STUDI GESER PADA BALOK BETON BERTULANG

Transkripsi

1 STUDI GESER PADA BALOK BETON BERTULANG Nama Mahasiswa : Nurdianto Novansyah Anwar NRP : Jurusan : Teknik Sipil FTSP ITS Dosen Pembimbing : 1. Tavio, ST. MT. PhD 2. Prof. Ir. Priyo Suprobo, MS, PhD 3. Ir. Iman Wimbadi, MS ABSTRAK Perkembangan aplikasi program bantu dalam bidang teknik sipil saat ini sangat pesat dan mempunyai peranan yang besar dalam dunia konstruksi. Sudah banyak aplikasi program bantu yang dihasilkan oleh negara negara maju yang notabene dapat mempercepat proses perhitungan struktur seperti PCACOL, PCABEAM, SAP 2000, ETABS, dan sebagainya. Sedangkan di Indonesia perkembangan aplikasi program bantu yang sesuai dengan kebutuhan ahli ahli konstruksi di Indonesia saat ini masih minim jumlahnya. Oleh karena itu, perlu dikembangkan aplikasi program bantu untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Di dalam tugas akhir ini, aplikasi program yang dikembangkan hanya mengadopsi peraturan yang ada di Indonesia saat ini yaitu SNI Beberapa mahasiswa Teknik Sipil ITS sebelumnya telah mengembangkan beberapa software untuk analisa struktur. Salah satu software yang telah dikembangkan sebelumnya adalah Program Analisa Struktur Frame 3D yakni SFAP (Space Frame Analysis Program). Program tersebut digunakan untuk menganalisa struktur space frame. Program analisa struktur yang telah dibuat sebelumnya hanya menghasilkan output berupa momen, gaya geser dan gaya aksial. Output tersebut dirasa masih belum memenuhi kebutuhan untuk mendesain suatu struktur. Oleh karena itu dibutuhkan output lain berupa tulangan geser pada balok. Penulis berusaha mengembangkan program tersebut dengan menambahkan analisis geser sampai dapat menghasilkan output lain gambar potongan memanjang tulangan serta spasi tulangan geser. Dari 3 studi kasus yang dianalisa dalam studi tugas akhir ini didapatkan bahwa program bantu yang dikembangkan menghasilkan output yang hampir sama (berselisih sedikit) setelah dibandingkan dengan program bantu SAP 2000 v.14 dan dengan perhitungan manual. Kata kunci : SNI , tulangan geser, analisis geser, balok. i

2

3 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Balok merupakan salah satu komponen dari sebuah struktur yang direncanakan mampu menahan tegangan tekan maupun tegangan tarik yang diakibatkan oleh beban lentur yang bekerja pada balok tersebut. Karena sifat beton yang kurang mampu menahan tegangan tarik, maka beton diperkuat dengan tulangan baja di daerah dimana tegangan tarik tersebut bekerja. Selain gaya lentur, hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan balok salah satunya ialah gaya geser. Tulangan geser dibutuhkan untuk mengantisipasi timbulnya retak secara langsung pada balok yang diakibatkan oleh gaya geser yang cukup besar. Dalam sebuah komponen struktur ada dua kondisi memakai atau tidak tulangan geser. Pertama yakni tanpa tulangan geser, gaya geser yang terjadi diasumsikan hanya ditahan oleh beton. Namun jika memakai tulangan geser, maka porsi kuat geser diasumsikan disumbangkan oleh beton dan sisanya oleh tulangan geser (Nawy, Tavio, dan Kusuma. Beton Bertulang: Sebuah Pendekatan Mendasar Surabaya : ITS Press). Oleh karena itu, untuk mendesain tulangan geser tersebut dibutuhkan suatu alat bantu (software) yang dapat memudahkan dalam proses perencanaan. Akan tetapi pada kenyataannya beberapa software teknik sipil seperti SAP 2000, ETABS, STAAD Pro, PCACol, PCABeam dan sebagainya yang digunakan di Indonesia saat ini sebagian besar bukanlah software yang memiliki lisensi penuh ( full licensed ). Software-software tersebut menghasilkan output yang kurang akurat, selain itu running program dari software yang tidak memiliki full licensed tidak bisa dikembangkan sehingga tidak bisa diketahui letak kesalahan dari running program tersebut jika terjadi permasalahan. Masalah lainnya adalah semakin ketatnya peraturan tentang penggunaan aplikasi komputer berlisensi ( Sumber : Undang-Undang No. 19 Tahun 2002 tentang Hak Cipta ). Pada kenyataannya memang software dengan full licensed memiliki harga yang cukup mahal. Jadi, jika suatu saat peraturan tersebut semakin ketat maka dikhawatirkan software full licensed tersebut akan sulit didapat dan semakin mahal harganya. Beberapa mahasiswa Teknik Sipil ITS sebelumnya telah mengembangkan beberapa software untuk analisa struktur. Salah satu software yang telah dikembangkan sebelumnya adalah Program Analisa Struktur Frame ( SFAP / Space Frame Analysis Program ) dengan menggunakan program bantu Visual Basic. Seperti Ahmad Faza Azmi yang membahas tentang kolom beton bertulang tetapi hanya mendapat beban gravitasi saja, Diar Fajar Gosana yang membahas tentang Torsi pada balok beton bertulang yang menghasilkan jumlah dan jarak tulangan torsi, Vincentius Arif W membahas tentang Lentur pada balok beton bertulang yang menghasilkan jumlah tulangan lentur, jarak antar tulangannya serta panjang penyalurannya. Karena itulah dirasa masih memerlukan output mengenai bahasan tentang Geser pada balok beton bertulang serta Analisis pada Hubungan Balok Kolomnya ( HBK ). Maka penulis mengambil bahasan mengenai Geser pada balok beton bertulang dengan menggunakan program bantu Visual Basic. Penulis berusaha menyempurnakan program sebelumnya dan mengembangkan program tersebut sampai dapat menghasilkan output lain berupa jumlah, jarak serta gambar potongan tulangan geser. Dengan menggunakan bahasa pemrograman yang mudah dipelajari serta bersifat open source, maka pembaharuan data lebih mudah dilakukan. Pembaharuan data akan dilakukan seiring dengan perubahan yang akan terjadi pada peraturan beton di Indonesia. Ketika peraturan beton diperbaharui, pada saat yang sama software ini dapat dirubah. Selain itu sifat yang open source dari software ini membuat sharing knowledge lebih mudah dilakukan. 1.2 Perumusan Masalah 1. Bagaimana cara mengontrol geser pada balok beton bertulang? 2. Bagaimana cara desain tulangan geser pada balok? 3. Bagaimana cara mendesain interface program untuk menghitung dimensi dan spasi tulangan geser serta gambar pendetailan tulangan geser pada balok? 4. Apakah nilai output dari software yang telah dibuat dapat dipertanggungjawabkan melalui perbandingan dengan software profesional yang lain dan perhitungan manual? 5. Bagaimana membuat program analisa struktur yang dapat dipelajari dan dikembangkan oleh semua orang? 1.3 Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini adalah: 1. Mengetahui cara mengontrol geser pada balok beton bertulang 2. Mengetahui cara desain tulangan geser pada balok 3. Mengetahui cara mendesain interface program untuk mengitung spasi tulangan geser serta gambar pendetailan tulangan geser pada balok 4. Mengetahui bahwa nilai output dari software yang telah dibuat dapat dipertanggungjawabkan melalui perbadingan dengan software profesional lain dan perhitungan manual 5. Membuat sebuah program yang bersifat open source listing sehingga dapat dipelajari dan dikembangkan lagi oleh semua orang. 1

