BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Studi Eksperimental Kuat Lentur Pada Balok Beton Bertulang Dengan Perkuatan Baja Ringan Profil U Di Daerah Tarik

(1)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Beton merupakan salah satu bahan atau material yang paling banyak

dipakai sebagai bahan konstruksi di bidang teknik sipil, baik pada bangunan

gedung, jembatan, bendung, maupun konstruksi yang lain. Hal ini disebabkan

bahan campuran beton mudah didapat, lebih murah, praktis dalam pengerjaannya

dan mampu memikul beban yang cukup besar.

Beton terdiri dari agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air.

Beton terjadi karena adanya interaksi mekanis dan kimiawi antara agregat halus

dan agregat kasar yaitu pasir, batu atau batu pecah atau bahan sejenis lainnya,

dengan menambahkan secukupnya bahan perekat yaitu semen portland, dan air

sebagai pembantu untuk keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan

perawatan beton berlangsung.

Teknologi beton yang terus berkembang dan semakin dikenal masyarakat

saat ini menjadikan beton sebagai pilihan utama sebagai bahan konstruksi. Selain

bahan-bahannya mudah diperoleh, beton juga mempunyai beberapa keuntungan

seperti harganya relatif murah, mempunyai kuat tekan yang tinggi, mudah dalam

pengangkutan dan pembentukan serta mudah perawatannya.

Pada bangunan yang beresiko terhadap beban tambahan yang besar

diperlukan perkuatan struktur, sehingga meningkatkan kemampuan bangunan

tersebut atau menambahkan elemen struktur baru yang tidak tersedia atau

(2)

Perkuatan struktur biasanya dilakukan sebagai upaya pencegahan sebelum

struktur mengalami kehancuran sedangkan perbaikan struktur diterapkan pada

bangunan yang telah rusak sebagai upaya untuk mengembalikan fungsi struktur

seperti semula.

Pemilihan metode perkuatan harus memperhatikan beberapa hal yaitu

kapasitas struktur yang akan diperkuat, lingkungan dimana struktur berada,

peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga pelaksana serta batasan-batasan dari

pemilik seperti keterbatasan ruang kerja, kemudahan pelaksanaan, waktu

pelaksanaan dan biaya perkuatan.

2.2 Sifat Bahan 2.2.1 Beton

2.2.1.1 Mutu/Kuat Tekan Beton

Beton adalah bagian dari konstruksi yang dibuat dari campuran beberapa

material, sehingga mutunya akan sangat tergantung pada kondisi material

pembentuk beton dan proses pembuatannya. Untuk mendapatkan mutu yang

optimal maka bahan dan proses pelaksanaannya harus dikendalikan.

Jika semua bahan pembentuk beton merupakan material dengan kualitas

dan komposisi yang baik, maka hal lain yang mempengaruhi mutu beton adalah

kadar airnya. Beton dengan kadar air yang rendah akan menghasilkan mutu beton

yang lebih tinggi namun akan sulit dalam proses pengecorannya (workability

rendah), sedangkan beton dengan kadar air yang tinggi akan menghasilkan beton

dengan mutu yang lebih rendah tetapi lebih mudah dalam proses pengecorannya

(3)

Dalam perencanaan mutu beton, biasanya output yang dihasilkan adalah

fc’dalam satuan Mpa. Namun dalam spesifikasi teknis suatu proyek, yang

tercantumkan adalah mutu beton dengan menggunakan beton K. Mutu beton K

adalah kuat tekan karakteristik beton kg/cm2dengan benda uji kubus sisi 15 cm. Kuat tekan karakteristik ialah kuat tekan dimana dari sejumlah besar

hasil-hasil pemeriksaan benda uji, kemungkinan adanya kekuatan tekan yang kurang

dari itu terbatas sampai 5% saja. Yang diartikan dengan kuat tekan beton ialah

kuat tekan yang diperoleh dari pemeriksaan benda uji kubus yang bersisi 15

(+0,06) cm pada umur 28 hari.

Sedangkan fc’ adalah kuat tekan beton yang disyaratkan (dalam Mpa),

didapat berdasarkan hasil pengujian benda uji silinder berdiameter 15cm dan

tinggi 30cm. Perbandingan benda uji dengan kuat tekan dapat dilihat pada tabel

2.1.

