ANALISA DAN PERENCANAAN GESER 5.1. Pendahuluan Gaya geser yang terjadi pada suatu penampang balok disebabkan karena bekerjanya gaya luar pada balok tersebut. Seperti diperlihatkan pada gambar 5.1.1, yaitu balok diatas dua tumpuan sederhana yang mendapat beban luar. Akibat beban luar yang bekerja balok tersebut maka timbul momen lentur (M) dan gaya geser (V) Gambar 4.1.1 momen lentur dan gaya geser pada balok Momen lentur pada balok akan mengakibatkan terjadinya tegangan tekan diatas garis netral penampang dan tegangan tarik dibawah garis netral penampang. Untuk memenuhi kesetimbangan arah vertical maka jumlah gaya geser vertical pada penampang harus sama dengan gaya luar yang bekerja. Penampang didekat tumpuan bibawah garis netral tegangan tarik yang terjadi sama besarnya dengan geser pada bidang dengan kemiringan 45 derajat yang diperlihatkan pada gambar 4.1.2 dan tegangan tarik ini dinamakan tegangan tarik diagonal. Gambar 5.1.2 geser murni pada penampang
27
Embed
BAB V · Web viewtegangan lentur didaerah tarik penampang besarnya sama dengan perbandingan modulus elastisitas beton dan baja dikalikan tegangan tulangan memanjang atau merupakan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ANALISA DAN PERENCANAAN GESER
5.1. Pendahuluan
Gaya geser yang terjadi pada suatu penampang balok disebabkan karena
bekerjanya gaya luar pada balok tersebut. Seperti diperlihatkan pada gambar 5.1.1, yaitu
balok diatas dua tumpuan sederhana yang mendapat beban luar. Akibat beban luar yang
bekerja balok tersebut maka timbul momen lentur (M) dan gaya geser (V)
Gambar 4.1.1 momen lentur dan gaya geser pada balok
Momen lentur pada balok akan mengakibatkan terjadinya tegangan tekan diatas
garis netral penampang dan tegangan tarik dibawah garis netral penampang. Untuk
memenuhi kesetimbangan arah vertical maka jumlah gaya geser vertical pada
penampang harus sama dengan gaya luar yang bekerja. Penampang didekat tumpuan
bibawah garis netral tegangan tarik yang terjadi sama besarnya dengan geser pada
bidang dengan kemiringan 45 derajat yang diperlihatkan pada gambar 4.1.2 dan
tegangan tarik ini dinamakan tegangan tarik diagonal.
Gambar 5.1.2 geser murni pada penampang
Bila balok terbuat dari beton bertulang, maka gaya tarik diagonal ini akan
menyebabkan terjadinya retak miring dikarenakan kekuatan tarik beton yang kecil
dengnan demikian keruntuhan geser (shear failure) pada balok beton bertulang
sebenarnya adalah keruntuhan tarik didaerah retak miring.
