Upload
lion-azza
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 1/52
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Balok tinggi pada beton bertulang sering digunakan pada konstruksi beton antara
lain ; balok penghubung (transfer girder ) baik bentang sederhana maupun bentang
menerus yang menerima beban kolom diatasnya, struktur lepas pantai (caisson,
dermaga), dinding geser, dinding penahan, sistem pondasi (roof foundation), serta
balok diafragma. Kriteria dan persyaratan balok tinggi secara umum jika rasio antara
bentang geser dengan tinggi efektif balok tidak melebihi nilai 1,0. etapi dikenal juga
persyaratan yang membedakan antara balok pendek ( short beams) dengan balok tinggi
(deep beams), dimana untuk balok pendek rasio tersebut berkisar antara 1 sampai !,".
#edangkan yang memiliki rasio diatas !," mulai dapat dimasukkan dalam kategori
balok lentur yang kon$ensional. Bentang geser yang dimaksud adalah bagian dari
panjang balok yang menerima tegangan geser pada arah yang sama akibat beban%beban
yang bekerja.
&enggunaan balok tinggi yang ada sekarang ini belum menyentuh kepada fungsi
dan peran dari balok tersebut, misalnya adanya balok yang ditumpangi kolom diatasnya
sedangkan balok tersebut lebih difungsikan sebagai balok yang terlentur, bukan sebagai
balok yang difungsikan untuk menerima beban geser yang besar. &enulangan geser
yang kurang mencukupi serta terkesan hanya memenuhi penulangan minimum saja
'alaupun pada titik beban dan perletakan dimana terjadi konsentrasi geser yang cukup
besar. &emanfaatan balok%balok pracetak pada diafragma jembatan yang justru diberi
gaya aksial dengan sistem prategang, akan menyebabkan fungsi geser menjadi
berkurang. &ersyaratan dimensi dan penampang balok yang menyebabkan kurang
1
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 2/52
kakunya balok tinggi tersebut, sehingga jika salah pemakaian justru akan membuat
keruntuhan balok sebelum dibebani.
* section 10.+.1 menentukan bah'a dalam merencanakan lentur, aksi balok
tinggi harus benar%benar dipertimbangkan jika l n /d kurang dari !," untuk bentang
menerus atau kurang dari "- untuk bentang sederhana. lemen yang lebih pendek
harus benar%benar direncanakan dengan memperhitungkan distribusi tegangan dan
regangan yang tidak linear lagi. #edangkan * section 11./.1 menentukan juga bah'a
dalam merencanakan geser, aksi balok tinggi harus benar%benar dipertimbangkan
ketika jika l n /d kurang dari " dan balok dibebani pada sisi atas atau permukaan tekan.
Kedua pernyataan tersebut agak berubah%ubah, sehingga perlu definisi yang lebih baik
untuk balok tinggi. Balok tinggi adalah sebuah balok yang menerima beban langsung
dalam jumlah yang signifikan ketumpuan balok melalui daerah tekan yang arahnya
merupakan joint dari beban dan reaksi balok. al ini dapat terjadi jika beban titik yang
bekerja memiliki jarak kurang !d dari tumpuan balok, atau jika pada balok bekerja
beban merata maka rasio l n /d kurang dari - sampai ".
al%hal tersebut diatas yang sebenarnya ingin ditelaah lebih jauh pada penelitian
ini, sehingga pemakaian balok tinggi benar%benar dapat optimal dan efisien serta
sesuai penggunaannya. Besaran%besaran seperti kekakuan balok, kemampuan balok
ultimit serta displacemen balok akan menjadi ukuran untuk menyatakan balok tinggi
yang didesain cukup aman dengan parameter%parameter yang diberikan seperti
penulangan geser yang cukup, dimensi yang tepat serta pembebanan yang sesuai.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana pengaruh rasio bentang geser dan tinggi efektif (ad) terhadap perilaku
geser balok tinggi.
!
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 3/52
1.3 Tujuan Penelitian
ujuan dari penelitian ini adalah
2engetahui pengaruh rasio bentang geser dan tinggi efektif (ad) terhadap perilaku
geser balok tinggi.
1. Batasan Masalah
2engingat banyaknya masalah yang akan timbul dalam sebuah penelitian, agar
terarah dan memperoleh hasil pengujian yang sesuai dengan judul maka perlu kami
batasi sebagai berikut
1. Benda uji memakai tumpuan sendi%rol.
!. #kala &emodelan yang digunakan adalah Buckingham3s &hi heorem dan tidak
dibahas lebih lanjut.
4. 5imensi Balok uji berdasarkan pemodelan adalah (1406-0061100) mm, dengan
-710 sebagai tulangan tarik, !710 untuk tulangan tekan, 78%100 sebagai
sengkang dan 78 untuk tulangan bagi yang jumlahnya ber$ariasi dari 1 9 4
tulangan.
-. :asio ad yang digunakan adalah 0.8 , 0./ , dan 1.0.
". &embebanan benda uji dengan dua titik beban (t'o point loading).
1.! Man"aat Penelitian
&enelitian ini dapat juga bermanfaat bagi pengembangan iptek, masyarakat dan
institusi, dimana penjabarannya dapat diberikan sebagai berikut
1. &engembangan *&K
5engan penelitian ini diharapkan adanya pengkayaan dan membuka
'a'asan tentang teori balok tinggi dan aplikasinya pada konstruksi beton
4
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 4/52
bertulang, sehingga diperoleh informasi pemakaian dan pemanfaatan
konstruksi balok tinggi secara tepat dan benar.
!. 2asyarakat
2asyarakat pemakai dan pengguna jasa konstruksi menjadi lebih mengenal
tentang fungsi dan pemakaian balok tinggi pada struktur beton bertulang.
4. *nstitusi
&enelitian ini akan dapat memperkaya pustaka tentang struktur beton
bertulang pada &erguruan inggi.
-
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 5/52
BAB II
TIN#AUAN PU$TAKA % DA$AR&DA$AR TE'RI
2.1. TIN#AUAN PU$TAKA
&emakaian serat karbon polimer (:&) yang ditempel pada sisi samping balok
tinggi sebagai perkuatan geser dapat meningkatkan kapasitas geser "0 sampai 100<
untuk balok dengan satu titik beban ditengah bentang, sedangkan peningkatan -0
sampai 88 < diperoleh pada dua titik beban. 5emikian juga penempatan posisi atau
arah :& juga mempengaruhi kapasitas geser balok tinggi, yakni peningkatan
terbesar terjadi pada posisi :& -" derajat terhadap sumbu balok, pada :& arah
=00 (arah $ertikal) kapasitas geser meningkat +/< untuk satu titik beban dan --<
untuk dua titik beban, sedangkan pada sudut mendatar tidak berpengaruh (hanya
terjadi peningkatan sebesar 4<). &eningkatan daktilitas juga terjadi pada balok tinggi
yang diberi :& pada arah -"0 dan arah $ertikal hingga ! kalinya ( Zhang, etc.,
2004).
>sulan perhitungan untuk balok tinggi yang berlobang pada bagian badan telah
dibuat dengan mengacu pada model strut-and-tie yang sederhana dimana pengaruh
kemiringan penulangan geser menjadi pertimbangan utama. &enulangan geser yang
miring berfungsi untuk menahan retak diagonal yang terjadi pada balok tinggi (Tan,
etc., 2004).
&enyelidikan keruntuhan tekan geser telah dilakukan pada balok tinggi dengan
mengambil $ariasi rasio bentang geser dan tinggi efektif balok (ad) antara 1,0 sampai
!," dengan beban single dan double pada balok. 5ijelaskan bah'a mutu beton, rasio
"
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 6/52
penulangan utama, rasio penulangan geser pada rasio ad 1,0 sampai !," akan
mempengaruhi keruntuhan tekan geser pada balok tinggi ( Zararis, 2003).
5esain dengan metode *:* pada balok tinggi dengan memakai beton normal
dan mutu tinggi telah dilakukan re$isi untuk memperkirakan geser ultimit yang
terjadi. &arameter yang ber$ariasi diberikan pada penyelidikan tersebut antara lain ;
rasio ad antara 0,!+ sampai !,+ ; jumlah penulangan utama (1,!4 sampai ",/0<),
jumlah penulangan geser dan mutu beton yang digunakan antara !" sampai 100 2&a
( Leong and Tan, 2003).
