Ada contoh kasus seperti gambar di bawah ini:
Versi SAP yang kami gunakan adalah SAP2000 Student Version
7.4.0, gratis, jadi tidak ada beban moral untuk digunakan dan
disebarluaskan. :) Model SAP2000 dari balok di atas adalah seperti
gambar di bawah. (klik untuk memperbesar)
Untuk menggambar model tersebut dengan cepat, bisa dengan
menggunakan cara: 1. 2. Klik menu File New Model From Template
(pastikan unit yang aktif adalah kN-m) Pilih "Continuous Beam"
(pojok kiri atas)
3. 4. 5.
Number of spans = 2. Span length = 6 m. Restraints : Yes.
Gridlines : Yes. Gunakan satu window aktif saja. Tutup window 3-D
view Setelah model terbentuk, ubah panjang bentang kanan menjadi 4
m dengan cara:
1.
Klik ganda garis grid paling kanan, akan muncul kotak dialog
"Modify Grid Lines"
2.
Ubah panjang bentang 2 menjadi 4 m.
Selanjutnya balok 1 (kanan) dan balok 2 (kiri) di-divide, dengan
menggunakan menu Edit Divide Frames, masing-masing menjadi elemen
sepanjang 1 m. nb : tujuan dari divide ini adalah sebagai kontrol
lendutan. SAP2000 Student Version tidak bisa memberikan output
nilai lendutan di sepanjang balok, walaupun dalam display bisa
diperlihatkan bentuk lendutannya. Oleh karena itu, balok harus
di-divide agar titik-titik ujung segmen bisa ditampilkan nilai
lendutannya. SAP versi terbaru (saya lupa mulai versi berapa),
sudah bisa menampilkan besarnya lendutan di sepanjang balok, jadi
tidak perlu di divide.
Cara Divide: 1. 2. Select balok 1 (kanan), klik menu Edit Divide
Frames. Isikan Divided Into 4 frames. Last/First ratio = 1. Balok 2
juga seperti itu, tapi Divided Into 6 frames.
Hal-hal lain yang perlu dicek antara lain: 1. Properti material
beton
2.
Frame Section Untuk asumsi awal, kita gunakan balok ukuran
300X450. Reinforcement type : beam, dengan concrete cover 60 mm.
Kok bukan 40 mm seperti pada soal? 40 mm itu adalah tebal selimut
bersih, sementara yang di SAP2000 itu adalah cover to rebar center.
Jadi, yang dimasukkan ke SAP2000 adalah 40 mm + 10 mm (asumsi
diameter sengkang) + 0.5*19 (asumsi diameter tulangan utama D19).
Modification factor, di-set 1 dulu untuk semua. Nanti untuk
perhitungan lendutan baru diganti.
3.
Static Load Case Names
4.
Load COmbinations. Ada 3 kombinasi yang digunakan.
SERV = DL + LL, untuk menghitung lendutan ULT1 = 1.4, untuk
desain tulangan ULT2 = 1.2DL + 1.6LL, untuk desain tulangan
5.
Atur Analysis Option. Centang seperlunya.
6.
Atur Preference Concrete, sesuaikan koefisien dengan
SNI-Beton
7.
Assign Beban-Beban Yang Sesuai (Point & Uniform). Untuk
Asigning beban kami anggap tidak ada masalah. Hati-hati dengan
option Replace, Delete, dan Add pada kotak dialog
Lakukan analisis... RUN! Setelah Run, cek dulu apakah tidak ada
yang aneh dengan hasilnya. Bisa dengan cara mengecek defleksi, atau
mengecek diagram gaya dalam, apakah sesuai dengan yang
diharapkan.
DESAIN Jika semuanya oke, kita lanjutkan dengan desain. Yang
harus diperhatikan antara lain: 1. Pastikan yang aktif adalah
Concrete Design
2.
Cek Design Combos, pastikan beban kombinasinya sudah tepat. Jika
ada beban kombinasi yang tidak diinginkan/diperlukan, segera
singkirkan.
Sebelum mengintip hasil desain, sebaiknya ubah dulu satuan yang
aktif menjadi N-mm. Soalnya luas tulangan lebih enak dibaca jika
menggunakan satuan mm. (Ada juga yang menggunakan cm, itu
tergantung selera dan kebiasaan) A. Desain Tulangan Balok B1 (Kiri)
Tulangan Lapangan (tengah bentang)
1.
Klik kanan pada segmen yang mengalami momen lentur positif
terbesar (segmen-3).
2.
Pada kotak dialog "Concrete Design Information", cari yang
mempunyai nilai maksimum pada kolom "BOTTOM STEEL". Sorot, kemudian
klik Details.
3.
