abstrak - sinta.unud.ac.id · pdf filedigunakan untuk memprediksi kuat geser pada benda uji,...

i

ABSTRAK

Perkembangan teknologi saat ini telah meningkat dengan pesat, bukan

sesuatu yang sulit untuk mendapatkan material bermutu tinggi. Dengan

menggunakan bahan beton mutu tinggi (f’c > 41 MPa) dan baja mutu tinggi (fy >

420 Mpa) akan didapat ukuran atau dimensi komponen struktur beton bertulang

seperti balok yang semakin mengecil.

Perilaku keruntuhan geser pada balok beton bertulang bersifat getas tanpa

adanya peringatan berupa lendutan yang berarti. Perilaku keruntuhan geser yang

bersifat getas ini harus dihindari sehingga desain geser harus memberikan kuat

geser yang lebih besar daripada kuat geser yang diperlukan akibat bekerjanya beban

luar. Ada beberapa metode yang dapat dipakai untuk menganalisis kuat geser pada

balok beton bertulang, diantaranya adalah metode SNI 2847-2013, Strut and Tie

Model dan Modified Compression Field Theory.

Sebanyak 181 balok beton bertulang dari hasil pengujian laboratorium yang

diperoleh dari literatur diklasifikasikan dan dianalisis berdasarkan beberapa

kriteria, antara lain: keberadaan sengkang (balok tanpa sengkang dan balok dengan

sengkang), kuat tekan beton dan jenis balok (balok tinggi dan balok langsing).

Perbandingan antara kuat geser eksperimen dan kuat geser berdasarkan ketiga

metode dilakukan pada penampang kritis balok sejarak tinggi efektif penampang

(d) dari perletakan. Dari perbandingan antara kuat geser eksperimen dan kuat geser

analisis berdasarkan metode SNI, STM dan MCFT didapatkan rata-rata (AVR),

standar deviasi (STD), dan koefisien variasi (COV). Dari ketiga metode yang

digunakan untuk memprediksi kuat geser pada benda uji, prediksi kuat geser

dengan metode MCFT sangat aman dan lebih mendekati kenyataan hasil pengujian

dengan nilai rata-rata sebesar 1,231. Sedangkan untuk memprediksi kuat geser pada

balok tinggi bersengkang dengan beton bermutu tinggi, maka prediksi kuat geser

dengan metode STM paling mendekati hasil pengujian kapasitas kuat geser dengan

nilai rata-rata dari VTest/VSTM sebesar 1,316. Prediksi kuat geser berdasarkan metode

SNI 2847:2013 mendapatkan hasil prediksi yang tidak mendekati kenyataan hasil

pengujian atau terlalu konservatif dengan nilai rata-rata sebesar 1,384.

Kata Kunci: tulangan baja mutu tinggi, kuat geser, balok beton bertulang, SNI

2847:2013, strut and tie model, modified compression field theory.

ii

UCAPAN TERIMAKASIH

Puji syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan

rahmat-Nya laporan Tugas Akhir dengan judul “Analisis Perbandingan Prediksi

Kuat Geser Balok Beton Bertulangan Baja Mutu Tinggi Berdasarkan Metode SNI

2847:2013, STM dan MCFT Terhadap Data Eksperimen” ini dapat selesai tepat

pada waktunya. Dengan pembuatan Tugas Akhir ini diharapkan mampu memenuhi

persyaratan untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Teknik Sipil, Fakultas

Teknik, Universitas Udayana.

Tugas Akhir ini tidak akan terwujud tanpa adanya bantuan dari berbagai

pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih ke berbagai pihak

yang telah membantu dan membimbing dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. Ucapan

terima kasih diberikan kepada:

1. Bapak I Ketut Sudarsana, ST, Ph.D sebagai Dosen Pembimbing

2. Bapak I Gede Adi Susila, ST, MSc, Ph.D sebagai Dosen Pembimbing

3. Orang tua, adik, teman-teman mahasiswa dan mahasiswi Teknik Sipil

Universitas Udayana, serta semua pihak yang telah membantu hingga

terselesaikannya Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari

sempurna, maka dari itu segala kritik dan saran dari pembaca sangat penulis

harapkan demi perbaikan Tugas Akhir ini. Harapan penulis adalah semoga Tugas

Akhir ini bermanfaat bagi semua pihak kedepannya.