&erkiraan daerah dan dimensi keruntuhan tekan geser juga dapat dilakukan pada
balok tinggi dengan memakai metode , yang mengukur besarnya energi lokal dari
sensor%sensor yang diberikan pada permukanan beton. $aluasi daerah keruntuhan
dapat diketahui dari pengujian tekan unia6ial pada balok berdasarkan amplitudo
maksimum yang diukur dari tegangan maksimum. &anjang daerah keruntuhan balok
hasil pengujian ternyata lebih dari 40< dari hasil pengukuran sensor yang dilakukan
dari berbagai bentuk dan ukuran benda uji (Watanabe, 2002).
&engaruh letak beban dengan penulangan geser yang berbeda pada balok tinggi
dengan beton mutu tinggi (f3c ? "" 2&a) juga telah diteliti, dimana dilakukan
pengujian dengan beban seluruhnya terletak pada tepi atas balok, dan semua pada tepi
ba'ah balok serta kombinasi tepi atas dan tepi ba'ah balok dengan ratio &top& bottom
masing%masing 11 dan !1. #edangkan $ariasi penulangan geser yang diteliti antara
lain balok tinggi dengan tulangan utama yang dimiringkan, tulangan geser $ertikal
serta kombinasi tulangan geser $ertikal dan hori@ontal. &enelitian ini juga menjelaskan
bidang defleksi balok, lebar retak yang terbentuk, pola retak, model keruntuhan, beban
retak diagonal, kekuatan layan dan ultimit (Tan and Wei, !!!).
8
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 7/52
&erbaikan kerusakan pada balok tinggi dapat dilakukan dengan memberikan
sistem perkuatan "clamping stirrup e#ternall$% (jepitan sengkang pada bagian luar
balok), baik untuk balok tinggi kon$ensional maupun balok tinggi prategang dimana
sistem ini dapat merubah mekanisme peralihan gaya dalam balok tinggi sehingga dapat
menerima beban lebih dari semestinya. &erformance dan kekuatan balok tinggi dapat
dikembalikan secara penuh sepanjang kerusakan tersebut adalah keruntuhan geser
diagonal secara splitting (sobekan) dan kur$a beban%lendutan akan berkurang 1"<
pada balok yang rusak dan diberi perkuatan terhadap balok yang utuh. Aumlah
penulangan geser tidak banyak berpengaruh pada kekuatan bentang geser yang diberi
"clamp stirrup%. &enempatan perkuatan yang paling baik adalah pada bagian tengah%
tengah bentang geser (Teng, !!' ).
Balok dengan a$d 1umunya mengacu pada balok tinggi. :etak diagonal mula%
mula kira%kira d4 dari ba'ah balok dan secara serempak menyebarkan ke arah
tumpuan dan beban terpusat. Keruntuhan terjadi dengan hancurnya beton pada beban
terpusat dan tumpuan. 2odel keruntuhan ini dinamakan keruntuhan balok tinggi ()ong
dan *+ans.
Balok dengan perbandingan bentang geser dengan tinggi , ad, kurang dari 1.0
adalah yang digolongkan sebagai balok tinggi, dan suatu balok dengan ad yang
melebihi !." adalah balok biasa. Balok antara dua cakupan ini digolongkan sebagai
balok pendek (Thammanoon enpongpan 200.hal.
2.2. LANDA$AN TE'RI
2.2.1 Umum
Balok tinggi adalah suatu elemen struktur yang mengalami beban seperti balok
biasa, tetapi mempunyai rasio tinggi terhadap lebar yang relatif besar. Balok tinggi+
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 8/52
dengan struktur beton bertulang banyak ditemukan pada balok pembagi (transfer
girder), dinding penahan dan dinding geser. Balok tinggi memiliki parameter dimensi
yang berbeda dengan balok kon$ensional, dimana pada balok yang kon$ensional
perbandingan tinggi dan lebar balok berkisar antara 1," sampai !. Balok tinggi
memiliki parameter yang diukur dari rasio perbandingan bentang geser terhadap tinggi
balok (ad), yang biasanya berkisar antara 1 sampai !,". #edangkan balok dengan
rasio ad lebih besar dari !," sudah dikategorikan sebagai balok lentur yang
kon$ensional. Balok tinggi didefinisikan juga sebagai balok yang memiliki rasio
bentang bersih terhadap tinggi efektif (l n /d ) kurang dari " untuk balok yang diberi
beban merata pada sisi atas atau sisi tekan balok sederhana serta mempunyai bidang
geser kurang dari dua kali tinggi balok. Beberapa kriteria yang dapat digunakan untuk
menentukan jenis struktur balok tinggi ( a$, !!0 dan Winter, !!) adalah sebagai
berikut
1. :asio bentang geser terhadap tinggi efektif balok (ad) !." untuk balok dengan
beban terpusat atau rasio bentang bersih terhadap tinggi efektif (l n /d ) " untuk
beban merata.
!. &anjang bidang geser (a) harus kurang dari ! kali tinggi balok
4. inggi balok jauh besar dari lebar balok.
2.2.2 Ke(untuhan Bal)*
aktor yang mempengaruhi perilaku dan kekuatan geser balok beton bertulang
dengan tumpuan sederhana sangat banyak dan kompleks serta tidak seluruhnya bisa
dipahami. aktor%faktor tersebut termasuk ukuran dan bentuk penampang balok,
jumlah dan susunan penulangan lentur, penulangan tekan dan trans$ersal, rasio bentang
geser terhadap tinggi efektif balok (ad) serta sifat%sifat beton dan bajanya sendiri. Aika
/
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 9/52
faktor selain rasio ad dibuat tetap pada penampang balok persegi maka $ariasi
kapasitas geser dapat dijelaskan seperti Cambar !.1 berikut ini.
Gambar 2.1 . Perubahan rasio a/d terhadap geser pada balok persegi
Berdasarkan type keruntuhan balok seperti yang terlihat pada Cambar !.1, jenis
balok dapat dikelompokkan menjadi - (empat) kategori, yakni
1. Balok tinggi ( eep 1eam), yang memiliki rasio ad 1
!. Balok pendek (hort 1eam), yang memiliki rasio 1 ad
!,"
4. Balok menengah ( ntermediate 1eam), yang memiliki rasio
!," ad ≤ 8.
-. Balok lentur ( Long 1eam), yang memiliki rasio ad ? 8.
Balok Tinggi a/d < 1
=
Kekuatan tekan-geser
Keruntuhan tarik-geser
2 o
m e
n
r u n t
u h
D
E a
21
KeruntuhanBalokbalok tinggi
Keruntuhanlentur
Keruntuhan tarik diagonal
76543
Kekuatan retak miring, Vc
Kekuatan momen lentur
:asio ad
dan tekan-geser
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 10/52
&ada balok dengan rasio ad 1, tegangan geser sangat berpengaruh. :etak
diagonal terbentuk mula%mula pada jarak sekitar 14 tinggi balok dari sisi ba'ah dan
secara bersamaan retak merambat kearah tumpuan dan titik beban. Keruntuhan terjadi
dengan hancurnya beton pada salah satu daerah, yakni pada titik beban atau pada
tumpuan. :etak diagonal yang terbentuk menyebabkan adanya daerah tekan lengkung
(arch one) yang saling berhubungan pada balok, dimana kemampuan yang tersedia
menjadi lebih besar, hal ini mengakibatkan beton pada balok bertambah kapasitas
gesernya dibandingkan dengan balok yang kon$ensional. erbentuknya retak diagonal
pada balok dengan dua titik beban cenderung berperilaku seperti pelengkung dimana
beban dipikul oleh tekan yang merambat sekitar daerah tekan lengkung tersebut. ipe
keruntuhan ini disebut model keruntuhan balok tinggi, dimana keruntuhan yang
mungkin terjadi diantaranya
• Keruntuhan angker yakni lepasnya tulangan tarik dari beton.
• ancurnya beton pada daerah tumpuan balok
• Keruntuhan lentur yang timbul akibat hancurnya beton dibagian atas dari
pelengkung (daerah titik beban) atau akibat tulangan tarik sudah meleleh.
• Keruntuhan daerah tekan lengkung (arch one) akibat eksentrisitas dari tekanan
didalam pelengkung, yang mengakibatkan retak diagonal dan retak diatas tumpuan.
Besarnya beban runtuh yang terjadi pada balok biasanya berapa kali dari beban retak
diagonal.
