Seputar Dunia Teknik Sipil

Obrolan ringan seputar dunia struktur sipil

01-Jun-2009 Struktur Beton , , ,

Desain Balok Beton Sesuai SNI 03-2847-2002 ( bag 1)

10 - penampang balok beton

balok beton

Balok dikenal sebagai elemen lentur, yaitu elemen struktur yang dominan memikul gaya dalam berupa momen lentur dan juga geser. Mendesain balok beton itu gampang-gampang susah. Lebih banyak gampangnya daripada susahnya. Atau… lebih banyak digampangkan dari pada dipersulit. :)

Untuk mendesain balok beton bertulang kami pikir nggak perlu lah pake software-software canggih dan mutakhir jaman sekarang. Cukup dengan selembar kertas dan alat tulis plus alat hitung, kita sudah bisa mendesain balok beton yang kokoh dan stabil. Sebagai catatan, kalo bisa alat hitungnya berupa kalkulator saja.. nggak usah pake sempoa..

Modal awal, hitung gaya dalam
Nah, juragan pikir bukan di sini tempatnya membahas cara memperoleh gaya dalam. Gaya dalam bisa dihitung manual untuk balok sederhana, dan bisa juga menggunakan bantuan software. Juragan sarankan sih gunakan software ringan khusus balok, seperti Atlas, Beamboy, dll. Tapi kalo sudah mahir menggunakan software yang lebih kompleks hanya untuk memodelkan sebuah balok, itu sah-sah saja.. Itu urusan selera. Kalo ditanya, juragan sendiri sering pake software apa? Wah, kalo juragan sih pake software bikinan kompeni (company), ada lisensi dan tidak untuk umum… mohon maaf. Kalo ketahuan bisa dikasih api (get fired) nanti. Ah.. kepanjangan intronya.. < serieus mode : on >

Bahan Yang Diperlukan

  • Momen lentur ultimate M_u  dan gaya geser ultimate V_u
  • Parameter material : f'_c  , f_y  .

Prosedur

  1. Hitung \beta_1 , sesuai SNI-Beton, pasal 10.2.7.3. \beta_1 adalah rasio tinggi blok tegangan tekan ekivalen a terhadap tinggi tegangan tekan aktual c .Persamaannya sebagai berikut :
    \beta_1 = \Bigg\{ \begin{array}{ll} 0.85 & \qquad \text{untuk }f'_c \le 30 \text{ MPa} \\ 0.85-0.05 \big(\dfrac{f'_c - 30}{7}\big) & \qquad \text{untuk } 30 < f'_c \le 58 \text { MPa} \\ 0.65 & \qquad \text{untuk } f'_c > 58 \text{ MPa} \end{array}

    10 - diagram tegangan balok

    diagram tegangan balok beton

  2. Tentukan ukuran penampang. Ini pake metoda trial-error. Sebenarnya SNI Beton sudah ngasih petunjuk tentang ukuran balok. Di pasal 9.5 ada tabel tinggi minimum balok terhadap panjang bentang.H_{min} = \Bigg\{ \begin{array}{ll} l/16 & \qquad \text{untuk balok sederhana (satu tumpuan)} \\ l/18.5 & \qquad \text{untuk balok menerus bentang ujung} \\ l/21 & \qquad \text{untuk balok menerus bentang tengah} \\ l/8 & \qquad \text{untuk balok kantilever} \end{array}
    Jika H_{min} telah diketahui, kita dapat memperkirakan tinggi balok yang akan didesain, biasanya dengan menambahkan 100 sampai 200 mm dari H_{min} . Sementara lebar balok b , normalnya dapat diambil sekitar0.4 – 0.6 H_{min} .
  3. Setelah itu tentukan nilai d , yaitu d = H_{min} - \text{tebal selimut beton} . SNI juga sudah mengatur tebal selimut beton minimum (pasal 7.7). Tujuan dari selimut beton adalah melindungi tulangan dari “serangan” korosi akibat uap air yang dapat masuk melalui celah-celah beton yang retak. Untuk daerah ekstrim, misalnya daerah dekat laut yang kadar garam uap airnya tinggi, tebal selimut beton harus ditambah.
  4. Hitung j_d , dengan persamaan :
    j_d \approx 0.875 \cdot d
    j_d adalah jarak antara resultan gaya tarik T pada tulangan tarik dengan resultan gaya tekan C pada beton. Seharusnya, j_d = d-(a/2) , tapi kita belum bisa menghitung nilai a , sehingga untuk perkiraan awal j_d , dianggap kira-kira sama dengan 0.875d . Nilai j_d ini nanti akan dikoreksi jika a telah diketahui.
  5. Berikutnya, hitung luas tulangan perlu:
    A_s = \dfrac{M_u}{\phi f_y j_d} ,
    dan juga luas tulangan minimum yang disyaratkan oleh SNI-Beton:
    A_{s-min} = \dfrac{1.4}{f_y}bd
    Jangan lupa konsistensi penggunaan unit/satuan. Nilai \phi untuk kuat lentur balok adalah 0.8.
  6. Tentukan diameter dan jumlah tulangan yang memenuhi kedua kondisi di atas (no #5). Dan.. hitung A_s yang baru. Misalnya, tulangan 4D16, A_s \quad = 4 \cdot (\dfrac{\pi \cdot 16^2}{4}) \quad = 804.25 mm^2
  7. Jika ternyata tulangan yang dibutuhkan lebih dari satu lapis, perlu dikoreksi nilai d yang baru. Jika tulangannya lebih dari satu lapis, posisi resultan gaya tariknya akan berubah.

