11048-10-300243713786
DESCRIPTION
454TRANSCRIPT
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 1/16
X - 1
BAB X
KEKUATAN DAN PERILAKU TORSIONAL
X.1. Pendahuluan
Torsi terjadi pada struktur beton monolit terutama dimana beban bekerja pada
jarak sumbu longitudinal komponen struktural. Balok ujung di panel lantai, balok
tepi yang memikul beban dari satu sisi, kanopi atau atap halte bus yang berasal
dari balok dan kolom monolit serta balok keliling lubang lantai, adalah contoh-
contoh elemen struktural yang mengalami momen puntir. Momen ini kadang-
kadang menimbulkan tegangan geser yang berlebihan. Sebagai akibatnya, retak
yang cukup parah akan terjadi jauh di atas batas daya layan yang diizinkan,
kecuali apabila penulangan torsional khusus digunakan. Pada balok tepi di dalam
sistem struktural, besarnya kerusakan akibat torsi biasanya tidak parah. Ini
disebabkan oleh redistribusi tegangan pada struktur. Sekalipun demikian,
kehilangan integritas akibat torsi harus selalu dihindari dengan desain
penulangan torsional yang memadai. Sebagian besar balok beton yang
mengalami puntir adalah adalah yang penampangnya mempunyai komponen
persegi panjang, sebagai contoh, penampang bersayap seperti balok T dan
balok .
Pada penampang persegi panjang, masalah torsi biasanya rumit. Penampang
yang semula datar akan mengalami pilin !warping " sebagai akibat dari momen
torsi yang bekerja. Momen ini menimbulkan tegangan geser melingkar dan
aksial, dengan tegangan nol terjadi di pojok-pojok penampang dan di pusat berat
persegi panjang, sedangkan nilai-nilai maksimum terjadi di tengah-tengah
tepinya, seperti terlihat dalam #ambar $.%. Tegangan geser torsional maksimum
di titik & dan B, yaitu di tengah tepi penampang yang lebih besar. 'erumitan ini,
ditambah dengan kenyataan bah(a beton bertulang dan beton prategang tidak
homogen dan tidak isotropik.
Berdasarkan analisis elastisitas, beberapa rumus pendekatan untuk
memperkirakan tegangan geser puntir maksimum dapat dilihat pada Tabel $.%.
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 2/16
X - "
Ta#el X.1. Te$an$an !e%er A&i#at T'r%i
X.". T'r%i Pada Ele(en Bet'n Bertulan$ Dan Bet'n Prate$an$
Torsi jarang terjadi pada struktur beton tanpa disertai oleh lentur dan geser. *leh
karena itu, pemahaman yang memadai mengenai kontribusi beton polos pada
suatu penampang dalam menahan sebagian dari tegangan gabungan yang
berasal dari torsi, aksial, geser atau lentur. 'apasitas beton polos dalam
menahan torsi yang disertai beban lain, dalam banyak hal, lebih rendah
dibandingkan dengan apabila tidak ada beban lainnya. +engan demikian,
penulangan torsional harus digunakan untuk menahan torsi yang berlebihan.
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 3/16
X - )
&danya penulangan transersal dan longitudinal untuk menahan sebagian dari
momen torsional mengharuskan penggunaan pembagian momen torsi pada
penampang seperti berikut. ika
Tn adalah Tahanan torsional nominal total yang diberikan oleh penampang,
termasuk penulangan.
Tc adalah Tahanan torsional nominal beton polos
Ts adalah Tahanan torsional penulangan
Maka
Tn * T+ , T%
X.".1. Ke%ei(#an$an !e%er Ele(en
Sebuah elemen membran bujur sangkar satuan dengan tebal t mengalami aliran
geser / akibat geser murni dalam #ambar $.%. Penulangan dalam arah
longitudinal l dan transersal t mengalami tegangan satuan masing-masing1
s
f l
dan s
f t sedemikian sehingga aliran geser / dapat dide0inisikan dengan
persamaan keseimbangan ( ) θ tan
1 F q =
dimana 1% satuan 21
1
s
f A l dan
( ) θ cot1
F q =
+imana 1% satuan 2 s
f A vt . &l dan &t adalah luas penampang tulangan, dan sl
dan s masing-masing adalah jarak dalam arah l dan t.
