Perencanaan balok T : elemen struktur beton

Material Penyusun Beton Bertulang
Konstruksi dan Detail Beton Bertulang
Aplikasi Konstruksi Beton Bertulang

Konstruksi Balok dan plat beton bertulang

 Perencanaan balok T

Balok-T seperti pada gambar, merupakan elemen struktur beton dimana plat dan balok secara integral bekerja secara komposit menerima distribusi gaya-gaya yang terjadi. Desain balok-T berbeda dengan balok persegi empat hanya pada bagian momen positifnya, dimana bagian gaya tekan internal juga terjadi pada bagian plat (sayap).

Gambar Profil balok T

Sumber: Sagel dkk, 1994

Prosedur desain dan rumusan-rumusan balok-T sama dengan balok segi empat, kecuali pada nilai b (lebar balok) yang digantikan dengan nilai b efektif pada bagian momen positifnya. Nilai b efektif dipertimbangkan dengan adanya peran plat untuk menahan tekan.

Berdasarkan SNI 03-2847-2002, ketentuan lebar efektif tidak boleh melebihi ¼ bentang balok, dan lebar sayap pada setiap sisi balok sebesar 8 kali tebal plat atau diperhitungkan sebesar setengah jarak bersih dari badan balok yang bersebelahan, seperti pada gambar.

Gambar Lebar efektif balok T

Sumber: Sagel dkk, 1994

Konstruksi balok-T

− Pada konstruksi balok-T, bagian sayap dan badan balok harus dibuat menyatu (monolit) atau harus dilekatkan secara efektif sehingga menjadi satu kesatuan.
− Lebar plat efektif sebagai bagian dari sayap balok-T tidak boleh melebihi seperempat bentang balok, dan lebar efektif sayap dari masing-masing sisi badan balok tidak boleh melebihi:

o delapan kali tebal plat, dan
o setengah jarak bersih antara balok-balok yang bersebelahan.

− Untuk balok yang mempunyai plat hanya pada satu sisi, lebar efektif sayap dari sisi badan tidak boleh lebih dari:

o seperduabelas dari bentang balok,
o enam kali tebal plat, dan
o setengah jarak bersih antara balok-balok yang bersebelahan.

− Balok-T tunggal, dimana bentuk T-nya diperlukan untuk menambah luas daerah tekan, harus mempunyai ketebalan sayap tidak kurang dari setengah lebar badan balok, dan lebar efektif sayap tidak lebih dari empat kali lebar badan balok.
− Bila tulangan lentur utama plat, yang merupakan bagian dari sayap balok-T (terkecuali untuk konstruksi plat rusuk), dipasang sejajar dengan balok, maka harus disediakan penulangan di sisi atas plat yang dipasang tegak lurus terhadap balok berdasarkan ketentuan berikut:

o Tulangan transversal tersebut harus direncanakan untuk memikul beban terfaktor selebar efektif plat yang dianggap berperilaku sebagai kantilever. Untuk balok-T tunggal,seluruh lebar dari sayap yang membentang harus diperhitungkan. Untuk balok-T lainnya, hanya bagian plat selebar efektifnya saja yang perlu diperhitungkan.
o Tulangan transversal harus dipasang dengan spasi tidak melebihi lima kali tebal plat dan juga tidak melebihi 500 mm.

Analisis penampang balok-T

Analisis penampang balok-T secara ringkas dapat menggunakan langkah-langkah:
1) Tentukan lebar sayap efektif sesuai ketentuan SNI 03-2847-2002, pasal 10.10 seperti uraian di atas.
2) Gunakan anggapan bahwa tulangan tarik telah meluluh, kemudian hitung gaya tarik total: N_T = A_s f_y
3) Hitung gaya tekan yang tersedia apabila hanya daerah sayap saja yang menyediakan daerah tekan, N_T= 0,85 f’_c bh
4) Bila N_T > N_D balok berperilaku sebagai balok-T murni dan selisih gaya tekan akan ditampung di sebagian daerah badan balok di bawah sayap. Sedangkan bila N_T < N_D, berperilaku sebagai balok persegi dengan lebar b, atau disebut balok T persegi.

Jika dihitung sebagai balok-T murni, maka selanjutnya:

5) Tentukan letak batas tepi bawah blok tegangan tekan di daerah badan balok di bawah sayap

( c ) w T D f b N N a 0,85 − =

6) Periksa ρ_inin

y f 1,4 min ρ = dan b d A w s aktual ρ =

ρ_aktual harus lebih besar dari ρ_inin
7) Tentukan letak titik pusat daerah tekan total dengan persamaan:

kemudian, z = d - y

8) Hitung momen tahanan, M_R = φ N_D(z) atau φ N_T(z)
9) Pemeriksaan persyaratan daktilitas dengan melihat A_s (maks) harus lebih besar dari A_s aktual. A_s (maks) dapat dilihat pada tabel.

 

 Jika dihitung sebagai balok-T persegi, maka selanjutnya:

5) Periksa ρ_inin

y f 1,4 min ρ = dan b d A w s aktual ρ =

ρ_aktual harus lebih besar dari ρ_inin
6) Hitung rasio penulangan untuk kemudian menentukan nilai k

b d A w ρ = s

7) Cari nilai k berdasar nilai yang didapat dari langkah 6 (tabel A-8 sampai A-37 dalam Dipohusodo, 1994),
8) Hitung momen tahanan, M_R = φ bd²k
9) Pemeriksaan persyaratan daktilitas dengan melihat A_s (maks) harus lebih besar dari A_s aktual. A_s (maks) dapat dilihat pada tabel.