5.2 Macam-macam Keruntuhan Balok Tanpa Tulangan Geser
Ragam keruntuhan yang terjadi pada balok beton bertulang yang disebabkan
oleh beban luar yang bekerja tergantung kelangsingannya, yaitu perbandingan antara
bentang bersih dan tinggi balok. Untuk beban terpusat bentang geser adalah jarak dari
titik tangkap beban terhadap muka perletakan, sedangkan untuk beban terbagi rata
bentang gesernya adalah bentang bersih dari balok tersebut. Jenis keruntuhan geser
balok tanpa tulangan dapat dibagi menjadi tiga macam yaitu 1) keruntuhan lentur, 2)
keruntuhan tarik diagonal, dan 3) keruntuhan tekan akibat geser. Masing-masing jenis
keruntuhan dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Keruntuhan Lentur
Keruntuhan lentur terjadi bila tegangan lentur sangat dominant dari tegangan
geser. Kondisi ini terjadi pada balok bentang panjang atau pada balok dengan
perbandingan antara bentang geser a dan tinggi efektif penampang d antara 5.5
sampai denagn 6 atau perbandingan antara a/d 5.5. retak yang mendekati vertical,
terutama akan terjadi pada segertiga bentang tengah yang disebabkan oleh momen
lentur dan bila beban bertambah maka retak awal yang sudah terjadi akan bertambah
lebar mendekati garis netral penampang, dennan disertai lendutan yang semakin
besar. Bila tulangan under reinforce, maka keruntuhan diawali dengan lelehnya baja
tulangan tarik. Perilaku yang demikian dikatakan balok berperilaku daktail sehingga
dapat memberikan peringatan terlebih dahulu sebelum terjadi keruntuhan total
(gambar 5.2.1-a)
2. Keruntuhan Tarik Diagonal
Jenis keruntuhan ini akan terjadi pada balok dengan bentang sedang, dimana
perbandingan antara a dan d bervariasi antara 2.5 sampai dengan 5. pada awal
keruntuhan, terjadi retak-retak rambut ditengah bentang yang diakibatkan oleh
lentur (karena kekuatan tarik diagonal masih lebih kecil dari kekuatan lenturnya),
kemudian diikuti lepasnya lekatan beton dan tulangan didaerah perletakan sehingga
aka terjadi keruntuhan secara mendadak. (keruntuhan getas) tanpa adanya
peringatan (gambar 5.2.1-b).
3. Keruntuhan Tekan Akibat Geser
Keruntuhan jenis ini terjadi pada balok-balok bentang pendek dengan
perbandingan a dan d antara 1 sampai dengan 2.5 atau 5 untuk beban inerata. Seperti
pada bentang sedang, keruntuhan diawali dengan retak rambut yang bererah vertical
pada tengah bentang yang diakibatkan oleh lentur dan tidak menjalar. Kemudian
pada gambar perletakan terjadi kehilangan lekatan antara tulangan memanjang
dengan beton disekelilingnya. Keruntuhan akan terjadi secara mendadak yaitu pada
saat bertemunya retak miring tersebut dengan api beton tekan. (gambar 5.2.1-c)
Dari penjelasand diatas dapat disimpulakn bahwa perbandingan antara
bentanng geser dengan tinggi efektif penampang balok akan mempengaruhi jenis
keruntuhannya. Ringkasan pengaruh kelangsingan balok terhadap jenis
keruntuhannya disajikan pada table 5.2.1
Tabel 5.2.1 pengaruh kelangsingan balok terhadap ragam keruntuhannya.
Jenis balok
Perbandingan a/d
Jenis keruntuhanBeban terpusat
(a/d)
Beban merata
(n/d)
Panjang (langsing) > 5 > 16 Lentur
Sedang 2,5 s/d 5,5 11 s/d 16 Tarik diagonal
Pendek (tinggi) 1 s/d 2,5 1 s/d 5 Tekan geser
Keterangan : a : Bentang gesert beban terpusat
d : tinggi efektif penampang
Ln : bentang bersih balok
Gambar 5,.2.1 Ragam keruntuhan pada balok.
(a) keruntuhan lentur, (b) keruntuhan tarik diagonal dan (c) keruntuhan tekan
5.3. Kekuatan Geser Beton (Vc) Tanpa Tulangan Geser
Pada balok yang dibebani oleh lentur dan geser, tegangan geser beton tanpa
tulangan geser Vc diakibatkan oleh momen rencana luar Mu yang menyebabkan
tegangan geser Vu. Akibat bekerjanya tegangan lentur ft dan tegangan geser Vu didaerah
tarik penampang akan terjadi tegangan tarik utama yang dapat menyebabkan terjadinya
retak miring didaerah tepi penampang yang tertarik. Hal ini dipakai sebagai perhitungan
kekuatan tanpa tulangan geser.