+ari geometri segitiga-segitiga di dalam #ambar $.%, aliran geser dapat juga
dide0inisikan dengan
( ) θ θ cossint f q D=
ika penulangan dalam kedua arah diasumsikan telah leleh, maka persamaan-
persamaan di atas akan menghasilkan
lx
ly
F
F =θ tan
dan
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 4/16
X -
lxly y F F q =
dimana subskrip y menunjukkan lelehnya tulangan
a/ Ele(en $e%er te#al t / #/. 'del Ran$&a Batan$
!a(#ar X.1. Ke%ei(#an$an !a0a-$a0a di !e%er Ele(en
X.".". Ke%ei(#an$an Pada T'r%i Ele(en
'asus batang berlubang dengan berbagai bentuk dan tebal berariasi dibahas
disini !#ambar $.3". Batang ini mengalami torsi murni.
!a(#ar X.". Ke%ei(#an$an !a0a-!a0a T'r%i di Silinder Berlu#an$.
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
!a". Penampang Silinder yangMengalami Torsi
!b". 4lemen #eser dari +inding Silinder
yang Memiliki Tebal h Berariasi.
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 5/16
X -
Te'ri St-2enant menyatakan bah(a bentuk penampang tetap tidak berubah
pada saat mengalami de0ormasi kecil elastis dan de0ormasi pilin !warping " yang
tegak lurus penampang akan sama di sepanjang sumbu komponen struktur
tersebut. +engan demikian, dapat diasumsikan bah(a hanya tegangan geser
yang timbul di dinding batang dalam bentuk aliran geser q dalam #ambar $.3.!a"
dan bah(a tidak ada tegangan normal sebidang di dinding batang. &pabila
elemen kecil dinding &B5+ ditinjau tersendiri dalam #ambar $.3.!b", maka aliran
geser dalam arah l harus sama dengan aliran geser dalam arah t , atau
21 t t l l τ τ =
Berdasarkan hal ini, aliran geser q dipandang konstan di seluruh penampang.
#aya torsional pada jarak kecil dt di sepanjang alur aliran geser adalah /dt
sehingga tahanan torsional terhadap momen torsional eksternal T dalam #ambar
$.3.!a" adalah
∫ = dt r qT
Pada #ambar $.3.!a" terlihat bah(a rdt di dalam integral sama dengan dua kali
luas segi tiga yang diarsir yang dibentuk oleh r dan dt . umlah luas total di
seluruh penampang menghasilkan
o Adt r 2=∫
dimana &o 2 luas penampang yang dibatasi oleh garis pusat aliran geser. +engan
mensubstitusikan 3&o , maka
o A
T q
2=
+engan mengabaikan pilin, elemen garis yang mengalami torsi murni pada
batang berdinding dalam #ambar $.3.!a" menjadi identik dengan elemen geser
membran dalam #ambar $.%.!a". adi, dengan mensubstitusikan aliran geser q,
maka akan didapatkan tiga persamaan untuk torsi berikut ini
( ) θ tan21
o
o
A p
F T =
dimana o p F F 11
=
po adalah keliling alur aliran geser.
1 F adalah gaya longitudinal total akibat torsi
( ) θ cot2 ot A F T =
( )( ) θ θ cossin2 o D At F T =
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 6/16
X - 3
Pada saat leleh, persamaan dapat ditulis
θ cot2
s
f A AT
yt o
n =
dimana Tn adalah kuat momen torsional maksimum
Penulangan torsional yang dibutuhkan dalam arah transersal dan longitudinal
adalah
θ cot2 yo
nt
f A
sT A =
( )θ 2
1 cotl
yl
yvt l s
f
f
s
A A
=
+imana &l % adalah luas satu batang tulangan longitudinal. ika s l adalah jarak
tulangan longitudinal yang menunjukkan keliling ph as tulangan torsional
transersal tertutup yang terluar, maka
θ 2
cot
=
yl
yv
h
t
l f
f p
s
A A
dimana &l adalah luas total semua tulangan torsional longitudinal di penampang.
