Design Penulangan HAKI

7/22/2019 Design Penulangan HAKI

1/25

SHORTCOURSE HAKI

21AGUSTUS08|HOTELBOROBUDUR|JAKARTAINDONESIA|DetailingBalok 1

Seismic Design for

Flexural Member in a

Special Moment Resisting Frame

ByIswandiImran&FajarHendrik

Balok yang tampak pada gambar di samping merupakan bentuk tipikal balok pada struktur

rangka pemikul momen khusus suatu gedung perkantoran di zone gempa 4. Balok menyangga

beban mati yang tidak terfaktor sebesar 20 kN/m, dan beban hidup tidak terfaktor 10 kN/m.

Kuat tekan beton, fc direncanakan 30 MPa, dan kuat leleh baja tulangan, fyrencana 400 MPa.

Kolom i adalah kolom eksterior, berdimensi 600 mm x 600 mm. Kolom j merupakan kolom

interior. Sama halnya dengan kolom i, kolom j juga berdimensi 600 mm x 600 mm. Kuat tekan

beton rencana untuk kedua kolom sama dengan kuat tekan beton rencana untuk balok, yaitu fc

= 30 MPa, dan kuat leleh baja tulangan, fy= 400 MPa.

Selama masa layannya, balok direncanakan akan menerima beban gempa, yang

Akibat goyangan ke kanan, di ujung interior akan terbentuk momen negatif sebesar 318kN-m, dan di ujung eksterior akan terbentuk momen positif 112 kN-m.

Akibat goyangan ke kiri, di ujung interior akan terbentuk momen positif 124 kN-m,sedangkan di ujung eksterior akan terbentuk momen negatif 368 kN-m.

Untuk kedua arah goyangan, momen positif maksimum di tengah bentang = 143 kN-m.

Problem :

Desain penulangan balok!!!


2/25

SHORTCOURSE HAKI


Gambar 1. Memperlihatkan sketsa balok yang mengalami goyangan ke arah kanan.

Gambar 2. dan Gambar 3. memperlihatkan balok yang dimodelkan mengalami goyangan

ke kanan dan ke kiri, dan diagram momen yang bekerja pada balok akibat kombinasi

pembebanan gravitasi dan pembebanan seismik.

Gambar 1. Sketsa balok dan kolom yang mengalami goyangan akibat gempa. Gambar 2. Sketsa balok yang dimodelkan mengalami

goyangan ke kanan dan ke kiri.


3/25

SHORTCOURSE HAKI


Tabel 1. Momen-momen Ujung dan Tengah Bentang Akibat Pembebanan Seismik dan

Gravitasi.

Kondisi Lokasi ArahMomen ArahGoyangan Mu(kNm)1 UjungInterior Negatif Kanan 318

2 UjungEksterior Negatif Kiri 368

3 UjungEksterior Positif Kanan 112

4 UjungInterior Positif Kiri 124

5 TengahBentang Positif Keduanya 143

Gaya aksialtekan terfaktor pada balok akibat kombinasi beban gravitasi dan beban gempa

= 22kN.

Rencana balok yang akan digunakan.

Type Dimensionfc

(MPa)

fy(MPa)

B1

Beam1

Width(mm)

Depth(mm)

Length(mm)

400

600

6000

30

400

Gambar 3. Diagram momen yang bekerja pada balok

akibat pembebanan seismik & gravitasi.


4/25

SHORTCOURSE HAKI


Rencana kolom yang akan digunakan untuk kolom i dan j.

Type Dimensionfc

(MPa)

fy(MPa)

C2Column 2

Width(mm)

Depth(mm)

Length(mm)

600 600 3700 30 400

Type Dimensionfc

(MPa)

fy(MPa)

C2Column 2

Width

(mm)Depth

(mm)Length

(mm)

600 600 3700 30 400

Stepbystep Detailing Reinforcement (Penulangan)1. Gaya Aksial Tekan terfaktor.

Gaya aksial tekan terfaktor pada komponen struktur tidak melebihi 0,1 Agfc'Ag = (400 mm x 600 mm) = 240,000.00 mm2

0,1 Agfc' = 720 kN.Gaya aksial tekan terfaktor pada balok akibat kombinasi beban gravitasi danbeban gempa=22kN.

Elemen yang didesain merupakan elemen

lentur dan bukan kolom.Gambar 4. Sketsa balok-kolom yang dimodelkan.