Denpasar, Januari 2017

Penulis

iii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................................................................................... i

UCAPAN TERIMAKASIH .................................................................................... ii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... v

DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi

DAFTAR NOTASI ............................................................................................... vii

PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 3

1.3 Tujuan Penelitian.................................................................................. 3

1.4 Manfaat Penelitian................................................................................ 3

1.5 Batasan Masalah ................................................................................... 3

TINJAUAN PUSTAKA .......................... Error! Bookmark not defined.

2.1 Umum .................................................. Error! Bookmark not defined.

2.2 Ketentuan Geser Berdasarkan SNI 2847-2013Error! Bookmark not

defined.

2.3 Ketentuan Geser Berdasarkan Strut dan Tie ModelError! Bookmark

not defined.

2.3.1 Umum ........................................ Error! Bookmark not defined.

2.3.2 Elemen Strut .............................. Error! Bookmark not defined.

2.3.3 Elemen Tie ................................. Error! Bookmark not defined.

2.3.4 Elemen Nodal ............................ Error! Bookmark not defined.

2.4 Ketentuan Geser Berdasarkan Modified Compression Field Theory

Error! Bookmark not defined.

2.4.1 Teori Umum ............................... Error! Bookmark not defined.

2.4.2 Respon Geser Dari Beton Retak Error! Bookmark not defined.

2.4.3 Hubungan Tegangan-Regangan Untuk Beton Retak Diagonal


2.4.4 Balok Beton Dengan Sengkang . Error! Bookmark not defined.

2.4.5 Balok Beton Tanpa Sengkang.... Error! Bookmark not defined.

METODE ................................................ Error! Bookmark not defined.

3.1 Analisis Kuat Geser Berdasarkan Metode SNI 2847-2013 ......... Error!

Bookmark not defined.

iv

3.2 Analisis Kuat Geser Berdasarkan Metode Strut dan Tie Model . Error!


3.3 Analisis Kuat Geser Berdasarkan Metode Modified Compression Field

Theory ........................................................... Error! Bookmark not defined.

3.4 Bagan Alir Penelitian .......................... Error! Bookmark not defined.

HASIL DAN PEMBAHASAN ............... Error! Bookmark not defined.

4.1 Penampang Kritis Balok...................... Error! Bookmark not defined.

4.2 Klasifikasi Balok Beton Bertulang ...... Error! Bookmark not defined.

4.3 Analisis Kuat Geser Balok Beton BertulangError! Bookmark not

defined.

4.3.1 Analisis Berdasarkan SNI 2847-2013Error! Bookmark not

defined.

4.3.2 Analisis Berdasarkan Strut And Tie ModelError! Bookmark

not defined.

4.3.3 Analisis Berdasarkan Modified Compression Field Theory


4.3.4 Perbandingan Antara Kuat Geser Eksperimen dan Hasil Analisis


4.4 Pembahasan Hasil Analisis ................. Error! Bookmark not defined.

4.4.1 Balok Beton Bertulang Tanpa SengkangError! Bookmark not

defined.

4.4.1.1 Beton Berkekuatan Tekan NormalError! Bookmark not

defined.

4.4.1.2 Beton Berkekuatan Tekan TinggiError! Bookmark not

defined.

4.4.2 Balok Beton Bertulang Dengan SengkangError! Bookmark not

defined.

4.4.2.1 Beton Berkekuatan Tekan NormalError! Bookmark not

defined.

4.4.2.2 Beton Berkekuatan Tekan TinggiError! Bookmark not

defined.

PENUTUP................................................ Error! Bookmark not defined.