X.).De%ain Bal'& Bet'n Prate$an$ 0an$ en$ala(i !a#un$an T'r%i-!e%er
A&i#at Lentur
ika tidak ada beban puntir terpusat dalam rentang jarak h63 dari muka tumpuan,
maka penampang berjarak kurang daripada h63 dari muka tumpuan boleh
direncanakan untuk torsi, Tu , seperti yang dihitung pada jarak h63. &kan tetapi,
jika terdapat beban puntir terpusat dalam rentang jarak h63 dari muka tumpuan
maka penampang kritis haruslah diambil di muka tumpuan.
Berikut ini adalah prosedur perhitungan gabungan torsi dan geser pada analisis
beton prategang, yaitu
%. 'lasi0ikasikan apakah torsi yang bekerja adalah torsi keseimbangan ataukah
torsi keserasian. Tentukan penampang kritis dan hitunglah momen torsional
ter0aktor Tu. Penampang kritis ini diambil pada jarak h63 dari muka tumpuan
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 7/16
X - 4
pada balok beton prategang. ika Tu lebih kecil dari pada
'
2' 31
12 c
cp
cp
cpc
f
f
p
A f +
φ untuk beton prategang, maka e0ek torsional diabaikan.
dimana
&cp 2 luas yang ditutupi oleh keliling penampang beton, 7oyo
Pcp 2 keliling luar penampang beton &cp, 3!7o8yo"
0 cp 2 tegangan tekan di beton sesudah semua kehilangan prategang di pusat
berat penampang yang menahan beban
!a(#ar X.). Pen$ertian A+5 dan P+5
3. 5ek apakah momen torsional ter0aktor Tu menyebabkan torsi keseimbangan
atauakah keserasian. )ntuk torsi keserasian, batasilah momen torsional
desain pada nilai yang terkecil di antara momen aktual Tu atau
'
2' 31
3c
cp
cp
cpc
u
f
f
p
A f T +
= φ
untuk komponen struktur prategang. 9ilai
kekuatan nominal desain Tn sedikitnya harus sama denganφ
uT yaitu dengan
membuat dimensi penampang melintang harus memenuhi ketentuan sebagai
berikut
a. Penampang Solid
+≤
+
3
2
7.1
'
2
2
c
w
c
oh
hu
w
u f
d b
V
A
pT
d b
V φ
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 8/16
X - 6
b. Penampang berlubang
+≤
+
3
2
7.1
'
2
c
w
c
oh
hu
w
u f
d b
V
A
pT
d b
V
φ
dimana
&oh 2 luas yang ditutupi oleh as tulangan torsional transersal tertutup paling luar
Ph 2 keliling as tulangan torsional transersal tertutup yang paling luar
φ 2 :.;< !untuk geser dan torsi"
A'h * daerah 0an$ diar%ir
!a(#ar X.. De7ini%i A'h dan Ph
ika tebal dinding lebih kecil dari padah
oh
p
A, maka
27.1 oh
hu
A
pT harus diambil
sama dengan
t A
T
oh
u
7.1
, dengan t adalah tebal dinding penampang berongga
pada lokasi dimana tegangannya diperiksa pada kondisi sebagai berikut
d b M
d V f V w
u
uc
c
+= 5
20
'
,
dimana
d b f V wcc
'
6
1≤
d b f V wcc
'4.0≤
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 9/16
X - 8
0.1≤u
u
M
d V
+engan Mu adalah momen ter0aktor yang terjadi secara bersamaan dengan = u
pada penampang yang ditinjau. !lihat bab $"
>. Pilihlah sengkang tertutup torsional yang diperlukan sebagai penulangan
transersal dengan menggunakan kuat leleh maksimum sebesar ?:: MPa.
