Suyono Nt.'s (brief) note and draft: Tinjauan penulangan Balok tinggi

Berikut dilakukan perbandingan awal hasil desain penulangan pada balok tinggi menerus (Strut and Tie Method) dengan SAP2000 (Shell reinforcemenet, please refers to official docs). Data-data perhitungan dan hasil penulangan STM diambil dari Singh, B. et all (2006)

- Balok dimensi, b*h = 500*2000mm

- Bearing plate dims, l*b = 600*500 mm, t assumed to be 50 mm

- Concerte cover, cv = 30 mm, bars dia 16mm (assumed)

- Mutu beton, f'c = 24 MPa, Ec = 23025.20 MPa

- Baja tulangan, fy = 415 MPa

- Gaya yg bekerja sudah terfaktor

Fz_left = 1500/5 = 300 kN; Fz_right = 2000/5 = 400 kN

Walau kedua metode tersebut berbeda dan tidak dapat dibandingkan langsung sehingga dalam hal ini hanyalah merupakan studi perbandingan awal, secara garis besar perbedaan yg terlihat pada kedua metode tersebut adalah Faktor reduksi kekuatan tulangan tarik pada STM adalah 0.75 sedangkan SAP200 digunakan default nilai 0.9, sedangkan lainnya adalah pengecekan thd tegangan tekan beton yang terjadi, kebutuhan dimensi bearing plate, pengecekan pengangkuran dan kebutuhan tulangan minimum begel tegak dan mendatar.

Hasil STM dari pustaka

Batasan Kekuatan tekan beton ijin, phi*fcu = 0.85*Bheta*f'c = 15.30 Mpa

Tulangan atas, As_req = 640 mm2

Tulangan bawah (left) As_req = 1607.71 mm2

(right), As_req = 2250.28 mm2

Tul. tarik minimum, As_min = 0.04*(f'c/fy)*b*d = 2226.50mm2

Tul. tegak/begel tinjauan retak, As_crack = 1462.26mm2/m'

Sumbu-1(X global)

Reinforcement intensity (mm2/mm)

Sumbu-2 (Z global)

Hasil SAP200-Concrete Shell Reinforcement

Concrete stress output S1&S2 perlu perhitungan lanjut dgn lingkaran Mohr (biaxial stress,nilai f'c meningkat)

Tulangan atas

As_req = Avg(1.31438,0.609226,0.23514)*(222.22*2)*2 = 639.62mm2

As(ver) = 639.62*(0.9/0.75) = 767.54mm2

Tulangan tengah (mid)

As_req = Avg(0.353441,0.419726,0.360942)*(222.22*2)*2 = 336.02mm2

As(ver) = 336.02*(0.9/0.75) = 403.22mm2

Tulangan bawah (left)

As_req = Avg(1.965236,1.23601,0.752096,0.431844)*(222.22*3)*2 = 1461.71mm2

As(ver) = 1461.71*(0.9/0.75) = 1754.05mm2

Tulangan bawah (right)

As_req = Avg(2.806077,1.767058,1.067494,0.720944)*(222.22*3)*2 = 2120.50mm2

As(ver) = 2120.50*(0.9/0.75) = 2544.60mm2

Tulangan tegak (vertical/crack)

As_req = Avg(0.813851,1.698905,0.227891,0.274861,0.169771)*(225*3.5)*2=1003.36mm2

As(ver) = 1003.36*(1000/787.5)*(0.9/0.75)=1528.92mm2

Walau masih merupakan studi perbandingan awal, pada kasus ini terlihat SAP2000 dapat memprediksikan kebutuhan tulangan pada balok tinggi (stress discontinuity) jika dimodelkan dgn mesh yg halus (fine). Dalam pemodelan ini meshing yang digunakan masih kurang halus terutama pada pertemuan perbedaan material concrete dgn steel (bearing). Pada desain penulangan menggunakan STM hanya ditinjau konsentrasi penulangan pada bagian atas dan bawah (add horizontal stirrups), sedangkan pada hasil SAP2000 terlihat adanya kebutuhan penulangan pada bagian tengah tinggi balok.

Concrete principal compression stress (N/mm2)

Bentuk distribusi tegangan prinsipal beton tekan yang terjadi berbentuk bottled types struts. Perlu diadakan perbadingan lain pada jenis balok tinggi lain seperti berlubang, kantilever/corbel, perbedaan ketinggian, dan pada balok miring/tappered.

Pada keadaan tertentu dibutuhkan lubang pada balok misal untuk keperluan utilitas. Daerah lubang pada balok tersebut riskan terhadap retak akibat konsentrasi tegangan, retak tersebut dapat diprediksikan secara kasar dengan SAP2000, tujuannya adalah meberikan tulangan praktis ekstra pada daerah tersebut. Dibawah adalah prediksi retak dan kebutuhan tulangan berdasarkan hasil penelitian oleh Wigroho, H.,Y., etall (2008).

Dimensi Penampang balok uji dan pembesiannya. Data mutu beton f'c=44.516 Mpa, sehingga Ec=4700*Sqrt(f'c) = 31358.54 Mpa, angka perbandingan poisson v=0.2 sedangkan mutu baja fy=Avg(338.71,317.59,345.24)=333.84 Mpa. Perbedaan asumsi model rujukan tumpuan sendi-rol sedangkan disini adalah tumpuan sendi-sendi dengan memamfaatkan sumbu simetri untuk kemudahahan pemodelan.