4 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah atau ruang lingkup pada tugas akhir ini adalah : 1. Penampang balok yang dipakai hanya penampang persegi 2. Gaya dalam dari elemen balok yang dianalisa ini hanya berupa gaya geser 3. Output hasil analisa program tersebut dibandingkan dengan output software lainnya 4. Beban yang dikenakan pada struktur adalah beban gravitasi khususnya beban merata 1.5 Manfaat Manfaat yang ingin dicapai dalam ini tugas akhir ini adalah: 1. Penyusunan program ini akan melengkapi program yang telah disusun sebelumnya 2. Program analisa struktur ini dapat digunakan sebagai alternatif dapat diperoleh dengan harga yang lebih murah dan mudah tanpa perlu rasa khawatir karena terjamin keasliannya 3. Pada akhirnya Tugas Akhir ini dapat menjadi referensi untuk pengembangan secara terusmenerus dari program-program bantu lain yang lebih kompleks demi terciptanya kemajuan pada bidang structural engineering di Indonesia. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tulangan Geser Tulangan geser memberikan empat fungsi utama, yaitu: 1. Menahan sebagian gaya geser berfaktor eksternal Vu. 2. Membatasi perkembangan retak-retak diagonal 3. Memegang batang-batang tulangan utama longitudinal di tempatnya agar mereka dapat memberikan kapasitas dowel yang diperlukan untuk menahan beban lentur. 4. Menyediakan suatu pengekangan pada beton dalam daerah tekan jika sengkang-sengkang tersebut dalam bentuk pengikat-pengikat tertutup. 2.2 Tahanan Tulangan Geser Perencanaan penampang terhadap tulangan geser harus didasarkan pada : ØV n V u ( SNI pasal ) 1. Dengan V u adalah gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau dan V n adalah kuat geser nominal yang dihitung dari : V n V c + V s ( SNI pasal ) Gaya geser tahanan nominal Vc dapat dihitung dari : V c b w d ( SNI pasal ) Apabila digunakan tulangan geser yang membentuk sudut 45º dengan horizontal, maka persamaannya menjadi : V s ( SNI pasal ) Jika tulangan geser (sengkang) miring ini terdiri atas tulangan-tulangan tunggal atau satu kelompok tulangan yang terletak pada jarak yang sama dari muka perletakan, maka: V s A v f y sinα < b w d ( SNI pasal ) Jika sengkang vertikal yang digunakan, maka sudut α menjadi 90º sehingga : V s ( SNI pasal ) Dimana : V s : Kuat geser nominal yang disumbangkan oleh tulangan geser,kn V n : Kuat geser nominal, KN V c : Kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton, KN f c : Kuat tekan beton, Mpa b w : Lebar badan, mm A v : Luas tulangan geser dalam daerah sejarak s, mm 2 f y : Kuat leleh yang disyaratkan untuk tulangan non-prategang, Mpa d : jarak dari serat tekan terluar ke titik berat tulangan tarik longitudinal, mm s : spasi tulangan geser atau puntir dalam arah paralel dengan tulangan longitudinal, mm 2.3 Pembatasan Ukuran dan Jarak Sengkang Agar semua retak diagonal yang potensial dapat dipikul oleh sengkang vertikal, maka ada

5 syarat pembatasan jarak sengkang vertikal maksimum, yaitu : V u b w d : s max 600 mm ( SNI pasal ) V u b w d : s max 300 mm ( SNI pasal ) V u > b w d : perbesar penampang A v minimum ( SNI pasal ) BAB III METODOLOGI Start Studi Literatur Pendahuluan dan Tinjauan Pustaka Alur Pemrograman Pembuatan Program A Perbaiki Tampilan Finish Gambar 3.1 Metodologi 3.1 Penjelasan Penyelesaian Tugas Akhir Langkah-langkah penyusunan tugas akhir ini dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Studi Literatur a. Mengumpulkan materi penunjang untuk Tugas Akhir b. Mempelajari visual basic 6.0 c. Mempelajari konsep penulangan geser 2. Pendahuluan dan Tinjauan Pustaka a. Membahas tentang latar belakang,perumusan masalah,batasan masalah,dan tujuan Tugas Akhir b. Membahas tentang teori yang berkaitan dengan Tugas Akhir 3. Alur Pemrograman a. Menyusun algoritma perhitungan sampai desain tulangan geser 4. Pembuatan Program a. Membuat interface program b. Menyusun listing prosedur baca data c. Menyusun listing prosedur analisa d. Membuat listing program output dan plotting Error Tidak Running Program OK Output Benar A Ya 5. Running Program a. Menjalankan program dan memeriksa masalah akibat kesalahan pemrograman 6. Output a. Mengoperasikan program dan membandingkannya hasilnya dengan teori dan software profesional lain 3.2 Studi Literatur Pada tahap ini dilakukan studi literatur mengenai konsep metode elemen hingga yang berupa metode kekakuan langsung untuk analisa struktur dan bahasa pemrograman Visual Basic 6.0. Sumber-sumber yang digunakan antara lain: 1. Nawy, Tavio, dan Kusuma Beton Bertulang: Sebuah Pendekatan Mendasar. Surabaya : ITS Press. 3

