BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Struktur bangunan hendaknya kokoh untuk menjaga keselamatan dari pada penggunanya. Salah satu bentuk struktur yang cukup penting pada bangunan yaitu balok tinggi. Balok tinggi (deep beam) biasanya memikul beban yang besar dan aksi balok tinggi dapat dijumpai pada dinding pondasi (foundation wall), topi pancang (pile cap), dan dinding geser (shear wall) yang mengalami tegangan yang cukup besar pada elemen-elemennya. Balok tinggi dapat berupa bentangan tunggal maupun menerus. Pada balok tinggi perbandingan tinggi dengan lebarnya dapat mencapai dua kali lipat atau lebih. Sehingga untuk perencanaan sendiri, geser lebih diutamakan yang akhirnya akan berpengaruh pada penulangan gesernya. Besar dan jarak penulangan geser vertikal dan horizontal sangat berbeda dengan yang dipakai pada balok biasa, begitu pula persamaan-persamaan yang digunakan dalam desainnya Balok tinggi dianalisa dengan analisis non-linier dan dapat juga menggunakan metode strutand-tie. Metode strut and tie sudah banyak digunakan untuk perhitungan struktur bangunan. Strut and Tie-Model berawal dari Truss-analogi-model yang pertama kali dicetuskan oleh Hennebique lebih dari satu abad yang lampau. Model ini kemudian diperkenalkan oleh Ritter (1899), Morsch (1902). Metode ini menggunakan analogi rangka batang. Dengan metode ini aliran tegangan dapat digambarkan dengan bentukan seperti rangka batang dimana 1
beton dapat menahan tekan dan tulangan baja menahan tarik. Metode strut and tie membagi elemen struktur menjadi dua bagian yaitu daerah B (Beam atau Bernoulli) dan daerah D (Disturbed atau Discontinued) yaitu bagian struktur yang mengalami perubahan geometri atau bisa juga bagian yang ditempati beban terpusat yang menyebabkan aliran tegangan pada bagian itu memiliki distribusi tegangan non linier. Balok tinggi dapat diklasifikasikan sebagai elemen struktur yang mengalami diskontinu tegangan yaitu termasuk dalam daerah D. Tegangan yang diperoleh merupakan tegangan normal atau tegangan utama. Kontur tegangan menghubungkan daerah yang sama tegangannya. Berdasarkan kontur tegangan, dapat ditentukan aliran tegangan yang terjadi. Dan aliran tegangan ini disebut trajektori tegangan. Rangka batang yang dimodelkan dengan metode strut and tie merupakan rangka batang yang dapat memikul beban secara vertikal. Batang tekan disebut dengan strut sedangkan batang tarik disebut dengan tie. Titik pertemuan antar batang disebut dengan nodal. Dalam hal ini beton dapat diasumsikan sebagai batang tekan sedangkan tulangan dalam perhitungannya diasumsikan sebagai batang tarik. Nodal adalah garis perpotongan dari sumbu aksis tekan dan tarik juga titik dimana terkonsentrasinya tegangan yang menunjukkan join daripada model strut and tie. Nodal dapat diklasifikasikan berdasarkan gaya yang bekerja ke arahnya (ACI 318-02). Menurut ACI Committe 318, balok tinggi didefinisikan sebagai komponen struktur dengan beban bekerja pada salah satu sisinya dan perletakan pada sisi lainnya sehingga strut tekan dapat terbentuk diantara beban dan perletakan. Balok tinggi juga didefinisikan sebagai balok dengan bentangan bersih ln tidak lebih dari 2
