pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi

Download pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi

Post on 09-Jan-2016

18 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi

TRANSCRIPT

<p>BAB I</p> <p>BAB I</p> <p>PENDAHULUAN</p> <p>1.1 Latar Belakang</p> <p>Pemakaian Balok Tinggi pada konstruksi makin banyak digunakan, tetapi pemakaian dan penggunaannya hanya didesain dengan pemakaian tulangan minimum saja baik untuk tulangan lentur maupun tulangan geser.</p> <p>Perilaku dan karakteristik dari balok tinggi sangat berbeda dari perilaku dan karakteristik balok yang mempunyai perbandingan normal. Dan pada desainnya memerlukan pertimbangan-pertimbangan khusus didalam analisis, perencanaan dan detail-detail tulangan.</p> <p>Balok Tinggi pada beton bertulang sering digunakan pada konstruksi beton bertulang antara lain : balok penghubung, struktur lepas pantai (caisson, dermaga), dinding geser, dinding penahan, system pondasi (roof foundation), serta balok diafragma, kriteria dan persyaratan balok tinggi secara umum jika rasio antara bentang geser dan tinggi efektif balok tidak melebihi nilai 1. Bentang geser yang dimaksud adalah bagian dari panjang balok yang menerima tegangan geser pada arah yang sama akibat beban-beban yang bekerja.</p> <p>Penggunaan balok tinggi yang ada selama ini belum menyentuh pada fungsi dan peran dari balok tersebut, misalnya ada balok yang menerima gaya dari kolom diatasnya sedangkan balok tersebut lebih difungsikan sebagai balok terlentur, bukan sebagai balok yang difungsikan untuk menerima beban geser yang besar.</p> <p>Pemanfaatan balok-balok pracetak diafragma pada jembatan yang justru diberi aksial dengan sistem prategang, akan menyebabkan fungsi geser menjadi berkurang. Persyaratan dimensi panjang dan penampang balok yang menyebabkan kurang kakunya balok tinggi tersebut, sehingga jika salah pemakaian justru akan membuat keruntuhan balok sebelum dibebani. Hal-hal tersebut yang sebenarnya ingin ditelaah lebih jauh pada penelitian ini, sehingga pemakaian balok tinggi benar-benar dapat optimal dan efisien serta sesuai penggunaannya. Besaran-besaran seperti kekakuan balok, kemampuan balok ultimit serta displasemen balok akan menjadi ukuran untuk menyatakan balok tinggi yang didesain cukup aman dengan parameter-parameter yang diberikan seperti penulangan geser yang cukup, dimensi yang tepat serta pembebanan yang sesuai.</p> <p>Pada balok tinggi akan dominan terjadi keruntuhan akibat tegangan geser. Untuk itu perencanaan tulangan geser menjadi amat penting pada desain balok tinggi. Tulangan geser tidak hanya meningkatkan kapasitas geser balok, tetapi juga daktilitasnya sehingga tulangan geser mereduksi resiko terjadi keruntuhan getas. Selain sengkang yang menahan gaya geser maka pada penelitian ini dicoba divariasikan dengan menggunakan tulangan geser longitudinal yang diharapkan dapat menyumbangkan tahanan terhadap kapasitas geser balok tinggi.</p> <p>1.2 Rumusan Masalah</p> <p>Adapun rumusan masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut :</p> <p>1. Bagaimana pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi yang diberi dua titik beban? </p> <p>1.3 Batasan Masalah</p> <p>Mengingat banyaknya faktor yang mempengaruhi dan masalah yang akan timbul dalam sebuah penelitian, agar terarah dan memperoleh hasil pengujian yang sesuai, maka kami perlu membatasi ruang lingkup pembahasan sebagai berikut :</p> <p>1. Balok Tinggi yang diuji terbuat dari beton bertulang.</p> <p>2. Skala Pemodelan yang digunakan adalah Buckinghams Phi Theorem dan tidak dibahas lebih lanjut.</p> <p>3. Dimensi Balok uji berdasarkan pemodelan adalah (130x400x1000) mm, dengan 410 sebagai tulangan tarik, 210 untuk tulangan tekan, 6-100 sebagai sengkang dan 6 untuk tulangan geser longitudinal yang jumlahnya bervariasi dari 1 3 tulangan.