6 2. Purwono, R., Tavio, Imran, I., dan Raka, I.G.P Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI ) Dilengkapi Penjelasan (S-2002). Surabaya : ITS Press. 3. Dewobroto, W Aplikasi Sains dan Teknik dengan Visual Basic 6.0. Jakarta : PT. Elex Media Komputindo. 4. Dewobroto, W Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan Visual Basic 6.0 (Analisis dan Desain Penampang Beton Bertulang sesuai SNI ). Jakarta: PT. Elex Media Komputindo. 5. Tavio. Diktat Kuliah Beton, Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 6. Bambang Piscesa. Diktat Kuliah Beton, Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 7. Chu-Kia Wang, Reinforced Concrete Design Algoritma Pemrograman Secara Umum Untuk susunan pemrograman secara umumnya yang pertama ialah dengan menginputkan data yang berupa data material, diameter tulangan, koordinat titik, serta frame yang akan digunakan Berikut penjelasan dari Gambar 3.2 Flowchart Program Secara Umum : Input Data meliputi : a. Input Material : Jenis material, f c, f y, 2. dimensi balok b. Input Tulangan : diameter tulangan transversal dan 3. tulangan longitudinal c. Input koordinat titik, perletakan dan pembebanan Output Data : a. Output akan berupa gaya geser, momen dan gaya aksial b. Setelah memasukkan gaya dalam untuk analisa baloknya makan akan didapat output berupa potongan memanjang dan spasi antar tulangan geser Start 1. INPUT DATA 2. ANALISA STRUKTUR 3. OUTPUT DATA 4. Analisa Balok 5. Output berupa potongan memanjang dan spasi tulangan geser Finish Gambar 3.2 Flowchart Program Secara Umum

7 Mulai Diberikan : f c, b w, d, f y, V u Ø 0,75 V c Ya b w d Sengkang Praktis s atau s max 600 V u Ø ( V c + V smin ) Tidak Ø ( V c + VYa smin ) V u Ø ( V c + ) Tidak Ya s atau s max 600 mm Ø ( V c + V smin ) V u Ø ( V c + ) Ya s atau s max 300 mm Penampang diperbesar Tidak Selesai Gambar 3.3 Flowchart Desain Tulangan Geser 5

8 Input User (data input oleh pengguna) Data input yang diperlukan pada program ini berupa: f, f 1. Data material antara lain c y 2. Data nodal beserta koordinatnya. 3. Data member/frame yang berisi informasi nodal pengapit ji dan jk, serta panjang batang, dimensi member, dimensi tulangan lentur. 4. Data joint restraint Penentuan penampang kritis Setelah didapat nilai gaya geser dan momen yang didapat dari perhitungan reaksi perletakan dialnjutkan ke penentuan dimensi penampang kritis. Pada langkah ini akan didapatkan nilai dari b w yang merupakan lebar web dan d yang merupakan jarak dari serat beton tertekan ke tulangan tarik longitudinal. Pada langkah ini juga akan didapat nilai f y dari asumsi, di mana f y adalah kekuatan tulangan transversal Perhitungan gaya geser nominal beton polos (Vc) Setelah diperoleh ukuran dimensi dari penampang kritis dihitung nilai dari Vc. Nilai Vc ini didapat dengan cara V c b w d Kontrol penampang Jika kondisi b w d V u ini tidak terpenuhi maka irisan penampang kritis haruslah diperbesar lagi Penentuan perlunya dipasang tulangan geser atau tidak Gunakan tulangan geser minimum Av jika Vu lebih besar dari setengah фvc, dengan pengecualian-pengecualian sebagai berikut: (a) Konstruksi join beton (b) Slab-slab dan telapak-telapak (c) Balok-balok dangkal yang lebih kecil dengan kedalaman tidak melebihi 10 inchi (254 mm) atau 2½ kali ketebalan flens Penentuan pemasangan tulangan geser pada balok : a.. Vc Vu Vc Vs min, memakai tulangan geser minimum bw. S 1 Av(min) ; Vs (min). bw. d 3. fy 3 d Smaks dan Smaks 600mm 2 1 b. Vc Vs min Vu Vc fc'. bw. d 3, perlu adanya tulangan geser Av. fy. d. Vsperlu Vu. Vc ; Vs S d Smaks dan Smaks 600mm c. Vc fc'. bw. d Vu Vc fc'. bw. d 3 3, perlu adanya tulangan geser. Vperlu Vu. Vc ; Vs d Smaks ; Smaks 300mm Av. fy. d S d. Vu fc'. bw. d (Perbesar penampang) Perhitungan gaya geser yang mampu ditahan oleh sengkang (Vs) Jika Vu Vc, tulangan geser haruslah disediakan sehingga Vu ( Vc Vs), di mana Vs A v f s y d untuk sengkang vertikal untuk Merancang Program Dengan Visual Basic 6.0 Langkah awal yang dilakukan pada tahap ini adalah mempelajari dasar-dasar pemrograman dengan Visual Basic 6.0. Setelah mempelajari bahasa pemrograman ini kemudian dilanjutkan dengan membuat program analisa struktur menggunakan metode kekakuan langsung untuk mendapatkan jumlah tulangan yang dibutuhkan Verifikasi Output Setelah program di-running dan berjalan sesuai rencana, dilakukan verifikasi output dengan output dari SAP2000 serta dengan perhitungan manual. 3.4 Studi Kasus Untuk aplikasi analisa struktur menggunaka program SFAP yang akan dilakukan pada Studi Kasus sebagai berikut :

