Desain Balok Beton Bertulang (3)

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.

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 $latex b_e &s=-1 $ 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,

  $latex b_e \quad \le \quad \text{min} \bigg \{ {\begin{array}{l} b+16t_p \\ W \\ L/4 \end{array}} &fg=000000&s=-1 $

• Untuk balok L,

  $latex b_e \quad \le \quad \text{min} \bigg \{ {\begin{array}{l} b+6t_p \\ W \\ b+L/12 \end{array}} &fg=000000&s=-1 $

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

1. Tentukan momen ultimit $latex M_u &fg=990000&s=-1 $.
2. Tentukan dimensi balok $latex b &fg=990000&s=-1 $ dan $latex h &fg=990000&s=-1 $, dan juga tebal selimut.
3. Hitung luas tulangan perlu

   $latex A_{s_{perlu}} \quad = \dfrac{M_u}{\phi f_y \cdot 0.875d} &fg=000000&s=-1 $

4. Tentukan diameter tulangan dan jumlahnya, hitung luasnya ($latex A_s &fg=000000&s=-1 $)
5. Hitung tinggi blok tekan $latex a &fg=990000&s=-1 $.

   $latex a \quad = \dfrac{A_s \cdot f_y}{0.85f’_c \cdot b_e } &fg=000099&s=-1 $

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.

$latex \begin{array}{rl} T &= C \\ A_s \cdot f_y &= 0.85f’_c \cdot a \cdot b_e \end{array} &fg=000000&s=-1 $

Nilai $latex a &s=-1&fg=000000 $ ini harus dicek, apakah masih berada di area tebal pelat atau tidak.

Jika $latex a \le t_p &s=-1&fg=000000 $

Maka, penyelesaiannya sama dengan balok persegi, yaitu :

1. Hitung $latex j_d \quad = d – (a/2) &fg=000000&s=-1 $
2. Hitung $latex \rho \quad = A_s/b_wd &fg=000000&s=-1 $, dan $latex \rho_b &fg=003300&s=-1 $. Pastikan kondisinya under-reinforced atau balanced, agar asumsi tulangan sudah leleh adalah benar.

   Kenapa harus under-reinforced? Karena SNI-Beton mensyaratkat bahwa $latex \rho &fg=000000&s=-1 $ tidak boleh melampaui $latex 0.75 \rho_b &fg=000000&s=-1 $. Sementara kondisi under-reinforced adalah dimana $latex \rho \le \rho_b &fg=000000&s=-1 $

3. Hitung $latex \phi M_n \quad = \phi \cdot A_s \cdot f_y \cdot j_d &fg=000000&s=-1 $

Jika $latex a > t_p &s=-1 $

Maka yang terjadi adalah sebagai berikut:

1. Seluruh bagian sayap akan mengalami tegangan tekan yang resultannya adalah

   $latex C_f = 0.85f’_c \cdot (b_e-b_w) \cdot t_p &fg=0000cc&s=-1 $

   • Gaya tekan $latex C_f &fg=000000&s=-1 $ akan diimbangi oleh gaya tarik yang diambil dari “sebagian” dari tulangan yang ada, sehingga luas tulangan yang mengimbangi gaya tekan ini adalah sebesar :

     $latex A_{s_f} = C_f/f_y &s=-1&fg=0000cc $

   • Kuat lentur dari pasangan gaya ini adalah

     $latex M_{nf} = A_{s_f} \cdot f_y \cdot (d-0.5t_p) &s=-1&fg=006060 $

2. Luas tulangan selebihnya digunakan untuk menahan gaya tekan pada bagian badan (web) yang tinggi blok tekannya ($latex a &s=-1&fg=cc0000 $) lebih besar dari tebal pelat $latex t_p &s=-1&fg=000000 $.
   • $latex A_{s_w} = A_s – A_{s_f} &s=-1&fg=000000 $
   • $latex a = \dfrac{A_{s_w} \cdot f_y}{0.85f’_c \cdot b_w} \qquad \ge t_p &s=-1&fg=000000 $
   • Kuat lenturnya adalah

     $latex M_{nw} = A_{s_w} \cdot f_y \cdot (d- 0.5a) &s=-1&fg=006060 $

3. Kuat lentur totalnya

   $latex \phi M_n = \phi (M_{nf} + M_{nw}) \\ \phi M_n \ge M_u &s=-1&fg=006060 $

Catatan penting

• Pada perhitungan di atas, tulangan dianggap leleh ($latex f_s = f_y &s=-1&fg=000000 $). Kondisi ini harus dibuktikan dengan membandingkan $latex \dfrac{a}{d} &s=-1&fg=000000 $ dengan $latex \dfrac{a_b}{d} &s=-1&fg=000000 $.

  Jika $latex \dfrac{a}{d} < \dfrac{a_b}{d} &s=-1&fg=cc0000 $, maka $latex f_s = f_y &s=-1&fg=000000 $, dimana $latex \dfrac{a_b}{d} = 0.85 \big ( \dfrac{600}{600+f_y} \big ) &s=-1&fg=000000 $.

• $latex \rho_{max} &s=-1&fg=006600 $ dan $latex \rho_{min} &s=-1&fg=006600 $ masih berlaku, sama seperti balok persegi.

Berikutnya : tulangan atas (tulangan tekan)