5.1 Kesimpulan.......................................... Error! Bookmark not defined.

5.2 Saran .................................................... Error! Bookmark not defined.

DAFTAR PUSTAKA ............................................ Error! Bookmark not defined.

LAMPIRAN ........................................................... Error! Bookmark not defined.

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pola Retak Pada Balok Akibat Beban PError! Bookmark not

defined.

Gambar 2.2 Analogi Rangka Batang Untuk Balok Beton Bertulang........... Error!


Gambar 2.3 Model Strut dan Tie Untuk Balok Beton Bertulang ................. Error!


Gambar 2.4 Idealisasi Bentuk Strut ..................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.5 Model Rangka Batang ...................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.6 Tipe-Tipe Nodal Dalam Metode STMError! Bookmark not

defined.

Gambar 2.7 Beton Bertulang Yang Memikul Gaya GeserError! Bookmark not

defined.

Gambar 2.8 Hubungan Tegangan dan Regangan Untuk Beton Retak ......... Error!


Gambar 2.9 Balok Yang Dibebani Geser, Momen Dan Beban Aksial ........ Error!


Gambar 2.10 Deteminasi Dari Regangan (x) Untuk Balok Beton BertulangError!


Gambar 2.11 Nilai Dari dan untuk Komponen Struktur Dengan Sengkang

................................................................................ Error! Bookmark not defined.

vi

Gambar 2.12 Pengaruh Dari Penulangan Pada Jarak Retak Diagonal ........... Error!


Gambar 2.13 Nilai Dari dan untuk Komponen Struktur Tanpa Sengkang


Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian ....................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4.1 Kesetimbangan Gaya Pada Model Rangka BatangError! Bookmark

not defined.

Gambar 4.2 Perbandingan antara kuat geser eksperimen dan kuat geser hasil

analisis untuk balok tanpa sengkang dengan beton bermutu

normal .............................................. Error! Bookmark not defined.


analisis untuk balok tanpa sengkang dengan beton bermutu

tinggi ................................................ Error! Bookmark not defined.


analisis untuk balok bersengkang dengan beton bermutu

normal .............................................. Error! Bookmark not defined.


analisis untuk balok bersengkang dengan beton bermutu tinggi


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Dari dan untuk Komponen Struktur Dengan Sengkang


Tabel 2.2 Nilai Dari dan untuk Komponen Struktur Tanpa Sengkang . Error!


vii

Tabel 4.1 Perbandingan kuat geser untuk balok tanpa sengkang dengan beton

bermutu normal (ditinjau penampang sejarak d dari perletakan) Error!


Tabel 4.2 Perbandingan kuat geser untuk balok tanpa sengkang dengan beton

bermutu tinggi (ditinjau penampang sejarak d dari perletakan).. Error!


Tabel 4.3 Perbandingan kuat geser untuk balok bersengkang dengan beton

bermutu normal (ditinjau penampang sejarak d dari perletakan) Error!


Tabel 4.4 Perbandingan kuat geser untuk balok bersengkang dengan beton

bermutu tinggi (ditinjau penampang sejarak d dari perletakan).. Error!