9 a. Studi kasus yang pertama akan diterapkan pada sebuah portal 3D sederhana dengan 4 perletakan jepit. q 7500 kg 5.1 Studi Kasus 1 BAB V STUDI KASUS 6 m 6 m 5 m Pada contoh studi kasus yang pertama ini dibuat sebuah portal sederhana dengan 4 perletakan jepit. Direncanakan beban yang dikenakan ialah beban merata sebesar 7500 kg pada balok. Diketahui material beton dengan : E : ,85415 kg/m 2 G : ,55929 kg/m 2 f c : 30 MPa 1 : 0,85 U : 0,3 Dimensi kolom 0,5 x 0,5 m 2, tinggi kolom : 5 m Dimensi balok 0.3 x 0.4 m 2, panjang balok : 6 m Gambar 3.4 Uji perbandingan portal 3D sederhana q 7500 kg b. Studi kasus yang kedua diterapkan pada gedung bertingkat 2 lantai dengan 4 perletakan jepit. q kg 5 m 6 m q kg 6 m 6 m 6 m Gambar 5.1 Studi Kasus Perhitungan Studi Kasus 1 dengan SFAP 7 m 1. Input General Information 7 m Gambar 3.5 Uji perbandingan portal 3D 2 lantai Gambar 5.2 Tampilan General Information 2. Input Material Properties Data-data material beton sebagai berikut : E : ,85415 kg/m 2 G : ,55929 kg/m 2 f c : 30 MPa 7

10 1 : 0,85 U : 0,3 Gambar 5.3 Tampilan Define Material Properties 3. Input Section Properties Section Name : Kolom Cross Section Area 0,25 m 2 Shear Area m 2 Torsional Constant E-03 Momen Inersia E-03 m 4 Use Material : Beton Section Name : Balok Cross Section Area 0,12 m 2 Shear Area m 2 Torsional Constant E-03 Momen of Inertia E-04 m 4 Momen of Inertia E-03 m 4 Use Material : Beton Gambar 5.5 Tampilan Define Section Properties : Balok 4. Input Nodal Coordinates Tabel 5.1 Koordinat titik nodal Label X (m) Y (m) Z (m) Gambar 5.6 Tampilan Input Nodal Coordinates Gambar 5.4 Tampilan Define Section Properties : Kolom 5. Input Frame Properties 6. Tabel 5.2 Frame Properties Label Node 1 Node 2 Section Kolom Balok Kolom

11 4 5 6 Kolom Balok Kolom Balok Balok Gambar 5.9 Tampilan Input Distributed Frame Loads Gambar 5.7 Tampilan Input Frame Properties Setelah seluruh input telah dimasukkan selanjutnya melakukan proses analisa dengan klik Analyze pilih Run Analysis. Lalu didapatan output gambar untuk studi kasus 1 sebagai berikut : 7. Input Joint Restraint ( perletakan ) Joint label 1 : fixed ( jepit ) Joint label 4 : fixed ( jepit ) Joint label 5 : fixed ( jepit ) Joint label 8 : fixed ( jepit ) 8. Input Distributed Frame Loads Frame label 2 : Force Global Y 7500 kg/m Frame label 5 : Force Global Y 7500 kg/m Frame label 7 : Force Global Y 7500 kg/m Frame label 8 : Force Global Y 7500 kg/m Gambar 5.10 Tampilan 3D-View Gambar 5.8 Tampilan Input Joint Restraint Setelah proses Run Analysis akan didapatkan output element forces sebagai berikut : Frame 2 f x ,68 kg f y kg M z ,69 kgm f x ,68 kg f y kg M z ,69 kgm 9

12 Karena beban yang diberikan pada frame 7 maupun frame 8 sama dengan beban yang diberikan pada frame 2 dan 5 maka untuk hasil output programnya terutama element force nya memiliki hasil yang sama juga Perhitungan Studi Kasus 1 dengan SAP 2000 v.14 Dengan menggunakan program SAP 2000 v.14 untuk menghitung portal sederhana pada studi kasus 1 didapatkan hasil sebagai berikut : 8. Gambar 5.11 Tampilan output SFAP Frame 2 Frame 5 f x 1 f y 1 M z 1 f x 2 f y 2 M z ,68 kg kg 19873,69 kgm -5897,68 kg kg ,69 kgm Gambar 5.13 Tampilan 3D-view SAP 2000 v.14 Untuk hasil output element forces nya sebagai berikut : Gambar 5.14 Tampilan Diagram for Frame 2000 v.14 SAP Gambar 5.12 Tampilan output SFAP Frame

13 5.1.3 Perhitungan Tulangan Geser dengan SFAP Setelah selesai melakukan run analysis dan menghasilkan output element forces yang telah ditampilkan sebelumnya maka dilanjutkan dengan proses running shear. Data input yang digunakan sebagai berikut : Diameter tulangan lentur : D19 Diameter tulangan geser : D10 f y f yv 400 Mpa titik 1 (Vu 1 ) dengan nilai 209,617 kn memiliki spasi hitung antar tulangan gesernya sebesar 118,714 mm, lalu pada saat Vu berada di titik 2 (Vu 2 ) dengan nilai 110,325 kn memiliki spasi hitung antar tulangan gesernya sebesar 422,144 mm, sedangkan pada saat Vu berada pada titik 3 tidak ada pengaruh dari gaya geser. Sedangkan untuk Vu pada titik 4 (Vu 4 ) dan Vu pada titik 5 (Vu 5 ) berlaku gaya geser dan spasi antar tulangan gesernya sama dengan Vu pada titik 1(Vu 1 ) dan Vu pada titik 2 (Vu 2 ) Perbandingan Perhitungan Tulangan Geser oleh SFAP dengan Perhitungan Tulangan Geser secara manual Vu x q x L x 7500 kg/m x 6 m kg 225 kn Gambar 5.15 Tampilan Input tulangan pada balok Kemudian klik Analyze Run Beam Analysis Run Shear Analysis. Hasil dari run shear analysis sebagai berikut : Frame 2 Vu 1 209,617 kn f c 35 MPa f y f yv 400 MPa D lentur D19 D10 D geser Dimensi balok : b w 300 mm h 400 mm d h (40 + D lentur ) 400 ( ) 350,5 mm Vc bw d 300 x 350,5 95,988 kn Vs min bw d 300 x 350,5 35,05 kn Kondisi 1 : Vu 1 Ø ( Vc + Vs min ) 209,617 kn 0,75 (95,988 kn + 35,05 kn ) 209,617 kn 98,278 kn Gambar 5.16 Tampilan Run Shear Analysis Setelah proses running analisis geser akan didapatkan hasil seperti Gambar 5.14 diatas. Pada Gambar 5.14 terlihat pengambilan nilai Vu dari 5 titik pada diagram geser secara otomatis. Pengambilan bilai Vu dari beberapa titik ini dimaksudkan untuk kemudahan perhitungan spasi (jarak) antar tulangan geser. Didapatkan untuk Frame 2 pada Vu berada di Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 1 Ø ( Vc + bw d ) 98,278 kn 209,617 kn 0,75(95, ,5) 98,278 kn 209,617 kn 0,75 (95,988 kn + 191,976 kn) 98,278 kn 209,617 kn 215,973 kn 11

