5 desain geser

Download 5 Desain Geser

Post on 22-Dec-2015

28 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

MMMMM

TRANSCRIPT

  • DESAIN GESER BETON PRA-TEGANG

  • PendahuluanTarget pemahaman materi geser pada beton pra-tegang diutamakan pada masalah desain maka pembahasan akan dikonsentrasikan pada penguasaan ketentuan dari Code (ACI 318) yang berkait dengan analisis dan prosedur desain dari penampang beton pra-tegang terhadap pengaruh gaya geser, sebelumnya juga akan dilakukan review mengenai konsep geser pada beton bertulang;ACI 318 banyak menumpukan rekomendasinya pada formula-formula empirik yang didapat dari banyak pengamatan atas pengujian di laboratorium dan kejadian aktual di lapangan yang berkait dengan keruntuhan atau kegagalan bangunan beton bertulang;Saat ini acuan dasar dari Code Beton kita saat ini adalah ACI 318-99, namun code ACI terbaru yang ada adalah ACI 318-05 walaupun tidak ada perubahan pada materi mengenai geser pada beton kecuali hal yang berkait dengan konsep Strut & Tie.

  • PendahuluanFacts: hampir semua komponen struktur beton bertulang dan pra-tegang mengalami / menerima beban geser;Pada umumnya geser pada suatu penampang tidak bekerja sendiri tetapi dalam kombinasi dengan pengaruh beban lentur, beban aksial, dan mungkin juga dengan torsi;Sejalan dengan hal tersebut maka disamping mempelajari pengaruh langsung dari gaya geser, perlu dipahami mekanisme interaksinya dengan beban lain yang bekerja secara bersamaan;Pada komponen lentur beton bertulang, mekanisme perlawanan geser komponen berkait erat dengan kondisi lekatan antara beton dengan tulangan yang ada dan dengan kondisi penjangkaran dari tulangan lentur tersebut;Kuat geser dari balok beton bertulang berkait erat dengan kuat tarik dan kuat tekan dari betonnya. Hal inilah yang menyebabkan tipe keruntuhan geser merupakan keruntuhan yang non-daktail.Pemahaman dari distribusi geser pada penampang merupakan bagian dari ilmu Mekanika Teknik (strength of materials) dan dengan demikian merupakan persyaratan awal (prerequisite) dari mata kuliah ini dan tidak akan dibahas dalam kuliah ini. Diasumsikan bahwa hal ini telah dikuasai dengan baik oleh mahasiswa.

  • LdxDiagram gaya geserdxywV-wdxVCC+dCT+dTTzbAiGaya geser horizontal sepanjang sebarang serat dari sebuah balok yg homogen, isotropic dan tidak retak dapat diturunkan dari keseimbangan dalam dari tegangan lentur elemen dx (infinitesimal) dimana besarnya tegangan geser vertikal dan horizontal dari setiap elemen harus sama. q=bqmax= V/zmaxelemen balokTegangan lenturShear flowTegangan geserPenampangG.N.Keseimbangan dari bagian balok yang ditanda silang akan dipenuhi bila tegangan geser horizontalnya adalah:Gambar 1 Gaya geser, shear flow, dan tegangan geser pada sebuah balok elastik homogen dan isotropikdi manaterhadap garis netral dan pada garis tersebut shear flow q=b selalu maksimum, atau

  • Kombinasi dari tegangan geser dan tegangan lenturf1 = principal tension dan f2 = principal compressionkemiringan dari tegangan tarik utama terhadap sumbu balok didapat dari:Semua konsep dasar di atas kemudian dikembangkan untuk digunakan pada analisis dan desain dari balok beton bertulang.Gambar 2 Trayektori dari principal stressses pada sebuah balok homogeneous dan isotropicTegangan geser yang terjadi pada setiap serat dikombina-sikan dengan tegangan lentur. Dengan memperhatikan kese-imbangan dari elemen infini-tesimal, nilai dari f1 dan f2 dan kemiringan dari tegangan uta-ma, didapat:Infinitesimal elementatau Kemiringan dari tegangan utama digambarkan pada Gb. 2. Tra-yektori tegangan berpotongan di garis netral pada 450. Bila te-gangan utama tarik menjadi berlebihan, akan terjadi retak dalam arah tegak lurus terhadap trayektori tegangan tarik utama

