1 BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Balok tinggi adalah suatu elemen struktur yang mengalami beban seperti pada balok biasa, tetapi mempunyai angka perbandingan tinggi terhadap lebar yang besar, dengan angka perbandingan bentang geser terhadap tinggi balok tidak melebihi 2 sampai 2,5; dimana bentang geser adalah bentang bersih balok untuk beban terdistribusi merata. Balok tinggi biasanya digunakan untuk lantai beton yang mengalami beban horisontal, dinding yang mengalami beban vertikal, dan balok bentang pendek yang mengalami beban sangat berat. Balok tinggi lebih berperilaku dua dimensi daripada satu dimensi karena geometrinya yang lebih tinggi dari balok biasa. Sebagai akibatnya, bidang datar sebelum melentur tidak harus tetap datar setelah melentur. Distribusi regangannya tidak lagi linier dan deformasi geser yang biasanya diabaikan pada balok biasa menjadi sesuatu yang cukup berarti dibandingkan dengan deformasi lentur murni. Sebagai akibatnya, blok tegangan beton menjadi nonlinier meskipun masih pada taraf elastis. Pada keadaan limit dengan beban batas, distribusi tegangan tekan pada beton tidak lagi mengikuti bentuk parabola yang digunakan pada balok biasa. Pada balok beton bertulang biasa, skema distribusi sengkang menunjukkan kelinieran distribusi tegangan di tengah bentang sebelum terjadinya retak, dimana perbandingan bentang efektif terhadap tinggi balok lebih dari 4. Sebaliknya, pada balok tinggi, skema distribusinya memperlihatkan ketidaklinieran tegangan di tengah bentang sehubungan dengan ketidaklinieran pada regangannya, dimana besarnya tegangan tarik maksimum pada sisi bawah jauh lebih besar bila dibandingkan dengan tegangan tekan maksimumnya.
1
2 Beton akan mengalami retak dalam arah tegak lurus trajektori tegangan utama. Jika beban terus bertambah, retak ini akan melebar dan menjalar, juga timbul retak pada daerah lainnya. Dengan demikian semakin sedikit beton yang harus memikul keadaan tegangan yang tidak menentu. Karena bentang geser untuk balok tinggi itu kecil, tegangan tekan pada daerah perletakan mempengaruhi besar dan arah tegangan tarik utama sehingga menjadi curam dan harganya berkurang. Dalam banyak hal retak-retak ini hampir selalu vertikal dan mengikuti arah trajektori tegangan, yang dalam keadaan runtuh karena geser, balok ini hampir tergeser (lepas) dari perletakannya. Jadi untuk balok tinggi, selain penulangan geser vertikal di sepanjang bentang, diperlukan juga penulangan horisontal di seluruh tinggi balok. Dengan adanya tegangan tarik pada serat bawah, diperlukan pemusatan tulangan horisontal untuk memikul besarnya tegangan tarik pada sisi bawah balok tinggi. Selain itu, besarnya angka perbandingan tinggi terhadap bentang dari balok ini menyebabkan bertambahnya tahanan terhadap beban geser luar akibat aksi pelengkung tekan yang cukup tinggi. Dengan demikian dapat diharapkan bahwa gaya geser tahanan nominal V c untuk balok tinggi akan jauh lebih besar daripada V c untuk balok biasa. Sebagai ringkasan, geser pada balok tinggi merupakan tinjauan yang utama dalam desainya. Besar dan jarak penulangan geser vertikal dan horisontal sangat berbeda dengan yang dipakai pada balok biasa. Begitu pula persamaan-persamaan yang digunakan dalam desainnya. Balok tinggi beton bertulang merupakan salah satu contoh daerah terganggu (Disturb region/D-region) pada elemen struktur balok. Pada D-region, teori balok (beam theory) tidak tepat diterapkan, oleh karena itu diperlukan suatu metode yang rasional untuk diterapkan pada daerah-daerah tersebut. Strut and tie model (STM) merupakan pengembangan dari analogi rangka (truss analogy), telah diakui cukup akurat diterapkan pada daerah