</p> <p>4. Rasio a/d yang digunakan adalah 0.6 , 0.8 , dan 1.0</p> <p>5. Pembebanan benda uji dengan dua titik beban (two point loading). </p> <p>1.4 Tujuan Penelitian</p> <p>Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian tulangan geser longitudinal terhadap kapasitas geser dan kekakuan geser balok tinggi.</p> <p>1.5 Manfaat Penelitian</p> <p>a. Manfaat Teoritis :</p> <p> Ikut memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya teknologi beton.</p> <p> Untuk menambah pengetahuan tentang perilaku balok khususnya balok tinggi beton bertulang.</p> <p>b. Manfaat Praktis :</p> <p> Dapat memberikan manfaat bagi para praktisi untuk menghasilkan balok tinggi beton bertulang dengan kuat geser tertentu.</p> <p> Dapat menambah alternatif pemasangan tulangan geser dalam hal ini adalah tulangan geser longitudinal dalam balok tinggi beton bertulang.</p> <p> Mampu memberikan solusi terhadap aplikasi dilapangan khususnya di bidang teknik bangunan.</p> <p>BAB II</p> <p>TINJAUAN PUSTAKA &amp; LANDASAN TEORI</p> <p>2.1. TINJAUAN PUSTAKA </p> <p>Pemakaian serat karbon polimer (CFRP) yang ditempel pada sisi samping balok tinggi sebagai perkuatan geser dapat meningkatkan kapasitas geser 50 sampai 100% untuk balok dengan satu titik beban ditengah bentang, sedangkan peningkatan 40 sampai 66 % diperoleh pada dua titik beban. Demikian juga penempatan posisi atau arah CRFP juga mempengaruhi kapasitas geser balok tinggi, yakni peningkatan terbesar terjadi pada posisi CFRP 45 derajat terhadap sumbu balok, pada CFRP arah 900 (arah vertikal) kapasitas geser meningkat 78% untuk satu titik beban dan 44% untuk dua titik beban, sedangkan pada sudut mendatar tidak berpengaruh (hanya terjadi peningkatan sebesar 3%). Peningkatan daktilitas juga terjadi pada balok tinggi yang diberi CFRP pada arah 450 dan arah vertikal hingga 2 kalinya (Zhang, etc., 2004,Daftar Pustaka :4).</p> <p>Usulan perhitungan untuk balok tinggi yang berlobang pada bagian badan telah dibuat dengan mengacu pada model strut-and-tie yang sederhana dimana pengaruh kemiringan penulangan geser menjadi pertimbangan utama. Penulangan geser yang miring berfungsi untuk menahan retak diagonal yang terjadi pada balok tinggi (Tan, etc., 2004, Daftar Pustaka: 5).</p> <p>Penyelidikan keruntuhan tekan geser telah dilakukan pada balok tinggi dengan mengambil variasi rasio bentang geser dan tinggi efektif balok (a/d) antara 1,0 sampai 2,5 dengan beban single dan double pada balok. Dijelaskan bahwa mutu beton, rasio penulangan utama, rasio penulangan geser pada rasio a/d 1,0 sampai 2,5 akan mempengaruhi keruntuhan tekan geser pada balok tinggi (Zararis, 2003, Daftar Pustaka : 6). </p> <p>Desain dengan metode CIRIA pada balok tinggi dengan memakai beton normal dan mutu tinggi telah dilakukan revisi untuk memperkirakan geser ultimit yang terjadi. Parameter yang bervariasi diberikan pada penyelidikan tersebut antara lain ; rasio a/d antara 0,27 sampai 2,7 ; jumlah penulangan utama (1,23 sampai 5,80%), jumlah penulangan geser dan mutu beton yang digunakan antara 25 sampai 100 MPa (Leong and Tan, 2003, Daftar Pustaka : 7).</p> <p>Perkiraan daerah dan dimensi keruntuhan tekan geser juga dapat dilakukan pada balok tinggi dengan memakai metode AE, yang mengukur besarnya energi lokal dari sensor-sensor yang diberikan pada permukanan beton. Evaluasi daerah keruntuhan dapat diketahui dari pengujian tekan uniaxial pada balok berdasarkan amplitudo maksimum yang diukur dari tegangan maksimum. Panjang daerah keruntuhan balok hasil pengujian ternyata lebih dari 30% dari hasil pengukuran sensor yang dilakukan dari berbagai bentuk dan ukuran benda uji (Watanabe, 2002, Daftar Pustaka : 8).