Download - 05 - s1 - Sbb1- Geser Lentur Pada Balok

1

PERANCANGAN & ANALISIS GESER PADA BALOK

PENDAHULUAN

Pada umumnya akibat pembebanan yang ada balok mengalami berbagai macam gaya-gaya dalam (internal forces) sekaligus: Momen Lentur, Gaya Aksial, Gaya Geser, Momen Torsi

Akibat gaya geser dan momen torsi balok akan mengalami tegangan geser. Sampai dengan porsi tertentu tegangan geser dibebankan kepada beton, selebihnya kepada tulangan geser. Oleh karena gaya geser yang besar juga bisa terjadi di tengah bentang (misal akibat beban terpusat yang besar), maka tinjauan geser harus dilakukan sepanjang bentang balok.

Kegagalan geser pada umumnya didahului dengan retak pada beton akibat kuat tarik beton terlampaui oleh tegangan-utama tarik, sehingga kegagalan ini bersifat mendadak/getas/brittle. Oleh karena itu dalam desain balok harus dirancang kegagalan geser tidak boleh terjadi lebih awal dari kegagalan lentur.

Jurusan Teknik Sipil & Lingkungan STRUKTUR BETON BERTULANG I Dr.-Ing. Ir. Djoko Sulistyo

Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Program Studi S1 1

PERANCANGAN & ANALISIS GESER PADA BALOK

Pada tingkat beban tertentu kekuatan tarik beton akan terlampaui dan timbul retak-retak pada beton. Retak dapat terjadi akibat beban lentur, geser, torsi atau kombinasinya.



2

GAYA-GAYA DALAM PADA BALOK

Pada umumnya akibat pembebanan yang ada balok mengalami berbagai macam gaya-gaya dalam (internal forces) sekaligus: Momen Lentur, Gaya Aksial, Gaya Geser, Momen Torsi



Balok

Kolom Kolom

BMD Mu (+)

(-) (-) Tulangan lentur: Berupa tulangan longitudinal

SFD Vu

(+)

(-)

Tulangan geser: Berupa sengkang/begel dan atau tulg. miring

TMD Tu Tulangan torsi: Berupa sengkang / begel dan tulg. longitudinal

MEKANISME GESER LENTUR PADA BALOK

Lihat kembali bahan kuliah ATRD tentang geser!



Balok

Kolom Kolom

Tegak lurus bidang A-A akan terjadi tegangan atau gaya tarik. Jika bahan tidak kuat menahannya, maka akan terjadi retak pada garis A-A tersebut. (Baca buku: Struktur Beton Bertulang – Istimawan Dipohusodo, pp.106-109)

SFD (+)

(-)

Grs. Netral Balok

Ditinjau suatu elemen/pias di dalam balok: Elemen mengalami gaya geser pada sisi kiri dan kanan spt pd gbr. Agar elemen tetap dalam kondisi seimbang berarti harus ada kopel gaya horisontal dengan arah momen yg berlawanan.

A

A

3

TULANGAN GESER LENTUR PADA BALOK



Beton hanya mempunyai kekuatan tarik yang kecil (sekitar 10% kuat tekannya). Jika kemampuannya terlampaui maka kelebihan gaya tarik akibat gaya geser yang terjadi harus ditahan oleh tulangan geser yang dapat berupa:

A

A

1. Tulangan serong/miring

3. Jaring tulangan las (wire mesh) – biasanya dipasang pada balok tinggi.

2. Begel/sengkang vertikal

TULANGAN GESER LENTUR PADA BALOK



Tulangan serong/miring biasanya dipasang di ujung balok (tempat gaya geser mencapai nilai maksimum) dan hanya cocok untuk balok yang hanya menahan beban gravitasi (gaya geser tidak berubah arah). Tulangan miring merupakan tulangan geser yang paling efisien, karena arahnya sesuai dengan arah gaya tarik yang terjadi akibat geser.

Sedangkan tulangan sengkang/begel vertikal hanya akan menahan gaya tarik komponen vertikal dari gaya tarik miring yang terjadi. Komponen horisontal dari gaya tarik miring tadi akan dilimpahkan kepada beton dan tulangan longitudinal. Namun tulangan sengkang /begel vertikal ini mampu menahan gaya geser yang berubah arah (misal akibat beban gempa atau angin). Diamater begel/sengkang biasanya dibatasi < 12 mm dan dibuat dari baja tulangan dengan fy < 400 MPa. Nilai fc’ yang digunakan tidak boleh melebihi 25/3 MPa.

4

KEMAMPUAN GESER BETON



Menurut SNI 03-2847-2002 kemampuan geser lentur beton suatu balok dinyatakan secara empirik sbb.:

′ ∙ ∙

bw

d

Gaya geser yang harus didukung penampang balok akibat beban luar adalah Vu dan harus dipenuhi syarat: Vn > Vu dengan Vn = Vc + Vs

Vn = kemampuan geser nominal balok Vc = kemampuan nominal geser beton (persm. tsb di atas) Vs = kemampuan nominal geser dari tulg. geser = faktor reduksi utk geser = 0,75

Utk pengaruh gaya normal dan momen lihat SNI 03-2847-2002 Ps. 13.3.1.2 & 13.3.2.1

GAYA GESER



Vc

Vu,max

Beban merata

Tengah Bentang

SFD

Gy Geser didukung beton

Gy Geser didukung baja tulangan geser

*V

s =

Vu

*V

c

d

Vu

5*Vc

Vc

Dimensi balok harus diperbesar

Vu

Vn > Vu atau: Vc + Vs) > Vu

Vs tidak boleh diambil lebih dari 4*Vc SNI-03-2847-2002 Ps.13.5.6).(9).

Jika hal ini tdk dapat dipenuhi, maka dimensi balok harus diperbesar.

*V

c

5

PENENTUAN GAYA GAYA GESER Vu



Jika beban bekerja pada atau dekat permukaan atas balok/plat dan reaksi tumpuannya menimbulkan tegangan desak pada balok di daerah tumpuan tsb, maka untuk penampang yg berjarak kurang daripada d dari muka tumpuan boleh direncanakan terhadap gaya geser Vu yang nilainya sama dengan gaya geser yang dihitung pada penampang sejarak d dari muka tumpuan tsb.

Vu

beban

Daerah ini boleh didesain dg gaya geser sebesar Vu

Vu2

Vu1

beban beban

Daerah ini boleh didesain dg gaya geser sebesar Vu1

Daerah ini boleh didesain dg gaya geser sebesar Vu2




Jika beban bekerja pada atau dekat permukaan atas balok/plat tetapi reaksi tumpuannya TIDAK menimbulkan tegangan desak pada balok di daerah tumpuan tsb, atau: Jika terdapat beban terpusat pada jarak kurang daripada d dari muka tumpuan, maka: gaya geser Vu dihitung pada permukaan tumpuan tsb.

Vu Vu

Beban terpusat

6




Jika beban bekerja pada atau dekat permukaan BAWAH balok, maka gaya geser Vu dihitung pada permukaan tumpuan tsb.

Misalnya balok induk yg menumpu balok anak

atau plat pracetak

Vu

TULANGAN GESER MINIMUM



0,5**Vc

Tulg. Geser dihitung utk *Vs = Vu *Vc

Tulg. Geser mini‐ mum

Tdk. Perlu Tulg. Geser

Tulangan geser minimum: Av = (75*fc’*bw*s)/(1200*fy) dan Av harus > (bw*s)/(3*fy) dengan s < d/2 atau < 600 mm (pilih nilai terkecil); bw dan s dalam mm.

Vu

*Vc

*V

s =

Vu

*V

c

Kegagalan geser bersifat getas/tiba2. Untuk mencegah kegagalan geser akibat beban yg tak terduga, perlu dipasang tulangan geser minimum pada daerah dengan 0.5**Vc < Vu < *Vc. Sedang daerah dg Vu < 0.5**Vc teoritis tidak perlu tulangan geser, tetapi dg pertimbangan lain (misal bahaya tekuk pada tulangan tekan untuk lentur) di sini perlu dipasang tulangan geser.

Jika digunakan sengkang 2 kaki maka: Av = 2*(1/4**2)

didu

kung

be

ton

didu

kung

baj

a tu

lang

an g

eser

7

JARAK TULANGAN GESER SENGKANG (BEGEL) s



0,5**Vc

Tulg. Geser dihitung utk *Vs = Vu *Vc

Tulg. Geser mini‐ mum

Tdk. Perlu Tulg. Geser

2**

Vc

Di daerah ini jarak s max < d/4 atau < 300 mm

Vu

*Vc

*V

s =

Vu

*V

c

s s

Agar tidak menyulitkan pengecoran & pemadatan beton, maka jarak sengkang (s) pd balok sebaiknya tidak kurang dari 100 mm. Jika belum cukup, maka digunakan sengkang dengan kaki lebih banyak. Misal:: sengkang 2 kaki: P10 – 100 sengkang 3 kaki 1½ P – 100 sengkang 4 kaki 2P – 100

Di daerah ini jarak s max < d/2 atau < 600 mm

3**Vc

Tulangan geser yg dipasang pd daerah ini harus memberikan kuat geser nominal sebesar:

Vs = (Av*fy*d)/s

Av = 2*(1/4**2)

Av = 3*(1/4**2)

Av = 4*(1/4**2)



Ketentuan mengenai tulangan geser menurut SNI adalah sbb.: Jika untuk desain diambil Vu = Vn = VcVs) maka: Vu = Vc + Vs atau Vs = Vu ̶ Vc 1. Jika Vu < 0,5*Vc maka sec. teoritis tidak perlu dipasang

tulg. geser

2. Jika 0,5*Vc < Vu < Vc maka dipasang tulg geser minimum (kecuali pada plat, fondasi telapak dan balok dg h < 250mm atau < 0,5*bw atau 2,5*tf)

3. Jika Vc < Vu < 3*Vc maka tul.geser (sengkang) harus (atau: < Vs < 2*Vc ) dihitung dan jarak antar sengkang (s) memenuhi syarat < 600 mm dan < d/2.