5/25

SHORTCOURSE HAKI


2. Bentang Bersih.

Bentang bersih komponen struktur tidak boleh kurang dari 4 kali tinggi efektifelemen struktur.Lb = 6000 mm.Ln = 6000 mm 600 mm = 5400 mm.de = tinggi efektif balok = 600 mm 40 mm (cover) = 560 mm.4de = 4 x 560 mm = 2240 mm < L n.

Elemen bukan merupakan deep beam.

3. b/d ratio.Perbandingan lebar terhadap tinggibalok tidakbolehkurangdari 0,3 .b/d ratio = 400 mm / 600 mm = 0,67 > 0,3

Terpenuhi

4. Lebar Balok. Tidak boleh kurang dari 250 mm.

Terpenuhi

Tidak boleh lebih dari lebar kolom penumpu (diukur pada bidang tegaklurus terhadap sumbu longitudinal komponen struktur lentur) ditambah

jarak pada tiap sisi kolom penumpu yang tidak melebihi 3/4 tinggikomponen struktur lentur.Lebar kolom i = 600 mm > Lebar balok = 400 mm.Lebar kolom j = 600 mm > Lebar balok = 400 mm.

Terpenuhi.Gambar 5. Tinggi efektif balok.


6/25

SHORTCOURSE HAKI


5. Baja Tulangan Untuk Lentur

Kondisi 1, Interior support, momen negatif, goyangan ke kanan.

Mu = 318kN-m.

a. Baja Tulangan yang dibutuhkan untuk lentur.Diasumsikan yang terjadi adalah perilaku balok persegi, dan ada 2layertulangan. Sebagai pendekatan kita boleh mengabaikan tulangan tekan(jika ada).

Dimensi tulangan harus dibatasi sehingga dimensi kolom paralelterhadap tulangan sekurangkurangnya 20 db.Diameter maksimum baja tulangan = 30 (Sebagai trialawal gunakan D19).Tinggi efektif balokd = de= 600 mm (40 + 10 + 19 + 19) mm= 512mm.

Asumsikan bahwa:j = 0,85.= 0,8.

318 10

0,8 400 0,85 512 2.283 .

SHORTCOURSE HAKI


7/25

SHORTCOURSE HAKI


Jenis DimensiAs

(mm2)

Diameter

22

mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar(mm

2)

5

22

379,94

2183Diameter

19mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar(mm

2)

1 19 283,39

Jumlah baja tulangan yang diperlukan 5buah D22ditambah 1buahD19.dt= de= 600 mm (40 + 10 + 22 + 19) mm = 509mm.Checkmomen nominal:

0,85 2183 400

0,85 30 400

86 .

2 0,8 2183 400 509 10 . (OK)

b. Cek Asminimum.

_ 4

304 400 400 600

.Tapi tidak boleh kurang dari 1,4

1,4 400400 600 .

Ok, syarat tulangan minimum terpenuhi.

Gambar 6. Sketsa penulangan untuk memenuhi kebutuhan

momen kondisi 1.

SHORTCOURSE HAKI


8/25

SHORTCOURSE HAKI


c. Cek rasio tulangan

2183

400 600 ,.

0,85 600600 0,85

0,85 30400 600600 400 , .

0,75 0,75 0,03251 , .Batas tulangan maksimum berdasarkan Pasal 23.3.2 adalah 0,025.

Ok, < 0,75 b. Syarat tulangan maksimumterpenuhi.

d. Check, apakah penampang tension-controlled(berdasarkan ACI31805) ?

86509 , .

0,375 0,375 0,85 ,.Ok, a/dt< atcl/dt. Desain tulangan: under

reinforced.

e. Reinforcement:

Gunakan 5bajatulanganD22+1bajatulanganD19, dipasang 2 layerdengan jarak bersih antar layer 2 db= 2 x 19 mm = 38 mm 4cm>2,5cm

(OK).

SHORTCOURSE HAKI


9/25

SHORTCOURSE HAKI


Kondisi 2, Exterior support, momen negatif, goyangan ke kiri.

Mu = 368kN-m.

a. Baja Tulangan yang dibutuhkan untuk lentur.Diasumsikan yang terjadi adalah perilaku balok persegi, dan ada 2layertulangan. Tulangan tekan (jika ada) diabaikan.d = de= 600 mm (40 mm + 10 + 19 mm + 19 mm) = 512mm.Asumsikan bahwa:j

= 0,85.

= 0,8.