  • Penggunaannya pada beton bertulangPada penampang retak di atas, gaya horizontal yang bekerja sepanjang daerah retak tetap konstant sebesar T, jadi shear flow di daerah tarik tersebut konstan. Dengan demikian tegangan gesernya dapat dihitung dari:Tegangan geser pada idealisasi dari penampang beton bertulang yang retak.atauACI mengadop konsep di atas dan menyeder-hanakan penghitungan tegangan geser menjadibw

  • Dua Tipe Retak Miring pada Balok Beton Awalnya web shear cracking terjadi pada interior dari balok di mana principal tensile stresses > kuat tarik dari beton di tempat tersebut;Flexure-shear cracking dimulai dengan flexural cracks. Pada saat terjadi flexural cracking, tegangan geser pada beton di atas retak bertambah. Flexure-shear crack terjadi pada saat kombinasi dari tegangan geser dan tegangan tarik melampaui kuat tarik beton.

  • Diagram (a) mem-perlihatkan urutan terjadinya cracks;Sketsa (b) adalah keseimbangan gaya pada bagian dari balok ;Keruntuhan balok. Awalnya cracks terjadi sebagai flexural cracks (tahap 1 gmb. a)Penjelasan gambar.Cracks kemudian se-cara bertahap beru-bah menjadi diago-nal tension cracks lihat tahap 3 & 4 gmb. a).Terjadinya diagonal tension crack (shear span besar)

  • Shear compression failure pada balok dengan bentang geser kecil.Shear compression failure untuk shear span kecil. Keruntuhan terjadi a-kibat adanya kompresi miring (inclined thrust) antara titik beban dengan tumpuan dan akibatnya praktis menghilangkan konsep diagonal tension. Concrete crushing terjadi dekat titik beban Kuat geser bertambah;compression failureShear span < d, di sini umumnya keruntuhan terjadi akibat mekanisme crushing dari beton pada daerah tumpuan

  • Lokasi dari potongan kritis VuBagian yang ditahan oleh sengkangLangsung ke tumpuanA. Diagram free body dari ujung sebuah balokMekanisme yang menjelaskan meng-apa untuk keperluan desain geser di-hitung sejarak d dari tumpuanPotential inclined crackBeban bekerja di ba-wah, dekat tumpuanB. Lokasi potongan kritis untuk geser, balok dibebani dibagian bawahGeser yang bekerja pada potongan kritis harus memperhitungkan semua gaya yang di bawah potongan kritis.

  • Contoh Perhitungan: Konsep pikirKonsep dasar perencanaan tulangan geser adalah menulangi bagian yang menurut code penampang betonnya tidak mempunyai kapasitas geser cukup, yaitu pada daerah di luar Vc/2, di mana Vc dihitung dari alternatif yang direkomendasikan ACI 318 (pasal 11.1.1 hingga 11.4.4);Untuk beton bertulang, hitung Vu,max berdasarkan pasal 11.1.3.1;Tulangan geser yang diperlukan dihitung berdasarkan ketentuan pasal 11.5.1 hingga 11.5.6.8.Untuk memudahkan pengerjaan, pada umumnya pada balok digunakan beberapa pengaturan jarak dari sengkang yang dipasang, misal satu jarak s untuk tiap meter, atau tiap dua meter, atau tiap modul lain yang dianggap sesuai. Dalam modul tersebut tulangan geser dipasang sesuai jarak maksimum yang dihitung untuk daerah tersebut, atau disesuaikan dengan gaya geser maksimum yang ada;Batas jarak sengkang yang umum digunakan sebagai pegangan dasar adalah smax = d/2 dan smax = d/4.