    10 - tulangan dua lapis

    tulangan dua lapis

  8. Hitung nilai a :
    a \quad = \dfrac{A_sf_y}{0.85f'_c b}
    Catatan : 0.85 pada persamaan di atas bukan nilai \phi , juga bukan \beta_1 . 0.85 itu adalah mmm.. reduksi kuat tekan beton aktual terhadap kuat tekan beton silinder. Jadi, jika dikatakan beton mutu tekan f’c 30 MPa, maka beton itu akan mulai hancur pada tekanan 0.85×30 = 25.5 MPa. Angka 0.85f'_c juga digunakan pada perhitungan desain kolom beton (terhadap beban aksial tekan).
  9. Cek nilai j_d yang baru, dan cek juga A_s sesuai j_d baru tersebut.
    j_d = d - (a/2) \\ A_s = \dfrac{M_u}{\phi f_y j_d}
    Jika tulangan yang kita pilih sebelumnya sudah memenuhi A_s yang baru, berarti tulangannya cukup.
  10. Hitung rasio tulangan \rho dan rasio tulangan kondisi balance \rho_b :
    \rho \quad = \dfrac{A_{s-terpasang}}{bd} \\ \rho_b \quad = \dfrac{0.85f'_c \beta_1}{f_y} \Bigg( \dfrac{600}{600+f_y} \Bigg)
    SNI membatasi tulangan maksimum \rho_{max} \le 0.75 \rho_b . Namun, dalam pelaksanaannya biasanya diambil sekitar 0.4 – 0.5 \rho_b . Hal ini biasanya menyangkut masalah segi ekonomis dan kepraktisan pelaksaaan di lapangan.
  11. \rho_b adalah rasio luas tulangan tarik terhadap luas penampang beton di mana batas keruntuhannya adalah beton hancur pada saat tulangan mulai leleh (mencapai f_y ). Gampangnya gini, pada saat memikul momen lentur, ada bagian beton yang mengalami tekan, sementara tegangan tarik dipikul oleh tulangan baja, sehingga ada tiga skenario keruntuhan yang bisa terjadi :
    1) beton hancur, tulangan belum leleh,
    2) beton hancur bersamaan dengan tulangan mulai leleh,
    3) tulangan leleh (dan mungkin putus) sebelum beton hancur.
    Kondisi 1) disebut over-reinforced (kebanyakan tulangan), kondisi 2) adalah kondisi seimbang, dan kondisi 3) adalah under-reinforced (kekurangan tulangan).
  12. Terakhir, cek lagi kekuatan lentur penampang berdasarkan dimensi dan tulangan yang sudah diperoleh.
    \phi M_n = 0.8 \cdot f_y \cdot A_s \cdot j_d

Untuk sementara itu saja dulu yang bisa juragan tulis di bagian pertama ini. Berikutnya akan dibahas desain terhadap geser, juga kontrol lendutan balok, hitung-hitungan balok T, balok retak, dll.

21 to “Desain Balok Beton Sesuai SNI 03-2847-2002 ( bag 1)”

Trackbacks/Pingbacks

  1. [...] pembahasan bagian 1 dan bagian 3 yang kita bicarakan hanya tentang tulangan bawah saja. Tentu saja dalam hal ini momen [...]

  1. putut.lg says...

    mantab semoga ilmu barokah

  2. faizun says...

    assalamu’alaikum.wr.wb
    mas gan minta izin copy, matursuwun banyak sebelumnya

  3. Seputar Dunia Teknik Sipil » Blog Archive » Desain Balok Beton Bertulang (4) says...

    [...] pembahasan bagian 1 dan bagian 3 yang kita bicarakan hanya tentang tulangan bawah saja. Tentu saja dalam hal ini momen [...]

  4. djokosj says...

    bagus sekali Mas Juragan ini saling menambah pengetahuan diantara kita. Tq

  5. baskoro says...

    mas mau tanya tentang balok serta kolom precast itu bagaimana rumus serta pengertiannya ?
    trims

  6. anakserui says...

    terimakasih atas langkah-langkah perencanaan ini. sangat membantu sekali.

  7. ion says...

    salam kenal juragan, saya mahasiswa yang baru belajar..
    Trima kasih banyak jika juragan mw berbagi ilmu dengan saya..
    mohon bimbingannya..

  8. Hadibroto says...

    Thanks atas perhatiannya Juragan Sipil..

    Untuk Info .. tampilan equationnya masih ada bbrp yg belum tampil “Formula doesnot parse”..

    Mudah2an untuk kedepan tidak ada trouble lagi..
    Semoga menjadi ilmu yg bermanfaat.. amiinn..

    Wassalam..

  9. admin says...

    @bapak Hadibroto,
    Terima kasih atas infonya. Permasalahan sudah kami atasi. Cuma tampilan equationnya masih perlu disesuaikan. Ini karena ada sedikit gangguan di plugin kami. Mohon maaf sebelumnya.
    Sukses selalu.[]

Leave a comment