BAB III ANALISIS KUAT GESER PADA BALOK TINGGI
3.7 Metode Penunjang dan Pengikat (Strut-and-Tie Model)
3.7.4 Nodes dan Nodal Zones
Klasifikasi Nodes dan Nodal Zone
Perlu diperhatikan perbedaan antara node dan nodal zone. Node adalah titik dimana gaya aksial di struts dan ties berpotongan, dan nodal zone adalah wilayah di sekitar titik pertemuan tempat bagian anggota tersambung. Untuk keseimbangan vertikal dan horizontal pada sebuah node, harus ada minimal tiga gaya yang bekerja pada node dalam struktur planar seperti balok tinggi.
Node diklasifikasikan berdasarkan jenis yang bertemu di node. Dengan demikian, C-C-Cnode menjangkarkan tiga struts, sebuah C-C-T node menjangkarkan dua struts
dan satu tie, sebuah C-T-Tnode menjangkarkan satu strut dan dua tie. Lampiran A mengasumsikan permukaan nodal zone yang telah diberi pembebanan memiliki lebar yang sama dengan ujung struts.
Jenis Nodal Zone dan Penggunaannya dalam Model Strut-and-Tie
Literatur tentang nodes dalam model strut-and-tie didasarkan pada dua konsep yang cukup berbeda.
Nodal zone hidrostatik.
Awalnya, wialyah nodal dianggap memiliki tekanan yang sama pada semua sisinya. Karena lingkaran Mohr untuk bagian yang berada dalam tekanan yang bekerja seperti plot nodal zone sebagai titik, bagian node ini disebut sebagai nodal
panjang sisi-sisi dari sebuah nodal zone hidrostatik wn1; wn2; wn3 berada dalam proporsi yang sama sebagai tekanan, C1; C2; C3
Zona nodal hidrostatik telah diperpanjang sampai node C-C-T atau C-T-T dengan mengasumsikan bagian ties diperpanjang melalui nodal zones akan dijangkarkan di sisi yang jauh dengan kait pada penguatan (penulangan) tie diluar nodal zone. Konsep ini direpresentasikan menggunakan hipotesis pelat jangkar di belakang titik pertemuan (joint). Area plat jangkar hipotetis dipilih sehingga tekanan bantalan pada pelat itu sama dengan tekanan yang bekerja pada sisi lain dari nodal zone. Daerah efektif bagian tie adalah kekuatan / tegangan tie dibagi dengan tekanan bantalan yang diijinkan untuk pertemuan struts pada sebuah node. Persyaratan untuk tekanan yang sama pada seluruh permukaan zona nodal hidrostatik cenderung mempersulit penggunaan zona nodal (nodal zone) tersebut.
bekerja pada sisi-sisi.
Extended nodal zones
Ini adalah zona nodal yang dibatasi oleh garis-garis besar zona dikompresi di persimpangan:
(a) struts,
(b) reaksi, dan
(c) diasumsikan bahwa lebar ties termasuk sebuah prisma beton konsentris dengan ties.
Ini diilustrasikan pada Gambar 3.11(a) di mana area yang diarsir lebih gelap adalah zona nodal hidrostatik dan zona teduh total adalah zona nodal diperpanjang. Zona nodal diperpanjang termasuk dalam wilayah tersebut yang diberi tekanan dalam
kompresi karena reaksi dan struts. kompresi ini menekankan membantu dalam transfer kekuatan dari strut ke strut, atau strut ke arah tie. Secara umum, Lampiran A menggunakan zona nodal yang diperpanjang di tempat zona nodal hidrostatik.
Hubungan antara dimensi zona nodal
Persamaan dapat diturunkan berkaitan lebar dari struts, ties, dan daerah bantalan jika diasumsikan bahwa ketiga tekanan adalah sama pada ketiga anggota untuk sebuah C-C-T Nodal Zone.
ws = wt cos θ + lb
dimana w
sin θ (3.13)
s adalah lebar strut, wt adalah lebar efektif dari tie, lb adalah panjang pelat bantalan, dan θ adalah sudut antara sumbu strut dan sumbu horisontal dari anggota.
Hubungan ini berguna untuk menyesuaikan ukuran zona nodal dalam model
strut-and-tie. Lebar strut bisa disesuaikan dengan mengubah wt atau lb
Resolusi gaya yang bekerja pada zona nodal (nodal zone)
, sesuai dengan waktu. Setelah ini dilakukan, perlu untuk memeriksa tekanan pada seluruh permukaan dari zona nodal. Keakuratan Persamaan 3.13 berkurang dengan adanya tekanan pada sisi yang menjadi lebih dan lebih merata. Persamaan 15 terdapat dalam Gambar 3.11 (ACI Gambar RA.1.6.), tetapi tidak dalam kode itu sendiri. Komite kode selanjutnya harus mempertimbangkan penambahan beberapa persamaan dalam komentar.
