Desain Balok Beton Bertulang (3)

Posted by juragan on 09-Jun-2009 under Struktur Beton | 15 Comments to Read

Bagian ketiga kali ini akan membahas tentang balok T/L. Dalam pelaksanaannya di lapangan, balok hampir selalu dicor monolit (bersamaan atau menyatu) dengan pelat lantai (slab). Karena dicor monolit, maka mau tidak mau, kudu nggak kudu perilaku balok juga dipengaruhi oleh pelat yang ada di sekitarnya.

12 - gambar1

Balok T dan Balok L

Sewaktu menahan momen positif, serat atas akan mengalami tekan. Jika pada balok persegi, bagian yang memikul tegangan tekan hanya sebesar lebar balok, maka pada balok T, bagian yang memikul tekan lebih lebar lagi. Kan dicor monolit. Kalau nggak dicor monolit, misalnya ada construction joint, maka nggak boleh dilakukan analisis balok T.

Tapi,… bagian pelat yang ikut menahan tekan itu ada batasannya. Itu yang dinamakan lebar efektif. Di dalam pembahasan kali ini kita gunakan simbol b_e  untuk menyatakan lebar efektif balok T.

Di dalam SNI-Beton-2002, batas lebar efektif ini sudah diberikan dengan jelas. Ada perbedaan besar lebar efektif antara balok T dan balok L.

  • Untuk balok T,

    b_e \quad \le \quad \text{min} \bigg \{ {\begin{array}{l} b+16t_p \\ W \\ L/4 \end{array}}

  • Untuk balok L,

    b_e \quad \le \quad \text{min} \bigg \{ {\begin{array}{l} b+6t_p \\ W \\ b+L/12 \end{array}}

Perhitungan balok T pada dasarnya sama dengan balok persegi, yaitu :

  1. Tentukan momen ultimit M_u  .
  2. Tentukan dimensi balok b  dan h  , dan juga tebal selimut.
  3. Hitung luas tulangan perlu

    A_{s_{perlu}} \quad = \dfrac{M_u}{\phi f_y \cdot 0.875d}

  4. Tentukan diameter tulangan dan jumlahnya, hitung luasnya (A_s  )
  5. Hitung tinggi blok tekan a  .

    a \quad = \dfrac{A_s \cdot f_y}{0.85f'_c \cdot b_e }

Naaah… di sini bedanya. Persamaan di atas kan diturunkan dari rumus kesetimbangan antara gaya tarik dari tulangan yang dianggap leleh (kondisi balance atau under-reinforced) dengan resultan gaya tekan dari segiempat ekivalen blok tekan beton.

\begin{array}{rl} T &= C \\ A_s \cdot f_y &= 0.85f'_c \cdot a \cdot b_e \end{array}
12 - gambar2

daerah tekan pada balok T

Nilai a  ini harus dicek, apakah masih berada di area tebal pelat atau tidak.

Jika a \le t_p

Maka, penyelesaiannya sama dengan balok persegi, yaitu :

  1. Hitung j_d \quad = d - (a/2)
  2. Hitung \rho \quad = A_s/b_wd  , dan \rho_b  . Pastikan kondisinya under-reinforced atau balanced, agar asumsi tulangan sudah leleh adalah benar.

    Kenapa harus under-reinforced? Karena SNI-Beton mensyaratkat bahwa \rho  tidak boleh melampaui 0.75 \rho_b  . Sementara kondisi under-reinforced adalah dimana \rho \le \rho_b

  3. Hitung \phi M_n \quad = \phi \cdot A_s \cdot f_y \cdot j_d

Jika a > t_p

Maka yang terjadi adalah sebagai berikut:

  1. Seluruh bagian sayap akan mengalami tegangan tekan yang resultannya adalah C_f = 0.85f'_c \cdot (b_e-b_w) \cdot t_p

    12 - gambar3a

    • Gaya tekan C_f  akan diimbangi oleh gaya tarik yang diambil dari “sebagian” dari tulangan yang ada, sehingga luas tulangan yang mengimbangi gaya tekan ini adalah sebesar :

      A_{s_f} = C_f/f_y

    • Kuat lentur dari pasangan gaya ini adalah

      M_{nf} = A_{s_f} \cdot f_y \cdot (d-0.5t_p)

  2. Luas tulangan selebihnya digunakan untuk menahan gaya tekan pada bagian badan (web) yang tinggi blok tekannya (a  ) lebih besar dari tebal pelat t_p  .

