3. Memegang dan mengikat tulangan memanjang pada posisinya sehingga tulangan memanjang dapat berfungsi dengan baik dalam menahan lentur 4. Memberikan ikatan pada daerah beton yang tertekan terutama apabila digunakan sengkang tertutup 7.2 Perencanaan Tulangan Geser Pada Balok Berdasarkan SNI 2847-2013 perencanaan penampang akibat geser harus didasarkan pada rumus: Vu ≤ ϕ Vn Dimana: Vu = Gaya geser terfaktor pada penampang yang ditingjau Φ = Faktor reduksi geser, yaitu 0,6 Vn = Kekuatan geser nominal Kekuatan geser nominal ditentukan dengan memperhitungkan kontribusi beton maupun tulangan sengkang, sehingga: Vn = Vc + Vs Dimana: Vc = Gaya geser yang dapat dipikul oleh beton Vs = Gaya geser yang dapat dipikul oleh tulangan geser/sengkang



106



7.3 Gambar Tulangan Geser Pada Balok



Gambar 7.2 Tulangan Geser dan Tulangan Lentur



Gambar 7.3 Pemasangan Tulangan Geser Balok



107



7.4 Pengenalan Sistem Pembebanan pada Portal Portal merupakan struktur rangka utama dari gedung yang terdiri atas komponen-komponen balok dan kolom yang saling bertemu pada titik-titik simpul (buhul), dan berfungsi sebagai penahan beban dari gedung. Untuk merencanakan portal yang berkualitas serta bermutu tinggi maka diperlukan ketelitian dalam penghitungan. Merencanakan portal perlu memperhatikan syarat-syarat dan ketentuan yang berlaku yang tercantum dalam peraturan gempa maupun peraturan beton baik menggunakan peraturan yang berstandar nasional maupun internasional. Dalam merencankan portal perlu adanya hitungan analisis struktur untuk mengetahui besarnya gaya dan momen yang terjadi pada portal akibat beban-beban yang bekerja. Dari hitungan analisis struktur tersebut dapat ditentukan besarnya dimensi balok, kolom, sloof, plat lantai, plat atap dan pondasi yang diperlukan akibat beban yang bekerja. Untuk mempermudah hitungan analisis tersebut dapat dihitung menggunakan alat bantu program komputer berupa SAP 2000 Non Linier, Etabs, San pro, dan sebagainya. Sistem perencanaan struktur gedung portal beton bertulang menurut peraturan gempa maupun peraturan beton 2002, dapat dilaksanakan dengan 3 (tiga) cara, yaitu: 1). Sistem perencanaan gedung dengan prinsip elastik penuh. 2). Sistem perencanaan gedung dengan prinsip daktail parsial. 3). Sistem perencanaan gedung dengan prinsip daktail penuh. Dari uraian di atas maka kebutuhan material pada perencanaan portal beton bertulang dengan beda sistem daktilitas dan beda wilayah gempa, maka hasil akhir perencanaan akan berbeda juga.



108



7.5 Menghitung Pembebanan pada Portal



Gambar 7.4 Diagram Perencanaan Tulangan Geser Balok



109



7.6 Sistem Distribusi Pembebanan pada Pelat



Gambar 7.5 Sistem Distribusi Pembebanan Pelat Dari pembebanan di atas harus dikonversi: Beban trapezium : beban terbagi rata Beban segitiga : beban terbagi rata Dasar konversi : nilai maksimum yang sama antara kedua bentuk pembebanan tersebut, dengan pembebanan merata asumsi sendi-rol.



110



Beban Segitiga I



Gambar 7.6 Beban Segitiga I Mmax (gambar 1) . q1 . L2 . q1



= Mmax (gambar 2) = . q 2 . L2 = . q2



q2



=



q2 q2



= . q1 = 0,7 . q1



. q1



Beban Segitiga II



Gambar 7.7 Beban Segitiga II



111



Mmax (gambar 1) = Mmax (gambar 2) 2 2 . q1 . L - . q1 . L = . q2 . L2 0,0617 . q1 . L2 = 0,125 . q2 . L2 = 0,4936 . q1 q2 q2 ≈ 0,5 . q1 Beban Trapesium



Gambar 7.8 Beban Trapesium Mmax (gambar 1) . q3 . (3L2-4a2)



= Mmax (gambar 2) = . q 2 . L2



q2



=



q2 q2



= (3L2-4a2) ² = 0,5 s/d 0,9 q3



.



²



(3L2-4a2)