</p> <p>Pengaruh letak beban dengan penulangan geser yang berbeda pada balok tinggi dengan beton mutu tinggi (fc &gt; 55 MPa) juga telah diteliti, dimana dilakukan pengujian dengan beban seluruhnya terletak pada tepi atas balok, dan semua pada tepi bawah balok serta kombinasi tepi atas dan tepi bawah balok dengan ratio Ptop/Pbottom masing-masing 1:1 dan 2:1. Sedangkan variasi penulangan geser yang diteliti antara lain balok tinggi dengan tulangan utama yang dimiringkan, tulangan geser vertikal serta kombinasi tulangan geser vertikal dan horizontal. Penelitian ini juga menjelaskan bidang defleksi balok, lebar retak yang terbentuk, pola retak, model keruntuhan, beban retak diagonal, kekuatan layan dan ultimit (Tan and Wei, 1999, Daftar Pustaka : 9).</p> <p>Perbaikan kerusakan pada balok tinggi dapat dilakukan dengan memberikan sistem perkuatan clamping stirrup externally (jepitan sengkang pada bagian luar balok), baik untuk balok tinggi konvensional maupun balok tinggi prategang dimana sistem ini dapat merubah mekanisme peralihan gaya dalam balok tinggi sehingga dapat menerima beban lebih dari semestinya. Performance dan kekuatan balok tinggi dapat dikembalikan secara penuh sepanjang kerusakan tersebut adalah keruntuhan geser diagonal secara splitting (sobekan) dan kurva beban-lendutan akan berkurang 15% pada balok yang rusak dan diberi perkuatan terhadap balok yang utuh. Jumlah penulangan geser tidak banyak berpengaruh pada kekuatan bentang geser yang diberi clamp stirrup. Penempatan perkuatan yang paling baik adalah pada bagian tengah-tengah bentang geser (Teng, 1996, Daftar Pustaka : 10).</p> <p>2.2. LANDASAN TEORI</p> <p>2.2.1 Umum</p> <p>Balok tinggi adalah suatu elemen struktur yang mengalami beban seperti balok biasa, tetapi mempunyai rasio tinggi terhadap lebar yang relatif besar. Balok tinggi dengan struktur beton bertulang banyak ditemukan pada balok pembagi (transfer girder), dinding penahan dan dinding geser. Balok tinggi memiliki parameter dimensi yang berbeda dengan balok konvensional, dimana pada balok yang konvensional perbandingan tinggi dan lebar balok berkisar antara 1,5 sampai 2. Balok tinggi memiliki parameter yang diukur dari rasio perbandingan bentang geser terhadap tinggi balok (a/d), yang biasanya berkisar antara 1 sampai 2,5 . Sedangkan balok dengan rasio a/d lebih besar dari 2,5 sudah dikategorikan sebagai balok lentur yang konvensional. Balok tinggi didefinisikan juga sebagai balok yang memiliki rasio bentang bersih terhadap tinggi efektif (ln/d) kurang dari 5 untuk balok yang diberi beban merata pada sisi atas atau sisi tekan balok sederhana serta mempunyai bidang geser kurang dari dua kali tinggi balok. Beberapa kriteria yang dapat digunakan untuk menentukan jenis struktur balok tinggi (Nawy, 1990 dan Winter, 1991, Daftar Pustaka : 3&amp;11) adalah sebagai berikut :</p> <p>1. Rasio bentang geser terhadap tinggi efektif balok (a/d) &lt; 2.5 untuk balok dengan beban terpusat atau rasio bentang bersih terhadap tinggi efektif (ln/d) &lt; 5 untuk beban merata.</p> <p>2. Panjang bidang geser (a) harus kurang dari 2 kali tinggi balok </p> <p>3. Tinggi balok jauh besar dari lebar balok.</p> <p>2.2.2 Kuat Geser Balok </p> <p>Beberapa faktor yang mempengaruhi kapasitas geser balok tinggi antara lain :</p> <p> Kuat beton bertambah akibat meningkatnya aksi pasak, ikatan antar agregat dan daerah tekan.</p> <p> Rasio penulangan bertambah akibat meningkatnya aksi pasak dan ikatan antar agregat. Jika ( meningkat maka lebar retak akan berkurang oleh karena itu ikatan antar agregat akan bertambah.</p> <p> Kekuatan penulangan longitudinal hanya memberikan sedikit pengaruh terhadap kapasitas geser.</p> <p> Tipe agregat mempengaruhi kemampuan ikatan antar agregat. Dengan begitu kuat geser beton ringan akan lebih kecil dari beton normal walaupun keduanya memiliki kuat tekan yang mungkin sama.</p> <p> Ukuran balok khususnya tinggi balok, memainkan peranan penting dalam kapasitas geser. Balok yang lebih lebar secara proporsional lebih lemah dari balok yang lebih ramping. Hal ini disebabkan karena ikatan antar agregat yang dilewati tidak dapat bertambah secara proposional pada ukuran balok.