Berdasarakan dengan penelitian yang telah dibahas, hasil analisis balok tinggi dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Berdasarkan hasil analisis STM diperoleh force ratio rata-rata untuk Model-1;
Model-2; Model-3; Model-4; Model-5; Model-6 masing-masing adalah 0,846;
0,756; 0,746; 0,668; 0,642; 0,744.
2. Berdasarkan hasil analisis STM untuk setiap model memiliki force ratio kurang dari 1 (satu), hal ini menunjukkan bahwa hasil perancangan balok tinggi dapat diaplikasikan kepada setiap model.
3. Berdasarkan hasil analisis CAST diperoleh force ratio rata-rata untuk Model-1;
Model-2; Model-3; Model-4; Model-5; Model-6 masing-masing adalah 0.869;
0.803; 0.845; 0,695; 0.768; 0,781.
4. Berdasarkan hasil analisis STM dan CAST tidak memiliki perbedaan yang cukup signifikan, sehingga hal ini menunjukkan bahwa CAST dapat digunakan untuk menganalisis balok tinggi.
5. Berdasarkan nilai force ratio rata-rata yang diperoleh, Model-2 memiliki nilai force ratio mendekati 0,8. Hal ini menunjukkan Model-2 adalah model yang paling efektif yang dapat digunakan untuk hasil perancangan balok tinggi pada penelitian ini.
5.2. Saran
1. Diperlukan studi yang lebih mendalam dan pemahaman yang cukup mengenai balok tinggi (trajektori tegangan utama), penulangan dan peraturan-peraturan lainnya yang terkait di dalam mata kuliah teknik sipil agar mahasiswa mampu lebih memahami dan mengaplikasikan pemahaman tersebut di dalam dunia lapangan kelak.
2. Sebelum memulai analisis, sebaiknya semua peraturan-peraturan dan persyaratan terkait mengenai balok tinggi dikuasai terlebih dahulu agar tidak terjadi kesalahan dan kesalahpahaman dalam analisis.
3. Dalam menetapkan model rangka batang yang sesuai, sangat disarankan agar dianalisis terlebih dahulu trajektori tegangan utamanya sehingga pemilihan model tepat dan efektif.
4. Diharapkan hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi atau rujukan untuk pengembangan studi selanjutnya terkhususnya mengenai balok tinggi menggunakan strut-and-tie model.
Daftar Pustaka
Ahmad, S., Shah, A., Zaman, N. & Salimullah, K., 2011. Design and Evaluation of The Shear Strength of Deep Beams by Strut and Tie Model (STM). Civil and Environmental Engineering Journal IJST, 35(C1), pp. 1-13.
Al-Bayati, N. A.-M., Al-Nimer, N. S., Sarsam, K. F. & Al-Shaarbaf, I. A. S., 2014. Computer Aided Strut-and-Tie Model (CASTM) for the Analysis of RC Deep Beams. Tikrit Journal of Engineering Sciences, 21(1), pp. 53-62.
American Concrete Institute, 2011. ACI Committee 318: Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-11) and Commentary (318R-11). Farmington Hills:
American Concrete Institute.
American Concrete Institute, 2019. ACI Committee 318: Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19) and Commentary (318R-19). Farmington Hills:
American Concrete Institute.
Arabzadeh, A., Rahaei, A. & Aghayari, R., 2009. A Simple Strut-and-Tie Model for Prediction of Ultimate Shear Strength of RC Deep Beams. International Journal of Civil Engineering, 7(3), pp. 141-153.
Aswin, M., Mohammad, B. S., Liew, M. & Syed, Z., 2015. Prediction of RC Beams Failure Load using Non-linier Finite Element Analysis. International Journal of Applied Engineering Research, 10(22), pp. 42974-42980.
Badan Standarisasi Nasional, 2013. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton, SNI 03- 2847-2013.
Jakarta: Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah.
Badan Standarisasi Nasional, 2019. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton, SNI 03- 2847-2019..
Jakarta: Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah..
Bircherr, D. et al., 2009. Strength and Serviceability Design of Reinforced Concrete Deep Beams, Austin: The University of Texas at Austin.