    12 - gambar3b

    • A_{s_w} = A_s - A_{s_f}
    • a = \dfrac{A_{s_w} \cdot f_y}{0.85f'_c \cdot b_w} \qquad \ge t_p
    • Kuat lenturnya adalah

      M_{nw} = A_{s_w} \cdot f_y \cdot (d- 0.5a)

  3. Kuat lentur totalnya

    \phi M_n = \phi (M_{nf} + M_{nw}) \\ \phi M_n \ge M_u

Catatan penting

  • Pada perhitungan di atas, tulangan dianggap leleh (f_s = f_y  ). Kondisi ini harus dibuktikan dengan membandingkan \dfrac{a}{d}  dengan \dfrac{a_b}{d}  .

    Jika \dfrac{a}{d} < \dfrac{a_b}{d}  , maka f_s = f_y  , dimana \dfrac{a_b}{d} = 0.85 \big ( \dfrac{600}{600+f_y} \big )  .

  • \rho_{max}  dan \rho_{min}  masih berlaku, sama seperti balok persegi.

Berikutnya : tulangan atas (tulangan tekan)

  • hendri said,

    Mo nanya mas….
    Bagaimana caranya kita mengetahui suatu “balok” itu persegi atau Berupa “Balok T”? apakah syarat-syaratnya suatu balok itu Disebut “Balok T”?. Thanks….

  • juragan said,

    Thx sebelumnya.. :)

    1. Pada umumnya, balok yang dicor monolit dengan pelat, secara default termasuk balok T.
    2. Jika ada sambungan konstruksi alias construction joint, misalnya waktu ngecor dibatasi sampai ke sisi/tepi salah satu balok, lebih aman untuk dianalisis sebagai balok persegi, atau bisa juga balok L, tergantung “sayap” mana yang monolit (menyatu dengan pelat).
    3. Kalo pelat betonya cukup tipis, dan ukuran baloknya segede Gaban… analisis sebagai balok T tidak akan banyak berpengaruh. (ngomong-ngomong Gaban segede apa ya?)
    4. Untuk keperluan praktis dalam pekerjaan, biasanya kita mengecek sebagai balok persegi dulu, soalnya lebih cepat dan mudah. Jika kurang memuaskan /meyakinkan, baru dianalisis sebagai balok T.
    5. Ring balk (ring beam), yang biasa letaknya di dekat atap, itu adalah balok persegi, karena tidak ada pelat lantainya.
    6. Pada umumnya Tie beam atau Sloof juga balok persegi, karena jarang yang dicor monolit dengan lantai.
    7. Balok kanopi kantilever termasuk balok persegi walaupun ada pelatnya. Kecuali kalo pelatnya terbalik (ada di sisi bawah) alias balok T tebalik. Ini perlu hati-hati. Kalo dengar kata kantilever, artinya ada momen negatif di tumpuan. Kalo ada momen negatif, balok T jadi kurang efektif.

    Balok T banyak membantu di momen positif (serat atas tekan, serat bawah tarik). Lebar serat atas sama dengan lebar efektif b_e  . Jadi tinggi blok tekannya (a  ) bisa berkurang, lengan momennya lebih besar, kapasitas momen lenturnya lebih besar.

    Waktu momen negatif, balok T tidak bekerja, karena serat bawah mengalami tekan, sementara lebar serat bawah cuma selebar daun kelor.. eh selebar balok itu sendiri. Jadi tinggi blok tekannya menjadi besar. Lengan momennya kecil. Kapasitas momennya juga kecil.

    nb : lengan momen yang kami maksud adalah j_d = d - 0.5a

    Semoga membantu.