Balok Pendek 1 < a/d < 2,5
#eperti pada balok tinggi, balok pendek memiliki kekuatan geser yang melebihi
kekuatan retak diagonal. :etak diagonal sering terbentuk dengan sendirinya setelah
retak lentur terjadi. :etak pertama%tama akan terbentuk tetap diba'ah titik beban
#etelah retak lentur%geser terjadi, retak merambat kedaerah tekan dengan naiknya beban,10
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 11/52
yang ditandai dengan ledakan. :etak ini juga merambat sebagai suatu retak sekunder
menuju tulangan tarik dan kemudian menerus secara hori@ontal sepanjang penulangan
tersebut. Keruntuhan yang mungkin terjadi antara lain adalah keruntuhan angker pada
tulangan tarik, yang disebut juga keruntuhan tarik%geser ( shear-tension failure) atau
keruntuhan akibat hancurnya beton disekitar daerah tekan, yang dinamakan keruntuhan
tekan%geser ( shear-compresion failure). Beban runtuh yang terjadi dapat
mencapai dua kali beban saat retak diagonal terjadi.
Balok Menengah 2,5 < a/d < 6
Kecenderungan balok runtuh geser sebelum kapasitas lentur tercapai. >ntuk balok
dengan panjang sedang, retak lentur $ertikal adalah retak yang pertama terbentuk,
disusul dengan retak geser%lentur miring. 'alnya retak lentur cenderung melengkung
dan membentuk segmen balok diantara retakan yang berupa FgigiG. pabila pangkal dari
FgigiG ini bertambah lebar sebagai akibat bertambahnya retak lentur, maka dimensi
segmen tidak mampu lagi memikul momen akibat gaya tarikan , akar gigi ini akan
pecah dan membentuk retak geser9lentur yang miring. imbulnya retak diagonal seperti
ini mengakibatkan balok tidak lagi mampu untuk meneruskan beban. 5engan kata lain
terbentuknya retak diagonal merupakan batas kekuatan geser balok yang disebut juga
keruntuhan tarik diagonal. Kemungkinan dua tipe keruntuhan dapat terjadi pada kondisi
ini yakni
Bal)* +en,an (asi) a-+ tin,,i, ketika beban pada balok meningkat maka retak lentur
a-b berubah arah menjauhi tumpuan dan merambat menuju titik beban (lihat gambar
!.!d). &ola retak a-b-c mengacu pada retak geser9lentur atau disebut retak diagonal.
5engan adanya peningkatan beban, retak akan bertambah dengan cepat menuju e hingga
menyebabkan balok terbelah dua. ipe keruntuhan ini disebut juga keruntuhan tarik
11
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 12/52
diagonal. Karakteristik yang penting dari tipe keruntuhan ini adalah bah'a beban runtuh
yang terjadi sama dengan beban saat retak diagonal terbentuk.
Bal)* +en,an (asi) a-+ (en+ah retak diagonal akan berhenti merambat naik (pada 5)
dan retak lebih lanjut meluas disekitar tulangan tarik (lihat gambar !.!e). Ketika beban
meningkat, retak diagonal akan bertambah lebar sedangkan pada bagian lain retak akan
meluas sepanjang tulangan tarik ( g-h). Kemampuan tulangan di sebelah kiri retakan
akan berkurang karena menurunnya lekatan tulangan pada beton. Aika pada bagian ujung
tulangan tidak diberi kait atau angker maka keruntuhan akan terjadi secara bersamaan.
etapi jika diberi kait atau angker maka perilaku balok sama seperti lengkung tarik dan
kegagalan terjadi ketika beton disekitar angker terlepas. ipe keruntuhan ini disebut
keruntuhan tarik%geser. Beban runtuh biasanya sedikit lebih besar dibandingkan dengan
beban retak diagonal.
Balok entur a/d ! 6
Balok yang memiliki rasio ad ? 8, keruntuhan lentur balok lebih dominan
dibanding dengan keruntuhan geser (lihat gambar !.!b). Keruntuhan dari balok lentur
dimulai dengan melelehnya tulangan tarik dan diakhiri dengan kehancuran beton pada
penampang dengan momen maksimum. 5isamping retak lentur yang hampir $ertikal
pada panampang dengan momen yang maksimum, maka sebelum keruntuhan, retak
yang sedikit miring (terhadap arah $ertical) kemungkinan terjadi diantara perletakan dan
penampang dengan momen maksimum. Hamun demikian kekuatan dari pada balok
sepenuhnya tergantung pada besarnya momen maksimum dan tidak dipengaruhi oleh
besarnya gaya geser. Balok harus direncanakan sedemikian rupa sehingga pada tulangan
lentur terjadi leleh dahulu sebelum beton hancur, keruntuhan seperti ini disebut juga
keruntuhan daktail.
1!
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 13/52
Gam/a( 2.2 M)+el Ke(untuhan Bal)*
(sumber esign of 1eam for hear 2006
2.2.3. Me*anisme Pen0alu(an Gese(
&enyaluran geser dalam beton sebagian besar berasal dari 14
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 14/52
• egangan geser beton di daerah yang tertekan, 7 c. (lihat Cambar !.4)
• *katan antar agregat yang melintang pada retak diagonal, 7 a. *katan antar agregat
berhubungan langsung dengan bahan beton yaitu ukuran maksimum agregat, bentuk
butiran, dan kuat%tarik beton. Caya geser dapat dipindahkan hingga ketumpuan
sampai terjadi retak pada beton.
• Caya $ertikal 7 d , yang berhubungan dengan detail penulangan. 5alam beton
bertulang ketika retak telah terjadi maka gaya $ertikal tersebut menjadi aktif sampai
kondisi beban ultimit tercapai.
• ulangan geser, 7s
• Caya tumpuan, 7t
Gam/a(. 2.3 Pen0alu(an ,a0a ,ese( a+a /al)*
5ari Cambar !.4, diperoleh persamaan keseimbangan gaya sebagai berikut
" T # " $ % " a& % " d % " s (2.
Berdasarkan free%body diagram balok beton yang retak, seperti ditunjukkan pada
Cambar !.-. Keseimbangan $ertikal menghasilkan ketahanan geser saat balok retak
" $ # " $' % " d % " a (2.2
dimana kontribusi gaya%gaya yang terjadi adalah
7 c D beton tak retak pada daerah tekan (!0 9 -0< dari 7 c)
7 d D gaya pasak yang dihasilkan oleh tulangan lentur (1"%!"< dari 7 c)
1-
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 15/52
7 a D komponen $ertikal dari ikatan antar agregat (4"%"0< 7 c)
Gam/a( 2. K)m)nen ,ese( a+a /al)* (eta*
(sumber esign of 1eam for hear 2006
(a) Balok yang telah retak
(b) #egmen balok diantara retakan
1"
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 16/52
(c) liran geser pada balok
Gam/a( 2.! Keseim/an,an ,ese( +ianta(a (eta*an
>ntuk menjelaskan mekanisme ketahanan geser pada balok tinggi dapat ditinjau
segmen balok yang terbentuk diantara dua retakan (lihat gambar !.") dimana
keseimbangan gaya%gaya yang bekerja dapat dinyatakan sebagai berikut
8 9 T . 5d (2.3
Ketahanan gaya geser dalam balok dapat dirumuskan sebagai berikut
7 Dd#
d8 Dd#
d (T 5d ) (2.4
7 D 5dd#
dT I T
d#
5d d )( (2.6
5ari rumus diatas dapat dilihat bah'a geser ditahan oleh efek kombinasi sebagai
berikut
• Bagian pertama ( 5d d#
dT ) dari persamaan (!.") me'akili aksi balok (beam action)
yang sempurna dimana lengan gaya%gaya dalam 5d dianggap konstan dan besaran T
berubah sepanjang bentang balok.
• Bagian kedua (Td#
5d d )( ) dari persamaan (!.") me'akili aksi lengkung tekan
(arch action) dimana gaya T dianggap konstan dan 5d berubah sepanjang bentang
balok.
18
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 17/52
Gam/a( 2. P(insi me*anisme *etahanan ,ese( A*si /al)* +an ar$h
(sumber esign of beam for shear 2006
Kedua aksi ini dapat diilustrasikan dalam Cambar !.8 diatas. Aika lengan gaya 5d ,
dianggap konstan seperti asumsi didalam teori balok lentur
d#
5d d )(D 0 maka 7 D 5d
d#
dT (2.'
dimana
d#
dT adalah aliran geser disepanjang lintasan antara tulangan dan daerah tekan.
2ekanisme penyaluran geser ini disebut aksi balok (beam action), yang ditunjukkan
dengan bagian aliran geser. #ebaliknya, jika aliran geser sama dengan nol
d#
dT D 0 maka 7 9 T
d#
5d d )( (2.:
al ini dapat terjadi jika aliran geser tidak bisa disalurkan akibat terjadi slip pada
tulangan, atau jika perpindahan aliran geser dihalangi karena adanya retak miring
disepanjang titik beban sampai kereaksi ditumpuan. 2ekanisme penyaluran geser ini
disebut aksi lengkung (arch action).
1+
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 18/52
Gam/a( 2.4 M)+el strut(and tie /al)*
2ekanisme penyaluran geser pada balok tinggi dapat juga didekati dengan model
stut-and-tie seperti terlihat pada gambar !.+. Kekuatan yang tersedia pada aksi lengkung
sebagian besar sangat bergantung kepada resultan tegangan tekan diagonal yang dapat
ditahan. &ada bentang geser yang relatif pendek dengan rasio 1 ad !," akan
terbentuk strut tekan dari retak%retak miring yang mampu menahan beban tambahan.
Beban langsung disalurkan dari titik beban menuju tumpuan oleh strut tekan diagonal
tersebut. ekanan horisontal dalam beton dan tarikan pada tulangan utama harus
seimbang dengan beban tersebut. Bentuk geometrik dari mekanisme ini yang
menyumbangkan kekuatan geser, yang bergantung kepada penempatan titik beban dan
reaksi tumpuan. Keruntuhan umumnya terjadi karena hancur atau terbelahnya strut tekan
diagonal tersebut, yang besarnya sangat bergantung pada hasil uji belah silinder beton.
2.2. Kuat Gese( Bal)*
Beberapa faktor yang mempengaruhi kapasitas geser balok tinggi antara lain
Kuat beton bertambah akibat meningkatnya aksi pasak, ikatan antar agregat dan
daerah tekan.
1/
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 19/52
:asio penulangan
=
bd
; s ρ bertambah akibat meningkatnya aksi pasak dan
ikatan antar agregat. Aika ρ meningkat maka lebar retak akan berkurang oleh karena
itu ikatan antar agregat akan bertambah.
Kekuatan penulangan longitudinal hanya memberikan sedikit pengaruh
terhadap kapasitas geser.
ipe agregat mempengaruhi kemampuan ikatan antar agregat. 5engan
begitu kuat geser beton ringan akan lebih kecil dari beton normal 'alaupun
keduanya memiliki kuat tekan yang mungkin sama.
>kuran balok khususnya tinggi balok, memainkan peranan penting dalam
kapasitas geser. Balok yang lebih lebar secara proporsional lebih lemah dari balok
yang lebih ramping. al ini disebabkan karena ikatan antar agregat yang dile'ati
tidak dapat bertambah secara proposional pada ukuran balok.
:asio bentang geser terhadap tinggi efektif balok, = d 7
8
d
a+
.
mempengaruhi jenis keruntuhan geser dan ketahanan geser pada balok, dimana
- Balok dengan rasio 1," ad +, gagal geser biasanya lebih dahulu terjadi sebelum
tercapai gagal lentur.
- Ketahanan geser yang paling minimum diperoleh pada rasio ad ≈ !,"
->ntuk rasio ad !," aksi lengkung secara signifikan meningkatkan kuat geser.
2enurut * code, kuat geser balok tinggi dapat dirumuskan sebagai berikut
7 u 9 < ( 7 c = 7 s (2.>
7 c 9
d b 8
d 7 f
d 7
8 0
u
u
0cu
u !"00=,1",!",4
J
+
− ρ
(2.!
7 s 9
−
+
+
1!
,11
1!
,1 d l
s
;d l
s
; n
h
+hn
+
++
f $ d (2.0
1=
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 20/52
dimana < D faktor reduksi geser
8 u , 7 u D gaya momen dan geser pada penampang kritis (H%mm, H)
Jc f D kuat tekan beton (2&a)
ρ ' D jumlah penulangan lentur (<)
; s / bd D rasio luas tulangan terhadap luas penampang beton
;++ ,;+h D luas tulangan geser $ertikal dan hori@ontal (mm!),
untuk ;++ tidak boleh kurang dari 0,001" b s+
untuk ;+h tidak boleh kurang dari 0,00!" b s+
l n D bentang bersih balok (mm)
s+ , sh D jarak antar tulangan geser $ertikal dan hori@ontal (mm), s+ tidak boleh
melebihi 1" d dan sh tidak melebihi 14 d atau -"0 mm.
2.2.! Dist(i/usi Te,an,an Bal)*
&erilaku balok tinggi lebih mendekati perilaku dua dimensi bukan satu dimensi
sehingga distribusi tegangan yang terjadi juga mendekati keadaan tegangan dua dimensi.
kibatnya bidang datar sebelum lenturan tidak harus tetap datar setelah terlentur.
5istribusi teganganya tidak lagi linear, deformasi geser yang diabaikan pada balok lentur
kon$ensional menjadi sesuatu yang cukup signifikan dibandingkan dengan deformasi
lentur murninya. Cambar !.= menjelaskan distribusi tegangan yang bersifat linear pada
tengah%tengah bentang balok sebelum terjadi retak, dimana hal ini terjadi pada balok
dengan rasio bentang efektif terhadap tinggi balok lebih besar dari enam (rasio ad ? 8).
!0
1/2 h
1/2 h
h
n
c!g!c2/3 h
"
#
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 21/52
Gam/a( 2.5 Dist(i/usi te,an,an lentu( a+a /al)* lentu(
rajektori yang terbentuk pada balok lentur yang dibebani dengan beban merata
diperlihatkan pada Cambar !.10. 5istribusi tegangan utama dapat diperoleh dari analisa
elemen hingga. asil yang diperoleh dari analisa tersebut dengan mengambil asumsi
bahan balok memiliki sifat elastis, homogen dan isotropik. asil tegangan%tegangan
utama tarik dan tekan ditampilkan dengan arah panah masing%masing, dimana panjang
arah panah menunjukkan besarnya tegangan, serta arah panah menunjukkan arah
tegangan. 5ari trajektori tersebut terlihat bah'a tegangan tekan maksimum terjadi pada
tengah bentang disisi atas balok dengan arah tegangan menuju kearah tumpuan.
egangan tarik terjadi juga pada tengah bentang, tetapi terjadi pada sisi ba'ah balok
dengan arah yang berubah jika makin dekat dengan tumpuan. 5ari trajektori tegangan
utama tersebut diharapkan retak $ertikal akan terbentuk ditengah bentang, pada sisi
ba'ah balok, yang arahnya tegak lurus dengan f . 5ari tengah bentang, retak a'al pada
sisi ba'ah balok akan bertambah keatas dan arahnya berubah seiring dengan
meningkatnya tegangan geser, + dan berubahnya arah f . Besarnya tegangan utama dapat
dirumuskan sebagai berikut
egangan tarik utama f D !
!
!! + f f
+
+ (2.a)
!1
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 22/52
egangan tekan utama f 2 D !
!
!! + f f
+
− (2.b)
#edangkan besarnya sudut trajektori, θ antara f dengan garis hori@ontal dapat
ditentukan dari persamaan
f
+!!tan =θ (2.2)
Beton akan retak jika tegangan tarik utama, f melebihi dari tegangan tarik dari beton.
5ari persamaan (2.) terlihat bah'a tegangan tarik utama dipengaruhi oleh besarnya
tegangan geser,+. &ada garis netral balok tegangan lentur, f D 0 dan tegangan geser akan
mengakibatkan terbentuknya retak pada arah θ D -"0 terhadap arah hori@ontal.
Gam/a( 2.11 T(aje*t)(i te,an,an utama a+a /al)* lentu(
( sumber &ark and &aulay, 1=+" )
#edangkan untuk balok tinggi distribusi tegangan ditengah bentang balok terlihat
tidak linear seperti terlihat pada Cambar !.1!. Besarnya tegangan tarik maksimum pada
sisi ba'ah jauh melebihi besarnya tegangan tekan maksimum. 5emikian juga pada
trajektori tegangan%tegangan utama yang terbentuk, seperti terlihat pada Cambar !.14,
dimana pada balok tinggi yang ditumpu diatas dua perletakan terjadi lintasan tegangan
yang curam dan pemusatan tegangan tarik utama pada daerah tengah bentang serta
!!
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 23/52
pemusatan tegangan tekan pada daerah perletakan baik untuk balok dengan dibebani
pada sisi atas balok maupun pada sisi ba'ah balok.