3 D-region. Pada Tugas Akhir ini diuraikan keakuratan dari metode STM dalam memprediksi kuat geser dari balok tinggi beton bertulang. Mekanisme geser pada elemen struktur balok tinggi beton bertulang merupakan hal yang sangat penting diperhatikan terlebih lagi pada komponen struktur yang rentan terhadap gaya geser. Gaya geser umumnya tidak bekerja sendirian, tetapi kombinasi dengan lentur, torsi, atau gaya normal. Perilaku keruntuhan geser pada balok beton bertulang sangat berbeda dengan keruntuhan karena lentur. Keruntuhan geser bersifat getas (brittle) tanpa adanya peringatan berupa lendutan yang berarti. Pada balok tinggi keruntuhan yang terjadi dominan diakibatkan oleh gaya geser. Gaya geser akan mengakibatkan terjadinya retak miring pada balok, dan setelah retak ini terjadi, mekanisme transfer gaya geser akan disumbangkan oleh aksi pelengkung (arching action). Aksi ini dapat memberikan cadangan kapasitas yang cukup besar pada balok dalam memikul beban. Ada beberapa metode yang dapat dipakai untuk menganalisa kuat geser pada balok tinggi beton bertulang baik metode empiris maupun analitis, salah satu metode analitis yang telah diakui cukup rasional adalah metode Strut and Tie Model (STM). Metode STM merupakan pengembangan dari analogi rangka batang. Metode STM dapat digunakan pada daerah-daerah dimana teori balok tidak tepat diterapkan. Daerah-daerah ini sering disebut daerah terganggu (Disturb region/D-region). Dengan metode STM, analisa D-region pada elemen struktur dapat lebih mudah dilakukan dimana keadaan tegangan yang terjadi diidealisasikan sebagai strut dari beton, tie dari baja, dan daerah nodal (Lumantarna, 2002). Dengan adanya aksi dari strut and tie tersebut, pertambahan kekuatan pada struktur balok tinggi beton bertulang dapat terjadi (Nilson dan Winter, 1991).
4 1.2 Rumusan Masalah
Secara umum berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini, antara lain: 1. Bagaimana perbandingan hasil analisa terhadap balok tinggi beton bertulang dan analisa balok tinggi Steel Reinforced Concrete (SRC) dengan metode Geser Analitis dan Strut and Tie Model sesuai persyaratan pada ACI 318M – 02. 2. Bagaimana menganalisa penampang balok tinggi dengan program XTRACT versi 2.6.2 dan analisa 3D solid dengan program Abaqus versi 6.7. 3. Bagaimana Perbandingan hasil analisa Balok Tinggi beton bertulang dengan Metode Geser Analitis dan Metode Strut and Tie Model dengan hasil eksperimental. 1.3 Tujuan Penelitian
Dari permasalahan yang ada di atas, adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah : 1. Melakukan analisa terhadap balok tinggi beton bertulang dan balok tinggi Steel Reinforced Concrete (SRC) dengan metode Geser Analitis dan Strut and Tie Model. 2. Mengetahui kapasitas lentur dan geser pada balok tinggi RC dan SRC. 3. Menganalisa penampang balok tinggi dengan program XTRACT versi 2.6.2 dan analisa 3D solid dengan program ABAQUS versi 6.7.
5 1.4
Batasan Masalah
Lingkup pembahasan yang akan dianalisa mencakup : 1. Analisa penampang balok tinggi RC dan SRC dengan menggunakan metode Geser Analitis, sesuai acuan ACI 318M – 05. 2. Metode yang digunakan dalam menganalisa adalah Metode Geser Analitis dan Metode Strut and Tie Model. 3. Program yang digunakan untuk analisa penampang balok tinggi adala program XTRACT versi 2.6.2 dan analisa 3D solid dengan program Abaqus versi 6.7. Dengan adanya batasan masalah ini, diharapkan apa yang disajikan tidak menyimpang jauh dari permasalahan yang ada dan untuk menghindari kesalahan dalam interpretasi. 1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diberikan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Sebagai bahan masukan bagi dunia perkonstruksian khususnya pada bangunan beton bertulang yang menggunakan struktur balok tinggi. 2. Sebagai bahan pertimbangan jenis balok yang akan digunakan dalam mendesain konstruksi bangunan beton bertulang.