  • Y.W said,

    Pengalaman saya dilapangan mengatakan bahwa dalam perencanaan, biasanya orang lebih suka mendesain sebagai balok persegi, karna perhitungan balok persegi lebih gampang, lagian lebih aman pun…

    jika mendesain dengan balok persegi saja udah daktail, padahal kenyataan yang terjadi adalah balok T, malahan akan menambah daktilitas balok tersebut karena luas daerah tekan semakin besar, dan tinggi blok desak ( a ) semakin kecil, bahkan lebih kecil dari ” a ” yang dihitung dari balok persegi. Otomatis lebih daktail kan…

    satu hal lagi, program canggih seperti SAP juga mendesain balok sebagai balok persegi.

  • noorman said,

    halo mas,
    mo nanya ni, klo perhitungan balok V, untuk mendapatkan lebar efektifnya gimana ya?
    matur suwun

  • admin said,

    mas noorman,
    Kalau balok V yang dimaksud adalah balok yang lebar atasnya lebih besar daripada lebar bawahnya (bentuk trapesium solid), maka lebar efektifnya diambil sama dengan lebar efektif balok T biasa yang lebarnya sama dengan LEBAR terbesar dari balok V tersebut.
    Tapi, kalao balok V-nya berongga di tengah, harus ada sedikit engineering judgement. Apakah lebar efektifnya dihitung terhadap keseluruhan lebar balok bagian atas. Atau, lebar efektifnya dihitung untuk masing-masing lebar “kaki” huruf V tersebut.
    (cmiiw), terus terang saya belum pengalaman untuk balok V berongga

  • doddy herman said,

    Saya sedang mencari2 beberapa istilah teknik sipil yang belum paham betul maksudnya.. Semoga juragan bersedia memberi penjelasan bg kami yg sedang belajar dan bingung..he.he.. Antara lain : a.Tulangan Tekan b. Tulangan tarik c. Tulangan Tumpu d. Tulangan lapangan e. Tulangan ekstra.

  • admin said,

    @doddy herman:
    Mudah-mudahan ilustrasi berikut bisa memberi pencerahan.
    (kalo kurang jelas, klik saja gambar di bawah)

  • wahyu said,

    sorry saya kurang mengerti tolong jelaskan lebih detail dong tentang balok t

  • fari_civil'06 said,

    salam kenal..mo ikutan forum ah buat nambah2 ilmu..kbetulan saya sedang TA tentang balok T, mohon referensinya tentang balok T klo ada, link ato buku gitu..thx ya..

  • vanny said,

    maaf mas, klo bole tau, sumber perhiungan baloknya dr buku apa??
    apa dr bukunya Charles G. Salmon??
    kalo bole tau judulnya apa ya??
    makasih mas..

  • admin said,

    @vanny, referensi perhitungan baloknya disimpulkan dari berbagai referensi dan tetap mengacu ke ketentuan (code/standard) yang berlaku. Charles G. Salmon adalah salah satu referensi yang bagus untuk dipelajari.
    Buku-buku lokal juga ada beberapa yang bisa dijadikan literatur, banyak tersedia di toko-toko buku (online maupun offline)

  • Armando said,

    Terbaik atas usahanya

    terima kasih

  • Tandayu Febrian said,

    Mo nanya juga mas

    Apa keuntungan dari penggunaan balok T / L tersebut yah? terimakasih

  • admin said,

    Keuntungannya, dalam perhitungan bisa menambah kapasitas balok, juga meningkatkan kekakuan balok. Dan memang idealnya balok yang dicor monolit (bareng) dengan plat (slab) lantai, harus dihitung sebagai balok T/L.

    Tapi untuk memudahkan – dan juga sebagai basic – kita lebih banyak menganalisis sebagai balok persegi. Dan… jika balok persegi saja sudah cukup kuat, seharusnya kalo dihitung sebagai balok T/L juga mesti lebih kuat lagi.

  • nadhila ame said,

    bermanfaat bgt, terimakasih min >..<

Add A Comment