Gam/a( 2.12 Dist(i/usi te,an,an lentu( a+a /al)* tin,,i
nalisa elastis pada balok tinggi harus memperhitungkan distribusi non%linear dari
regangan yang terjadi akibat beban. &ada balok tinggi beban retak pertama terjadi pada
14 sampai dari beban ultimitnya. #etelah retak terbentuk tegangan terdistribusi
kembali dan yang paling penting menjadi tidak ada gaya tarik yang melintang pada
retakan. asil analisa elastis distribusi tegangan balok yang mengakibatkan retak dapat
digunakan sebagai pedoman untuk menggambarkan arah retakan dan aliran gaya%gaya
pasca retak yang terjadi. Cambar !.14a menjelaskan trajektori dari tegangan utama jika
balok dibebani merata pada sisi atas dan Cambar !.14b jika balok dibebani pada sisi
ba'ah. Caris putus%putus adalah trajektori tegangan tekan yang arahnya sejajar dengan
tegangan tekan utama sedangkan garis penuh adalah trajektori tegangan tarik yang
sejajar dengan tegangan tarik utama. :etak diharapkan terjadi pada arah tegak lurus
garis trajektori tarik atau sejajar dengan garis trajektori tekan. &ada kasus balok tinggi
sederhana yang diberi beban terpusat di tengah bentang maka tegangan tekan utama
!4
n
"
$!72 h
2/3 h
#
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 24/52
terjadi adalah pada garis sejajar yang menghubungkan antara titik beban dengan
tumpuan balok dan tegangan tarik utama sejajar pada sisi ba'ah balok. egangan lentur
pada sisi ba'ah balok untuk keseluruhan bentang relatif tetap 'alaupun tidak begitu
terlihat. &ada model strut%and%tie, trajektori garis putus%putus menyatakan strut tekan
sedangkan trajektori garis penuh menyatakan tarikan (tie). #udut yang dibentuk
diperkirakan juga ber$ariasi secara linear mulai dari 8/0 (kemiringan !," 1) untuk l/d D
0,/ atau lebih kecil, θ D -00 (kemiringan 0,/"1) untuk l/d D 1,/. &ada balok tinggi
sederhana yang diberi beban merata memiliki trajektori seperti terlihat pada Cambar
!.14. #udut trajektori yang terbentuk ber$ariasi berkisar antara 8/ 0 untuk l/d D 1,0 atau
yang lebih kecil hingga ""0 untuk l/d D !,0.
Gam/a( 2.13 T(aje*t)(i te,an,an utama a+a /al)* tin,,i
2.2. Dist(i/usi Ga0a Pa+a Bal)*
#etelah mengenal tegangan yang terjadi pada penampang balok, maka selanjutnya
mengetahui bagaimana distribusi tegangan%tegangan disepanjang bentang. egangan
pada suatu penampang bergantung pada besar dan arah momen serta gaya e6ternal pada
penampang tersebut, maka distribusi tegangan di sepanjang balok dapat diperoleh
dengan mempelajari distribusi gaya dan moment.
!-
)a* Beban pada sisi atas balok )b* Beban pada sisi ba+ah balok
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 25/52
2.2.4 Analisis Gese( Pa+a Bal)*
Kekuatan tarik pada beton jauh lebih kecil dibandingkan dengan kekuatan
tekannya, maka desain terhadap geser merupakan hal yang sangat penting dalam struktur
beton. &erilaku balok beton pada keadaan runtuh karena geser sangat penting dalam
struktur beton. &erilaku balok beton pada keadaan runtuh karena geser sangat berbeda
dengan keruntuhan karena lentur. Balok yang terkena keruntuhan geser langsung hancur
tanpa adanya peringatan terlebih dahulu,juga retak diagonalnya lebih lebar dibandingkan
dengan retak lentur.
Kekuatan geser beton adalah besar, ber$ariasi antara 4" sampai dengan /0< dari
kekuatan tekan. 5alam pengujian, sulit untuk membedakan geser dari tegangan%
tegangan lainnya dan oleh sebab itu menimbulkan beberapa $ariasi yang dilaporkan.
Hilai%nilai yang lebih rendah menyatakan usaha%usaha untuk memisahkan pengaruh%
pengaruh gesekan dari gesekan%gesekan sebenarnya. Hilai geser hanya berarti pada
dalam keadaan%keadaan yang tidak biasa, karena geser biasanya harus dibatasi sampai
nilai%nilai yang jauh lebih rendah supaya dapat melindungi beton terhadap tegangan%
tegangan tarik diagonal. egangan%tegangan tarik diagonal sering dianggap sebagai
tegangan%tegangan geser, tetapi sebenarnya hal itu tidak tepat. #atu hal yang penting,
tegangan geser biasanya dihitung untuk mencegah beton mengalami kegagalan tarik
diagonal. arik diagonal merupakan penyebab utama dari retak miring. 5engan
demikian keruntuhan didalam balok yang la@imnya disebut sebagai Gkeruntuhan geser
Gsebenarnya adalah keruntuhan tarik diarah retak miring.
Keseimbangan bagian penampang balok dalam arah $ertikal diperoleh dengan
adanya tegangan geser pada balok.
#ecara umum besarnya tegangan geser $ yang berlaku adalah
!"
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 26/52
$ Dl b
72
.
5imana E D gaya lintang (gaya geser akibat beban luar)
# D momen statis dari bagian yang tergeser terhadap garis netral
b D lebar balok
l D momen inersia penampang
>ntuk penampang persegi nilai maksimal tegangan geser terdapat pada garis netral
penampang sebesar
$maks D l b
72
.
D4
1!
1-
1
!
1
bhb
hbh7
Dbh
7
!
4
egangan geser pada daerah diantara perletakan dan beban tidak dapat diformulakan
kembali dengan rumus yang lebih sederhana.
2.2.6 Pe(ila*u Bal)* Den,an Tulan,an Gese(
#tandart * didalam perencanaan tulangan geser adalah dengan jalan meninjau
kekuatan geser nominal En sebagai jumlah dari dua bagian
En D EcIEs
5imana En adalah kekuatan geser nominal; Ec adalah kekuatan geser dari balok yang
dikerahkan oleh beton dan Es adalah kekuatan geser akibat penulangan geser.
)e?uatan geser $ang disumbang?an beton 7c
&ada peraturan #K#H* rumusan yang digunakan adalah
!8
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 27/52
Ec D d bc f ..J8
1
atau Ec D d b 8u
7uc f ..1!0J
+
1
+ ρ
d b
;s
.= ρ
5imana
c f J D nilai kekuatan tarik beton, dimana pengaruh mutu beton terhadap
Ec dapat ditetapkan.
b D Lebar balok
d D inggi efektif
ρ D :asio tulangan
8u
d 7u. D nilai kelangsingan struktur, didalam pemakaian nilai ini tidak boleh
lebih dari pada 1
(tru?tur 1eton, @ni+ersitas emarang !!! hal :4-:6
2.2.5 7un,si Da(i Tulan,an ,ese(
&ada balok sebelum terjadinya retak, sengkang praktis bebas dari tegangan tetapi
setelah terjadinya retak diagonal sengkang berfungsi memperbesar daya pikul geser
dari suatu gelagar dalam empat cara terpisah yaitu
a. #ebagian besar dari gaya geser dipikul oleh sengkang yang memotong suatu retak
tertentu.
b. danya sengkang yang membatasi perkembangan retak diagonal dan mengurangi
perambatan retak tersebut ke dalam daerah tekan
c. #engkang juga mela'an melebarnya retak, sehingga kedua permukaan retak tetap
menempel secara dekat
!+
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 28/52
d. #engkang disusun sedemikian rupa sehingga dapat mengikat tulangan memanjang
menjadi satu kesatuan dengan beton. al ini memberi sedikit sumbangan terhadap
kemungkinan terbelahnya beton sepanjang tulanagn memanjang, dan meningkatkan
bagian dari gaya geser yang dipikul melalu mekanisme pasak.
2enurut Ha'y, C. d'ard 1==0 hal 14-. >ntuk menyediakan kekuatan geser dengan
jalan memperbolehkan suatu redistribusi dari gaya%gaya dalam yang menyebrangi retak
miring yang mungin terjadi maka penulangan geser mempunyai tiga fungsi utama yaitu
1. 2emikul sebagian dari geser Es.
!. 2ela'an pertumbuhan dari retak miring dan ikut menjaga terpeliharanya lekatan
antara agregat (atau perpindahan geser antara muka retak) Ea.
4. 2engikat batang tulangan memanjang untuk tetap ditempatnya dan dengan
demikian meningkatkan kapasitas pasak.