14 Maka Vs perlu kn Syarat jarak tulangan geser ialah s s max 600 mm. Karena memakai sengkang dua kaki untuk a v Ø mm. s syarat 175,25 mm s 121,467 mm Karena s 121,467 mm s 175,25 mm, maka pakai s 121,467 mm, namun untuk kemudahan pemasangan tulangan geser di lapangan pakai s 100 mm. Dengan demikian pada Vu di titik 1 memakai tulangan geser terpasang Ø mm. Frame 2 Vu 2 110,325 kn f c 30 MPa f y f yv 400 MPa D lentur D19 D10 D geser Dimensi balok : b w 300 mm h 400 mm d h (40 + D lentur ) 400 ( ) 350,5 mm Vc bw d Vs min 300 x 350,5 95,988 kn bw d 300 x 350,5 35,05 kn Kondisi 1 : Vu 1 Ø ( Vc + Vs min ) 110,325 kn 0,75 (95,988 kn + 35,05 kn ) 110,325 kn 98,278 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 1 Ø ( Vc + bw d ) 98,278 kn 110,325 kn 0,75(95, ,5) 98,278 kn 110,325 kn 0,75 (95,988 kn + 191,976 kn) 98,278 kn 110,325 kn 215,973 kn Maka Vs perlu 49,622 kn Syarat jarak tulangan geser ialah s s max 600 mm. Karena memakai sengkang dua kaki untuk a v Ø mm. s syarat 175,25 mm s 443,58 mm Karena s 175,25 mm s 443,58 mm, maka pakai s 175,25 mm namun untuk kemudahan pemasangan tulangan geser di lapangan pakai s 175 mm. Dengan demikian pada Vu di titik 2 memakai tulangan geser terpasang Ø mm. Pada Vu di titik 3 (Vu 3 ) tidak ada pengaruh gaya geser (Vu) maka langsung dipasang tulangan geser dengan jarak sebesar 600 mm atau bisa juga tidak memakai tulangan geser. Frame 5 Vu 1 209,617 kn f c 35 MPa f y f yv 400 MPa D lentur D19 D10 D geser Dimensi balok : b w 300 mm h 400 mm d h (40 + D lentur ) 400 ( ) 350,5 mm Vc bw d Vs min 300 x 350,5 95,988 kn bw d

15 300 x 350,5 35,05 kn Kondisi 1 : Vu 1 Ø ( Vc + Vs min ) 209,617 kn 0,75 (95,988 kn + 35,05 kn ) 209,617 kn 98,278 kn Vs min 300 x 350,5 95,988 kn bw d 300 x 350,5 35,05 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 1 Ø ( Vc + bw d ) 98,278 kn 209,617 kn 0,75(95, ,5) 98,278 kn 209,617 kn 0,75 (95,988 kn + 191,976 kn) 98,278 kn 209,617 kn 215,973 kn Maka Vs perlu kn Syarat jarak tulangan geser ialah s s max 600 mm. Karena memakai sengkang dua kaki untuk a v Ø mm. s syarat 175,25 mm s 121,467 mm Karena s 121,467 mm s 175,25 mm, maka pakai s 121,467 mm, namun untuk kemudahan pemasangan tulangan geser di lapangan pakai s 100 mm. Dengan demikian pada Vu di titik 1 memakai tulangan geser terpasang Ø mm. Frame 5 Vu 2 110,325 kn f c 30 MPa f y f yv 400 MPa D lentur D19 D10 D geser Dimensi balok : b w 300 mm h 400 mm d h (40 + D lentur ) 400 ( ) 350,5 mm Vc bw d Kondisi 1 : Vu 1 Ø ( Vc + Vs min ) 110,325 kn 0,75 (95,988 kn + 35,05 kn ) 110,325 kn 98,278 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 1 Ø ( Vc + bw d ) 98,278 kn 110,325 kn 0,75(95, ,5) 98,278 kn 110,325 kn 0,75 (95,988 kn + 191,976 kn) 98,278 kn 110,325 kn 215,973 kn Maka Vs perlu 49,622 kn Syarat jarak tulangan geser ialah s s max 600 mm. Karena memakai sengkang dua kaki untuk a v Ø mm. s syarat 175,25 mm s 443,58 mm Karena s 175,25 mm < s 443,58 mm, maka pakai s 175,25 mm namun untuk kemudahan pemasangan tulangan geser di lapangan pakai s 175 mm. Dengan demikian pada Vu di titik 2 memakai tulangan geser terpasang Ø mm. Pada Vu di titik 3 (Vu 3 ) tidak ada pengaruh gaya geser (Vu) maka langsung dipasang tulangan geser dengan jarak sebesar 600 mm atau bisa juga tidak memakai tulangan geser. Tabel 5.3 Perbandingan hasil perhitungan SFAP dengan perhitungan manual pada frame 2 Titik Vu s (SFAP) s (Manual) 1 209,617 kn 120,013 mm 121,467 mm 2 110,325 kn 430,872 mm 443,58 mm 3 0 Sengkang Sengkang 13