Birrcher, D. B., Tuchscherer, R. G., Huizinga, M. & Bayrak, O., 2014. Depth Effect in Deep Beams. ACI Structural Journal, 111(4), pp. 731-740.
Brown, M. D. et al., 2006. Design for Shear in Reinforced Concrete Using Strut-and-Tie Models, Austin: Center for Transportation Research, University of Texas at Austin.
Campione, G. & Minafo, G., 2012. Behavior of Concrete Deep Beams with Openings and Low Shear Span-to-Depth-Ratio. Engineering Structures, Volume 41, pp. 294-306.
CEB-FIP, 1990. CEB-FIP Model Code for Concrete Structures. Paris: Comite Euro-International du Beton/Federation Internationale de la Precontrainte.
Cook, W. & Michell, D., 1988. Studies of Disturbed Regions Near Discontinuitiies in Reinforced Concrete Members. ACI Structural Journal, 85(2), pp. 206-216.
El-Demerdash, W. E., El-Metwally, S. E., El-Zoughiby, M. E. & Ghaleb, A. A., 2015. Behavior of RC Shallow and Deep Beam with Openings Via the Strut-and-tie Model Method and Nonlinear Finite Element. Arabian Journal for Science and Engineering, Volume 41.
Hardjasaputra, H. & Tumilar, S., 2002. Model Penunjang dan Pengikat (Strut-and-Tie Model) pada Perancangan Struktur Beton. 1st ed. Jakarta: UPH Press.
Hardjasaputra, H. & Tumilar, S., 2016. Perancangan Beton Struktural Berdasarkan Model Strat dan Pengikat (Strut-and-Tie Model) SNI 2847-2013. 1st ed. Jakarta: Universitas Pelita Harapan.
He, Z.-Q., Liu, Z. & Ma, Z. J., 2012. Investigation of Load-Transfer Mechanisms in Deep Beams and Corbels. ACI Structural Journal, 109(4), pp. 467-476.
Imran, I. & Hendrik, F., 2014. Perencanaan Lanjut Struktur Beton Bertulang. First ed.
Bandung(Jawa Barat): Institut Teknologi Bandung.
Johnson, S., 2006. Comparison of Nonlinier Finite Element Modeling Tools for Structural Concrete, Urbana: University of Illionois.
Kong, F. & Evans, R., 1987. Reinforced and Prestressed Concrete. 3rd ed. London: Chapman &
Hall.
Kotsovos, M. & Pavlovic, M., 1995. Structural Concrete: Finite-Element Analysis for Limit State-Design. UK: Thomas Telford.
Kuchma, D. et al., 2009. Experimental Validation of Strut-and-Tie Method for Complex Regions.
ACI Structural Journal, 105(4), pp. 578-589.
Leonhard, F. & Monnig, E., 1973. Vorlesungen Uber Massivbau: Grundlagen zur Bemessung im Stahlbetonbau Part 1. 2nd ed. Newyork: Springer-Verlag.
MacGregor, J. G., 1997. Reinforced Concrete: Mechanics and Design. 1st ed. New Jersey:
Prentice Hall.
Marpaung, M., 2012. Analisa Balok Tinggi Berlubang Dengan Metode Strut and Tie Model, Medan: Universitas Sumatera Utara.
Martin, B. et al., 2007. Verification and Implementation of Strut-and-Tie Model in LRFD Bridge Design Spesification, s.l.: NCHRP Project.
Matamoros, A. B. & Wong, K. H., 2003. Design of Simply Supported Deep Beams Using Strut-and-Tie Models. ACI Structural Journal, 100(6), pp. 704-712.
Meliala, B., 2004. Efektifitas Elemen CST Akibat Suatu Beban Terpusat pada Balok Tinggi.
Medan: Universitas Sumatera Utara.
Mello, A. F. A. d. & Souza, R. A. d., 2016. Analysis and Design of Reinforced Concrete Deep Beams by a Manual Approach of Stringer-Panel Method. Latin American Journal of Solids and Structures, Volume 13, pp. 1126-1151 .
Mörsch, E., 1902. Concrete-Steel Construction, E. P. Goodrich, trans. New York: McGraw-Hill.