BAB III
MET'D'L'GI PENELITIAN
3.1 Ran8an,an Penelitian
!/
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 29/52
&enelitian ini dimulai pada minggu pertama bulan Auni !008 sampai akhir
gustus !008 dengan mengambil lokasi di Laboratorium #truktur >ni$ersitas
2erdeka 2alang pada tahap persiapan sampai pengecoran dan Laboratorium #truktur
>ni$ersitas 2uhammadiyah 2alang pada tahap pengujian. Benda >ji yang digunakan
dalam penelitian ini adalah 18 beton silinder dengan dimensi (1" 6 40) cm dan balok
tinggi yang berukuran (1406-0061000)mm sebanyak 1! benda uji dengan spesifikasi
sebagai berikut
1. 4 (tiga) balok tanpa tulangan geser longitudinal , t'o point loading
!. 4 (tiga) balok dengan tulangan tulangan geser longitudinal 1 7 8 mm, t'o point
loading
4. 4 (tiga) balok dengan tulangan tulangan geser longitudinal ! 7 8 mm, t'o point
loading
-. 4 (tiga) balok dengan tulangan tulangan geser longitudinal 4 7 8 mm, t'o point
loading
Gam/a( 3.1 $ettin, Pem/e/anan Bal)* +en,an t9) )int l)a+in,
Ta/el $esi"i*asi Ben+a Uji
Benda >ji 5imensi (cm)
Aumlah ul.
Ceser
Longitudinal
:asio Bentang
Ceser (ad)
Aumlah Benda
>ji
BB%0 14 6 -0 6 100 0 0.8 1
14 6 -0 6 100 0 0./ 1
!=
d
Ln
a
h
a
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 30/52
14 6 -0 6 100 0 1 1
BB%1
14 6 -0 6 100 1 0.8 1
14 6 -0 6 100 1 0./ 1
14 6 -0 6 100 1 1 1
BB%!
14 6 -0 6 100 ! 0.8 1
14 6 -0 6 100 ! 0./ 114 6 -0 6 100 ! 1 1
BB%4
14 6 -0 6 100 4 0.8 1
14 6 -0 6 100 4 0./ 1
14 6 -0 6 100 4 1 1
: ; 12
40
100 cm
14 cm
-0 cm
21< mm
1< mm
&1<< mm
BB%0
100 cm
14 cm
-0 cm
21< mm
mm
&1<< mm
BB%!
100 cm
-0 cm
&1<< mm
14 cm
21< mm
1< mm
2 mm
BB%1
100 cm
14 cm
-0 cm
21< mm
mm
&1<< mm
BB%4
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 31/52
Aambar 3.2 &enulangan pada 1alo?-u5i
3.2 Bahan Penelitian
Bahan%bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
1. Beton f3c !" 2&a dengan $olume 0,= m4, dengan agregat maksimum !0 mm, nilai
slump 1" mm, fas 0,"!.
!. Baja tulangan dengan diameter 8 mm dan diameter 10 mm
4. orm 'ork (bekisting) balok uji dari multipleks 10 mm dengan rangka dari kayu
meranti 4"
-. Ka'at bendrat untuk baja tulangan
". at dari kapur putih kapur padam
8. #olar
+. Karung Coni
3.3 Inst(umen Penelitian
dapun peralatan%peralatan yang digunakan pada pelaksanaan penelitian ini
antara lain
1. Loading rame dengan kapasitas !" ton
!. idraulic Aack dan idraulic &ump yang berkapasitas "0 ton
4. Load ell, kapasitas 40 ton
41
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 32/52
-. Load *ndicator type digital dengan ketelitian " kg
". 5ial Cauge, maksimal pembacaan 40 mm dengan tingkat ketelitian 0,01 mm
8. 5ial older type magnetic
+. etakan #ilinder berdiameter 1" cm dan tinggi 40 cm
/. ompression esting 2achine, kapasitas !00 ton
=. Kerucut #lump
10. Eibrator
11. Lup
1!. lectrical #train Cauges
14. 5igital #train *ndicator dengan tingkat ketelitian 10%8 inin
3. Pela*sanaan Penelitian
3..1 Pe(siaan
5alam melaksanakan penelitian, diperlukan adanya tahapan 9 tahapan pekerjaan
yang berguna untuk mendukung kelancaran penelitian tersebut. adapun tahapan 9
tahapan pekerjaan yang dimaksud dimulai dari tahap persiapan yang meliputi
1. &ersiapan Bahan
&ada tahap ini bahan 9 bahan yang akan kita gunakan sebagai material
penyusun beton diuji kelayakannya apakah memenuhi standar yang ditetapkan
atau tidak. &emilihan material yang mempunyai kualitas yang baik akan
berpengaruh baik juga terhadap kualitas beton yang dihasilkan. #elain
pengujian juga ditentukan kebutuhan tiap bahan guna mencapai $olume yang
direncanakan dalam hal ini adalah sebesar 0,= m4.
!. &ersiapan lat
4!
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 33/52
ahapan ini meliputi pengenalan alat baik dari segi kapasitas alat, cara kerja alat
dan tingkat ketelitian alat yang akan digunakan selain untu mengetahui tingkat
kelayakan pakai alat tersebut.
4. &ersiapan enaga Kerja
&ersiapan tenaga kerja juga penting selain persiapan alat terutama untuk
penelitian beton yang memerlukan tenaga yang banyak untuk menekan biaya
dan 'aktu penelitian.
3..2 Pen,ujian Tulan,an
&engujian tulangan yang dilakukan adalah uji tarik yang tujuannya adalah untuk
mengetahui mutu baja tulangan yang akan digunakan dalam hal ini adalah baja
tulangan dengan diameter 8 mm dan 10 mm.
3..3 Pem/uatan Ben+a Uji
&embuatan benda uji meliputi beberapa tahap pekerjaan, yaitu
1. &embuatan orm Mork Bekisting
orm Mork atau yang lebih dikenal dengan Bekisting adalah cetakan yang
digunakan untuk membuat beton. Bahan dan alat yang digunakan adalah
a. 2ultipleks = mm
b. >suk 4"
c. &aku
d. Cergaji
e. &alu
f. 2eteran
g. &enggaris #iku
h. &ensil
44
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 34/52
i. Ketam
!. &embesian
&embesian adalah pekerjaan perakitan tulangan baik untuk tulangan pokok,
tulangan geser longitudinal dan sengkang. Bahan dan alat yang digunakan
antara lain
a. Baja tulangan 7 10 mm
b. Baja tulangan 7 8 mm
c. Cergaji Besi
d. &leser atau pembengkok tulangan
e. ang atut, untuk mengencangkan bendrat
f. &aku, untuk mengencangkan bendrat
g. Bendrat, sebagai pengikat tulangan
h. 2eteran
i. Kapur ulis
4. &embuatan tumpuan dan angkur tumpuan.
Benda uji ini menggunakan tumpuan sederhana yaitu sendi dan rol, dimana
untuk sendi digunakan pipa besi yang dilas pada plat besi berukuran (10614)
cm. &emasangan tumpuan pada balok adalah dengan menggunakan angkur
tumpuan berbentuk > dari tulangan 710 mm.
-. &emasangan #train Cauge
#train Cauge adalah suatu komponen eksternal yang dipasang pada tulangan,
baik itu tulangan pokok, tulangan geser longitudinal ataupun sengkang yang
digunakan untuk mengukur regangan tulangan yang digunakan pada saat benda
uji menerima beban. #train gauges ini dipasang pada
a. ulangan &okok 1! L
4-
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 35/52
b. ul. Ceser Long 14 L
c. #engkang 14 L
". &engecoran
#etelah pembuatan bekisting dan pembesian selesai, maka tahap selanjutnya
adalah pengecoran. dapun bahan dan peralatan yang digunakan adalah
a. &asir
b. Kerikil
c. #emen
d. ir
e. 2olen, kapasitas 0.1!" m4
f. Bucket ( tampungan), digunakan untuk menampung beton segar yang
dituang dari molen
g. mber
h. angkul
i. #ekop
j. Eibrator
k. Kerucut braham ( slump test ), untuk mengetahui tingkat kekentalan
dan kelecakan beton
l. etakan silinder, ( 1" 6 40 ) cm
8. &era'atan
&era'atan beton dilakukan dimulai minimal 1 (satu) hari setelah pengecoran
sampai pada beton berumur !/ hari. da beberapa cara yang dilakukan dalam
pera'atan ini salah satunya adalah dengan menyelimuti beton dengan karung
goni basah.
+. &embongkaran orm Mork (Bekisting)
4"
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 36/52
&embongkaran orm Mork dilakukan 1- (empat belas) hari setelah pengecoran.
/. &engecatan atau &engapuran Benda >ji
&engecatan atau pengapuran benda uji bertujuan agar permukaan benda uji
menjadi putih sehingga diharapkan dapat mempermudah pengamatan terhadap
retak yang terjadi pada saat benda uji dibebani.