4. Jika 3*Vc < Vu < 5*Vc maka tul.geser (sengkang) harus (atau: 2*Vc < Vs < 4*Vc ) dihitung dan jarak antar sengkang (s) memenuhi syarat < 300 mm dan < d/4.

5. Jika Vu > 5*Vc maka ukuran balok harus diubah/ (atau: Vs > 4*Vc ) diperbesar

8

CONTOH:



Balok di atas tumpuan sendi – rol (balok sederhana) bentang 6 m, dengan Beban: beban mati (termasuk berat sendiri) terfaktor = 15 kN/m beban hidup terfaktor = 20 kN/m Dimensi balok: b = 200 mm, h = 450 mm, ds =ds’ = 50 mm Tulangan: As = 5 D25 dan As’ = 2D25 Bahan: beton fc’ = 30 MPa baja tulangan fy = 240 MPa Untuk kasus ini Vu,max dianggap terjadi di permukaan tumpuan.

3 m Tengah bentang



Qu = 15 + 20 = 35 kN/m SFD: Gaya geser perlu maks.: Vu = 3* Qu = 3 * 35 = 105 kN Kemampuan beton menahan geser: .Vc = 0.75*(1/6 * fc’ * bw * d) = 54.772 N = 54,772 kN Syarat: .(Vc+Vs) > Vu bagian yg harus didukung tulangan geser: .Vs = Vu - .Vc = 105 – 54,772 =50,228 kN Nilai2 batas: .Vc = 54,772 kN 0,5..Vc = 27,386 kN 2..Vc = 109,554 kN

Vu = 105 kN

3 m

9



Digunakan begel dia.8 mm (tlg polos P8) dg 2 kaki Av = 2*0,25*3,14*82 = 100,48 mm2

DAERAH II: Tulg geser minimum digunakan begel dia.8 mm dg 2 kaki jarak begel: s = 3.100,48.240/200 = 361,7 mm, atau s = 1200.240.240/(75.30.200) = 352,2 mm syarat: s < d/2=200 mm dan < 600 mm. Digunakan: begel P8 – 200.

Vu = 105 kN

3 m

*Vc = 54,772 kN

0,5**Vc = 27,386 kN

x = 27,386/105*3 = 0,782 m

x = 0,782 m x = 1,436 m

DAERAH III Teoritis tidak

perlu tulg. geser.

DAERAH II Tulg. geser minimum

DAERAH I Tulg. geser untuk menahan *Vs, dengan s < 600 mm

dan s< d/2 = 200 mm

*Vs = 50,228 kN < 2**Vs = 109,554 kN



DAERAH I: Tulg geser dihitung untuk Vs = 50,228/0.75 = 66,971 kN. dg jarak begel (s) = 100,48.240.400 / 66971 = 144,03 mm syarat: s < d/2=200 mm dan < 600 mm. Digunakan: begel P8 – 140 utk praktisnya biasanya dipasang: P8-100 DAERAH III: Teoritis tdk perlu, tetapi digunakan spt daerah II, P8 – 200.

Vu = 105 kN

3 m

*Vc = 54,772 kN

0,5**Vc = 27,386 kN

x = 27,386/105*3 = 0,782 m

x = 0,782 m x = 1,436 m


perlu tulg. geser.



dan s< d/2 = 200 mm

*Vs = 50,228 kN < 2**Vs = 109,554 kN

10



3 m

*Vc = 54,772 kN

0,5**Vc = 27,386 kN

x = 27,386/105*3 = 0,782 m

x = 0,782 m x = 1,436 m


perlu tulg. geser.



dan s< d/2 = 200 mm

Vu = 105 kN

*Vs = 50,228 kN < 2**Vs = 109,554 kN

P8 - 100 P8 - 200 Begel pertama dipasang

maksimum berjarak s/2 = 50 mm dari muka tumpuan.

Transisi P8 - 150

GAMBAR PEMASANGAN TULANGAN GESER (SENGKANG atau BEGEL)

Download - 05 - s1 - Sbb1- Geser Lentur Pada Balok

Top Related