Tabel 2.1.Tabel Perbandingan Benda Uji dan Kuat Tekan

Benda Uji Perbandingan Kuat Tekan

kubus 15 x 15 x 15 1,00

kubus 20 x 20 x 20 0,95

silinder Ø15 x 30 0,83

(4)

Dalam menentukan mutu beton diperlukan ketelitian karena jika salah

dalam mengkonversikan, maka mutu beton yang terpasang pada struktur akan

berbeda dengan mutu beton rencana. Jika mutu beton yang terpasang di lapangan

lebih rendah dari yang direncanakan, maka ada dua pilihan :

1. Dengan terpaksa struktur harus dibongkar dan dikerjakan ulang (rework).

2. Dilakukan analisis pada kekuatan strukturnya dan dapat diperkuat dengan

cara menambah balok dan kolom untuk memperkecil bentangan, balok dan

kolom ini bisa dari bahan beton maupun baja atau memperbesar dimensi

balok dan kolom tapi harus melalui perhitungan yang matang karena akan

menambah beban struktur dan mengurangi ruang yang harusnya tersedia.

2.2.1.2 Kekuatan Tarik Beton

Kuat tarik beton bervariasi antara 8% sampai 15% dari kuat tekannya.

Karena kuat tarik yang kecil menyebabkan beton dipenuhi oleh retak-retak halus.

Retak-retak ini tidak berpengaruh besar bila beton menerima beban tekan yang

menyebabkan retak menutup sehingga memungkinkan terjadinya penyaluran

tekanan. Jelas ini tidak terjadi bila balok menerima beban tarik.

Meskipun biasanya diabaikan dalam perhitungan desain, kuat tarik tetap

merupakan sifat penting yang mempengaruhi ukuran beton dan seberapa besar

retak yang terjadi. Selain itu, kuat tarik dari batang beton diketahui selalu akan

mengurangi jumlah lendutan. Karena kuat tarik beton tidak besar, hanya sedikit

usaha yang dilakukan untuk menghitung modulus elastisitas tarik dari beton.

Namun, berdasarkan informasi yang terbatas ini, diperkirakan bahwa nilai

(5)

Kuat tarik beton tidak berbanding lurus dengan kuat tekan ultimatnya fc’.

Meskipun demikian, kuat tarik ini diperkirakan berbanding lurus terhadap akar

kuadrat dari fc’. Kuat tarik ini cukup sulit diukur dengan beban-beban tarik aksial

langsung akibat sulitnya memegang spesimen uji untuk menghindari konsentrasi

tegangan dan akibat kesulitan dalam meluruskan beban-beban tersebut. Sebagai

akibat dari kendala ini, diciptakanlah dua pengujian yang agak tidak langsung

untuk menghitung kuat tarik beton. Keduanya adalah metode modulus keruntuhan

dan uji pembelahan silinder.

2.2.1.3 Tegangan-Regangan Beton

Tegangan didefinisikan sebagai tahanan terhadap gaya-gaya luar. Jika

suatu benda diberi gaya tarik atau tekan akan mengakibatkan adanya tegangan

antar partikel dalam material yang besarnya berbanding lurus dengan gaya yang

diterima. Perubahan tegangan partikel ini menyebabkan adanya pergeseran

struktur material yaitu regangan atau himpitan yang besarnya juga berbanding

lurus. Karena adanya pergeseran, maka terjadilah deformasi bentuk material

misalnya perubahan panjang menjadi L + ∆L (atau L - ∆L). Dimana L adalah

panjang awal benda dan ∆L adalah perubahan panjang yang terjadi. Rasio

perbandingan antara ∆L terhadap L inilah yang disebut strain (regangan) dan

dilambangkan dengan "ε" (epsilon). Dengan demikian didapatkan rumus:

ε = ...(2.1)

dimana : ε = regangan/strain

Δ l= perubahan panjang benda (cm)

(6)

Gambar 2.1Regangan (strain)

Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum atau fc’.

Perilaku beton tergantung pada hubungan regangan-tegangan yang terjadi di

dalam beton dan juga jenis tegangan yang dapat ditahan. Hal ini mengakibatkan

kurva hubungan tegangan-regangan untuk tiap beton berbeda-beda tergantung

nilai kuat tekannya seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar 2.2Kurva Tegangan Regangan Berbagai Kuat Tekan

Terlihat dari kurva tegangan-regangan beton yang berbeda, tampak bahwa

umumnya kuat tekan maksimum tercapai pada saat nilai satuan regangan tekan ε’

(7)

nilai regangansampai

dengan kuat tekan t

maksimum. Regangan

tekan terluar adalah 0,003

kurva tegangan-regan

pai benda uji hancur pada nilai ε’ mencapai 0,003

tinggi lebih getas dan akan hancur pada

gan kerja maksimum yang diperhitungkan di

h 0,003 sebagai batas hancur. Secara umum unt

angan terlihat pada gambar berikut.