3.. Alu( Penelitian
48
2ulai
&erencanaan Balok inggi % &erhitungan dimensi% &erhitungan jumlah tulangan% nalisa penampang
&ersiapan Bahan dan lat
&embuatan Bekisting, &embesian dan &emasangan #train Cauge
&engecoran
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 37/52
&era'atan Benda >jiek apakah benda uji
mengalamikeropos
pengujian
nalisa 5ata
#elesai
grouting
Na
idak
&elepasan Bekisting umur + hari
Gam/a( 3.3 Dia,(am Ali( Penelitian
3..! $ettin, Pen,ujian
4+
Load ell
Balok >ji
L
idraulic Aack ;ctuator Brame
ial
gauge
&in upporting
a
Loading rame
Load *ndicator
idraulic &ump
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 38/52
Gam/a( 3. $ettin, Pen,ujian Bal)* +en,an L)a+in, 7(ame
$ettin, Pen,ujian
&engujian balok uji dilakukan dengan memakai loading frame seperti terlihat pada
gambar 4.-. &embacaan yang dilakukan pada pengujian adalah data beban yang diberikan
setiap kenaikan !"0 kg, beban saat retak a'al balok, beban saat kondisi ultimit tercapai,
displacemen pada titik beban ( tepi atas dan tepi ba'ah balok). &engamatan yang
dilakukan adalah pola retak yang terjadi mulai retak a'al, retak diagonal sampai beban
pasca retak balok. &engujian balok dilakukan pada setiap $ariasi penulangan geser dengan
ad mulai 0,8 ; 0,/ dan 1,0 dengan pemberian dua titik beban pada balok seperti terlihat
pada gambar 4.1.
3.. Ken+ala +an Ham/atan
5alam pelaksanaan penelitian, ditemui beberapa kendala yang menghambat
mulai dari tahap persiapan sampai pada pengujian. Beberapa kendala yang penulis
maksud antara lain
1. erbatasnya sarana Laboratorium #truktur Laboratorium
>ni$ersitas 2erdeka 2alang terutama dalam pengadaan alat%alat pengujian
material dan pengujian benda uji itu sendiri.
!. Kurangnya kontrol pada saat pelaksanaan pengecoran yang
menyebabkan perhitungan hasil mi6 design tidak dapat benar%benar
diaplikasikan.
4/
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 39/52
4. Bagi penulis, penelitian ini tergolong baru dan cukup berat jika
diukur dari besar dan beratnya benda uji dan dari segi pemahaman penulis
sendiri
BAB I=
ANALI$A DAN PEMBAHA$AN
.1 Data Hasil Pen,ujian
TABEL DATA HASIL PENGUJIAN SILINDER BETON
No. Benda Uji Berat Ppuncak uat Tekan !"c#$ uat Tekan
!%$ N &pa Rata'rata !"c#$
A .I.( () *)+ ,*-,/*+0(( ,*-,0)/,(
A.I., ()-1 *,0 ,)-221(1),(
A.II.( () *)0 ,*-)*+)**2
4=
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 40/52
A.II., () *+ ,-),1)1( ,+-))(*(1
A.III.( (,-1 *0+ ,,-1,11))(
A.III., () **+ ,+-(1*,()2 ,*-)*+)**2
A.III.) ()-, **0 ,*-1((+)+2*
A.I3.( () *,0 ,)-221(1),(
A.I3., ()-+ */0 ,2-(2,,0/( ,+-(1*,()2
A.I3.* ()-, *)+ ,*-,/*+0((
A.3.( ()-, *10 ,2-2*,)1,02
A.3., ()-+ *20 ,-(00*1+* ,-(00*1+*
A.3.) ()-) *+0 ,+-*222020(
A.3I.( (,-/ *20 ,-(00*1+*
A.3I., ()-, *)+ ,*-,/*+0(( ,+-00+/12,
A.3I.) () *,0 ,)-221(1),(
Rata'rata ()-(, ,+-((+1/*2
Berda4arkan 5a4i6 pen%ujian kuat tekan 7eton 8an% tercapai 9aka ditetapkan7a5:a
ni6ai fc' = 25 Mpa
-0
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 41/52
Ta/el Hasil Pen,ujian Bal)* Tin,,i
Benda
>ji Aumlah ulangan
Bentang
Ceser
&first%
crack &puncak :egangan 2aksimum 5efleksi 5efleksi
Ceser Longitudinal (ad) (H) (H)
ulangan
&okok Ceser Longitudinal #engkang (mm) (mm)
(6 0.000001) (6 0.000001)
(6
0.000001) pada &u
pada
&cr
0 0.8 11--"0 18=4"0 !"1 =0=- ".8= !.8/BB%0 0 0./ 11!+00 144-00 1-8 1"+4 1.+- 1.!"
0 1 8/=00 =84"0 101 14+" 1.4- 1
1 0.8 14=/"0 !0!100 -.// !."4
BB%1 1 0./ 1!4000 18/"00 8!- 1!" 1104 8.44 -.1+
1 1 ++400 10=1"0 8./! 4.=8
! 0.8 1+4800 !!"800 -.8! -.!4
BB%! ! 0./ 1!"+"0 1=-=00 10"4 !"8 +-! +.++ -.4!
! 1 /4"00 1-0100 ".=/ !.-/
4 0.8 1/=400 !-"8!0 /.!/ ".1/
BB%4 4 0./ 14="00 !---00 181- 4-+ 8/8 -.!" 1.+" 4 1 1!=!00 188100 =."/ ".88
-1
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 42/52
.2 Hu/un,an a-+ Den,an Be/an Reta* Pe(tama
5ari grafik diatas terlihat adanya peningkatan pada nilai &cr, pada rasio ad 1 &cr
berada pada nilai /100 H, pada rasio ad 0,/ nilai &cr terlihat banyak mengalami
peningkatan yaitu mencapai nilai ((,200 H,dan pada rasio ad 0,8 nilai &cr terlihat tidak
begitu banyak mengalami peningkatan yaitu mencapai nilai ((**+0 H. &eningkatan pada
rasio ad 0,/ sebesar 8-< sedangkan pada rasio ad 0,8 sebesar 88<.
&erilaku pada balok BB%1 ini hampir sama dengan perilaku BB%0 tidak
terjadi perbedaan yang signifikan, &cr pada rasio ad 1 sebesar 22)00 H, pada rasio ad 0,/
peningkatan beban yang terjadi juga semakin besar yaitu (,)000 H dan peningkatan itu
-!
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 43/52
terus terjadi pada $ariasi rasio ad 0,8 yang tidak terlalu mencolok yaitu sebesar ()1/+0 H
dan ini merupakan &cr yang terbesar pada BB%1. &eningkatan pada rasio ad 0,/ sebesar
"=< sedangkan pada rasio ad 0,8 sebesar /0,=<.
Aika dibandingkan dengan balok BB%0 dan BB%1, beban yang terjadi pada
balok BB%! ini terlihat semakin bertambah besar, ini dapat dilihat pada &cr rasio ad 1
yaitu sebesar/)+00
H sedangkan pada rasio 0,/ besar bebannya adalah(,+2+0
H atau
10+,=<, besar &cr meningkat lagi pada rasio ad 0,8 yaitu (2)00 H atau sebesar "1<.
Balok BB%4 ini memiliki besar beban yang relatif lebih besar jika dibandingkan
dengan BB%0, BB%1,BB%! dikarenakan pengaruh dari jumlah tulangan
-4
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 44/52
longitudinalnya semakin banyak, namun disini penulis tidak membahas pengaruhnya
kenaikan beban berdasarkan jumlah tulangan tetapi berdasarkan $ariasi rasio ad. #eperti
pada gambar%gambar grafik sebelumnya, grafik ini juga menggambarkan perubahan besar
beban yang terjadi. &ada rasio ad 1 nilai &cr yaitu (,1,00 H dan pada rasio ad 0,/
mengalami peningkatan sebesar ()1+00 N atau /< sedangkan pada rasio 0,8 peningkatan
itu sebesar (/1)00 H atau -8,"<.
Berdasarkan data grafik hubungan ad pada tipe BB yang berbeda dapat
disimpulkan bah'a semakin kecil $ariasi rasio ad semakin besar nilai &crack yang terjadi.
al ini diakibatkan semakin kecil a,jarak & ke titik tumpuan semakin dekat, sehingga
kekakuan geser yang terjadi semakin besar, sedangkan untuk nilai d konstan.
