5.Desain Balok Beton Sesuai SNI-share

7/21/2019 5.Desain Balok Beton Sesuai SNI-share

http://slidepdf.com/reader/full/5desain-balok-beton-sesuai-sni-share 1/33

ANALISIS DAN DESAIN BALOK BETON

Balok adalah elemen struktur yang biasanya menerima beban

grafitasi dari pelat lantai yang berada diatas balok serta

berfungsi menahan beban beban berupa beban mati dan beban

hidup maupun beban gempa.

Dua hal utama yang dialami oleh suatu balok adalah kondisi

tekan dan tarik, yang antara lain karena adanya pengaruh

lentur ataupun gaya lateral. Padahal dan data percobaan diketahui bahwa kuat tarik beton

sangatlah kecil, kira-kira 10%, dibandingkan kekuatan tekannya. Bahkan dalam problema

lentur, kuat tarik ini sering tidak diperhitungkan. ehingga, timbul usaha untuk memasang

ba!a tulangan pada bagian tarik guna mengatasi kelemahan beton tersebut, menghasilkan

beton bertulang.

"aya luar yang beker!a pada struktur beton bertulang akan ditahan oleh beton dan

ba!a tulangan secara bersama-sama melalui gaya internal. #idak ada slip atau gelincir antara

beton dan tulangannya, sehingga regangan yang ter!adi pada suatu serat beton akan sama

dengan yang ter!adi pada serat tulangan. $ondisi ini tidak sa!a berlaku selama beton belum

mengalami retak, tetapi !uga terbukti akan tetap berlaku walaupun telah ter!adi beberapa retak

pada bagian tarik. $eadaan ini terutama dapat dipenuhi bila digunakan tulangan ulir. karena

daya lekatnya yang tinggi terhadap permukaan beton.

Perilaku Balok Beton

Bila gaya luar yang ditahan oleh beton dan ba!a tulangan relatif kecil, dengan tegangan pada

serat terluar beton lebih kecil dan modulus tarik, seluruh serat penampang secara efektif dapat

menahan beban tersebut bersama dengan ba!a tulangan. Distribusi tegangan dan regangan di

dalam penampang dapat dilukiskan dalam "ambar .&b. $arena deformasi ba!a tulangan dan



serat beton pada lapis yang sama adalah sebanding, gaya internal ba!a tulangan dapat

ditentukan melalui perbandingan regangan. $onsep material homogen berlaku, dan hubungan

antara momen dan tegangan dapat dirumuskan melalui persamaan'

(c

)*

+

dengan ( * momen lentur.

c * !arak ke serat terluar.

+ * momen inersia, y& d, terhadap sumbu netral.

f * tegangan pada serat terluar.



3.3 Penampang Tulangan Tunggal

Beban luar akan menyebabkan balok melentur. Pada tingkat beban yang kecil,

distribusi tegangannya adalah elastis linear, dan akan kembali ke posisi semula bila beban

tersebut disingkirkan. Bila beban luar relatif besar, serat terluar akan lebih dulu mencapai

tegangan karakteristik f yang diikuti oleh serat sebelah dalam. #egangan internal suatu serat

penampang akan tetap sebesar tegangan karakteristiknya, dan retak pada serat atas tidak

ter!adi karena adanya distribusi tegangan ke serat sebelah dalamnya. Distribusi tegangan pada

kondisi ultimit yang sebenarnya berupa kura parabola dapat diidealisasi men!adi bentuk



tegangan segiempat ekialen, sebagaimana diusulkan oleh /hitney. +dealisasi ini agak

berariasi, ognestads mengusulkan blok tegangan seperti dalam "ambar .c.

$eterangan "ambar

a * #inggi blok tegangan tekan persegi euialent * 21.c ...........................3 1 4 s * 5uas #ulangan tarik 3mm4 b * lebar penampang balok 3mm4 c * !arak antara garis netral dan tepi serat beton tekan 3mm4 d * tinggi efektif penampang balok 3mm46c * "aya tekan beton3k74

ds * !arak antara titik berat tulangan tarik dan tepi serat beton tarik3mm4f8c * tegangan tekan beton yang disyaratkan pada umur &9 hari3(pa4:s * (odulus elastisitas ba!a tulangan diambil sebesar &00.000 3(pa4fs * tegangan tarik ba!a tulangan * ;s .:s 3(pa4fy * tegangan tarik ba!a tulangan pada saat leleh 3(pa4h * tinggi penampang balok 3mm4#s * "aya tarik ba!a tulangan k721 * <aktor pembentiuk tegangan beton tekan persegi euialen yang tergantung pada mutu

beton sesuai 7+ 0-&9=>-&00&

21*0,9? untuk 0 @ f c8 @ 0 (Pa

21*0,9?-0,0093)c8-04 untuk 0 @ f c8 @ ?? (Pa

21*0,A? untuk f c8 ?? (Pa

"aya tekan beton 3 6c 4 * 0,9?)c8CaCb ...................................... 3 & 4