Gambar 2.3Kurva Tegangan Regangan

lastisitas Beton

on dengan berat isi antara 1500 kg/m3sampai 2500 on dapat dihitung dengan rumus :

= 0,043 wc√fc’ ... modulus elastisitas beton tekan (MPa)

berat isi beton (kg/m3)

kuat tekan beton (MPa)

untuk beton normal dengan berat isi ± 2300

on dapat dihitung dengan rumus :

= 4700√fc’ ... modulus elastis beton tekan (MPa)

kuat tekan beton (MPa)

0,003-0,005. Beton

da nilai regangan

(8)

2.2.2 Baja Tulangan

Tulangan yang digunakan pada struktur beton terdapat dalam bentuk

batang atau anyaman kawat yang dilas (welded wire fabric). Batang tulangan

dibedakan antara tulangan polos (plain bar) dan tulangan ulir (deformed bar).

Tulangan ulir adalah tulangan yang diberi ulir melalui proses rol pada

permukaanya (polanya tergantung dari pabrik pembuatnya). Ulir pada tulangan

bermanfaat untuk mendapatkan ikatan yang lebih baik antara beton dan baja.

Tulangan polos jarang digunakan kecuali untuk membungkus tulangan

longitudional, terutama pada kolom.

2.2.2.1 Mutu Baja Tulangan

Menurut SNI 03 - 1729 - 2002, baja struktur dapat dibedakan berdasarkan

kekuatannya menjadi beberapa jenis, yaitu:

Tabel 2.2.Tabel Mutu Baja

Jenis Baja Kuat Leleh (fy)

MPa

Tegangan Tarik Batas (fu)

MPa

BJ 34 210 340

BJ 37 240 370

BJ 41 250 410

BJ 50 290 500

BJ 55 410 550

(9)

2.2.2.2 Jenis-jenis Material Baja

Jenis material baja yang ada di pasaran saat ini terdiri dariHot Rolled Steel danCold Formed Steel(Baja Ringan).

1.Hot Rolled Steel(Baja Canai Panas)

Hot rolled steel(baja canai panas) adalah material baja yang dihasilkan dari proses pengerolan panas. Proses pembuatannya melalui beberapa

tahapan antara lain melalui proses thermomekanik dan proses

desulfurisasi. Baja jenis ini dapat dipergunakan untuk berbagai

penggunaan dari kualitas umum/ komersil hingga kualitas khusus

seperti struktur rangka baja, tiang pancang, komponen alat berat, dan

komponen kendaraan bermotor, fabrikasi umum, pipa dan tabung

bertekanan tinggi, baja tahan korosi, cuaca, boilers, dan lain-lain.

Ketebalan pelathot rolled steelberkisar antara 0,18 - 25 mm sedangkan lebarnya berkisar antara 600 - 2060 mm, produk pelat hot rolled steel dapat berupa pelat ataucoildan berupa HRC-PO.

2.Cold Formed Steel(Baja Canai Dingin)

Cold formed steel (baja canai dingin) adalah baja yang dihasilkan dari proses pengerolan dingin. Material baja ini memiliki sifat tipikal

berbeda secara signifikan dengan material baja hot rolled steel. Cold formed steelmemiliki kualitas permukaan yang lebih baik, ukuran yang lebih presisi serta memiliki sifat mekanis dan formability yang sangat

baik. Material jenis ini umumnya dipergunakan dalam proses

(10)

mm untuk pelat yang mengalami penguatan (annealed steel) dan

ketebalan maksimum 2 mm untuk pelat dalam bentuk gulungan

(unannealed steel).

2.2.2.3 Macam-macam Profil Baja

Profil baja struktural yang tersedia di pasaran terdiri dari banyak jenis dan

bentuk. Semua bentuk profil tersebut mempunyai kelebihan dan kelemahan

masing-masing. Beberapa jenis profil baja menurut ASTM bagian I diantaranya

adalah profil IWF, O, C, profil siku (L), tiang tumpu (HP), dan profil T structural.

