BAB I 2011-06-13آ  99, ACI 318-02. Perubahan daripada tata cara perhitungan struktur beton...

download BAB I 2011-06-13آ  99, ACI 318-02. Perubahan daripada tata cara perhitungan struktur beton bertulang

of 30

  • date post

    10-Jan-2020
  • Category

    Documents

  • view

    17
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of BAB I 2011-06-13آ  99, ACI 318-02. Perubahan daripada tata cara perhitungan struktur beton...

  • 1

    STUDI PENGARUH PENGEKANGAN PADA BALOK BETON BERTULANGAN RANGKAP DENGAN UNIFIED THEORY

    Nama : Windunoto Abisetyo NRP : 3106 100 104 Jurusan : Teknik Sipil, FTSP-ITS Dosen Pembimbing : Ir. Iman Wimbadi, MS Tavio, ST., MT., PhD

    ABSTRAK Pengekangan pada balok dapat meningkatkan kuat lentur, hal ini dikarenakan adanya tulangan transversal (sengkang) yang terpasang di sepanjang bentang balok. Sejauh ini, tulangan sengkang hanya diperhitungkan untuk menahan gaya dalam geser saja. Untuk menganalisa kapasitas lentur didasarkan pada kode bangunan yang mengadopsi hubungan tegangan-regangan beton tak terkekang yang disederhanakan menjadi tegangan blok ekivalen. Untuk menghasilkan prediksi yang lebih baik dalam menganalisis kuat lentur pada balok beton bertulang, efek pengekangan harus dipertimbangkan sebagai pengganti dari penggunaan model tegangan-regangan beton tak terkekang. Untuk menganalisis efek (pengaruh) pengekangan lateral terhadap penambahan kapasitas balok, dilakukan suatu studi terhadap perilaku balok balok beton bertulang yang terkekang. Karena perhitungan yang cukup rumit dengan iterasi yang panjang, maka dibutuhkan suatu program komputer sebagai alat bantu. Untuk mencapai tujuan studi ini, sebuah program sederhana dikembangkan dengan memakai bahasa pemrograman Visual Basic 6.0. Prosedur analisis program ini juga mengadopsi beberapa model hubungan tegangan-regangan beton terkekang dan disederhanakan menjadi tegangan blok. Dari studi ini dapat disimpulkan bahwa pengekangan lateral mempengaruhi bentuk dan besarnya kurva tegangan regangan beton. Perubahan ini jelas terlihat dari nilai tegangan puncak, regangan puncak dan regangan ultimatenya. Perubahan bentuk kurva ini mempengaruhi luas area desak beton, yang tentunya juga manambah besarnya gaya tekan beton (Cc). Selanjutnya, penambahan nilai Cc berpengaruh pada penambahan kapasitas balok. Penambahan paling besar terjadi pada saat balok dalam kondisi keruntuhan tekan.

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang Dalam Perkembangan perhitungan

    struktur beton bertulang telah dikenal beberapa metode yang telah berkembang saat ini. Perkembangan metode tersebut diikuti pula dengan perkembangan tata cara perhitungan struktur beton bertulang yang berlaku. Di Amerika penyesuaian tata cara ini dilakukan oleh suatu badan yaitu “American Concrete Institute” (ACI). Dalam perkembangannya tata cara perhitungan struktur beton bertulang di Amerika,ACI 318, telah mengalami beberapa perubahan diantaranya ACI 318-63, ACI 318-71, ACI 318-77, ACI 318-83, ACI 318-86, ACI 318-89, ACI 318-95, ACI 318- 99, ACI 318-02. Perubahan daripada tata cara perhitungan struktur beton bertulang dimulai dari ACI 318-1956 yang menggunakan Metode Beban Kerja atau “Working Stress Method” (WSM) dan pada ACI 318-63 menggunakan Metode Kekuatan Ultimate atau “Ultimate Strength Design”(USD) yang sudah diperkenalkan pada peraturan sebelumnya diperlakukan sama dengan WSM pada ACI 318-318-63, seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan, menunjukkan bahwa kedua teori

    diatas (WSM & USD) mempunyai perspektif dan tujuan masing – masing yang kemudian disatukan dalam Metode Keadaan Batas atau “Limit State Method” (LSM), dimana metode LSM ini menggunakan prinsip teori elastis pada saat keadaan batas layannya dan prinsip teori beban ultimat pada keadaan batas ultimat. Teori ini kemudian digantikan dengan Metode Desain Terpadu atau “Unified Design Method” pada ACI 318-02 (Piscesa, 2006).

    Sebelumnya, desain yang diterapkan pada balok dan kolom adalah berbeda. Dan prosedur desain untuk beton pratekan dan beton bertulang konvensional juga berbeda. Adanya beberapa buah perhitungan ini menghasilkan kerumitan dalam pengerjaannya. Untuk itu muncul ide untuk menghasilkan sebuah prosedur desain yang menghasilkan perhitungan yang lebih sederhana. Maka dari itu muncullah teori “Unified Design Method” yang menggabungkan dan menyederhanakan prosedur design untuk beton bertulang dan juga beton pratekan. Metode Unified memiliki kesamaan dengan Ultimate Stregth Design dalam hal pemakaian faktor beban dan faktor reduksi kekuatan untuk perencanaan penampang. Jika pada Metode Kuat Ultimate, besarnya faktor reduksi kekuatan ditentukandari jenis gaya internal yang bekerja pada penampang, sedangkan Metode Unified didasarkan pada perilaku penampang apakah keruntuhannya

  • 2

    dikontrol oleh serat tekan (beton) atau serat tarik (tulangan baja). Jadi metode “Unified Design Method” memberikan prosedur perhitungan yang bersifat konsisten, dan sama, tidak memberikan perbedaan apakah suatu elemen mengalami lentur saja (balok) atau lentur dengan aksial tekan (kolom) (Dewobroto, 2003).