Dari mana angka 1497.389 untuk required bottom rebar itu
diperoleh? Itu dari persamaan: Dengan mensubstitusi Mu, b, d (=390
mm), fy, dan f'c yang sesuai, kita bisa mencari
nilai . Sehingga Hitung tulangan yang digunakan. D19 6 buah, As
= 1698 mm2. D22 4 buah, As = 1520 mm2. Pakai 6D19. Kenapa bukan
4D22 yang luasnya lebih kecil tapi masih memenuhi kebutuhan?
Alasannya nanti di bagian akhir. Tulangan Tumpuan Kanan 4. 1. Ada
momen negatif, maka harus dihitung kebutuhan tulangan ATAS. Caranya
sama dengan tulangan lapangan. Klik kanan pada segmen terakhir dari
balok kiri.
2.
Cari top reinf yang maksium, klik Details.
3. 4.
Kebutuhan tulangannya adalah Gunakan tulangan 5D19 (As = 1415
mm2).
Tulangan Tumpuan Kiri Karena di tumpuan kiri tidak ada momen
lentur, pakai saja tulangan minimum, 2D19 untuk tulangan bawah dan
tulangan atas (As = 566 mm2). B. Tulangan Balok B2 (Kanan) Caranya
sama dengan balok 1. Cari segmen yang mempuyai momen lentur positif
maksimum.
Pada gambar di atas, momen ultimatenya adalah sehingga,
Diperoleh Atau ,
PENTING!! Nah, di sini perlu hati-hati. Perhatikan minimum
rebarnya. Di situ tertulis 202.693. Sementara pada balok 1 (kiri),
minimum rebarnya adalah 403.343, padahal ukuran penampangnya sama,
mutu beton dan tulangannya juga sama, mengapa minimum rebarnya
berbeda? Coba kita cek tulangan minimum sebenarnya dari balok
tersebut. Ternyata angka 403.343 itulah minimum rebar yang
sebenarnya. Lalu, angka 202.693 itu darimana? Pada butir 10.5.3
ACI-318-02, di situ disebutkan bahwa nilai minimum di atas (yang
403.343 itu) boleh tidak digunakan, asalkan tulangan yang
dibutuhkan paling tidak sepertiga lebih banyak daripada yang
diperlukan dari analisis. Nah, dari analisis, kita kan perlu 152
mm2. Jika kita tambah sepertiganya, maka menjadi 152 + 50.7 = 202.7
!! Itulah tulangan minimum yang dihitung oleh SAP2000. TAPI!!!
TULANGAN MINIMUM INI TIDAK BOLEH DIGUNAKAN UNTUK BALOK BERUKURAN
RELATIF KECIL! Di bagian commentary ACI-318 tersebut, disebutkan
bahwa ketentuan di atas (butir 10.5.3), hanya digunakan untuk balok
yang berukuran besar dan masif. Di SNI Beton 2002 dengan jelas
menuliskan hal ini (pasal 10.5.3). Sementara balok yang digunakan
di atas (300x450) termasuk balok kecil. Jadi, tulangan minimumnya
harusnya 403.343 mm2. Jadi, kita bisa gunakan 2D19 untuk tulangan
atas dan bawah balok 2 (kanan). SUMMARY Jadi, tabel balok sementara
adalah sbb:
Nah, dari sini kita bisa jawab pertanyaan di atas, kenapa tidak
menggunakan 4D22 pada tengah bentang balok B1? Jawabannya adalah,
untuk memudahkan pelaksanaan, karena di lokasi yang lain (tumpuan
balok B1 dan sepanjang balok B2 semuanya menggunakan D19). Untuk
konstruksi sederhana yang mudah diawasi, penggunaan diameter yang
bervariasi tidak jadi masalah. Tapi untuk skala yang lebih besar,
hal seperti ini biasanya dihindari, untuk memudahkan pelaksanaan
dan pengawasan. Bisa dibayangkan misalnya pada satu lantai terdapat
beberapa balok yang menggunakan banyak variasi ukuran tulangan.
Bisa-bisa tukangnya kebingungan dan salah pasang tulangan. :)
Catatan: Di beberapa gambar detail penulangan output SAP2000 di
atas, ada detail yang kami tandai dengan tanda silang (cross)
merah! Yaitu di bagian Special Moment. Bagian Special Moment HANYA
digunakan untuk pemodelan struktur pemikul GEMPA tipe SRPMK (Sistem
Rangka Pemikul Momen Khusus). Jadi, kalau hanya balok sederhana,
balok banyak tumpuan, balok yang tidak memikul gempa, bagian
Special Moment ini tidak perlu diperhatikan. Angka Special Moment
ini bisa dihilangkan dengan cara seperti gambar di bawah.
Bagaimana sebenarnya penggunaan Special Moment di atas? Insya
Allah dibahas di lain kesempatan. :) Sekali lagi, pesan sponsor...
"hati-hati dengan tulangan minimum hasil output SAP2000, dan juga
software yang lain.". Kami belum mengecek SAP2000 versi terbaru,
tapi metode yang mereka gunakan memang ada dasarnya (ACI-318), cuma
penerapannya tidak sesuai.