viii

DAFTAR NOTASI

As = luas batang tulangan longitudinal pada sisi tarik lentur pada

komponen struktur

As’ = luas batang tulangan longitudinal pada sisi tekan pada komponen

struktur

Av = luas total penulangan vertikal yang berjarak s dalam arah horisontal

kedua sisi balok

= faktor reduksi kekuatan

a = jarak bentang geser

bw = lebar badan balok

h = tinggi keseluruhan dari komponen struktur

d = tinggi efektif balok

d’ = tinggi selimut beton

f’c = kuat tekan beton

fcr = kuat retak beton

fyl = tegangan leleh baja tulangan longitudinal

fyz = tegangan leleh baja tulangan transversal

fs’ = tegangan/tekanan pada tulangan

f1 = tegangan tarik yang tersisa di dalam beton retak

f2 = tegangan tekan utama di dalam beton

f2max = kuat hancur dari beton retak diagonal

vci = tegangan geser yang dapat dipindahkan sepanjang retak

v = tegangan geser rata-rata saat terjadinya retak

Vs = kuat geser yang disumbangkan oleh sengkang

Vc = kuat geser yang disumbangkan oleh beton

Vn = kuat geser nominal

Vu = kuat geser ultimit

s = spasi dari penulangan geser

ix

Sx = parameter spasi retak untuk komponen struktur tanpa sengkang

Sxe = nilai ekivalen dari Sx untuk balok dimana ukuran agregatnya tidak

lebih dari 19 mm atau ¾ in.

c = regangan di dalam beton ketika fc mencapai f’c

1 = regangan tarik utama di dalam beton retak

2 = regangan tekan utama di dalam beton retak

ln = lebar efektif balok

wt = lebar efektif komponen ties

wc = lebar efektif komponen strut

x = rasio tulangan longitudinal

z = rasio tulangan badan atau sengkang

= faktor reduksi kekuatan

= sudut kemiringan dari tegangan tekan utama di dalam beton retak

yang berkenaan dengan sumbu longitudinal komponen struktur

= faktor tegangan tarik yang mengindikasikan kemampuan dari beton retak untuk memindahkan geser

Es = modulus elastisitas baja

Ec = modulus elastisitas beton

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat sekarang dimana perkembangan teknologi telah meningkat

dengan pesat, untuk mendapatkan material baja tulangan dengan mutu tinggi

bukanlah sesuatu yang sulit seperti pada masa lalu. Dengan teknologi

pengolahan mineral dan logam atau sering disebut metalurgi maka modifikasi

mikrostuktur unsur dari baja tulangan akan mengalami pengurangan

kepekaan terhadap korosi. Bila dibandingkan dengan baja konvensional maka

kekuatan leleh baja bermutu tinggi lebih besar dari baja konvensional (Tarek

et al, 2008).

Dengan menggunakan bahan beton dan baja mutu tinggi (fy > 420

Mpa) akan didapat ukuran atau dimensi komponen struktur beton bertulang

yang semakin mengecil. Hal ini bertujuan agar tidak memakan ruang yang

banyak sehingga ruangan pun terlihat lebih luas. Pengaruh peningkatan mutu

bahan terhadap lendutan komponen struktur adalah terbilang kecil, namun

yang berpengaruh besar akibat peningkatan mutu bahan adalah ukuran

penampang atau dalam hal ini momen inersia penampang. Akan terjadi

lendutan lebih besar pada komponen struktur bahan mutu tinggi dibandingkan

dengan komponen struktur yang sama tetapi dibuat dari bahan dengan mutu

yang lebih rendah, yang pada umumnya luas penampangnya lebih besar

sehingga momen inersianya juga besar (Dipohusodo, 1999).

Sampai saat ini, persoalan geser selalu terbuka untuk dipelajari dan

didiskusikan. Teori dan hipotesa yang digunakan masih berkembang dan

berbeda di antara para peneliti sehingga mengakibatkan peraturan mengenai

geser pada beton bertulang selalu berbeda dari satu negara dengan negara

yang lain di seluruh dunia. Ada beberapa metode yang dapat dipakai untuk

menganalisis kuat geser balok beton bertulang, diantaranya adalah metode

Strut and Tie Model (STM), SNI 2847-2013 dan Modified Compression Field

2

Theory (MCFT). Terdapat dua konsep yang mendasari dalam menganalisa

masalah geser pada beton bertulang yaitu metode mekanika dan metode strut

dan tie model. Metode mekanika merupakan suatu metode yang diadopsi oleh

peraturan SNI yang didasari atas hasil-hasil percobaan dan bukan atas dasar

suatu metode yang rasional, sehingga peraturan di dalam SNI berbentuk semi

empiris (Stenly,2011).

Konsep kedua adalah Strut dan Tie Model yang merupakan model

rangka batang yang dapat dipakai untuk menganalisis balok bertulangan

geser, dengan anggapan bahwa komponen badan terdiri atas komponen tarik

yang berupa sengkang-sengkang dan komponen tekan yang berupa daerah

tekan beton. Para peneliti kemudian mengembangkan tiga hal yang mendasar

untuk memperbaiki model rangka batang. Pertama pada tahun 1968 peneliti

Thurliman dan Lampert menemukan bahwa sudut retak tidak selalu sama

dengan 45o, teori ini lalu dikenal dengan istilah Variable Angle Truss Model.

Selanjutnya, peneliti Collins (1972) menghitung sudut retak dengan asumsi

bahwa sudut retak berimpit dengan sudut dari tegangan dan regangan utama.

Kemudian peneliti Robinso dan Demorieux pada tahun 1972 menemukan

softening effect pada strut diagonal. Pada tahun 1986 efek ini berhasil dihitung

lalu dikembangkan oleh Collins dan Vecchio, kemudian menamakannya

dengan istilah Modified Compression Field Theory yang merupakan suatu

teori yang dipakai dalam menghitung kekuatan geser balok beton bertulang

dengan memperhitungkan tegangan tarik pada beton retak, sehingga pada

beton tanpa tulangan geser sekalipun masih dianggap memiliki kekuatan

geser yang cukup berarti setelah mengalami retak (Thomas, 1990).

Saat ini terdapat kendala yang terkait dengan batasan-batasan yang

ada dalam acuan atau pedoman yang mengatur tentang penggunaan baja mutu

tinggi sebagai tulangan pada balok, baik dalam SNI 2847-2013 maupun ACI

318-05. Tegangan baja tulangan yang digunakan dibatasi maksimum 420

Mpa, batasan ini lebih disebabkan oleh karena belum banyak riset yang terkait

dengan penggunaan baja mutu tinggi sebagai tulangan lentur dan geser pada

balok. Prosedur pada penelitian ini adalah membandingkan hasil eksperimen

3

perilaku kuat geser pada balok beton bertulang dengan prediksi hasil

perhitungan secara teori SNI 2847-2013, STM dan MCFT.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, masalah yang akan ditinjau pada

penelitian ini adalah manakah perbandingan prediksi perhitungan kuat geser

yang paling akurat menurut SNI 2847-2013, STM dan MCFT terhadap data

hasil eksperimen balok beton bertulangan baja mutu tinggi ?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah membandingkan

prediksi kuat geser balok beton bertulangan baja mutu tinggi menurut SNI

2847-2013, STM dan MCFT terhadap data hasil eksperimen dan mengetahui

variasi hasil perhitungan kuat geser balok beton bertulangan baja mutu tinggi.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dalam penelitian ini diharapkan dapat mengenal metode

lain yang dapat dipakai untuk menghitung kuat geser balok beton bertulang.

Sehingga dapat menjadi masukan dalam perencanaan struktur balok beton

bertulang di kehidupan nyata dan memperluas wawasan mengenai perilaku

geser pada balok beton bertulangan baja mutu tinggi.

1.5 Batasan Masalah

Agar penelitian ini tidak terlalu luas dan lebih terfokus dengan

terbatasnya waktu yang tersedia, maka diambil batasan masalah sebagai

berikut:

a. Balok beton bertulang dengan baja tulangan bermutu tinggi (fy > 420 Mpa)

4

b. Balok beton berkekuatan tekan tinggi (f’c > 41 Mpa) dan balok beton

berkekuatan tekan normal (f’c 41 Mpa).

c. Balok beton bertulang dengan tulangan geser atau tanpa tulangan geser.

d. Balok beton bertulang berada di atas perletakan sederhana dengan beban

terpusat.

e. Balok beton bertulang tidak diberikan gaya prategang.

abstrak - sinta.unud.ac.id · pdf filedigunakan untuk memprediksi kuat geser pada benda uji,...

Documents