Gambar 2.4Profil Baja

Profil IWF terutama digunakan sebagai elemen struktur balok dan kolom.

Semakin tinggi profil ini, maka semakin ekonomis untuk banyak aplikasi profil M

mempunyai penampang melintang yang pada dasarnya sama dengan profil W, dan

juga memiliki aplikasi yang sama.

Profil S adalah balok standar Amerika. Profil ini memiliki bidang flens

(11)

konstruksi, tetapi masih digunakan terutama untuk beban terpusat yang sangat

besar pada bagian flens.

Profil HP adalah profil jenis penumpu (bearing type shape) yang

mempunyai karakteristik penampang agak bujur sangkar dengan flens dan web

yang hampir sama tebalnya. Biasanya digunakan sebagai fondasi tiang pancang.

Bisa juga digunakan sebagai balok dan kolom, tetapi umumnya kurang efisien.

Profil C atau kanal mempunyai karakteristik flens pendek, yang mempunyai

kemiringan permukaan dalam sekitar 1:6. Biasanya diaplikasikan sebagai

penampang tersusun, bracing tie, ataupun elemen dari bukaan rangka (frame

opening).

Profil siku atau profil L adalah profil yang sangat cocok untuk digunakan

sebagai bracing dan batang tarik. Profil ini biasanya digunakan secara gabungan,

yang lebih di kenal sebagai profil siku ganda. Profil ini sangat baik untuk

digunakan pada struktur truss.

2.3 Beton Bertulang

Material konstruksi beton bertulang mempunyai sifat yang unik

dibandingkan dengan material lain seperti kayu, baja, aluminium atau plastik

karena beton bertulang adalah material konstruksi yang menggunakan dua jenis

bahan yang berbeda secara bersamaan.

Beton bertulang merupakan gabungan yang logis dari dua jenis

bahan/material yaitu beton polos dan tulangan baja. Beton polos merupakan bahan

yang memiliki kekuatan tekan yang tinggi akan tetapi mempunyai kekuatan tarik

(12)

Sedangkan tulangan baja akan memberikan kekuatan tarik yang besar

sehingga tulangan baja akan memberikan kekuatan tarik yang diperlukan. Dengan

adanya kelebihan masing-masing elemen tersebut, maka konfigurasi antara beton

dan tulangan baja diharapkan dapat saling bekerja sama dalam menahan

gaya-gaya yang bekerja dalam struktur tersebut, dimana gaya-gaya tekan ditahan oleh beton,

dan tarik ditahan oleh tulangan baja.

Dengan demikian prinsip-prinsip yang mengatur perencanaan struktur dari

beton bertulang dalam beberapa hal berbeda dengan prinsip-prinsip yang

mengatur perencanaan struktur dari bahan yang terdiri dari satu macam saja.

Gambar 2.5 memperlihatkan kekuatan balok yang secara nyata dapat

ditingkatkan dengan menambahkan batangan-batangan baja di daerah tarik. Baja

tulangan yang mampu menerima tekan dan tarik juga dimanfaatkan untuk

menyediakan sebagian dari daya dukung kolom beton dan kadang-kadang di

dalam daerah tekan balok.

Gambar 2.5Letak Tulangan dalam Balok Beton Bertulang

2.4 Struktur Komposit

Struktur komposit (Composite) merupakan struktur yang terdiri dari dua

(13)

kesatuan dalam menahan gaya atau beban luar. Struktur komposit memanfaatkan

sifat fisik dan mekanik masing-masing bahan sehingga akan diperoleh komponen

yang lebih baik dan mempunyai kelebihan-kelebihan tertentu bila dibandingkan

dengan bahan yang membentuknya.

Perencanaan komposit mengasumsikan bahwa baja dan beton bekerja

sama dalam memikul beban yang bekerja, sehingga akan menghasilkan desain

elemen yang lebih ekonomis. Di samping itu, struktur komposit juga mempunyai

beberapa kelebihan, di antaranya adalah lebih kuat (stronger) dan lebih kaku

(stiffer) daripada struktur non-komposit.

2.4.1 Metode Pelaksanaan Struktur Komposit

Perancangan balok komposit disesuaikan dengan metode yang digunakan

di lapangan. Ada dua metode yang biasanya digunakan dalam pelaksanaan di

lapangan yaitu dengan pendukung (perancah) dan atau tanpa pendukung.