"aya tarik ba!a 3 #s4 * s C fy



Bila dalam kondisi seimbang '

Desak beton * tarik ba!a

6c * #s

0,9?)c8CaCb * s C fy

As=0,85 ƒc ’∗a∗b

fy

<aktor momen pikul $ dan nila a

(omen kopel

(n *6c C 3d E aF&4 atau (n * #s. C 3 d - aF& 4 .......................34

Bial momen pikul didefinsikan sebagai moemn nominal di bagi dengan hasil perkalian

anatara luas efektif dan tinggi balok maka di peroleh hitungan'

K = Mn

b . d ² atau K = Mn

bϕ . d ² ........................................................3=4

Dari persamaan &,,= di peroleh hitungan sebagai berikut'

(n *6c C 3d E aF&4 atau (n *0,9?)c8CaCb 3d-aF&4

K = Mn

b . d ²

$ *0,85ƒ c ’∗a∗b(d−a /2)

b . d ²

$ *0,85ƒ c ’∗a(d−a /2)

d ²

K

0,85 fc ' *a d−a ² /2

d ² dikalikan dengan dG



$ d ² * 0,9?fc8ad-0,9?fc8.aGF&

$ d ² * -0,9?fc8.aGF&H0,9?fc8a.d

aGF&- a.dHk . d ²

0,85 fc ' *0

0,?aG- a.dHk . d ²

0,85 fc ' *0

Didapat nilai a={1−√1− 2 K

0,85 fc ' } .d

Iegangan tekan beton

Pada perencanaan beton bertulang regangan tekan beton ԑc8 dibatasi sampai retak ԑcu8

sebesar 0,00. 7ilai regangan ԑc8 dapat ditentukan dengan diagram regangan gambar berikut'

cԑ ’

c =

yԑ

d−c

ԑc ’ . 3d E c4* ԑ y . c



ԑc ’ *c

d−c∗ԑ y ...................................................3 ?4

dari persamaan 1 dan ? maka diperolehԑ

c ’ *

a

β 1d−a∗ԑ y

contoh '

1. Penampang balok beton bertulang berukuran 00F?00 dengan nilai ds*A0mm, mutu

beton f8c*&0(pa, !enis ba!a BJ#D-0, dan tersedia tulangan D1K. Balok tersebut

mendukung bebanFmomen perlu (u 3H4 * 90,9 $7m *90,9 x106

7mm

itunglah'a4 itung dan gambarlah tulangan longitudinal pada balok tersebut b4 $ontrollah keamanan dari hasil tulangan yang dipakai yang berkaitan dengan

momen rencana (r dan regangan tekan beton cԑ ’

Penyelesaian'

a4 itungan tulangan lungitudinal

7ilai ds * A0mm !adi d*h E ds *?00 E A0 *==0mm.

Jenis tulangan BJ#D-00, !adi tegangan leleh fy*00(pa

itungan nmomen pikul

K = Mn

bϕ . d ² * 80,8 x10

6

0,8.300.440² * 1,>9K9 (pa

a={1−√1−2.1,73898

0,85.20} .==0 * =?,?9& mm

As ,u=0,85ƒc ’∗a∗b

fy *0,85ƒc ’∗20∗47,582∗300

300=¿ 909,9K= mmG

Jumlah tungan 3n4 yang dipakai dengan mewmbagi luas tulangan perlu s,u



n= As ,u

1

4π .d ² *

A808,894

1

4π .19 ² *&,9? di pakai D1K

elan!utnya dikontrol tulangan maksimal perbaris

m=b−2ds 1

D+Sn +1 *

300−2.60

19+40+1 * =,0? 3maksimal = batang4

karena n @ m maka tulangan dipakai 1 baris

a4 $ontrol (r L (u

5uas tulangan s * D1K * C1F=CMC1KG * 9?0,?9Amm&

Dihitung tinggi blok tegangan tekan beton persegi eialen a dengan'

a= As.fy0,85∗f c

' ∗b *850,586.3000,85.20.300 * ?0,0= mm&

(n * #s. C 3 d - aF& 4 * s. <y 3d - aF& 4*9?0,?9AC003==0-?0,0=F&4

*10?9KA1K7mm*10?,9K=k7m

(omen rencana (r* ϕ .(n*0,9C10?,9K=*9=,>1?k7m(u*90,9k7(

3aman4



b4. $ontrol (r L (u

yԑ * fy F :s * 00F&00000*0,001?