Kapasitas geser pada balok tinggi dapat diketahui dengan melihat perjalanan retak
a'al sampai terjadinya ultimit. :etak a'al merupakan indikasi dimana tegangan akibat
pembebanan melebihi dari tegangan tarik pada beton, pada penelitian ini retak a'al yang
terjadi berbeda%beda,( grafik ) hal ini disebabkan karena pengaruh beton yang tidak
homogen ataupun pemadatan pada saat pengecoran yang kurang merata.
.3 Hu/un,an a-+ Den,an Pu >Be/an Ultimit?
--
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 45/52
5ari grafik terlihat bah'a &ultimit pada rasio ad 1 nilai &ultimit yaitu sebesar
1)+0 H, pada rasio ad 0,/ nilai &ultimitnya sebesar ())*00 H atau 4/< sedangkan pada
rasio 0,8 besar pultimit juga bertambah yaitu (1)+0 H atau +/<.
&ada grafik ini perilakunya pun hampir sama dengan BB%0 ,nilai &ultimit pada
rasio ad 1 sebesar (01(+0 H, dan nilai &ultimit kembali meningkat pada rasio ad 0,/ yaitu
(/+00 H atau "-< dan nilai itu mengalami kenaikan kembali pada rasio ad 0,8 yaitu
sebesar !1!100 H atau =-<.
Begitu pula dengan grafik pada BB%! ini, &ultimit mengalami peningkatan pada
setiap mengecilnya nilai rasio ad. &ada rasio ad 1 besar &ultimit (*0(00 H, pada rasio ad
-"
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 46/52
0,/ sebesar (1*100 N atau )1; dan pada ra4io a<d 0- ke97a6i 9enin%kat 4e7e4ar ,,+00 H
atau 81<.
Aika dibandingkan dengan BB%0 sampai dengan BB%! pada &u,besar beban
pada BB%4 terlihat relatif lebih besar. 5ari grafik dapat dilihat bah'a pada balok BB%
4 dengan rasio ad 0,8 mencapai beban ultimit sebesar ,*+,0 N, rasio ad 0,/ sebesar
,***00 N dan pada rasio ad 1 beban ultimitnya sebesar ((00 H, Keadaan pada &cr dan
&ultimit juga tidak banyak berbeda, keduanya sama%sama mengalami peningkatan saat
rasio ad diperkecil.
-8
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 47/52
. Hu/un,an P Dan Re,an,an Pa+a BTTB&< Den,an =a(iasi a-+
..1 Hu/un,an P8( Dan Re,an,an
a. Pa+a $en,*an,
5ari Crafik terlihat bah'a pada $ariasi rasio ad 0,/ besar regangan lebih besar
dibandingkan dengan rasio ad 0,8 dan rasio ad 1. al ini disebabkan karena
pembacaan strain gauges yang kurang $alid.
/. Pa+a Tulan,an P)*)*
5ari grafik terlihat bah'a pada rasio ad 1 panjang regangannya lebih kecil jika
dibandingkan dengan $ariasi rasio ad yang lain yaitu 0,/ dan ad 0,8. &ada grafik ini
-+
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 48/52
juga terlihat bah'a pada rasio ad 0,8 regangan relatif lebih besar. Keadaan seperti ini
juga diikuti semakin bertambahnya nilai &.
..2 Hu/un,an Pu Dan Re,an,an
a. Pa+a $en,*an,
&ada grafik hubungan &u dan regangan sengkang pada BB%0 ini juga terlihat
&erbedaan yang mencolok pada besarnya nilai regangan pada $ariasi rasio ad 0,/ dan
rasio ad 1. :asio ad 0,8 memiliki regangan yang paling besar dan tentunya diikutii
dikarenakan nilai &u yang semakin bertambah pula.
/. Pa+a Tulan,an P)*)*
-/
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 49/52
idak berbeda dengan grafik hubungan regangan pada sengkang dan &u,
nilai regangan yang paling besar ada pada rasio ad 0,8 dengan nilai &u yang
besar pula. Aadi dapat disimpulkan bah'a semakin besarnya nilai & nilai regangan
juga ikut bertambah besar, dan tentunya keadaan ini dikarenakan semakin
mengecilnya rasio ad.
-=
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 50/52
BAB =
KE$IMPULAN DAN $ARAN
!.1 Kesimulan
5ari penelitian pada balok tinggi yang telah dilakukan dapat diambil beberapa
kesimpulan antara lain
1. &ada balok tinggi semakin kecil rasio ad kemampuan menahan beban retak dan
ultimit semakin besar,hal ini dikarenakan kekakuan yang semakin besar. Besarnya
peningkatan kemampuan menahan beban retak pada saat retak a'al BB%0 pada
rasio ad 0,/ D8-< dan pada rasio ad 0,8 D88<, pada BB%1 rasio ad 0,/ D"=<
dan rasio ad D/0,=<, BB%! dengan rasio ad D10+,=< dan rasio 0,8 D "1<,
BB%4 dengan rasio 0,8 D /< dan rasio ad 0,/ D-8,"<.
!. Besarnya nilai regangan dipengaruhi oleh besarnya nilai beban ( & ), baik untuk &u
dan &cr, sedangkan Hilai & sendiri tergantung pada besarnya $ariasi rasio ad. Aadi
semakin besar rasio ad nilai regangan semakin kecil. *ni berlaku pada regangan
tulangan pokok dan juga regangan pada sengkang.
!.1 $a(an
gar penelitan mengenai balok tinggi selanjutnya dapat lebih baik dan akurat,
maka penulis menyarankan hal%hal sebagai berikut
1. danya penambahan $ariasi jumlah tulangan geser longitudinal sampai batas yang
diijinkan (&ma6) dan rasio ad, penggunaan sengkang miring dan parameter%
parameter lain yang berpengaruh terhadap kapasitas geser balok tinggi.
"0
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 51/52
!. 5ilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kuat lentur balok tinggi karena dari
hasil penelitian ini diperlihatkan perubahan perilaku balok tinggi lebih kearah balok
lentur setelah diberikan $ariasi penulangan geser.
4. danya jad'al yang terencana dengan baik agar penelitian dapat selesai tepat pada
'aktunya.
-. &erhitungan 2i6 5esign yang tepat agar diperoleh benda uji sesuai rencana
". 2aterial, perlengkapan dan peralatan dipersiapkan dengan baik dengan
memperhatikan kualitas dan kelayakan pakai agar mendapat hasil penelitian yang
akurat.
8. 5ibutuhkan konsentrasi dan ketelitian yang tinggi terutama pada saat pengujian.
+. &ersiapan yang matang baik dari mental maupun pengetahuan karena penelitian ini
tergolong penelitian yang baru dan cukup berat.
"1
7/23/2019 BAB I DEEP BEAM_2
http://slidepdf.com/reader/full/bab-i-deep-beam2 52/52
DA7TAR PU$TAKA
1. nonim,!00", esign o- Beams -or hear , 5ept. of i$il ngineering
>ni$ersity of &retoria
!. 5enpongpan, hammanoon,!001, --e$t o- 0e&ersed oading on hear
Beha&ior o- 0ein-or$ed on$rete, Aanuari !001
4. Ha'y .C,1==0, Beton Bertulang uatu Pendekatan asar , resco,Bandung
-. Ohang, O., ..su, and Aohn 2oren, !00-, hear trengthening o-
0ein-or$ed on$rete eep Beam using arbon iber(0ein-or$ed Pol3mer
aminates, Aournal of omposites for onstruction, Eol /, Ho.", #eptemberPctober
!00-, pp.-04%-1-.
". an, K.., .N ang, and K.ong, !00-, hear trength Predi$tion o- Pier$ed
eep Beams +ith 4n$lined eb 0ein-or$ement , 2aga@ine of oncrete :esearch,
Eol."8, *ssue./, pp.--4%-"!.
8. Oararis, &rodromos.5., !004, hear ompression ailure in 0ein-or$ed
on$reted eep Beams, Aournal of #tructural ngineering, Eol.1!=, Ho.-, pril !004,
pp "--%""4.
+. Leong, .L., and an. K., !004, Proposed 0e&ision on 404 esign
7uation -or 8ormal and 9igh trength on$rete eep Beams, 2aga@ine of
oncrete :esearch, Eol."" *ssue.4, pp !8+%!+/.
/. Matanabe, Ken., 2itsuyasu *'anami, iroshi Nokota, and Aunichiro Hi'a,
!00!, stimation o- The o$ali'ed ompressi&e ailure :one o- on$rete b3
Method , &roceeding of the 1st fib ongress, Psaka, #ession 14, Pctober !00!, pp.11+%
1!-.