Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia ISBN 978-979-99327-9-2 521 PERILAKU PENGGUNAAN MODEL STRUKTUR PENUNJANG DAN PENGIKAT (STRUT-AND-TIE MODEL) PADA BALOK BETON MUTU NORMAL UNTUK TINGGI BALOK 1500 MM. Agus Sugianto 1 , Andi Marini Indriani 2 1 Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Balikpapan, Email: [email protected]2 Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Balikpapan, Email: [email protected]ABSTRAK Penunjang dan pengikat (Strut-and-Tie Model) adalah suatu sistem penyaluran gaya dalam yang berhubungan dari titik beban kepada penunjang. Prinsip dasar dari metode ini dibuat berdasarkan model kuda-kuda sederhana dengan memberi penekanan pada penyaluran dan distribusi beban dalam struktur dan dapat diaplikasikan pada struktur bangunan, jembatan dan struktur lainnya. Strut-and-Tie Model sesuai untuk digunakan menganalisis dan memodelkan struktur beton bertulang yang memikul tiga jenis gaya yaitu gaya lentur, gaya geser dan torsi dengan berdasarkan pada teori keseimbangan desain plastis. Metode ini dapat dipergunakan pada daerah-daerah dimana teori balok tidak tepat diterapkan. Daerah- daerah ini sering disebut sebagai daerah terganggu (D-regions). Dengan metode Strut-and-Tie Model, 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). Pengujian dilakukan terhadap balok tinggi (deep beam) mutu normal dengan test uji tekan sampai mengalami keruntuhan. Model dibuat secara 3D setengah bentang simetris dengan bantuan program komputasi ANSYS ED versi 9.0. Model ini diharapkan mampu menggambarkan defleksi, keretakan dan kehancuran yang terjadi terhadap beban ultimit dengan variasi strut-and-tie model, yaitu: model 1: Strut- and Tie sederhana dua tulangan diagonal, model 2: Strut-and-tie tulangan diagonal truss simetris, model 3: Strut-and Tie tulangan diagonal Truss rangka batang. Analisis model dilakukan pada tinggi balok h= 1500 mm, sudut inklinasi (Φ) < 65 o dan > 65 o dengan variasi bentuk Strut-and-Tie Model untuk mengetahui kapasitas lentur ultimit, beban–deformasi, daktilitas, perilaku tegangan, regangan, dan pola retak. Hasil analisis model elemen hingga menggunakan bantuan program komputasi ANSYS Ed.9.0. besarnya geser ultimit (Vu) pada model balok akan bertambah tergantung dari tipe Strut-and-Tie Model dan sudut inklinasi (Φ) yang dipergunakan, model yang terbaik untuk semua beban adalah model 3, dengan sudut inklinasi (Φ) > 68 o terjadi peningkatan geser ultimit (Vu) sebesar 15,46% terhadap tipe 1. Pola tegangan yang terjadi berbentuk bottle shape searah diagonal strut. Nilai daktilitas untuk satu sudut < 45º turun sebesar 27,11%, pada sudut > 45º turun sebesar 55,67 %. Kata kunci: strut-and-tie model, sudut inklinasi, balok tinggi, pola retak, daktilitas. 1. PENDAHULUAN Mekanisme Geser yang bekerja pada elemen struktur merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan terlebih lagi pada komponen struktur yang rentan terhadap gaya geser seperti pada balok tinggi beton bertulang. Gaya geser umumnya tidak bekerja sendiri, tetapi terjadi kombinasi dengan lentur, torsi, atau gaya normal. Perilaku keruntuhan geser pada balok beton bertulang sangat berbeda dengan keruntuhan yang diakibatkan oleh lentur. Keruntuhan geser bersifat getas (brittle) tanpa adanya peringatan atau tanda-tanda berupa lendutan yang berarti. Penunjang dan pengikat (Strut-and-Tie Model) adalah suatu sistem penyaluran gaya dalam yang berhubungan dari titik beban kepada penunjang. Prinsip dasar dari metode
14
Embed
PERILAKU PENGGUNAAN MODEL STRUKTUR PENUNJANG … · perhitungan struktur beton bertulang untuk bangunan gedung ... berdasarkan tata cara perhitungan struktur beton bertulang untuk
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
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
ISBN 978-979-99327-9-2 521
PERILAKU PENGGUNAAN MODEL STRUKTUR
PENUNJANG DAN PENGIKAT (STRUT-AND-TIE MODEL)
PADA BALOK BETON MUTU NORMAL UNTUK TINGGI
BALOK 1500 MM.
Agus Sugianto 1, Andi Marini Indriani
2
1 Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Balikpapan, Email: [email protected]
2 Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Balikpapan, Email: [email protected]
ABSTRAK Penunjang dan pengikat (Strut-and-Tie Model) adalah suatu sistem penyaluran gaya dalam yang
berhubungan dari titik beban kepada penunjang. Prinsip dasar dari metode ini dibuat berdasarkan model
kuda-kuda sederhana dengan memberi penekanan pada penyaluran dan distribusi beban dalam struktur
dan dapat diaplikasikan pada struktur bangunan, jembatan dan struktur lainnya. Strut-and-Tie Model
sesuai untuk digunakan menganalisis dan memodelkan struktur beton bertulang yang memikul tiga jenis
gaya yaitu gaya lentur, gaya geser dan torsi dengan berdasarkan pada teori keseimbangan desain plastis.