Apabila pemeriksaan batasan tulangan maksimim menghasilkan A_s lebih besar dari A_s (maks), maka momen tahan M_R dihitung dengan menggunakan A_s (maks) yang dalam hal ini disebut A_s efektif

Tabel Daftar nilai A_s (maks) untuk balok-T
Sumber: Dipohusodo, 1994

Perencanaan penampang balok-T

Perencanaan penampang balok-T secara ringkas menggunakan langkah-langkah:
1) Hitung momen rencana M_U
2) Tetapkan tinggi efektif, d = h – 70 mm
3) Tentukan lebar sayap efektif sesuai ketentuan SNI 03-2847- 2002
4) Menghitung momen tahanan dengan anggapan seluruh daerah sayap efektif untuk tekan, M_R = φ (0,85 )bh_t (d-1/2h_t), dimana h_t adalah tebal plat.
5) Bila M_R > M_U balok akan berperilaku sebagai balok T persegi dengan lebar b. Sedangkan bila M_R ‹ MU, balok berperilaku sebagai balok-T murni.
Jika dihitung sebagai balok-T persegi, maka selanjutnya:
6) Merencanakan balok-T persegi dengan nilai b dan d yang sudah diketahui dan selanjutnya menghitung k perlu:

bd 2 M k u φ =
7) Cari nilai k berdasar nilai yang didapat dari langkah 6 (tabel A-8 sampai A-37 dalam Dipohusodo, 1994),
8) Hitung A_s yang dibutuhkan. A_s perlu = ρbd
9) Pilih batang tulangan baja dan periksa lebar balok. Periksa d aktual dibandingkan dengan d yang ditetapkan, jika melebihi maka rancangan disebut konservatif (posisi aman); dan jika kurang maka rancangan tidak aman dan perencanaan harus diulang.

10) Periksa ρ_inin

y f 1,4 min ρ = dan b d A w s aktual ρ =
ρ_aktual harus lebih besar dari ρ_inin
11) Pemeriksaan persyaratan daktilitas dengan melihat A_s (maks) harus lebih besar dari A_s aktual. A_s (maks) dapat dilihat pada tabel000
12) Buat sketsa rancangan

Jika dihitung sebagai balok-T murni, maka selanjutnya:
6) menentukan z = d - 1/2h_t
7) Menghitung As yang diperlukan berdasarkan nilai z pada langkah 6

f z M A y u s φ =

8) Pilih batang tulangan baja dan periksa lebar balok
9) Menentukan tinggi efektif aktual (d aktual), dan lakukan analisis balok
10) Buat sketsa rancangan

Perencanaan penulangan geser

Perencanaan penulangan geser adalah usaha untuk menyediakan sejumlah tulangan baja untuk menahan gaya tarik arah tegak lurus terhadap retak tarik diagonal. Penulangan geser dapat dilakukan dalam beberapa cara, seperti:
− sengkang vertikal
− jaringan kawat baja las yang dipasang tegak lurus terhadap sumbu aksial
− sengkang miring atau diagonal
− batang tulangan miring diagonal yang dapat dilakukan dengan cara membengkokan batang tulangan pokok balok di tempat-tempat yang diperlukan
− tulangan spiral

Perencanaan geser didasarkan pada nggapan dasar bahwa beton menahan sebagian gaya geser, sedangkan kelebihannya di atas kemampuan beton dilimpahkan pada tulangan geser. Cara umum yang dipakai untuk penulangan geser adalah dengan menggunakan sengkang, karena pelaksanaannya lebih mudah serta dijamin ketepatan pemasangannya. Cara penulangan ini terbukti mampu memberikan sumbangan untuk meningkatkan kuat geser ultimit komponen struktur yang mengalami lenturan.

Gambar Detail susunan penulangan sengkang

Sumber: Dipohusodo, 1994

Berdasarkan ketentuan SNI 03-2847-2002, kuat geser (V_C) untuk komponen struktur yang hanya dibebani oleh geser dan lentur berlaku,

b d f V w c c 􀂸 􀂸 􀂹 􀂷 􀂨 􀂨 􀂩 􀂧 = 6 ' (7.6)
Dalam persamaan ini satuan f_c’ dalam Mpa, b_w dan d dalam mm, dan V_C dalam kN. Pada balok persegi bw sama dengan d. Kuat geser ideal dikenakan faktor reduksi φ = 0,60. Kuat geser rencana V_u didapatkan dari hasil penerapan faktor beban.

Berdasarkan peraturan, meskipun secara teoritis tidak diperlukan penulangan geser apabila V_u ≤ φV_C, akan tetapi tetap diharuskan untuk selalu menyediakan penulangan geser minimum pada semua bagian struktur beton yang mengalami lenturan. Ketentuan penulangan geser minimum tersebut terutama untuk menjaga agar tidak terjadi kegagalan geser bila terjadi beban yang tak terduga. Pada tempat di mana tidak diperlukan tulangan geser yang memiliki ketebalan cukup untuk menahan V_u, maka tulangan geser minimum tidak diperlukan. Sedangkan pada tempat yang memerlukan tulangan geser minimum, jumlah luasnya ditentukan dengan persamaan:

y w f b s A 3 1 = (7.7)
Pada persamaan ini, dan mengacu pada gambar , dijelaskan:
A_v = luas penampang tulangan geser total dengan jarak spasi antar tulangan s, untuk sengkang keliling tunggal A_s = 2 A_s, dimana
A_s adalah luas penampang batang tulangan sengkang (mm2)
b_w = lebar balok, untuk balok persegi = b (mm)
s = jarak pusat ke pusat batang tulangan geser ke arah sejajar tulangan pokok memanjang (mm)
f_y = kuat luluh tulangan geser (Mpa)

 

Selengkapnya: TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN