16
Materi Kuliah Struktur Beton II by: Azis Susanto,ST., MT. 1 KONSOL PENDEK (Corbel ) Contoh bentuk corbel : Dasar-Dasar Perancangan Corbel ACI 318-02 (11.9) (Di adopsi ke dlm SK SNI T-15-1991 pasal 3.4.9) Memberikan aturan khusus untuk corbel sbb: 1. Rasio bentang geser dengan kedalaman efektif corbel a/d < 1 2. Besar gaya tarik horizontal Nuc tidak lebih besar dari gaya geser Vu

Struk Beton II Corbel

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 1

KONSOL PENDEK (Corbel )Contoh bentuk corbel :

Dasar-Dasar PerancanganCorbel

ACI 318-02 (11.9)(Di adopsi ke dlmSK SNI T-15-1991 pasal 3.4.9)Memberikan aturan khususuntuk corbel sbb:1. Rasio bentang geser dengan

kedalaman efektif corbel a/d < 12. Besar gaya tarik horizontal Nuc

tidak lebih besar dari gayageser Vu

Page 2: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 2

3. Tebal sisi luar daerahtumpuan > 0,5d

4. Faktor reduksi kekuatan φdigunakan sebesar 0.75,

5. Tulangan An untuk menahangaya tarik Nuc ditentukandari:

Nuc < φAnfy, Gaya tarik Nuc diambil tidakkurang dari 0,2 Vu kecualiada kondisi khusus dimanagaya tarik tersebut dapatdiabaikan

6. Suatu sengkang tertutupharus dipasang sejajardengan tulangan utama Asdengan luas tulangansengkang:

Ah > 0.5(As-An)dan disebarkan secara

merata sejauh 2/3 dsejajar As

7. Ratio tulangan:ρ =As/bd > 0.04(fc’/fy)

Page 3: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 3

Desain Corbel Menggunakan

STM Strut and Tie Model

Menururt ACI 318-02 App. A:Strut-and tie modeladalah sebuah model struktur rangka

dari suatu elemen struktural atau dari sebuah D-Region dalam elemen tersebut, yang terdiri dari batang-batang desak dan batang-batang tarik yang terhubung pada titik-titik nodal, dan yang mampu meneruskan beban-beban terfaktor ke titik-titik tumpuan atau ke B-Region di dekatnya.

Page 4: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 4

Prinsip St. Venant

Daerah B

Distribusi regangan linier sesuai asas Bernoulli

Daerah D

Distribusi regangan tidaklinier

h

h

Daerah B: daerah yang memenuhi asas Bernoulli daerah ini dapat dirancang dengan ‘hitungan standar‘yang ditetapkan dalam peraturan/ standar struktur beton.

Daerah D: daerah yang tidak memenuhi asas Bernoulli distribusiregangan tidak linier ‘hitungan standar‘ yang ditetapkan dalam peraturan/ standar struktur betontidak dapat diterapkan

Page 5: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 5

Daerah D:(1)Daerah D Geometrik:

Daerah D yang terjadi akibat perubahan bentuk struktur yang tiba-tiba, seperti pada konsol pendek (corbel), deep end beam, dll

(2)Daerah D Statik:Daerah D yang terjadi akibat gaya terpusat (beban titik, reaksi tumpuan, pengangkeran gaya prategang ,dll)

(3)Daerah D Geometrik & Statik:Daerah D gabungan dari (1) dan (2)

Dasar-Dasar TeoriStrut and Tie Model

Strut and Tie Model (STM) merupakansebuah rangka kerja konseptual dimanadistribusi tegangan dalam sebuah strukturdiidealisasikan sebagai sebuah sistem :

BetonTitik hubungNodal

TulanganKomponen tarikTie atauStirrup

BetonKomponen TekanStrut

Page 6: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 6

Kriteria yang harus dipenuhi dalam STM :a) sederhana dan stabilb) lintasan gaya terpendek (dari titik beban

s/d tumpuan)c) batang tarik sesedikit mungkind) Batang tarik dapat berpotongan dengan

batang desak. Batang-batang desak tidak boleh saling berpotongan kecuali pada nodal.

e) Sudut antara sumbu dari batang-batangtekan dan tarik yang masuk dalam satu nodal > 25 derajat

STM dapat ditentukan berdasarkan:

1. trayektori tegangan dari analisis linier elastik

2. load path method

Page 7: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 7

3. pemilihan dari bentuk-bentuk standar yang sudah ada

Strut (Batang Tekan)Bentuk-bentuk batang desak (strut):1. Prismatic Strut2. Fan Strut3. Bottle-shaped Strut

Kuat Desak Nominal Strut :

a. Tanpa perkuatan tulangan memanjang

Fns = fcu . Ac pada kedua ujung strutsAc = luas penampang lintang pada salah satu ujung strutfcu = nilai terkecil dari kuat desak efektif pada strut

atau pada nodal

Page 8: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 8

Kuat desak efektif pada batang desak:

fcu = 0,85. βs . fc`dengan:

βs = 1,0 untuk strut dg luas penampang konstant (prismatik)βs = 0,75 untuk bottle-shape strut dengan tulangan melintang thd

sumbu memanjangnya menurut ACI 318-2002 App.A. 3.3βs = 0,60l untuk bottle-shape strut tanpa tulangan melintang thd

sumbu memanjangnya menurut ACI 318-2002 App.A. 3.3 adalah faktor untuk memperhatikan penggunaan betonringan

βs = 0,40 untuk strut di dalam batang/daerah sayap tarik.βs = 0,60 untuk kasus lainnya

Kuat desak efektif pada nodal:fcu = 0,85. βn . fc`

dengan: βn = 1,0 untuk titik nodal yg dikelilingi strut dan

bearing areaβn = 0,8 untuk titik nodal yang mempunyai satu

batang tarikβn = 0,6 untuk titik nodal yang mempunyai dua atau

lebih batang tarik

b.Dengan perkuatan tulangan memanjang

Fns = fcu . Ac +As‘fs‘As‘ = luas penampang tulangan desakfcu = kuat tekan baja tulangan

Page 9: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 9

Bentuk-bentuk Titik Nodal:(1) CCC-Node:

C1

C3

C2

(2) CCT-Node:

T

C1

C2

Nodal

(3) CTT-Node:

CT2

T1

(4) T T T-Node:

T1

T2

T3

Page 10: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 10

Kuat desak nominal daerah titik nodal:Fnn = An . fcu

dengan:fcu adalah kuat desak efektif beton di daerah titik

nodalAn adalah luas penampang pada titik nodal, tempat

gaya Fu bekerja, diambil tegak lurus pada garis kerja Fu.

Kuat desak efektif beton:

fcu = 0,85. βn . fc`dengan: βn = 1,0 untuk titik nodal CCC

βn = 0,8 untuk titik nodal CCTβn = 0,6 untuk titik nodal CTT,TTT

Ties (Batang Tarik)Kuat tarik nominal batang tarik (tie):

Fnt = Ast . fy + Aps . (fse + Dfp)dengan:Ast adalah luas penampang baja tulanganAps adalah luas penampang baja prategang (jika ada)

(fse + Dfp) harus melampaui nilai fpy

Sumbu memanjang baja-baja tulangan harus dipasang tepat pada sumbu memanjang batang tarik. Ujung-ujung batang tarik ini harus dijangkar:- dengan panjang penjangkaran yang cukup, atau dengan- angker mekanik khusus atau angker posttensioning,

Page 11: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 11

Alur Desain dengan STMTentukan beban dan reaksi

Perkirakan dimensi dan ukuranelemen

Definisikan daerah B dan daerah D

Desain daerah B dengan metoda standar

Mengembangkan STM untuk daerah D

Dimensielemen

Gaya dantegangan

pada nodal

Gaya dantegangan

pada struts

Detail penulangandan cek

penjangkaran

CONTOH DESAINKONSOL PENDEK:

350 mmKolom350 x 350

100 mm

Vu = 250 kNHu = 50 kN

225 mm

225 mm

225 mm

450 mm

A single corbel projecting from a 350 mm x 350 mm column is tobe designed to support precast beam reaction forces at 100 mmfrom the face of the column. The factored vertical load to be carried is 250 kN and horizontal load is 50 kN

The concrete strength is 35 MPa (normal density), and the yield strength of reinforcement is taken as 420 MPa.

Page 12: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 12

Tahapan penyelesaian:1. Menentukan dimensi bearing plate2. Memilih dan menetapkan strut-and-tie-model (STM)3. Menghitung gaya-gaya batang pada STM4. Kontrol tegangan pada titik2 nodal dan batang2 desak5. Hitungan kebutuhan baja tulangan6. Cek persyaratan tulangan minimum7. Gambar penulangan

1. Menentukan dimensi bearing plateTitik nodal di bawah bearing plate adalah jenis CCT βn = 0,8.Kuat desak efektif yang diijinkan adalah: φ fcu = 0,75.(0,85 . βn . fc‘ )

= 0,75.(0,85 . 0,80 . 35)= 17,8 MPa

Dipilih bearing plate ukuran 300 mm x 150 x 13 mm, luas plat Abp = 45000 mm2

Tegangan yg terjadi di bawah bearing plate: fc = 250000/(45000)

= 5, 56 MPa < φ fcuJadi dimensi bearing plate cukup dan dapat digunakan.

2. Memilih dan menetapkan STMDipilih STM seperti pada gambar berikut ini.

Page 13: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 13

Untuk memperhitungkan eksentrisitas tak terduga dan toleransi pelaksanaan, posisi Vu digeser 25 mm ke arah luar, sehingga jarak dari muka kolom menjadi 125 mm.Batang tarik CB diasumsikan terdiri 1 lapis tulangan dengan lindungan beton setebal 30 mm, & ditetapkan terletak 50 mm dr sisi atas konsol pendek.