&dapun persamaan yang didunakan dalam perhitungan adalah sebagai berikut
θ cot2
s
f A AT
yvt o
n =
θ φ
cot2
s
f A AT yvt ou =
θ φ cot2 yvo
ut
f A
T
s
A=
dimana
&o 2 uas bruto yang ditutupi oleh alur aliran geser
&t 2 uas penampang satu kaki sengkang tertutup transersal
0 y 2 'uat leleh tulangan torsional transersal tertutup
@ 2 sudut diagonal tekan di analogi rangka batang ruang untuk torsi
&pabila nilai &o dan @ dari analisis tidak diperoleh, maka nilai &o dapat dihitung
berdasarkan persamaan oho A A 85.0= dan nilai @ 2 ?<: untuk komponen
struktur nonprategang serta @ 2 >;.<o untuk komponen struktur prategang
dengan gaya prategang e0ekti0 tidak kurang dari ?:A kuat tarik tulangan
longitudinal. Sehingga, penulangan longitudinal yang harus ditambah untuk
menahan puntir tidak boleh kurang dari
θ 2
cot
=
yl
yv
h
t
l f
f p
s
A A
dimana
0 yl 2 kuat leleh tulangan torsional longitudinal
Tetapi tidak boleh kurang dari
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 10/16
X - 19
−=
yl
yv
ht
yl
cpc
l f
f p
s
A
f
A f A
'
min
5
dimana
s
At
tidak boleh kuarang yv
w
f
b
6
1
.
Spasi tulangan sengkang puntir !sengkang transersal" tidak boleh melebihi nilai
terkecil antara ρh6 atau >:: mm.
Tulangan longitudinal yang dibutuhkan untuk menahan puntir harus
didistribusikan di sekeliling perimeter sengkang tertutup dengan spasi tidak boleh
melebihi >:: mm, dan diameter tulangan longitudinal tersebut haruslah minimal
sama dengan %63? spasi sengkang, tetapi tidak kurang darripada %: mm.
?. Citunglah tulangan geser & yang diperlukan per unit jarak dalam potongan
transersal. =u adalah gaya geser eksternal ter0aktor di penampang kritis, c
adalah tahanan geser beton di badan, dan =s adalah gaya geser yang akan
ditahan sengkang
d f
V
s
A
y
sv =
dimana
cn s V V V −= dan
d b M
d V f V w
u
uc
c
+= 5
20
'
,
d b f d b f V wcwcc
''
6
14.0 ≥≤ D 0.1≤
u
u
M
d V
=n 2φ
uV
<. +apatkan luas sengkang tertutup &t untuk torsi dan geser, dan desainlah
sengkangnya, sedemikian sehingga
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 11/16
X - 11
vt vt A A A += 2
E terkecil diantara yv
w
f
sb
3
1 atau
w
p
y
pu ps
b
d
d f
s f A
80
Tulangan puntir harus dipasang melebihi jarak minimal !b t 8 d" di luar daerah
dimana tulangan puntir dibutuhkan secara teoritis. !b t adalah lebar penampang
yang dibatasi oleh sengkang penahan puntir".
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 12/16
X - 1"
!a(#ar X.. Al$'rit(a Perhitun$an Puntir
C'nt'h X.1
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 13/16
X - 1)
Fencanakan struktur berikut terhadap puntir. )kuran penampang <:: 7 ;<: mm.
#aya prategang P 2 3<: k9, Tu 2 %:< k9M, 0Gc2>3.< MPa, 0 ys 2 >3: MPa,
0 yt 2 ?:: MPa.
Penyelesaian
& 2 <:: 7 ;<: 2 >;< ::: mm3
67.0375000
250000===
A
P f c MPa
34.02
67.0
2==c f MPa
Pcp 2 3 !<::8;<:" 2 3<:: mm
)ntuk sengkang dan tulangan memanjang digunakan +%>
uas tulangan sengkang dan memanjang 2 133134
1 2 === x x A A v s π mm3
Menurut S9I 3::3, jika gaya prategang tidak kurang dari ?: A kuat tarik
tulangan memanjang, maka θ 2 ?<. #aya prategang P 2 3<: k9 lebih besar dari
nilainya dibandingkan dengan ?:A 7 ?:: 7 %>> 7 %:-> 2 3%.3 k9, sehingga θ 2
?<.
- 5hek apakah pengaruh puntir dapat diabaikan atau tidak
'
2' 31
12105
c
cp
cp
cpc
u
f
f
p
A f kN T +
≥=
φ
kNm x x
kNmT u 3.23105.32
67.031
2500
375000
12
5.3275.0105
6
2
=+
≥= −
dan
'
2' 31
3105
c
cp
cp
cpc
u
f
f
p
A f kNmT +
≥=
φ
kNm x x
kNmT u 2.93105.32
67.031
2500
375000
3
5.3275.0105
6
2
=+
>= −
Puntir tidak dapat diabaikan
- Citung kuat puntir penampang,
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 14/16
X - 1
θ cot2
s
f A AT
yvt o
n =
kNm x x x x
T o
n 1141045cot280
3201333750002 6 == −
ika dihitung dengan persamaan tegangan utama, maka kuat puntir
penampang adalah
( )
−+
=
22
2
2
fc fc f t t τ D 85.25.0
' == ct f f MPa
( ) ( ) 34.034.085.2 22 −+= t τ
17.3=t τ MPa
hb
hbT p
t 2
23 +=τ
nt
p T kNm x x
x x
h
b
hbT >=
+
=
+
= −16.13710
750
50023
75050017.3
23
622τ
+ari kedua harga kuat puntir, diambil nilai yang terkecil dari dua hasil
perhitungan di atas, Tn 2 %%? k9m dan Tp 2 %>;.%H, yaitu Tn 2 %%? k9m
5oba sengkang diameter %> mm, & 2 &s 2 3 7 :.3< 7 π 7 %>3 2 33H mm3
7%2 <:: 3 !3<" 2 ?<: mm
y%2 ;<: 3 !3<" 2 ;:: mm
'uat puntir yang disumbangkan oleh sengkang saja adalah
kNm x x x x x
s
y x A f Ts
s y1.6510
280
7004502263208.08.0611 === −
Tulangan memanjang dipakai + %> dengan luas penampang
&m 2 &t 2 %>> mm3
( ) ( ) 211928
280
700450226mm
s
y x A A s
m =+
=+
=
umlah tulangan memanjang 2 7133
928= buah dibagikan secara merata
kepada keliling penampang pada jarak yang sama.
)ntuk mengetahui perbandingan dengan kode praktik perlu dicek dengan
menggunakan persamaan berikut
ph 2 3 !?<: 8 ;::" 2 3>:: mm
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 15/16
X - 1
222 87445cot400
3202300
280
133cot mm x x
f
f p
s
A A o
yt
ys
h s
m =
=
= θ
Persyaratan tulangan sengkang tertutup minimum menurut S9I 3::3 adalah
2
'
1563201200
2805005.3275
1200
752 mm
x
x x x
f
sb f A A
ys
wc
t v ===+
2146
3203
280500
32 mm
x
x
f
sb A A
ys
wt v ==≥+
+ari dua nilai di atas !& 8 3&t" diambil terbesar, yaitu %<H mm3. Tulangan yang
akan dipasang, yaitu sengkang +%>-3: mm, mempunyai nilai !& 8 3&t"
sebesar
!& 8 3&t" 2 33H 8 3 !3>>" 2 ?J3 mm3
E %<H mm3
Sehingga penggunaan sengkang +%>-3: memenuhi persyaratan minimum.
Persyaratan tulangan memanjang minimum
ph 2 3 !?<: 8 ;::" 2 3>:: mm
2
min 1353
400
3202300
280
133
40012
3750005.325mm x x
x
x Al =
−=
+engan syarat 26.03206
500
648.0
280
133==≥==
x f
b
s
A
ys
wt
Persyaratan tulangan memanjang minimum berlaku karena syarat di atas
dipenuhi. arak sengkang maksimu adalah terkecil dari
%. mm ph 288
8
2300
8== , atau
3. >:: mm, atau
>. !bt 8 d" 2 ?:: 8 :. !;<:" 2 %::: mm
arak sengkang maksimum adalah 3 mm sehingga tetap dipakai sengkang
puntir +%>-3: mm. 'arena sisi ba(ah sudah banyak ditempati untuk tulangan
untuk lentur maka pemasangan tulangan memanjang puntir diatur seperti
gambar berikut
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!
7/21/2019 11048-10-300243713786
http://slidepdf.com/reader/full/11048-10-300243713786 16/16
X - 13
arak tulangan memanjang adalah 2333
)25(2750=
−, kurang dari >:: mm
yang disyaratkan. +iameter tulangan memanjang harus lebih besar dari nilai
terbesar di antara mm s
67.1124
280
24== dan %: mm. +engan demikian dapat
disimpulkan bah(a untuk menahan puntir dipakai sengkang +%>-3: dan
tulangan memanjang ; +%>.
Pusat Pengembangan Bahan &jar - )MB Ria Catur Yulianti ST.TBETON PRATE!AN!