Jika tanpa pendukung, balok baja akan mendukung beban mati primer

selama beton belum mengeras. Beban mati sekunder serta beban-beban lain akan

didukung oleh balok komposit yang akan berfungsi jika beton telah mengeras dan

menyatu dengan baja.

Jika dengan pendukung, selama beton belum mengeras, beban mati primer

akan dipikul oleh pendukung. Setelah beton mengeras dan penunjang dilepas,

(14)

2.5 Lentur Murni

Balok melentur adalah suatu batang yang dikenakan oleh beban-beban

yang bekerja secara transversal terhadap sumbu pemanjangannya. Beban-beban

ini menciptakan aksi internal, atau resultan tegangan dalam bentuk tegangan

normal, tegangan geser dan momen lentur. Beban samping (lateral loads) yang

bekerja pada sebuah balok menyebabkan balok melengkung atau melentur,

sehingga dengan demikian mendeformasikan sumbu balok menjadi suatu garis

lengkung.

Jenis-jenis lenturan dapat dibedakan sebagai berikut:

1. Lenturan Murni (Pure Bending)

Lenturan dihasilkan oleh kopel dan tidak ada gaya geser transversal yang

bekerja pada batang. Balok dengan lenturan murni hanya mempunyai

tegangan normal (tegangan lentur tarik dan tekan).

2. Lenturan Biasa (Ordinary Bending)

Lenturan dihasilkan oleh gaya-gaya yang bekerja pada batang dan tidak

terdapat kopel. Balok dengan lenturan biasa mempunyai tegangan normal

dan tegangan geser.

Jika sebuah balok beton bertulang dengan perletakan sederhana diberi dua

beban simetris maka bagian tengah bentang tidak memiliki gaya lintang tetapi

memikul momen kopel. Hal inilah yang disebut dengan lentur murni seperti

(15)

Gambar 2.6Diagram Momen dan Lintang

Gambar 2.7Diagram Penyebaran Tegangan Normal

Untuk balok dari bahan homogen dan elastis berlaku rumus lenturan

sebagai berikut:

f =

.

=

. ...(2.4)

dimana: f = tegangan lentur

M = momen yang bekerja pada balok

c = jarak serat terluar terhadap garis netral, baik di daerah

tekan maupun tarik

(16)

2.6 Kuat Lentur Balok Persegi

Distribusi tegangan tekan beton pada penampang bentuknya setara dengan

kurva tegangan-regangan tekan beton. Bentuk distribusi tegangan tersebut berupa

garis lengkung dengan nilai nol pada garis netral, seperti pada gambar 2.8 :

Gambar 2.8Distribusi Tegangan-Regangan

Pada suatu komposisi tertentu balok menahan beban sedemikian hingga

regangan tekan lentur balok maksimum (ε’b maks) mencapai 0,003 sedangkan tegangan tarik baja tulangan mencapai luluh fy. Apabila hal demikian terjadi,

penampang dinamakan mencapai keseimbangan regangan, atau disebut

penampang bertulang seimbang. Dengan demikian berarti bahwa untuk suatu

komposisi beton dengan jumlah baja tertentu akan memberikan keadaan hancur

tertentu pula.

Momen batas adalah momen akibat beban luar yang timbul tepat pada saat

terjadi hancur. Momen mencerminkan kekuatan atau disebut sebagai kuat lentur

ultimate balok. Kuat lentur suatu balok beton tersedia karena berlangsungnya

mekanisme tegangan-regangan dalam yang timbul di dalam balok yang pada

(17)

N_D adalah resultan gaya tekan dalam, merupakan resultan gaya tekan pada daerah di atas garis netral. Sedangakan N_T adalah resultan gaya tarik dalam, merupakan jumlah seluruh gaya tarik yang diperhitungkan untuk

daerah di bawah garis netral. Kedua gaya ini, arah garis kerjanya sejajar,

sama besar tapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak z sehingga

membentuk Koppel momen tahanan dalam dimana nilai maksimumya disebut

sebagai kuat lentur atau momen tahanan penampang komponen struktur

terlentur.