Noh, S.-Y., Lee, C.-Y. & Lee, K.-M., 2007. Deep Beam Design Using Strut-Tie Model. Seoul, SB07 Seoul: Proceedings of the International Conference on Sustainable Building Asia.
Oh, J. & Shin, S., 2001. Shear Strength of Reinforced High-Strength Concrete Deep Beams. ACI Journal, Volume 98, pp. 164-173.
Panjehpour, M., Chai, H. K. & Voo, Y. L., 2014. Strut Deformation in CFRP-Strengthened Reinforced Concrete Deep Beams. The Scientific World Journal, Volume 14, pp. 1-9.
Park, J. & Kuchma, D., 2007. Strut-and-Tie Model Analysis For Strength Prediction of Deep Beam. ACI Structural Journal, 104(6), pp. 657-666.
Patria, A. S. N., 2017. Tinjauan Analisis Strut-and-Tie Model untuk Memprediksi Kuat Geser Ultimit pada Balok Tinggi-T Beton Bertulang. Yogyakarta: Universitas Atma Jaya Yogyakarta.
Purba, O. S., 2015. Analisa Tegangan Dua Dimensi pada Balok Tinggi dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga dan Metode HEFT 240, Medan: Universitas Sumatera Utara.
Ritter, W., 1889. Die Bauweise Hennebique.. Schweizerische Bauzeitung, 33(7), pp. 59-61.
Russo, G., Venir, R. & Pauletta, M., 2005. Reinforced Concrete Deep Beams - Shear Strength Model and Design. ACI Structural Journal, 102(3).
Schlaich, J., Schafer, K. & Jennewein, M., 1987. Special Report: Toward a Consistent Design of Structural Concrete. Prestressed Concrete Institute, 32(3), pp. 74-150.
Sugianto, A. & Taufik, S., 2019. Numerical Modelling Behaviour of Reinforced Concrete Deep Beam with Strut-and-Tie Model. International Journal of Mechanics and Applications , 9(1), pp. 1-9.
Wight, J. K. & MacGregor, J. G., 2012. Reinforced Concrete Mechanism and Design. 6th ed.
United States of America(New Jersey): Pearson Education.
Yang, K. H. S., V. H., L., T., E. & Eun, H. C., 2003. Shear Characteristics of High Strength Concrete Deep Beams Without Shear Reinforcements. Engineering Structures, Volume 25, pp. 1343-1352.
Zhang, N. & Tan, K.-H., 2007. Size Effect in RC Deep Beams: Experimental Investigation and STM Verification. ScienceDirect Engineering Structures Journal, Volume 29, pp. 3241-3254.
LAMPIRAN 1 HASIL ANALISIS SAP2000 Truss Model-1
Truss Model-2
Truss Model-3
LAMPIRAN 1 HASIL ANALISIS SAP2000 Truss Model-4
Truss Model-5
Truss Model-6
LAMPIRAN 2 14 5321.857955 2128.743182 1596.55739 1428.567 OK 89.478%
Hasil perhitungan nodal zone
Nilai fce(n) 12 5321.857955 2128.743182 1596.557387 714.279 OK 44.739%
23 3402.344844 1360.937938 1020.703453 999.959 OK 97.968%
26 5321.857955 2128.743182 1596.557387 1428.566 OK 89.478%
Hasil perhitungan struts
Hasil perhitungan nodal zone
Model-3 16 5321.857955 2128.743182 1596.557387 1428.589 OK 89.479%
23 5103.517266 2041.406906 1531.05518 1428.443 OK 93.298%
Hasil perhitungan struts
Hasil efisiensi
Hasil perhitungan ties
Tie Ats (mm2) Fnt (kN) ΦFnt (kN) Fu (kN) Keamanan Efisiensi (%) 12 5321.857955 2128.743182 1596.557387 999.993 OK 62.634%
23 2268.229896 907.2919584 680.4689688 559.011 OK 82.151%
26 5321.857955 2128.743182 1596.557387 1428.567 OK 89.478%
Hasil perhitungan struts
Hasil efisiensi
Nilai fce(n) 13 5321.857955 2128.743182 1596.557387 930.849 OK 58.304%
26 1701.172422 680.4689688 510.3517266 433.091 OK 84.861%
34 2835.28737 1134.114948 850.586211 696.763 OK 81.916%
38 5321.857955 2128.743182 1596.557387 1428.567 OK 89.478%
Hasil perhitungan struts
Hasil perhitungan nodal zone
Hasil efisiensi
Nilai fce(n) 12 5321.857955 2128.743182 1596.557387 500.002 OK 31.318%
23 3969.402318 1587.760927 1190.820695 1102.503 OK 92.583%
26 5321.857955 2128.743182 1596.557387 1428.564 OK 89.478%
Hasil perhitungan struts
Hasil perhitungan nodal zone
LAMPIRAN 3
CONTOH PERHITUNGAN TRUSS MODEL 1
Langkah 1: Cek kapasitas daya pikul pada daerah pembebanan dan tumpuan Tentukan terlebih dahulu karakteristik Truss model
- Asumsi tinggi nodal atas adalah 100 mm dari lapisan luar beton dan tinggi nodal bawah adalah 100 mm, sehingga tinggi efektif: dv = h – 100 – 100 = 1600 – 100 –100 = 1500 mm
- Sudut yang diambil θ = tan = 34,992°
- Gaya batang Hasil Analisis Struktur dengan SAP2000:
F12 = 1743,79 (Tekan) F23 = 1428,567 kN (Tekan) F34 = 1743,79 kN (Tekan) F14 = 1428,567 kN (Tarik)
1. Cek terhadap gaya geser
Harus memenuhi: Vu ≤ Φ 0,83 1000 ≤ (0,75)(0,83) √30 (600)(1900) 1000 kN ≤3886.913 kN … OK
2. Cek kekuatan pelat baja:
2.1. Cek Tegangan Leleh Baja
Asumsi tegangan leleh baja = "= 400 Mpa
Nodal 1 dan nodal 4
Nodal 1 dan nodal 4 adalah tipe C-C-T. Berdasarkan SNI 2847:2019, kekuatan tekan efektif nodal dapat dihitung dengan menggunakan rumus: ce = 0.85 c’ βn
βn pada nodal tipe C-C-T adalah 0,80
ce(1) = ce(4) = (0.85)(30) (0.80) = 20,4 N/mm2
cu(1) = Φ ce(1) = (0,75)(20,4) = 15,3 N/mm2
Cek keamaan kekuatan nodal:
((/) < cu(1)
11.111 N/mm2 < 15,3 N/mm2 … OK!
Nodal 2 dan nodal 3
Nodal 2 adalah tipe C-C-C. Sehingga diambil βn = 1
ce(2) = ce(3) = (0.85)(30) (1) = 25,5 N/mm2 Φ ce(2) = (0,75)(25,5) = 19,125 N/mm2 Cek keamaan kekuatan nodal:
base < Φ ce
11.111 N/mm2 < 19,125 N/mm2 … OK!
Langkah 2: Menentukan lebar strut dan tie
Pada perhitungan manual ini, strut dikaji pada masing-masing muka untuk mencari lebarnya.
Tie 1-4 = :;=∅(/3)(?<=>
@A(=)) = ∅(- )( ,.). B, -C = 155,617 mm, digunakan 156 mm
Strut 2-3 = :;= F(/3)(?<DE
@A(D))=F(- )( , ). B, -C = 124,494 %%, gunakan 125 mm Strut 1-2 = Strut 4-3
Diasumsikan lb(b) = 150 mm.