16 praktis praktis 4 110,325 kn 430,872 mm 443,58 mm 5 209,617 kn 120,013 mm 121,467 mm Tabel 5.4 Perbandingan hasil perhitungan SFAP dengan perhitungan manual pada frame 5 Titik Vu s (SFAP) s (Manual) 1 209,617 kn 120,013 mm 121,467 mm 2 110,325 kn 430,872 mm 443,58 mm 3 0 Sengkang praktis Sengkang praktis 4 110,325 kn 430,872 mm 443,58 mm 5 209,617 kn 120,013 mm 121,467 mm 5.2 Studi Kasus 2 Pada contoh studi kasus yang kedua ini dibuat sebuah portal sederhana bertingkat dua dengan 4 perletakan jepit. Direncanakan beban yang dikenakan ialah beban merata sebesar dan kg pada balok. Diketahui material beton dengan : E : ,85415 kg/m 2 G : ,55929 kg/m 2 f c : 30 MPa 1 : 0,85 U : 0,3 Dimensi kolom 0,5 x 0,5 m 2, tinggi kolom : 6 m Dimensi balok 0.3 x 0.4 m 2, panjang balok : 7 m q kg q kg 6 m 6 m Data-data material beton sebagai berikut : E : ,85415 kg/m 2 G : ,55929 kg/m 2 f c : 30 MPa 1 : 0,85 U : 0,3 3. Input Section Properties Section Name : Kolom Cross Section Area 0,25 m 2 Shear Area m 2 Torsional Constant E- 03 Momen Inersia E-03 m 4 Use Material : Beton Section Name : Balok Cross Section Area 0,12 m 2 Shear Area m 2 Torsional Constant E- 03 Momen of Inertia E- 04 m 4 Momen of Inertia E- 03 m 4 Use Material : Beton 4. Input Nodal Coordinates Tabel 5.5 Koordinat titik nodal Label X (m) Y (m) Z (m) Input Frame Properties Tabel 5.6 Frame Properties 7 m 7 m Gambar 5.17 Studi Kasus Perhitungan Studi Kasus 2 dengan SFAP 1. Input General Information Nama Proyek : Studi Kasus 2 2. Input Material Properties Label Node 1 Node 2 Section Kolom Kolom Balok Kolom Balok Kolom Kolom Kolom Balok Kolom

17 Balok Kolom Balok Balok Balok Balok 6. Input Joint Restraint ( perletakan ) Joint label 1 : fixed ( jepit ) Joint label 6 : fixed ( jepit ) Joint label 7 : fixed ( jepit ) Joint label 12 : fixed ( jepit ) 7. Input Distributed Frame Loads Frame label 3 : Force Global Y kg/m Frame label 5 : Force Global Y kg/m Frame label 9 : Force Global Y kg/m Frame label 11 : Force Global Y kg/m Frame label 13 : Force Global Y kg/m Frame label 14 : Force Global Y kg/m Frame label 15 : Force Global Y kg/m Frame label 16 : Force Global Y kg/m Setelah seluruh input telah dimasukkan selanjutnya melakukan proses analisa dengan klik Analyze pilih Run Analysis. Lalu didapatan output gambar untuk studi kasus 2 sebagai berikut : Gambar 5.19 Tampilan output SFAP Frame 3 Frame 5 f x ,81 kg f y kg M z ,67 kgm f x ,81 kg f y kg M z ,67 kgm Gambar 5.18 Tampilan 3D-View Setelah proses Run Analysis akan didapatkan output element forces sebagai berikut : Frame 3 f x ,41 kg f y kg M z ,04 kgm f x ,41 kg f y kg M z ,04 kgm G Gambar 5.20 Tampilan output SFAP Frame 5 15 Karena beban yang diberikan pada frame 3, frame 9 sama dengan beban yang diberikan pada frame 13

18 dan frame 14 yakni sebesar kg, maka untuk hasil output programnya terutama element force nya memiliki hasil yang sama juga. Beda halnya dengan frame pada no 5, frame 11, frame 15 dan frame 6 diberi beban sebesar kg Perhitungan Studi Kasus 2 dengan SAP 2000 v.14 Dengan menggunakan program SAP 2000 v.14 untuk menghitung portal sederhana pada studi kasus 2 didapatkan hasil sebagai berikut : Diameter tulangan lentur : D19 Diameter tulangan geser : D10 f y f yv 400 Mpa Kemudian klik Analyze Run Beam Analysis Run Shear Analysis. Hasil dari run shear analysis sebagai berikut : Gambar 5.21 Tampilan 3D-view SAP 2000 v.14 Untuk hasil output element forces nya sebagai berikut : Gambar 5.23 Tampilan Run Shear Analysis Studi Kasus 2 Frame 3 Setelah proses running analisis geser akan didapatkan hasil seperti Gambar 5.23 diatas. Pada Gambar 5.24 terlihat pengambilan nilai Vu dari 5 titik pada diagram geser secara otomatis. Pengambilan nilai Vu dari beberapa titik ini dimaksudkan untuk kemudahan perhitungan spasi (jarak) antar tulangan geser. Didapatkan untuk Frame 5 pada Vu berada di titik 1 (Vu 1 ) dengan nilai 410,653 kn memiliki spasi hitung antar tulangan gesernya sebesar 59,975 mm, lalu pada saat Vu berada di titik 2 (Vu 2 ) dengan nilai kn memiliki spasi hitung antar tulangan gesernya sebesar mm, sedangkan pada saat Vu berada pada titik 3 tidak ada pengaruh dari gaya geser, maka untuk spasi tulangang nya berlaku praktis. Sedangkan untuk Vu pada titik 4 (Vu 4 ) dan Vu pada titik 5 (Vu 5 ) berlaku gaya geser dan spasi antar tulangan gesernya sama dengan Vu pada titik 1(Vu 1 ) dan Vu pada titik 2 (Vu 2 ) Perbandingan Perhitungan Tulangan Geser oleh SFAP dengan Perhitungan Tulangan Geser secara manual Gambar 5.22 Tampilan Diagram for Frame SAP 2000 v Perhitungan Tulangan Geser dengan SFAP Setelah selesai melakukan run analysis dan menghasilkan output element forces yang telah ditampilkan sebelumnya maka dilanjutkan dengan proses running shear. Data input yang digunakan sebagai berikut : Vu x q x L x kg/m x 7 m kg 437,5 kn Frame 3 Vu 1 410,653 kn f c 30 MPa f y f yv 400 MPa D19 D lentur

19 D geser D10 Dimensi balok : b w 300 mm h 400 mm d h (40 + D lentur ) 400 ( ) 350,5 mm Vc bw d Vs min 300 x 350,5 95,988 kn bw d 300 x 350,5 35,05 kn Kondisi 1 : Vu 1 Ø ( Vc + Vs min ) 410,653 kn 0,75 (95,988 kn + 35,05 kn ) 410,653 kn 98,278 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 1 Ø ( Vc + bw d 98,278kN 410,653kN 0,75(95, ,5) 98,278 kn 410,653kN 0,75(95,988 kn+191,976kn) 98,278 kn 410,653 kn 215,973 kn Kondisi 3 : Ø( Vc + bw d ) Vu 1 Ø(Vc+ bwd) 215,973kN 410,653 kn 0,75(95, ,5) 215,973kN 410,653 kn 0,75 (95,988 kn + 383,953 kn) 215,973kN 410,653 kn 359,955 kn Karena Vu lebih besar dari bw d maka penampang balok harus diperbesar. Perlu dicatat bahwa pada perbesaran penampang balok ini akan diiterasikan secara otomatis sampai memenuhi syarat perbesaran penampang balok yang cocok. Maka untuk perhitungan spasi tulangan geser nya memakai penampang balok yang sudah diperbesar secara otomatis tersebut. Dimensi balok : b w 350 mm h 450 mm d h (40 + D lentur ) 450 ( ) 400,5 mm Vs min 350 x 400,5 127,96 kn bw d 350 x 400,5 46,73 kn Kondisi 1 : Vu 1 Ø ( Vc + Vs min ) 410,653 kn 0,75 (127,96 kn + 46,73 kn ) 410,653 kn 131,02 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 1 Ø ( Vc + bw d ) 131,02 kn 410,653 kn 0,75(127, ,5) 131,02 kn 410,653 kn 0,75 (127,96 kn + 255,92 kn) 131,02 kn 410,653 kn 287,91 kn Kondisi 3 : Ø(Vc + bw d ) Vu 1 Ø (Vc + bw d ) 287,91 kn 410,653 kn 0,75(127, ,5) 287,91 kn 410,653 kn 0,75 (127,96 kn + 511,85 kn) 287,91 kn 410,653 kn 479,86 kn Maka Vs perlu 419,57 kn Syarat jarak tulangan geser ialah s s max 300 mm. Karena memakai sengkang dua kaki untuk a v Ø mm. s syarat 100,13 mm s 59,95 mm Karena s 59,95 mm s 100,13 maka pakai s 59,95 mm, namun untuk kemudahan pemasangan tulangan geser di lapangan pakai s 50 mm. Dengan demikian pada Vu di titik 1 memakai tulangan geser terpasang Ø10 50 mm. Vc bw d 17 Frame 3 Vu 2 214,52 kn

20 f c 30 MPa f y f yv 400 MPa D lentur D19 D10 D geser Dimensi balok : b w 350 mm h 450 mm d h (40 + D lentur ) 450 ( ) 400,5 mm pemasangan tulangan geser di lapangan pakai s 150 mm. Dengan demikian pada Vu di titik 2 memakai tulangan geser terpasang Ø mm. Pada Vu di titik 3 (Vu 3 ) tidak ada pengaruh gaya geser (Vu) maka langsung dipasang tulangan geser dengan jarak sebesar 600 mm atau bisa juga tidak memakai tulangan geser. Vc bw d 350 x 400,5 127,96 kn Vs min bw d 350 x 400,5 46,73 kn Kondisi 1 : Vu 2 Ø ( Vc + Vs min ) kn 0,75 (127,96 kn + 46,73 kn ) kn 131,02 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 2 Ø ( Vc + bw d ) 131,02 kn kn 0,75(127, ,5) 131,02 kn kn 0,75 (127,96 kn + 255,92 kn) 131,02 kn kn 287,91 kn Maka Vs perlu 158,07 kn Syarat jarak tulangan geser ialah s s max 600 mm. Karena memakai sengkang dua kaki untuk a v Ø mm. s syarat 200,25 mm s 159,12 mm Karena s 159,12 mm s 200,25 mm, maka pakai s 159,12 mm, namun untuk kemudahan Gambar 5.24 Tampilan Run Shear Analysis Studi Kasus 2 Frame 5 Setelah proses running analisis geser akan didapatkan hasil seperti Gambar 5.24 diatas. Pada Gambar 5.23 terlihat pengambilan nilai Vu dari 5 titik pada diagram geser secara otomatis. Pengambilan nilai Vu dari beberapa titik ini dimaksudkan untuk kemudahan perhitungan spasi (jarak) antar tulangan geser. Didapatkan untuk Frame 3 pada Vu berada di titik 1 (Vu 1 ) dengan nilai 492,784 kn memiliki spasi hitung antar tulangan gesernya sebesar 57,468 mm, lalu pada saat Vu berada di titik 2 (Vu 2 ) dengan nilai kn memiliki spasi hitung antar tulangan gesernya sebesar mm, sedangkan pada saat Vu berada pada titik 3 tidak ada pengaruh dari gaya geser, maka untuk spasi tulangang nya berlaku praktis. Sedangkan untuk Vu pada titik 4 (Vu 4 ) dan Vu pada titik 5 (Vu 5 ) berlaku gaya geser dan spasi antar tulangan gesernya sama dengan Vu pada titik 1(Vu 1 ) dan Vu pada titik 2 (Vu 2 ). Frame 5 Vu 1 492,784 kn f c 30 MPa f y f yv 400 MPa D lentur D19 D10 D geser Dimensi balok : b w 300 mm h 400 mm d h (40 + D lentur )