Momen tahanan dalam akan menahan atau memikul momen lentur rencana

aktual yang ditimbulkan oleh beban luar. Menentukan momen tahanan dalam

merupakan hal yang kompleks sehubungan dengan bentuk diagram tegangan

tekan di atas garis netral yang berbentuk garis lengkung. Kesulitan tidak hanya

pada waktu menghitung besarnya N_D, tetapi juga menentukan letak garis netral kerja gaya relatif terhadap pusat berat tulangan baja tarik. Untuk

menentukan momen tahanan dalam, yang penting adalah mengetahui terlebih

dahulu resultan total gaya beton tekan ND, dan letak garis kerja gaya dihitung

(18)

Gambar 2.9Blok Tegangan Ekivalen

Berdasarkan bentuk empat persegi panjang seperti tampak pada gambar

2.9, intensitas tegangan tekan beton rata-rata ditentukan sebesar 0,85f’c dan

dianggap bekerja pada daerah tekan dari penampang balok sebesar b dan sedalam

a, yang mana besarnya ditentukan dengan rumus :

a=β_{1.c ...(2.5)}

dimana : c = jarak serat terluar ke garis netral

β1= konstanta merupakan fungsi dari kuat tekan.

Standar SK–SNI T–15–199–03, menetapkan nilai β1 = 0,85 untuk f’c ≤

30 MPa, berkurang 0,008 untuk setiap kenaikan 1 Mpa kuat beton dan nilai

(19)

2.7 Perilaku Defl

lurus yang memperli

pada balok dalam da

efleksi pada Balok

lok beton bertulang dibebani secara berangsu

encapai suatu harga yang menyebabkan balok

antara beban defleksi pada balok beton b

adi bentuk trilinier seperti berikut:

ubungan Antara Beban dan Defleksi pada Balok B

ondisi praretak, dimana balok beton bertulang beba

ondisi pascaretak, dimana balok beton bertulang

ngalami retak namun masih terkontrol sehingga t

h/hancur

ondisi pasca-serviceability, dimana tegangan pada

h mencapai tegangan lelehnya

si praretak, kurva dari beban defleksi masih m

rlihatkan perilaku elastis penuh. Tegangan ta

daerah ini masih lebih kecil dari tegangan

h merupakan garis

n tarik maksimum

(20)

Kekuatan lentur EI balok dapat diestimasi dengan menggunakan Modulus Young

(Ec) dari beton dan momen inersia penampang beton bertulang tak retak.

Daerah praretak diakhiri dengan mulainya retak pertama dan mulai

bergerak menuju daerah pascaretak. Hampir semua balok beton bertulang berada

di daerah ini pada saat beban bekerja. Untuk suatu balok di atas tumpuan

sendi-rol, retak akan semakin lebar pada daerah lapangan dan semakin ke arah tumpuan

retak semakin kecil.

Apabila terjadi retak, konstribusi kekuatan tarik beton sudah dikatakan

tidak ada lagi. Maka, kekuatan tarik akan dipikul sepenuhnya oleh tulangan.

Daerah batas kekuatan tarik dan tekan antara balok beton dan tulangan terlihat

pada gambar 2.11 berikut.

Gambar 2.11Daerah Batas Kekuatan Tarik dan Tekan

Pada gambar 2.11 di atas, bagian tekan atau sebatas y dipikul oleh beton

dan tulangan As’ sedangkan bagian tarik atau daerah y ke bawah dipikul oleh

tulangan As. Berarti kekuatan lentur penampang beton telah berkurang hingga

kurva beban defleksi di daerah pascaretak semakin landai dibandingkan dengan

(21)

hingga mencapai suatu harga berupa batas bawah keruntuhan. Pada saat

mencapai batas runtuh, distribusi kekuatan tarik beton terhadap balok dapat

diabaikan.

Pada daerah pasca-serviceability, jika beban terus bertambah, maka

regangan pada tulangan tarik akan terus bertambah melebihi regangan lelehnya.

Bila balok terus mengalami defleksi tanpa adanya beban tambahan dan retaknya

semakin terbuka hingga letak titik penampang retak transformasinya terus

mendekati garis tepi yang tertekan. Akhirnya terjadi keruntuhan tekan sekunder

yang dapat mengakibatkan kehancuran total pada daerah momen maksimum dan

diikuti keruntuhan.

2.8 Ragam Keruntuhan

2.8.1 Keruntuhan Lentur Akibat Kondisi Batas ( Ultimate )

Untuk menerangkan apa yang dimaksud dengan kekuatan batas atau kuat

ultimate maka akan ditinjau struktur balok beton bertulang yang diberi beban

terpusat secara bertahap sampai runtuh (tidak kuat menerima tambahan beban

lagi). Keruntuhan yang akan ditinjau adalah lentur. Agar dapat diperoleh

suatu keruntuhan lentur murni maka digunakan konfigurasi dua buah beban

terpusat yang diletakkan simetri sehingga di tengah bentang struktur tersebut

hanya timbul momen lentur saja (tidak ada gaya geser).