Untuk strut ini, periksa terlebih dahulu lebar bawah pelat, diambil lb(b) = 150 mm Ketentuannya adalah bila lb lebih besar daripada perhitungan :G, maka digunakan lb dan sebaliknya bilawI lebih besar, maka gunakan wI
:G =∅(/3)(?12@A(=))=∅(- )( ,.)= 108,9325 mm < lb = 150 mm, gunakan lb
Maka: : = :;cos M + :GsOP M = 156 cos 34,992 ° +150 QOP 34,992 ° = 212,345 mm, gunakan 213 mm
Strut 2-1 = Strut 3-4
periksa terlebih dahulu lebar atas pelat, diambil lb(t) = 150 mm
Ketentuannya adalah bila lb lebih besar daripada perhitungan :G, maka digunakan lb dan sebaliknya bilawI lebih besar, maka gunakan wI
: G=∅(/3)(?,
@A(D))=∅(- )( ,.)= 87,146 mm < lb = 150 mm, gunakan lb
Maka: : = : ;cos M + :GsOP M = 125 cos 34,992 ° +150 QOP 34,992 ° = 188,423 mm, gunakan 189 mm
Hasil perhitungan disimpulkan dalam bentuk tabel:
Elemen Batang w (mm)
Langkah 3: Cek keamanan strut pada daerah nodal
Cek keamanan kekuatan strut berdasarkan lebar yang telah ditentukan: ΦFns ≥ Fu
Kekuatan strut dapat dihitung dengan rumus : ce = βs (0,85 c’)
Karena semua strut diasumsikan prismatik mka diambil βs adalah 1, sehingga ce = (1) (0,85)(30) = 25,5 N/mm2
- Untuk strut 2-1
Langkah 4. Desain penulangan Untuk tie 1-4: As(perlu) = ∅?<=>
R = ( ,C )(. ). B -C = 4761,89 mm2
Gunakan diameter tulangan 22 mm
As(perlu) = P.S , maka n = TU(VAAWAW).XYD . = (.C- ,BZC)(.)
Cek jarak bersih antar tulangan:
Jarak bersih = /] (9 )@ ∅^ 9_ > 25 mm
Gunakan ∅16-125 pada penulangan kedua sisi vertikal dan horizontal
Langkah 5. Cek penulangan minimum.
∑/Tab
]UcQOP ∝c≥ 0,003
,-- × sin 55,008° +- ×,- sin 34,992° = 0,00373 > 0,003 … OK
Langkah 6. Cek kembali kekuatan nodal, strut dan tie dengan tulangan yang telah didesain.
1. Cek kekuatan strut
(0,75)( 1912,5) ≥ 1428,567 kN Atp sama dengan 0 karena struktur bukan prategang sehingga: Fnt = Ats. y
Fnt = (5321,858)(400) = 2128,743 kN
Kekuatan zona nodal dapat dihitung dengan rumus: Fnn = ce.Anz
Untuk nodal 1 dan 2 (C-C-T), βn = 0,80
Kekuatan nodal dideterminasi melalui: ΦFnn ≥ Fu Strut 1-2
ΦFnn ≥ Fu
(0,75)(20,4)( 127800) ≥ 1743,79 2607,12 kN > 1743,79kN … OK Strut 4-3
ΦFnn ≥ Fu
(0,75)(20,4)( 127800) ≥ 1743,79 2607,12 kN > 1743,79kN … OK
Strut 2-1 = ΦFnn ≥ Fu
(0,75)(20,4)( 113400) ≥ 1743,79 2891,7 kN > 1743,79 kN … OK
Strut 3-4 ΦFnn ≥ Fu
(0,75)(20,4)( 113400) ≥ 1743,79 2891,7 kN > 1743,79 kN … OK
Strut 2-3 ΦFnn ≥ Fu
(0,75)(25,5)( 75000) ≥ 1428,567 1434,375 kN > 1428,567 kN … OK
Strut 3-2 ΦFnn ≥ Fu
(0,75)(25,5)( 75000) ≥ 1428,567 1434,375 kN > 1428,567 kN … OK
Tie 1-4 ΦFnn ≥ Fu
(0,75)(20,4)( 93600) ≥ 1428,567 1432,08 kN > 1428,567kN … OK
diperlukan perhitungan panjang penyaluran yang sesuai yaitu pY qrstqp = ℎ − v −_−∅^
pY qrstqp = 1600 − 40 − − - = 1501 mm, gunakan 1500 mm Resume hasil force ratio model-1
Elemen Fn (kN) ΦFn (kN) Fu (kN) Efisiensi
Force Ratio Rata-rata 0.846
- Analisis Menggunakan CAST
- Resume Perbandingan Force Ratio Hasil Analisis STM dan CAST
Elemen
Kesimpulan: Force ratio hasil analisis manual STM Model-1 tidak memiliki perbedaan yang cukup signifikan dengan hasil analisis CAST. Hal ini menunjukkan bahwa CAST efektif digunakan untuk analisis balok tinggi model-1