21 400 ( ) 350,5 mm Vc bw d Vs min 300 x 350,5 95,988 kn bw d 300 x 350,5 35,05 kn Kondisi 1 : Vu 1 Ø ( Vc + Vs min ) 492,784 kn 0,75 (95,988 kn + 35,05 kn ) 492,784 kn 98,278 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 1 Ø ( Vc + bw d ) 98,278 kn 492,784 kn 0,75(95, ,5) 98,278 kn 492,784 kn 0,75 (95,988 kn + 191,976 kn) 98,278 kn 492,784 kn 215,973 kn Kondisi 3 : Ø (Vc + bw d ) Vu 1 (Vc + bw d ) 215,973kN 492,784 kn 0,75(95, ,5) 215,973kN 492,784 kn 0,75 (95,988 kn + 383,953 kn) 215,973kN 492,784 kn 359,955 kn Karena Vu lebih besar dari bw d maka penampang balok harus diperbesar. Perlu dicatat bahwa pada perbesaran penampang balok ini akan diiterasikan secara otomatis sampai memenuhi syarat perbesaran penampang balok yang cocok. Maka untuk perhitungan spasi tulangan geser nya memakai penampang balok yang sudah diperbesar secara otomatis tersebut. Dimensi balok : b w 400 mm h 500 mm d h (40 + D lentur ) 500 ( ) 450,5 mm Vc bw d 400 x 450,5 164,5 kn Vs min bw d 400 x 450,5 60,07 kn Kondisi 1 : Vu 1 Ø ( Vc + Vs min ) 492,784 kn 0,75 (164,5 kn + 60,07 kn ) 492,784 kn 168,43 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 1 Ø ( Vc + bw d ) 168,43 kn 492,784 kn 0,75(164, ,5) 168,43 kn 492,784 kn 0,75 (164,5 kn + 328,99 kn) 168,43 kn 492,784 kn 370,12 kn Kondisi 3 : Ø(Vc + bw d ) Vu 1 Ø(Vc + bw d ) 370,12 kn 492,784 kn 0,75(164, ,5) 370,12 kn 492,784 kn 0,75 (164,5 kn + 657,99 kn) 370,12 kn 492,784 kn 616,87 kn Maka Vs perlu 492,55 kn Syarat jarak tulangan geser ialah s s max 300 mm. Karena memakai sengkang dua kaki untuk a v Ø mm. s syarat 112,63 mm s 57,44 mm Karena s 57,44 s 112,63 mm, maka pakai s 57,44 mm, namun untuk kemudahan pemasangan tulangan geser di lapangan pakai s 50 mm. Dengan demikian pada Vu di titik 1 memakai tulangan geser terpasang Ø10 50 mm. Frame 5 Vu 2 257,425 kn f c 30 MPa f y f yv 400 MPa D lentur D19 D10 D geser 19

22 Dimensi balok : b w 400 mm h 500 mm d h (40 + D lentur ) 500 ( ) 450,5 mm Vc bw d Vs min 400 x 450,5 164,5 kn bw d 400 x 450,5 60,07 kn Kondisi 1 : Vu 2 Ø ( Vc + Vs min ) kn 0,75 (164,5 kn + 60,07 kn ) kn 168,43 kn Kondisi 2 : Ø ( Vc + Vs min ) Vu 2 Ø ( Vc + bw d ) 168,43 kn kn 0,75(164, ,5) 168,43 kn kn 0,75 (164,5 kn + 328,99 kn) 168,43 kn kn 370,12 kn Maka Vs perlu 178,73 kn Syarat jarak tulangan geser ialah s s max 600 mm. Karena memakai sengkang dua kaki untuk a v Ø mm. s syarat 225,25 mm s 158,29 mm Karena s 158,29 mm < s 225,25 mm, maka pakai s 158,29 namun untuk kemudahan pemasangan tulangan geser di lapangan pakai s 150 mm. Dengan demikian pada Vu di titik 2 memakai tulangan geser terpasang Ø mm. Pada Vu di titik 3 (Vu 3 ) tidak ada pengaruh gaya geser (Vu) maka langsung dipasang tulangan geser dengan jarak sebesar 600 mm atau bisa juga tidak memakai tulangan geser. Tabel 5.7 Perbandingan hasil perhitungan SFAP dengan perhitungan manual pada Studi Kasus 2 frame 3 Titik Vu s (SFAP) s (Manual) 1 410,653 kn 59,975 mm 59,95 mm 2 214,52 kn 159,201 mm 159,12 mm 3 0 Sengkang praktis Sengkang praktis 4 214,52 kn 159,201 mm 159,12 mm 5 410,653 kn 59,975 mm 59,95 mm Tabel 5.8 Perbandingan hasil perhitungan SFAP dengan perhitungan manual pada Studi Kasus 2 frame 5 Titik Vu s (SFAP) s (Manual) 1 492,784 kn 57,468 mm 57,44 mm 2 257,425 kn 158,368 mm 158,29 mm 3 0 Sengkang praktis Sengkang praktis 4 257,425 kn 158,368 mm 158,29 mm 5 492,784 kn 57,468 mm 57,44 mm BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan Setelah beberapa studi kasus perhitungan tulangan geser dilakukan dengan menggunakan program SFAP dan SAP 2000 v14 serta perhitungan manual di dalam bab sebelumnya dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Penggunaan program SFAP dapat dilakukan dengan mudah karena disertai keterangan yang jelas dalam proses input dan tampilan yang sederhana. 2. Perhitungan tulangan geser pada balok memiliki hasil yang mendekati (berselisih sedikit) dengan perhitungan manual. 3. Hasil atau nilai output program SFAP telah diverifikasi dengan program SAP 2000 v.14 dan dengan perhitungan manual. 4. Untuk kemudahan pengembangan program lebih lanjut dengan kebutuhan berikutnya telah disusun beberapa modul terpisah baik untuk proses perhitungan, pengolahan data maupun penggambaran gambar atau grafik tampilan. 6.2 Saran Setelah menyelesaikan program SFAP dan untuk mencapai hasil yang lebih baik di masa mendatang utamanya untuk keperluan pengembangan lebih lanjut maka ada beberapa saran :

23 1. Program SFAP ini perlu dikembangkan dengan menggunakan bentuk penampang balok yang lain seperti balok T. 2. Pembebanan hanya terbatas pada beban terpusat pada titik dan beban merata pada frame sehingga perlu dikembangkan lagi pembebanan yang lain seperti beban terpusat pada tengah bentang. 3. Untuk menggunakan program SFAP ini masih cukup lama karena memasukkan titik nodal dan membuat frame dilakukan dengan cara manual yakni memasukkan data satu-persatu pada kotak dialog input-an. Hal ini dirasa kurang efisien untuk penggunaan pada struktur yang memiliki jumlah titik dan frame yang banyak. 21