Penampang di tengah diberi sensor-sensor regangan untuk mengetahui

tegangan yang terjadi. Tegangan yang terjadi di sepanjang balok bervariasi seperti

(22)

Gamb

Beban diberika

tengah bentang sehingga

yang disebut diagram

pada gambar 2.13.

G

mbar 2.12Variasi Tegangan Sepanjang Balok

rikan secara bertahap dan dilakukan pencata

hingga dapat dilihat tiga tahap perilaku balok aki

am momen-kurvatur. Diagram momen-kurvat

Gambar 2.13Diagram Momen-Kurvatur ok

atatan lendutan di

ok akibat beban atau

(23)

Pada diagram momen-kurvatur, θ adalah perubahan sudut balok dalam

panjang tertentu yang besarnya dihitung dengan persamaan 2.6 di mana ϵ adalah

regangan pada serat balok yang berjarak y dari sumbu netral balok:

=

ϵ ...(2.6)

Tahap pertama diagram momen-kurvatur adalah momen-momen kecil

yang lebih kecil daripada momen retak Mcrdi mana seluruh penampang melintang

balok mampu menahan lentur. Pada kisaran ini, regangan yang terjadi kecil dan

diagram hampir vertikal dan menyerupai garis lurus.

Ketika momen bertambah hingga melebihi momen retak, kemiringan

kurva akan sedikit berkurang karena balok tidak cukup kaku seperti pada tahap

awal sebelum beton mulai retak. Diagram akan mengikuti garis yang hampir lurus

dari Mcr, hingga ke titik di mana tulangan mengalami tegangan sampai titik

lelehnya. Agar tulangan baja meleleh, diperlukan beban tambahan yang cukup

besar untuk meningkatkan lendutan balok.

Setelah tulangan meleleh, balok memiliki kapasitas momen tambahan

yang sangat kecil sehingga hanya sedikit saja beban tambahan yang diperlukan

untuk secara substansial meningkatkan putaran sudut dan lendutan. Kemiringan

diagram sekarang sangat datar.

Keruntuhan yang didahului oleh lendutan atau deformasi yang besar

seperti yang diperlihatkan pada balok di atas disebut keruntuhan yang bersifat

daktail. Sifat seperti itu dapat dijadikan peringatan dini mengenai kemungkinan

akan adanya keruntuhan sehingga pengguna struktur bangunan mempunyai waktu

untuk menghindari struktur tersebut sebelum benar-benar runtuh, dengan

(24)

Keruntuhan lentur tersebut dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda :

1. Keruntuhan tarik, terjadi bila jumlah tulangan baja relatif sedikit

sehingga tulangan tersebut akan leleh terlebih dahulu sebelum

betonnya pecah, yaitu apabila regangan baja (εs) lebih besar dari regangan beton (εy). Penampang seperti itu disebut penampang under-reinforced, perilakunya sama seperti yang diperlihatkan pada balok uji yaitu daktail (terjadinya deformasi yang besar sebelum runtuh).

2. Keruntuhan tekan, terjadi bila jumlah tulangan relatif banyak

maka keruntuhan dimulai dari beton sedangkan tulangan bajanya

masih elastis, yaitu apabila regangan baja (εs) lebih kecil dari regangan

beton (εy). Penampang seperti itu disebut penampang over-reinvorced, sifat keruntuhannya adalah getas (non-daktail). Suatu kondisi yang

berbahaya karena penggunaan bangunan tidak melihat adanya deformasi

yang besar yang dapat dijadikan pertanda bilamana struktur tersebut mau

runtuh, sehingga tidak ada kesempatan untuk menghindarinya terlebih

dahulu. Semua balok yang direncanakan sesuai peraturan diharapkan

berperilaku seperti itu.

3. Keruntuhan seimbang, jika baja dan beton tepat mencapai kuat batasnya,

yaitu apabila regangan baja (εs) sama besar dengan regangan beton (εy). Jumlah penulangan yang menyebabkan keruntuhan seimbang dapat

dijadikan acuan untuk menentukan apakah tulangan relatif sedikit atau