A

B C

D

50 mm

d = 400 mm

D‘

Batang tarik AD diletakkan tepat pd garis horisontal melalui titik akhir kemiringan sisi bawah konsol.Posisi batang desak DD‘ditentukan dengan menghitung lebarnya (ws), dengan cara menghitung momen dg titik putar pada titik nodal A

10 mm

Grs kerja resultan50 125300

50 300

Momen thd ttk A = 250000(300+125+10) + 50000 (400) = 128750000 NmmNilai ini sama dengan (Fu,DD‘ . (350 – 50 – ws/2)), jadi: Fu,DD‘ . (300 – ws/2) = 128750000(φ . fcu . b . ws) . (300 – ws/2) = 128750000

Titik nodal D adalah tipe CCT βn = 0,8Jadi:(0,75 . (0,85 . 0,8 . 35) . 350 . ws) . (300 –ws/2) = 128750000

Didapat ws = 79 mmws = 79 mm

Page 14: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 14

3. Menghitung gaya-gaya batang pada STMGaya-gaya batang pada STM tersebut dapat dihitung dg metoda yang lazim, misalnya dg cara keseimbangan gaya pada titik nodal atau metoda potongan.Diperoleh hasil sbb.:Batang CD CB BD BA DA DD‘Gaya (kN) -273 +159 -292 +245 +50 -495cv

4. Kontrol tegangan pada titik2 nodal Titik Nodal C (Type CCT):Batang tarik CB dianker pada titik nodal tsb, shg harus dipenuhi syarat:Fu,CB = φ . fcu . b . wt = φ . (0,85 . βn . f‘c ). b . wt159000 = 0,75 . 0,85 . 0,8 . 35 . 350 . wt wt = 25 mm < 100 mm.

Titik Nodal D (CCT):Lebar batang DD‘ (dg gaya desak terbesar) di hitung berdasarkan tegangan desak effektif pada titik nodal D. Jadi titik nodal D sudah terbukti mampu mendukung tegangan desak yg terjadi.

Batang Desak CD dan BD:Batas tegangan pada batang2 desak tsb.:φ fcu = φ . (0,85 . βs. fc‘) = 0,75 . (0,85 . 0,75 . 35) = 16,7 MPaLebar batang CD = Fu,CD /(φ fcu b) = 273000 / (16,7.350) = 47 mmLebar batang BD = Fu,CD /(φ fcu b) = 292000 / (16,7.350) = 50 mmDitetapkan lebar kedua batang desak 50 mm.

Page 15: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 15

Dengan lebar batang2 desak yg ditetapkan, tampak pada gambar disamping, bahwa lebar batang2 desak tsb masih dapat diakomodasi di dalam ukuran konsol yang ada.

5. Hitungan kebutuhan baja tulangan:

Batang tarik CB:As,CB = Fu,CB / (φ fy) = 159000 / (0,75 . 420) = 505 mm2

Amin = 0,04 fc‘ / fy . b . d = 0,04 . 35/420 . 350 . 400 = 467 505 mm2 OK!Digunakan tulangan: 4 dia. 13mm = 4 x 129 = 516 mm2

Batang tarik BA:As,BA = Fu,BA / (φ fy) = 245000 / (0,75 . 420) = 778 mm2

4 dia 13 mm tsb di tekuk ke bawah dan dijangkar dg cukup,ditambahkan tulangan 2 tulangan dia 13. Total 6 dia 13 = 774 mm2

Batang tarik DA:As,DA = Fu,DA / (φ fy) = 50000 / (0,75 . 420) = 159 mm2.Dipasang 2 dia 10mm

Page 16: Struk Beton II Corbel

Materi Kuliah Struktur Beton II

by: Azis Susanto,ST., MT. 16

6. Cek persyaratan tulangan minimum :According Appendix A, the minimum reinforcement provided must satisfy Σρvi sin γi ≥ 0,003 to be able to take βs as 0.75 for thediagonal struts, and the minimum spacing for the vertical reinforcement is the smallest of 300 mm or d/2.In addition, the code requires closed stirrups or ties parallel to the reinforcement required for tie CB to be uniformly distributed with 2/3 of the effective depth adjacent to tie CB, i.e. 2/3 (400) = 267 mm; use275 mm. The area of these ties must exceed 0,5(As – An) , where Anis the area of reinforcement resisting the tensile force Nuc. Hence,the mini-mum area required is

Try 3 No. 10 mm closed stirrups with average spacing of 275/3 = 92 mm.

Since this amount of reinforcement satisfies both requirements, provide 3 No. 10 closed stirrups distributed over a depth of 275 mm from tie CBwith a concrete cover of 25 mm.

7. Gambar Penulangan :