112



7.7 Ringkasan Bab 7 Perilaku balok beton bertulang pada keadaan runtuh karena geser sangat berbeda dengan keruntuhan karena lentur. Balok dengan keruntuhan geser, umumnya tanpa peringatan terlebih dahulu. Perilaku keruntuhan geser bersifat getas/brittle, oleh karena itu perlu dirancang penampang yang cukup kuat untuk memikul gaya geser. Tulangan geser diperlukan karena pada dasarnya ada 3 jenis retak pada struktur yaitu retak lentur murni (frexural crack), retak yang terjadi didaerah yang mempunyai momen lentur besar, arah retan hampir tegak lurus sumbu balok; retak geser lentur (frexural shear crack), retan yang terjadi pada bagian balok yang sebelumnya telah terjadi keretakan lentur, jadi retak geser lentur merupakan perambatan retak miring dari retak yang sudah terjadi sebelumnya dan retak geser murni (shear crack), retak yang terjadi pada daerah dimana gaya geser maksimum bekerja dan tegangan normal sangat kecil. Adapun jenis-jenis tulangan geser adalah Sengkang (stirrup) yang tegak lurus terhadap sumbu balok/pembesian longitudinal, Sengkang miring, Kombinasi antara sengkang tegak dan miring, Sengkang spiral, biasanya digunakan untuk kolom-kolom bulat Tulangan geser pada dasarnya mempunyai fungsi, yaitu Memikul sebagian gaya geser rencana Vu, Membatasi bertambahnya retak diagonal, Memegang dan mengikat tulangan memanjang pada posisinya sehingga tulangan memanjang dapat berfungsi dengan baik dalam menahan lentur, Memberikan ikatan pada daerah beton yang tertekan terutama apabila digunakan sengkang tertutup. Portal merupakan struktur rangka utama dari gedung yang terdiri atas komponen-komponen balok dan kolom yang saling bertemu pada titik-titik simpul (buhul), dan berfungsi sebagai penahan beban dari gedung. Untuk merencanakan portal yang berkualitas serta bermutu tinggi maka diperlukan ketelitian dalam penghitungan. Merencanakan portal perlu memperhatikan syarat-syarat dan ketentuan yang berlaku yang tercantum dalam peraturan gempa maupun peraturan beton baik menggunakan peraturan yang berstandar nasional maupun internasional.



113



7.8 Contoh Soal Tulangan Geser Diketahui balok persegi seperti tergambar. Bila digunakan mutu beton f’c = 20 Mpa, mutu baja fy = 400 Mpa, selimut beton 50 mm. Beban terfaktor qu sebesar 110 KN/m. Lebar balok 300 mm, tinggi balok 550 mm. Ditanya: Rencanakan penulangan geser balok tersebut,



114



Penyelesaian : 1. Mencari gaya geser rencana a. Gaya geser rencana pada muka tumpuan . Vu = = = 330 KN b. Gaya geser rencana pada jarak “d” dari muka tumpuan penampang kritis pertama adalah pada jarak d = 500 mm dari muka tumpuan balok (setengah bentang = 3m). Vu pada d adalah Vud =







=







= 275 KN



2. Kapasitas geser yang dapat dipikul beton ′ . bw . d = √20 . 300 . 500 = 111,81 KN Vc = 3. Cek apakah penampang mampu memikul gaya geser rencana ′ . bw . d = 4Vc



– Vc ≤ ,



– 111,81 = 254,86 ≤



√20 . 300 . 500 = 4Vc



254,86 447,213 OK Jadi penampang kuat memikul gaya geser rencana, tidak perlu diperbesar 4. Cek apakah perlu tulangan geser atau tidak > ,



>



,



254,86 KN > 5,91 KN => OK Vu > Vc => 275 KN > 0,75x111,81 KN => OK Buka tulangan geser minimum 5. Menentukan penulangan geser .



– Vc ≥ .



=



. .



=



′ . bw . d = 2. Vc



346,52KN ≥ I223,61KN Maka jarak sengkang, Smak = =



= 125mm



115



102 = 157 mm2



Dicoba digunakan tulangan ∅10, Av = 2x x .



.



Vs = = = 251,2kN < 346,52KN ( not OK ) Jadi jarak diperkecil sehingga Vs > 346,52 . . S= = = 90,61mm diambil 90 mm ,



Ø



³



Jadi jarak pada penampang kritis sejauh d = 500mm dari muka tumpuan adalah sebesar 90, mm sampai dengan gaya lintang dengan Vs = 251,52 kN. Pada soal ini, gaya geser untuk beban terdistribusi berkurang secara linier dari tumpuan ke tengah bentang balok. Oleh karena itu jarak sengkang dapat dikurangi sampai pada daerah yang memerlukan tulangan sengkang minimum. o



Pada daerah kritis sejauh d = 500 mm dari muka tumpuan Vn = = = 458,3KN, diperoleh S = 90,61 mm Ø



,



Jarak sisa dari tengah bentang Xd = 3000-500 =2500 mm o



Pada daerah X1, jarak sengkang S=



.



=



= 125mm



.



→ Vs1 = 251200N 125 = Vn1 = Vc + Vs1 = 1118,81 + 251,2 = 363,01KN , X1 dari tengah bentang, X1 = 2500x = 1980mm ,



o



Pada daerah X2 , jarak sengkang = S= 250 =



.



= 250mm



.



₂



→ Vs2 = 125600N



Vn2 = Vc + Vs2 = 111,81 + 125,6 = 237,41KN , X2 dari tegah bentang, X3 = 2500x = 609mm ,



116



117



7.9 Lembar Kerja Mahasiswa Selesaikan soal berikut ini secara individu: Sebuah balok terletak pada tumpuan sederhana dengan panjang bersih 6 m dan mendukung beban mati merata sebesar 21 kN/m (termasuk berat sendiri) dengan beban hidup merata 35 kN/m. Bila fc = 21 Mpa dan Fy = 275 Mpa serta penampang berukuran bw = 400 mm. Rencanakanlah dan gambar sketsa penulangan geser balok tersebut!



118