Berdasarkan hasil-hasill percobaan yang telah dilakukan, peraturan ACI
memberikan model empiris yang merupakan solusi regresi kepersamaan dasar dan
tegangan utama yaitu :
……………....5.3.1
ft(mak) adalah tegangan tarik utama yang nilainya diasumsikan sama dengan suatu
konstanta dikalikan tegangan tarik belah fc’ dari beton karena ft merupakan fungsi dari
, maka persamaan 4.3.1 menjadi :
……………………5.3.2 ; dimana k = konstanta
tegangan lentur didaerah tarik penampang besarnya sama dengan perbandingan
modulus elastisitas beton dan baja dikalikan tegangan tulangan memanjang atau
merupakan fungsi dari momen nominal penampang yaitu :
ft =
=
rasio tulangan tarik dan nilai konstan sehingga persamaan 5.3.2
menjadi :
………………………………5.3.3
dimana k1 adalah kostanta yang akan ditentukan dengan percobaan. Tegangan geser v
yang diakibatkan oleh gaya geser rencana Vu’ pada penampang dengan luas b.d adalah :
………………………………5.3.4
Harga konstanta k2 adalah konstanta lain yang nilainya ditentukan dengan percobaan,
Vn adalah gaya geser nominal penampang, k1 dan k2 tergantung dari berbagai variable
antara lain bentuk atau geometric penampang, jenis pembebanan, jumlah dan susunan
tulangan serta interaksi antara tulangan baja dan betonnya.
Dengan mendistribusikan ft pada persamaan 5.3.3 dan v pada persamaan 5.3.4 ke
persamaan 5.3.2, dan mengevaluasi harga k, k1, dan k2 maka diperoleh persamaan
tegangan regresi yaitu :
………………………………5.3.5
Persamaan 5.3.5 diperlihatkan pada gambar 5.1 dengan harga sehingga
persamaan 5.4.5 juga memperlihatkan pengaruh kelangsingan balok dan harga
tidak boleh lebih dari 1,0. Harga dan . Secara pendekatan harga
sama dengan . Jika geser nominal badan balok disebut Vc, maka Vn pada
persamaan 4.3.5 dapat dinyatakan dengan Vc sehingga persamaan menjadi :
……………………………..5.3.6
………………..5.3.7
Untuk satuan SI unit ACI 318-83M memberikan perumusan :
………5.3.8
Peraturan SKSNI-T-15 memberikan perumusan kekuatan beton tanpa tulangan di dalam
satuan SI unit sebagai berikut :
………………………5.3.9
Dimana :
Vc = Kekuatan geser beton tanpa tulangan
= Kekuatan tarik beton
bw = Lebar badan balok
d = Tinggi efektif penampang
pw = Rasio tulangan tarik
= Nilai kelangsingan struktur
Vu = Gaya geser rencana
Mu = Momen rencana
Pw = Rasio tulangan tarik
Untuk keperluan praktis dan sebagai pendekatan yang aman, maka pengaruh
kelangsingan dapat diabaikan. Sehingga persamaan 5.3.9 menjadi :
…………………..5.3.10
5.4. Bentuk dan Kegunaan Tulangan Geser
Seperti telah dijelaskan pada pembahasan sebelumnya, pada balok yang
menerima lentur dan tegangan geser kan terjadi gaya normal tekan dan gaya normal
tarik yang diterimakan ketulangan memanjang pada sisa tarik. Sedangkan pada sisi
badan balok terjadi gaya tekan diagonal pada daerah retak miring akibat gesekan
material beton pada daerah tersebut. Bila pada badan balok ditambahkan tulangan
vertical atau diagonal, maka akan terjadi susunan gaya yang membentuk
kesetimbangan. Hal ini diperlihatkan pada gambar 5.4.1 yang dikenal dengan metode
analogi rangaka batang. Karena tulangan dipasang pada badan balok maka penulangan
geser tersebut biasa disebut dengan penulangan badan (web reinforcement).