empat kali tinggi balok ( h ) untuk pembebanan merata atau dua kali tinggi efektif balok ( 2d ) dari permukaan perletakan untuk balok dengan pembebanan terpusat. Dengan memperhatikan pola dan arah tegangan yang terjadi, dicoba untuk menganalogikan aliran itu dengan menggunakan rangka batang atau truss. Prosedur standart desain secara konvensional metode strut and tie sedikit disebutkan pada ACI 318-02 dimana disebutkan bahwa metode ini menuntut perancang untuk memilih arah aliran tegangan yang dirasa realistis didalam bentuk member struktur yang direalisasikan dengan pemodelan rangka batang. Detail rasional mengenai rangka batang yang telah dirancang menunjukkan bagaimana distribusi tegangan ini terjadi pada elemen struktur tersebut. Gambar 1.1 Pola retak pada balok akibat gaya P (momen dan gaya lintang) Gambar 1.2 Truss analogy untuk balok beton bertulang sesuai Mörsch 3
Gambar 1.3 trajektori tegangan utama pada B-region dan D-region (sekitar daerah beban terpusat-diskontinuitas). (Sumber: Model Penunjang dan Pengikat (Strut and Tie Model) pada Perancangan Struktur Beton oleh Dr.Ing. Harianto Hardjasaputra dan Ir. Steffie Tumilar, M. Eng., MBA). 1.2 Permasalahan Balok tinggi mengalami geser yang cukup besar saat terjadi pembebanan Keruntuhan geser lebih dominan terjadi pada balok tinggi. Balok tinggi dengan variasi perletakan dapat dinyatakan sebagai continuous beam sehingga analisa non-linier diikuti dengan perhitungan perletakan berupa statis tertentu dan statis tak tentu. Metode strut and tie adalah metode yang cukup efektif dalam perencanaan perhitungan pada balok tinggi. Standar yang digunakan adalah perhitungan dengan metode konvensional. Metode ini digunakan untuk membandingkan hasil perhitungan yang lebih efektif untuk penulangan balok tinggi tersebut sehingga struktur ini dapat memikul beban dengan lebih efektif. Dalam tugas akhir ini, penulis merencanakan perhitungan balok tinggi dengan variasi perletakan pada bangunan seperti terlihat di bawah ini: 4
Gambar 1.4 Balok tinggi dengan perletakan statis tertentu Gambar 1.5 Balok tinggi dengan perletakan statis tak tentu Model analisis berupa 2D menggunakan metode strut and tie untuk perhitungan balok tinggi. 5
1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan dari tugas akhir ini adalah: 1. Melakukan perhitungan dan desain balok tinggi dengan perletakan sederhana dan balok tinggi yang dinyatakan sebagai continuous beam menggunakan metode strut and tie. 2. Mempelajari dasar-dasar teori, prosedur dan perhitungan metode strut and tie dan pengaplikasiannya dalam perhitungan elemen struktur yaitu balok tinggi. 3. Membandingkan hasil perhitungan yang didapat menggunakan metode strut and tie dengan metode konvensional. 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah: 1. Perhitungan terbatas mengenai struktur balok tinggi perletakan sederhana dan balok tinggi yang dinyatakan dengan continous beam dengan data-data yang logis. 2. Perhitungan dilakukan dengan metode strut and tie. 3. Struktur yang ditinjau adalah balok tinggi dengan variasi perletakan. 4. Peraturan mengacu pada ACI-Building Code 318-2002. 5. Perbandingan perhitungan yang dilakukan yaitu metode strut and tie dengan metode konvensional. 6
1.5 Metodologi Penulisan Metode yang dipakai dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah dengan studi literatur mengenai perhitungan balok tinggi dan perhitungan elemen struktur dengan metode strut and tie, pengumpulan data-data yang mendukung untuk perhitungan, penggunaan alat perhitungan yang mendukung dalam Tugas Akhir ini dan masukan dari dosen pembimbing. 1.6 Sistematika Pembahasan Penulisan tugas akhir ini dilakukan dengan sistematika pembahasan sebagai berikut: BAB I Pendahuluan BAB II Tinjauan Pustaka BAB III Metode Analisa dan Aplikasi BAB IV Perhitungan dan Pembahasan BAB V Kesimpulan dan Saran 7