</p> <p> Rasio bentang geser terhadap tinggi efektif balok, mempengaruhi jenis keruntuhan geser dan ketahanan geser pada balok, dimana :</p> <p> Balok dengan rasio 1,5 &lt; a/d &lt; 7, gagal geser biasanya lebih dahulu terjadi sebelum tercapai gagal lentur.</p> <p> Ketahanan geser yang paling minimum diperoleh pada rasio a/d 2,5</p> <p> Untuk rasio a/d &lt; 2,5 aksi lengkung secara signifikan meningkatkan kuat geser. </p> <p>Menurut ACI code, kuat geser balok tinggi dapat dirumuskan sebagai berikut :</p> <p>Vu = ( Vc + Vs ) (2.1)Vc = </p> <p>(2.2)Vs = fy d(2.3)dimana : = faktor reduksi geser</p> <p> Mu , Vu = gaya momen dan geser pada penampang kritis (N-mm, N)</p> <p> = kuat tekan beton (MPa)</p> <p> w = jumlah penulangan lentur (%)</p> <p>As / bwd = rasio luas tulangan terhadap luas penampang beton</p> <p>Avv,Avh = luas tulangan geser vertikal dan horizontal (mm2), </p> <p> untuk Avv tidak boleh kurang dari 0,0015 bw sv</p> <p> untuk Avh tidak boleh kurang dari 0,0025 bw sv</p> <p> ln = bentang bersih balok (mm)</p> <p>sv, sh = jarak antar tulangan geser vertikal dan horizontal (mm), sv tidak boleh </p> <p> melebihi 1/5 d dan sh tidak melebihi 1/3 d atau 450 mm. 2.2.3 Perilaku Balok Dengan Tulangan Geser</p> <p>Kuat geser nominal pada balok tinggi dihitung seperti pada balok biasa dengan berdasarkan pada persamaan SK SNI T15-1991-03 pasal 3.4.1.1 :</p> <p>Vu Vn(2.4)</p> <p>Dimana : Vu=gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau</p> <p>Karena penulangan geser pada penampang kritis dipakai sebagai pedoman utnuk perencanaan penulangan, maka Vu ditentukan cukup pada satu tempat saja seperti yang ditentukan pada SK SNI T15-1991-03 yaitu :</p> <p>a. untuk beban merata, x = 0.15 ln d</p> <p>b. untuk beban terpusat, x = 0.5 a , dimana a adalah bentang geser. </p> <p>Vn=kuat geser nominal</p> <p>= Vc + Vs</p> <p>Dimana : Vc = kuat geser nominal beton</p> <p>Vs = kuat geser nominal tulangan geserUntuk memperhitungkan kuat geser beton nominal SK SNI T15-1991-03 memperbolehkan menggunakan cara sederhana dengan menganggap sama seperti pada balok biasa, </p> <p>(2.5)Atau dengan menggunakan cara yang lebih terinci sebagai berikut :</p> <p>(2.6)</p> <p>Dimana :Mu=momen terfaktor yang terjadi bersamaan dengan gaya geser terfaktor maksimum Vu pada penampang kritis.</p> <p>(2.7)</p> <p>(2.8)Sedangkan untuk menghitung besar Vs, adalah menggunakan rumus :</p> <p>(2.9)Dimana :</p> <p>Av= luas penampang tulangan geser vertikal</p> <p>0.0015 bw s </p> <p>s=jarak tulangan geser vertikal</p> <p>syarat s : s 1/5 d 500 mm</p> <p>Avh=luas penampang tulangan geser horizontal</p> <p>0.0025 bw s2</p> <p>s2=jarak tulangan geser vertikal</p> <p>syarat s2 : s2 1/3 d 500 mmTulangan geser yang dipakai untuk menahan geser yaitu berupa sengkang dengan arah vertical. </p> <p>Pada balok, sebelum terjadinya retak, sengkang praktis bebas dari tegangan tetapi setelah terjadinya retak diagonal sengkang ini berfungsi memperbesar daya pikul geser dari suatu gelagar dalam empat cara terpisah, antara lain :</p> <p>a. sebagian besar dari gaya geser dipikul oleh sengkang yang memotong suatu retak tertentu.</p> <p>b. Adanya sengkang yang membatasi perkembangan retak diagonal dan mengurangi perambatan retak tersebut kedalam daerah tekan</p> <p>c. Sengkang juga melawan melebarnya retak, sehingga kedua permukaan retak tetap menempel secara dekat</p> <p>d. Sengkang disusun sedemikian rupa sehingga dapat mengikat tulangan memanjang menjadi satu kesatuan dengan beton. Hal ini memberi sedikit sumbangan terhadap kemungkinan terbelahnya beton sepanjang tulangan memanjang dan meningkatkan bagian dari gaya geser yang dipikul melalui mekanisme pasak.</p> <p>Menurut Nawy, G. Edward 1990 hal 134, untuk menyediakan kekuatan geser dengan jalan memperbolehkan suatu redistrib...</p>