    Gambar 1. 1 Variasi yang terjadi berdasarkan εt yang

    terjadi (fy = 400Mpa)

    Pemakaian “Unified Design Method” dalam prosedur perhitungan melalui serangkaian diskusi untuk menghasilkan metode perhitungan yang lebih rasional daripada “Limit State Method”. Letak perbedaannya adalah pada pemakaian regangan tarik bersih ( t) yang diukur dari tulangan tarik terjauh terhadap serat tekan terjauh sebagai dasar dalam menetukan faktor reduksi kekuatan ( ) untuk elemen yang mengalami beban lentur dan aksial beton bertulang maupun pratekan.

    Seperti yang telah diketahui, bahwa kebanyakan para engineer kurang memperhatikan efek pengekangan dalam prosedur desain beton bertulang. Efek pengekangan pada beton merupakan efek yang ditimbulkan akibat adanya tulangan pengekang yang terpasang di dalamnya. Tulangan pengekang tersebut bisa berupa tulangan spiral atau persegi. Efek pengekangan tersebut mengakibatkan tegangan dan regangan beton meningkat atau lebih besar dibandingkan daripada beton yang tidak menggunakan pengekang.

    Gambar 1. 2: Hubungan tegangan – regangan beton

    terkekang ( confined ) dan tidak terkekang (unconfined) (Park dan Pauly, 1975).

    Dalam prakteknya, penggunaan beton di lapangan selalu memakai tulangan pengekang berupa tulangan spiral atau persegi. Namun selama ini dalam menganalisa beton terutama penampang balok, efek pengekangan tidak diperhitungkan. Seandainya efek pengekangan diperhitungkan maka kekuatan dari penampang balok itu akan lebih besar bila dibandingkan penampang balok yang efek pengekangannya tidak diperhitungkan. Dengan memperhitungkan efek pengekangan, maka regangan ultimate akan meningkat sehingga akan menghasilkan struktur yang lebih daktail. Selain itu, kekuatan beton akan mengalami peningkatan sehingga kapasitas momen yang mampu dipikulnya juga akan meningkat. Sehingga diharapkan dengan pemakaian dimensi beton maupun tulangan yang lebih kecil, tetap menghasilkan kekuatan yang sama. Dan pada akhirnya, maka pengerjaan di lapangan akan lebih ekonomis dengan kualitas kekuatan yang sama.

    Diagram tegangan regangan yang dihasilkan oleh tiap-tiap metode pengekangan dapat dikonversikan menjadi suatu nilai α dan β untuk memudahkan dalam analisis perhitungan. Nilai α mewakili faktor konversi dari regangan dan nilai β mewakili faktor konversi dari tegangan. Sehingga luasan yang ada dalam tegangan blok ekivalen nantinya akan memiliki nilai yang sama dengan kurva parabolik.

    Blok stres Whitney yang dipakai oleh

    Untuk penyusunan Tugas Akhir ini, dipakai program VB (Visual Basic) 6.0. Pemograman Visual Basic 6.0 merupakan bahasa pemrograman yang dapat memfasilitasi kita dalam menyusun suatu program bantu/software aplikasi (disamping banyaknya bahasa-bahasa pemrograman lain seperti Borland Delphi, C++, Pascal, FORTRAN, Matlab, dan sebagainya ). Visual Basic memiliki banyak keunggulan diantaranya memiliki banyak perintah, fungsi, dan fasilitas yang berhubungan langsung dengan Windows GUI (Graphicals User Interface), yaitu antar muka atau tampilan Windows yang berbasis visual (grafis). Pemrograman yang berbasis visual menjadikan sebagian besar aktivitas pemrogram dapat memfokuskan pada penyelesaian problem utama (bukan pada pembuatan tampilannya ). Keunggulan lain memakai Visual Basic 6.0 adalah kemampuannya dalam mengintegrasikan aplikasi-

    o

    cu

    c

    c

    (a). Regangan (b). Tegangan Aktuall (c). Tegangan Blok

    Gambar 1. 3 : (a). Regangan; (b). Tegangan Aktual ; (c). Tegangan Blok

  • 3

    aplikasi lain yang berbasis Windows (Dewobroto, 2003)..

    1.2 Perumusan Masalah Perumusan masalah yang akan dibahas

    pada Tugas Akhir ini meliputi :

    1. Bagaimana cara menerapkan teori Unified Design yang akan digunakan ?

    2. Bagaimana flow chart dari program komputer yang digunakan untuk perhitungan dari Unified Design?

    3. Bagaimana mendapatkan diagram tegangan blok penampang balok dengan memperhitungkan efek pengekangan?

    4. Bagaimana pengaruh pengekangan lateral pada balok bertulang terhadap kapasitas nominal penampang?

    1.3 Batasan Masalah

    Dalam penyusunan Tugas Akhir diperlukan pembatasan – pembatasan masalah sehubungan dengan keterbatasan dan kemampuan penyusun. Pembatasan masalah tersebut sebagai berikut :

    1. Batasan penampang dan penulangan : - Penampang balok yang dianalisis

    hanya berbentuk persegi. - Balok yang dianalisis hanya

    bertulangan rangkap. 2. Metode pengekangan yang dipakai adalah

    : - Metode oleh Kent dan Park (1971) - Metode oleh Mander, Priestley dan

    Park (1988) - Metode oleh Kappos dan

    Konstantinidis (1999) - Metode oleh Cusson dan Paultre

    (1995) - Metode oleh Diniz dan Frangopol

    (1997)

    3. Batasan metode kurva tegangan-regangan beton tak terkekang sebagai pembanding meto