$arena fc8 *&0 (pa 3 @ 0 (pa4 maka 21*0,9?

Iegangan tekan beton cԑ ' dihitung dengan persamaan

ԑc ’ *a

β 1d−a∗ԑ y *

50,034

o ,85.440−50,034∗0,0015 *0,000&&@

ԑcu' =0,003 3aman4

TYPE KE!NT!"AN PADA BALOK

#er!adinya keruntuhan pada balok #ergantung pada nilai fs terdapat tiga keadaan yangmungkin ter!adi, yaitu'

314 $eruntuhan tarik 3tension failure4.

3&4 $eruntuhan imbang 3balance failure4.

34 $eruntuhan tekan 3compression failure4.

$eruntuhan tarik akan ter!adi bila prosentase ba!a tulangan suatu penampang balok relatif kecil sehingga tulangan ini lebih dulu mencapai tegangan lelehnya sebelum tegangan tekan

beton mencapai maksimum. Pada tahap ini, regangan ba!a tulangan ;s * ;sy dan regangan

beton ;c * ;cu.

Peningkatan beban luar berikutnya akan memperbesar deformasi ba!a tulangan secara plastis,

yang kemudian memperlebar retak pada daerNh tarik beton. elama proses deformasi,

tegangan ba!a tetap konstan sebesar 3s.fy4. #etapi, untuk mengimbangi peningkatan beban

tersebut, tegangan tekan beton akan bertambah bersama dengan naiknya sumbu netral dan



resultan tegangan tekan 6 3bila daerah tarik terletak di bawah4, yang menyebabkan

bertambahnya !arak antara kedua resultan gaya internal O, dan momen internal #O. Proses mi

terus berlan!ut hingga daerah tekan beton retak atau regangan serat tekan beton ;c* ;cu

Penampang balok yang memiliki prosentase tulangan seperti ini disebut sebagai balok perkuatan-kurang 3under-reinforced beams4. Penampang akan mengalami deformasi plastis

yang cukup besar sehingga menimbulkan retak-retak pada daerah tarik yang merupakan tanda

bahwa balok tersebut hancur. $eruntuhan inilah yang disebut keruntuhan tarik 3tension

failure4.$eadaan seimbang terpenuhi bila regangan pada tulangan tarik tepat mencapai

regangan yang berhubungan dengan tegangan leleh yang ditentukan dan pada saat yang sama,

bagian beton yang tertekan mencapai tegangan batas asumsi 0,00 3lihat 7+ Pasal ..4.

Jika beton maupun ba!a tulangan mencapai regangan atau tegangan maksimumnya secara bersamaan, keruntuhan penampang inimungkin bukan merupakan keruntuhan struktur

dapat ter!adi serentak yang disebut keruntuhan imbang 3balance failure4.

Jika prosentase tulangan cukup besar sehingga tegangan di serat beton lebih dulu mencapai

kapasitas maksimumnya sebelum tegangan pada ba!a tulangan meleleh, disebut perkuatan-

berlebihan 3oerreinforced4. Pada kondisi ini regangan beton ;c* ;cu dan regangan ba!a

tulangan ;s @ ;sy, $eruntuhannya akan ter!adi di daerah tekan beton sehingga disebut

keruntuhan tekan 3compression failure4. $eruntuhan semacam ini ter!adi secara tiba-tiba,

bahkan sering disertai bunyi ledakan beton hancur, dan sebelumnya tidak ada tanda-tanda

berupa defleksi yang besar.

#ingkat regangan yang ter!adi pada ketiga kondisi tersebut dapat dilihat pada "ambar .A.

















B"7 5+I #Q57"7 #Q7""l



T4ULANGAN RANGKAP

$enyataannya, balok itu hampir mustahil tidak punya tulangan atas. Penggunaan tulanganatas atau tulangan tekan itu ada alasannya. Beberapa di antaranya adalah'

1. (eningkatkan daktilitas penampang.

&. (engurangi defleksi !angka pan!ang.

. (empermudah pelaksanaan di lapangan.

5antas, bagaimana hitung-hitungannyaR

$ita akan menghitung kapasitas momen lentur sebuah penampang balok dengan

memperhitungkan tulangan atas 3tekan4.

Prose#ur

1. Diketahui ' dimensi balok , tebal selimut , luas tulangan bawah , dan luas

tulangan atas .Dimana

+ndeks # pada ariabel luas tulangan menyatakan tension dan c 36s dan

6menyatakan compression.

&. itung

. #entukan



=. Bagi men!adi dua bagian.

untuk mengimbangi tulangan tekan , dan untuk mengimbani gaya

tekan pada beton

tulangan tarik yang mengimbangi tulangan tekan

tulangan tarik yang mengimbangi tekan pada beton



?. sumsikan semua tulangan 3atas dan bawah4 mengalami leleh. 7anti kondisi ini harus

dicek.

A. itung kapasitas momen dari pasangan dan '

>. itung tinggi blok tekan

9. itung kapasitas momennya'

K. $apasitas momen totalnya adalah

Apaka$ Tulangan Tekan Benar%Benar Lele$&



Dari diagram regangan di atas, dapat dihitung berapa besar regangan pada tulangan bawah

dan tulangan atas.

1. #entukan posisi sumbu netral

7ilai bisa dilihat di bagian pertama.

&. Dengan prinsip segitiga sebangun, dapat dihitung '

. Jika , maka tulangan tarik mengalami leleh.

=. ementara untuk tulangan atas 3tekan4

?. Jika , maka tulangan atas mengalami leleh.



Bagaimana 'ika tulangan tekan tern(ata belum lele$&

da beberapa metode yang bisa dilakukan. Sang !elas konsep yang digunakan adalah

kompatibilitas regangan dan kesetimbangan gaya tarik dan gaya tekan. alah satu metoda

alternatif yang akan berikan adalah metoda iterasi, yaitu melan!utkan prosedur di atas.

1. etelah mengetahui ternyata tulangan tekan tidak leleh, maka ulangi prosedur no T= di

atas.

&. itung

. itung tinggi blok tekan

=. itung

?. itung lagi

A.

>. Qlangi langkah no.1 dengan menggunakan nilai yang baru.

9. 5akukan iterasi hingga diperoleh yang konstan.

ementara !ika kita mau menggunakan metode lain, kita bisa menurunkan persamaan-

persamaan keseimbangan gaya-gaya pada penampang, yaitu

,



sehingga akhirnya diperoleh persamaan kuadratik

Dan akhirnya hitung kapasitas momen lenturnya,

Peren)anaan Balok Ter$a#ap *eser

$onsep ' geser maksimum pada balok sederhana umumnya ter!adi di daerah sekitar tumpuanatau di sekitar beban terpusat yang cukup besar. Qntuk perencanaan yang biasa 3normal4,

gaya geser dipikul oleh beton dan tulangan sengkang. edangkan untuk perencanaan Uluar

biasaV, misalnya memikul geser pada saat gempa, kadang beton tidak diikutkan dalam

memikul geser dengan asumsi bahwa beton pada saat itu sudah retak dan mulai hancur akibat

beban gempa yang memang sifatnya destruktif alias merusak.

Prose#ur

1. Bahan-bahan yang diperlukan adalah gaya geser ultimate , dan dimensi balok dan

.

&. itung kapasitas penampang beton dalam menahan gaya geser, sesuai 7+-Beton-

&00& butir 11.313144'

catatan ' , dan .

di atas adalah kuat geser beton dalam kondisi normal.

$alo ada gaya tekan aksial atau momen lentur yang ter!adi bersamaan pada

penampang yang ditin!au, persamaan yang digunakan beda lagi. #api karena yang

kita bahas adalah balok sederhana, gaya aksial tidak ter!adi, dan momen lentur

maksimum ter!adi di tengah bentang, sedangkan geser maksimum di daerah

tumpuan.



. Bandingkan yang telah dihitung sebelumnya dengan dari hasil analisis struktur.

1. Jika , maka ti#ak perlu tulangan geserFsengkang. /alaupun

pada pelaksanaannya tulangan sengkang itu tetap dipasang hanya sekedar

untuk UmemegangV tulangan utama 3longitudinal4.

&. Jika , maka perlu tulangan geser. "aya geser yang dipikul oleh

tulangan sengkang adalah'

1. Jika , maka gunakan tulangan sengkang minimum

&. Jika , maka tulangan sengkangnya adalah

dimana !arak spasi harus memenuhi'

. Jika , maka masih sama dengan nomor

& di atas, tapi batasan !arak spasi men!adi lebih rapat'

=. Jika , itu artinya penampang betonnya kurang

besar.



& Jika pada perhitungan no. di atas menghasilkan kebutuhan tulangan geser ,

maka kita dapat menentukan kombinasi dan yang cocok dan memenuhi standar.

dihitung sebagai luas satu batang tulangan sengkang dikalikan !umlah kaki-

kakinya.

dimana adalah luas satu tulangan sengkang.

Beberapa $al penting

da beberapa hal penting yang dituliskan di dalam 7+-Beton-&00& mengenai perencanaan

terhadap geser ini.

1. (enurut butir 11.13&344, gaya geser maksimum dihitung pada penampang kritis,

yaitu penampang yang ber!arak dari muka tumpuan, dan ti#ak a#a beban terpusat

yang beker!a di antara muka tumpuan dan penampang kritis tersebut.



Dari gambar di atas, yang digunakan dalam desain adalah gaya geser pada !arak

dari muka kolom, bukan .

&. Jika di antara muka tumpuan dan penampang kritis terdapat beban terpusat yang besar,

maka diambil pada penampang balok tepat di muka tumpuan.



. Jika pada penampang yang sedang ditin!au gaya gesernya terdapat momen lentur yang

signifikan, maka pengaruh momen lentur tersebut bole$ dimasukkan ke dalam

perhitungan '

7+ menggunakan kata UbolehV, artinya tidak harus dilakukan. kan tetapi pengaruh

momen lentur sebaiknya diperhatikan karena kadang pada kondisi tertentu !ustru

memperkecil nilai .

diagram geser dan momen lentur balok kantileer akibat beban merata

kan tetapi, 7+ membatasi nilai tidak boleh melebihi 1.0. Jika ternyata melebihi

1.0, maka nilai yang dipakai adalah 1.0.



Balok T

Dalam pelaksanaannya di lapangan, balok hampir selalu dicor monolit 3bersamaan atau

menyatu4 dengan pelat lantai 3slab4. $arena dicor monolit, maka mau tidak mau, balok !uga

dipengaruhi oleh pelat yang ada di sekitarnya.

Balok # dan Balok 5

ewaktu menahan momen positif, serat atas akan mengalami tekan. Jika pada balok persegi,

bagian yang memikul tegangan tekan hanya sebesar lebar balok, maka pada balok #, bagianyang memikul tekan lebih lebar lagi karena dicor monolit. $alau tidak dicor monolit,

misalnya ada construction !oint, maka tidak boleh dilakukan analisis balok #.

#api bagian pelat yang ikut menahan tekan itu ada batasannya. +tu yang dinamakan lebar

efektif. Di dalam pembahasan ini di gunakan simbol untuk menyatakan lebar efektif

balok #.



Di dalam 7+-Beton-&00&, batas lebar efektif ini sudah diberikan dengan !elas. da

perbedaan besar lebar efektif antara balok # dan balok 5.

1. Qntuk balok #,

&. Qntuk balok 5,

Perhitungan balok # pada dasarnya sama dengan balok persegi, yaitu '

1. #entukan momen ultimit .

&. #entukan dimensi balok dan , dan !uga tebal selimut.

. itung luas tulangan perlu

=. #entukan diameter tulangan dan !umlahnya, hitung luasnya 3 4

?. itung tinggi blok tekan .



daerah tekan pada balok #

7ilai ini harus dicek, apakah masih berada di area tebal pelat atau tidak.

+ika

(aka, penyelesaiannya sama dengan balok persegi, yaitu '

1. itung

&. itung , dan . Pastikan kondisinya under-reinforced atau balanced,

agar asumsi tulangan sudah leleh adalah benar.

$enapa harus under-reinforcedR $arena 7+-Beton mensyaratkan bahwa tidak

boleh melampaui . ementara kondisi under-reinforced adalah dimana

. itung

+ika

(aka yang ter!adi adalah sebagai berikut'

1. eluruh bagian sayap akan mengalami tegangan tekan yang resultannya adalah



1. "aya tekan akan diimbangi oleh gaya tarik yang diambil dari UsebagianV

dari tulangan yang ada, sehingga luas tulangan yang mengimbangi gaya tekan

ini adalah sebesar '

&. $uat lentur dari pasangan gaya ini adalah

& 5uas tulangan selebihnya digunakan untuk menahan gaya tekan pada bagian badan

3web4 yang tinggi blok tekannya 3 4 lebih besar dari tebal pelat .

1.



&.

. $uat lenturnya adalah

& $uat lentur totalnya

,atatan penting

1. Pada perhitungan di atas, tulangan dianggap leleh 3 4. $ondisi ini harus

dibuktikan dengan membandingkan dengan .

Jika , maka , dimana .

&. dan masih berlaku, sama seperti balok persegi.

Documents

5.Desain Balok Beton Sesuai SNI-share