  • Ketentuan Code ACI 318-02RegionBatasan VnAvs maxPasalTIDAK PERLU(Vn Vc/2)TIDAK PERLU11.5.5.2IIIMINIMUM:d/211.5.5.111.5.5.311.5.4.111.5.4.3IIId/211.5.5.3 11.5.6.2 11.5.4.1 11.5.4.3IVd/411.5.6.2 11.5.4.3 11.5.6.8Catatan: Sengkang pertama harus dipasang pada jarak d/2 dari tumpuan. Bila jarak sengkang rapat, boleh dipasang pada jarak kurang dari d/2 tapi upayakan agar pada daerah sekitar d/2 ada sengkang yang terpasang.

    copy right: dradjat hoedajanto

  • Kuat Geser komponen Beton BertulangDesain dari penampang terhadap geser didasarkan pada:Vu = gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau;Vn = kuat geser nominal penampang;Vc = kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton;Vs = kuat geser nominal yg disumbangkan tulangan geser. = faktor reduksi kapasitas untuk geser. ACI 318-99 menetapkan geser = 0.85 sedang SNI Beton-91 menetapkan geser = 0.65 Nilai pada SNI Beton-91 harus dipertimbangkan kembali SNI BETON-2002 mengadop App. C ACI 318M-99, = 0.75ACI 318-02 menetapkan nilai = 0.75, (lihat uraian awal).ACI 318 (11-1)ACI 318 (11-2)

  • Kuat Geser yang disumbangkan oleh beton pada komponen Beton BertulangUntuk komponen yang mengalami geser dan lentur saja:Komponen dengan beban aksial tekan:ACI 318:(11-3)ACI 318:(11-4)Untuk komponen yang mengalami axial tarik yang significant, tulangan geser harus diperhitungkan untuk menahan seluruh beban geser yang bekerja, kecuali bila dilakukan analisis yang lebih mendetail menggunakan pasal 11.3.2.3 dari ACI 318-02/-05.

  • Perhitungan yang lebih mendetailKomponen hanya dibebani oleh Geser dan Lentur saja:Komponen dibebani oleh Axial Tekan, maka Vc dihitung dari (11-5) di mana Mu diganti dengan Mm dan Vud/Mu tidak lagi dibatasi pada nilai 1.0, di sini Mm adalah:ACI 318:(11-5)tapi Vc = 0.3fc bwd. Nilai dari Vud/Mu tidak boleh diambil > 1.0. Di sini Mu adalah momen terfaktor yang bekerja pada penampang bersamaan dengan Vu.ACI 318:(11-6)tapi Vc tidak boleh diambil lebih besar dariACI 318:(11-7)Bila Mm dari formula (11-6) hasilnya negatif maka Vc dihitung dari (11-7)

  • Lanjutan ..Komponen dengan beban Axial Tarik yang significant (berarti):ACI 318:(11-8)tapi tidak kurang dari nol. Dalam hal ini Nu adalah negatif untuk kondisi tarik.Catatan khusus:Nilai dari fc dalam semua rumusan di atas tidak boleh diambil lebih dari 8.3 MPa. Nilai di atas batas ini boleh digunakan da-lam menghitung Vc, Vci, dan Vcw untuk balok beton bertulang a-taupun beton pratekan dan konstruksi joist beton dengan tulang-an web minimum = fc/34.47 kali, tapi tidak lebih dari tiga kali jumlah yang diperlukan oleh pasal 11.5.5.3, 11.5.5.4 dan 11.6.5.2.

    copy right: dradjat hoedajanto

  • Balok di atas dua tumpuanfc = 30 MPafy = 400 MPaEs = 2x105MPaAs = 6D25b = 400 mmh = 800 mmd = 720 mmqdl = 7.7 kN/mqll = 100 kN/mL = 8.0 mhdbLqAsMengikuti ACI 318: U = 1.4 D + 1.7 L; geser = 0.85RA = RB = (1.4 x 7.7 + 1.7 x 100) x 8/2 723 kN.Vu,x=d = (4-0.72)/4 x 723 593 kN.(Vu max sesuai pasal 11.1.3.1)ABVc = 0.166 (efc) bd = 0.166 (e30) x 400 x 720 x 10-3 262 kN. Vs max = 0.66 (efc) bd