Jika lebih dari tiga gaya bekerja pada sebuah zona nodal dalam struktur dua-dimensi, sering perlu untuk menyelesaikan beberapa gaya yang diselesaikan dengan tiga gaya yang berpotongan. Atau, nodes dalam model strut-and-tie bertindak oleh
lebih dari tiga gaya dapat dianalisis dengan asumsi bahwa semua gaya strut dan tie bekerja di sepanjang node, dengan gaya pada satu sisi dari zona nodal sudah diselesaikan menjadi resultan tunggal strut selama desain zona nodal. Konsep ini diilustrasikan pada ACI Commentary Gambar RA.2.3
a. Baja satu lapis
b. Baja yang terdistribusi
Kekuatan tekan Efektif Zona Nodal
- Kuat tekan efektif zone nodal melalui tes
Beberapa percobaan kekuatan zona nodal tersedia. Pengujian dari sepuluh zona nodal yang berbentuk C-C-T dan sembilan C-T-T dilaporkan oleh Jirsa et al. (1991) menunjukkan bahwa fcu = 0.80 f’c dapat dikembangkan di daerah zona nodal jika benar dirinci. Untuk zona nodal yang bersifat C-C-T uji rata-rata / kekuatan yang dihitung adalah sebesar 1.17 dengan standardeviasi 0.14. Untuk zonanodal C-T-T hasil uji / kekuatan rata-rata yang dihitung sebesar 1.02. Dengan asumsi Φ = 1.0 sebagai perbandingan dengan kekuatan benda uji dan α1 = 0,85, ini sesuai dengan βn
- Kuat tekan efektif zona nodal dari kode lainnya = 0,94.
Rekomendasi FIP "Desain praktis struktur beton" Rekomendasi FIP membatasi nilai fcu
- Untuk wilayah node yang menahan satu atau lebih ikatan (ties): 0.85 f pada zona nodal dengan nilai-nilai berikut:
1cd
dimana f1cd
Untuk α
diberikan oleh Persamaan 8.
1 = 0,85 dan ΦSTM = 0.85 ini sesuai dengan βn
- Untuk pembebanan biaxial atau triaxially zona nodal C-C-C hanya menahan
struts saja:
= 0.65-0.71.
tekanan biaksial: hingga 1.20 f1cd (βn
tekanan triaksial: hingga 3.88 f
= 0.91)
Kode Kanada dan Spesifikasi AASHTO LRFD
Kode Kanada (1994) mendefinisikan kekuatan tekan efektif nodal, Φ fcu
- Untuk zona nodal dimuat oleh struts tekan dan daerah bantalan: 0.85 Φ
sebagai berikut:
cf’c
- Untuk nodal yang menahan hanya satu tie: 0.75 Φ
cf’ - Untuk nodal yang menahan lebih dari satu tie: 0.65 Φ
c cf’ dimana Φ c c Nilai β
= 0.60 dalam Kode Kanada
n dimaksudkan untuk mencerminkan pengaruh melemahnya diskontinuitas tegangan yang diperkenalkan ketika bagian ties yang diberi tekanan dalam ketegangan yang ditahan dalam sebuah node yang ditekankan dalam kompresi. Nilai-nilai dari Kode Kanada setara dengan βn
Spesifikasi AASHTO LRFD menggunakan nilai-nilai yang serupa pada Φ f
sebesar 0.80, 0.70, dan 0.61 di ACI.
cu
- Pemilihan kekuatan kompresi efektif wilayah nodal, f
.
Nilai f
cu
cu untuk wilayah nodal dari kode lain akan diringkas berikutnya. Untuk Kode Tahun 1999, pengurangan faktor kekuatan wilayah nodal diambil sebesar ΦSTM = 0.85. Kekuatan tekan efektif, fcu, akan didasarkan pada AASHTO dan nilai-nilai CSA, dimodifikasi untuk sesuai dengan faktor beban ACI, faktor α1, dan ΦSTM
Nilai berikut dipilih untuk dimasukkan dalam tahun Kode ACI 2002: = 0.85 menggunakan Persamaan 3.12.
→ untuk wilayah nodal C-C-C yang dibatasi oleh struts tekan dan daerah bantalan, βn
→ untuk wilayah nodal C-C-T yang ditahan oleh hanya satu tie, β = 1.0
n
→ untuk wilayah nodal C-T-T atau T-T-T yang ditahan oleh lebih dari satu tie, β
= 0.80
n = 0.60