Metode ini dapat dipergunakan pada daerah-daerah dimana teori balok tidak tepat diterapkan. Daerah-
daerah ini sering disebut sebagai daerah terganggu (D-regions). Dengan metode Strut-and-Tie Model,
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).
Pengujian dilakukan terhadap balok tinggi (deep beam) mutu normal dengan test uji tekan sampai
mengalami keruntuhan. Model dibuat secara 3D setengah bentang simetris dengan bantuan program
komputasi ANSYS ED versi 9.0. Model ini diharapkan mampu menggambarkan defleksi, keretakan dan
kehancuran yang terjadi terhadap beban ultimit dengan variasi strut-and-tie model, yaitu: model 1: Strut-
and Tie sederhana dua tulangan diagonal, model 2: Strut-and-tie tulangan diagonal truss simetris, model
3: Strut-and Tie tulangan diagonal Truss rangka batang. Analisis model dilakukan pada tinggi balok h=
1500 mm, sudut inklinasi (Φ) < 65o dan > 65
o dengan variasi bentuk Strut-and-Tie Model untuk
mengetahui kapasitas lentur ultimit, beban–deformasi, daktilitas, perilaku tegangan, regangan, dan pola
retak.
Hasil analisis model elemen hingga menggunakan bantuan program komputasi ANSYS Ed.9.0. besarnya
geser ultimit (Vu) pada model balok akan bertambah tergantung dari tipe Strut-and-Tie Model dan sudut
inklinasi (Φ) yang dipergunakan, model yang terbaik untuk semua beban adalah model 3, dengan sudut
inklinasi (Φ) > 68o terjadi peningkatan geser ultimit (Vu) sebesar 15,46% terhadap tipe 1. Pola tegangan
yang terjadi berbentuk bottle shape searah diagonal strut. Nilai daktilitas untuk satu sudut < 45º turun
sebesar 27,11%, pada sudut > 45º turun sebesar 55,67 %.
Kata kunci: strut-and-tie model, sudut inklinasi, balok tinggi, pola retak, daktilitas.
1. PENDAHULUAN
Mekanisme Geser yang bekerja pada elemen struktur merupakan hal yang sangat
penting untuk diperhatikan terlebih lagi pada komponen struktur yang rentan terhadap
gaya geser seperti pada balok tinggi beton bertulang. Gaya geser umumnya tidak
bekerja sendiri, tetapi terjadi kombinasi dengan lentur, torsi, atau gaya normal. Perilaku
keruntuhan geser pada balok beton bertulang sangat berbeda dengan keruntuhan yang
diakibatkan oleh lentur. Keruntuhan geser bersifat getas (brittle) tanpa adanya
peringatan atau tanda-tanda berupa lendutan yang berarti.
Penunjang dan pengikat (Strut-and-Tie Model) adalah suatu sistem penyaluran gaya
dalam yang berhubungan dari titik beban kepada penunjang. Prinsip dasar dari metode
Seminar Nasional X – 2014 Teknik Sipil ITS Surabaya
Inovasi Struktur dalam Menunjang Konektivitas Pulau di Indonesia
ISBN 978-979-99327-9-2 528
Sumber : hasil momen dan kurvatur analisis ANSYS ED.9.0.
Dari Tabel 4. diatas terlihat bahwa; Model balok BT.AS-800.1.01,validasi, retak
pertama (MCrack1 ) terjadi pada 3,750 kNm. dengan kurvatur retak (υCrack1) sebesar 0,062 1/mm. retak kedua (Myield) terjadi pada 26,600 kNm. dengan kurvatur retak (υYield1)
sebesar 0,4441/mm. retak ketiga (MUltimit) terjadi pada 153,810 kNm. dengan kurvatur
retak (υYield1) sebesar 2,6731/mm.
Model balok BT.AS-1500.1.07, retak pertama (MCrack1 ) terjadi pada 7,500 kNm. dengan
kurvatur retak (υCrack1) sebesar 0,044 1/mm. retak kedua (Myield) terjadi pada 119,180
kNm. dengan kurvatur retak (υYield1) sebesar 0,716 1/mm. retak ketiga (MUltimit) terjadi
pada 313,640 kNm. dengan kurvatur retak (υYield1) sebesar 1,923 1/mm.
Model balok BT.AS-1500.2.08, retak pertama (MCrack1 ) terjadi pada 7,500 kNm. dengan
kurvatur retak (υCrack1) sebesar 0,035 1/mm. retak kedua (Myield) terjadi pada 119,180
kNm. dengan kurvatur retak (υYield1) sebesar 0,5631/mm. retak ketiga (MUltimit) terjadi
pada 318,000 kNm. dengan kurvatur retak (υYield1) sebesar 1,541 1/mm.
Model balok BT.AS-1500.3.09, retak pertama (MCrack1 ) terjadi pada 7,500 kNm. dengan
kurvatur retak (υCrack1) sebesar 0,061 1/mm. retak kedua (Myield) terjadi pada 48,750
kNm. dengan kurvatur retak (υYield1) sebesar 0,3951/mm. retak ketiga (MUltimit) terjadi
pada 71,250 kNm. dengan kurvatur retak (υYield1) sebesar 0,580 1/mm.
Tabel 5: Nilai momen dan kurvatur model balok pada kondisi ultimit hasil analisis