368 100,8 400 0,85 512

. .

Jenis DimensiAs

(mm

2)

Diameter

22mm

Jumlah Diameter(mm)

Luas/bar

(mm2)

6 22 379,94

2563Diameter

19mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar(mm

2)

1 19 283,39

Diperlukan 6bajatulanganD22dan 2bajatulanganD16.dt= de= 600 mm (40 + 10 + 22 + 19) mm = 509mm.CheckMn?

SHORTCOURSE HAKI


10/25

SHORTCOURSE HAKI


0,85 2563 400 0,85 30 400

101 .

0,8 2563 400 509 10 . (OK)

b. Cek Asminimum._ 4

304 400 400 600 .

Tapi tidak boleh kurang dari 1,4

1,4 400400 600 .


c. Cek rasio tulangan 2563400 600 ,.

0,85 600600 0,85

0,85 30400

600600 400

, .0,75 0,75 0,03251 ,.

Batas tulangan maksimum berdasarkan Pasal 23.3.2 adalah 0,025.Ok, < 0,75 b. Syarat tulangan maksimum

terpenuhi.

d. Check,apakah penampang tension-controlled?

101

509 , .


momen kondisi 2.

SHORTCOURSE HAKI


11/25



reinforced.

e. Reinforcement:

Gunakan 6bajatulanganD22+ 1bajatulanganD19, dipasang 2layerdengan jarak bersih antar layer 2 d b= 2 x 19 mm = 38 mm 4cm> 2,5 cm. (OK)

Kondisi 3, Exterior support, momen positif, goyangan ke kanan.

Mu = 188kN-m (= 50% x 376 kNm).

SNI03-2847-06Pasal23.3.2.2

Kapasitas momen positif rencana di muka kolom haruslah minimum 1/2kali Mnuntuk momen negatif pada muka kolom yang sama.

a. Baja Tulangan yang dibutuhkan untuk lentur.Diasumsikan yang terjadi adalah perilaku balok persegi, dan ada 1layertulangan. Tulangan tekan (jika ada) diabaikan.d = de= 600 mm (40 mm +10 + 19 mm/2) = 540,5mm.Asumsikan bahwa:j = 0,85.= 0,8.

188 10

0,8 400 0,85 540,5 .

SHORTCOURSE HAKI


12/25


Jenis DimensiAs

(mm2)

Diameter

22

mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar(mm

2)

2

22

379,94

1162Diameter

16mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar(mm

2)

2 16 201,10

Diperlukan 2bajatulanganD22+2bajatulanganD16.dt= de= 600 mm (40 mm + 10 + 22 mm/2) = 539mm.CheckMn:

0,85 1162 400 0,85 30 400

46 .

0,8 1162 400 539 10 . (OK)

b. Cek Asminimum.

_

4 304 400 400 600 .Tapi tidak boleh kurang dari 1,4

1,4 400400 600 .



momen kondisi 3.

SHORTCOURSE HAKI


13/25



1162

400 600 ,.

0,85 600600 0,85 0,85 30400 600600 400 , .0,75 0,75 0,03251 , .

Batas tulangan maksimum berdasarkan Pasal 23.3.2 adalah 0,025.

Ok, < 0,75 b. Syarat tulangan maksimumterpenuhi.

d. Check, apakah penampang tension-controlled(ACI 31805)?

46539 , .

0,375 0,375 0,85 ,.

Ok, a/dt< atcl/dt. Desain tulangan: under

reinforced.

e. Reinforcement:

Gunakan 2bajatulanganD22+2bajatulanganD16, dipasang 1layer.

Kondisi 4, Interior support, momen positif, goyangan ke kiri.

Mu = 163kN-m. (= 50% x 326 kNm).

a. Baja Tulangan yang dibutuhkan untuk lentur.

SHORTCOURSE HAKI


14/25


Diasumsikan yang terjadi adalah perilaku balok persegi, dan ada 1layertulangan. Tulangan tekan (jika ada) diabaikan.

d =de

= 600 mm (40 mm + 10 + 19 mm/2) = 540,5 mm.Asumsikan bahwa:j = 0,85.= 0,8.

163 10

0,8 400 0,85 540,5 .

Jenis DimensiAs

(mm2)

Diameter

19mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar(mm

2)

3 19 283,39

1051

Diameter

16

mm

Jumlah

Diameter(mm)

Luas/bar(mm2)

1 16 201,10

Diperlukan 4bajatulanganD19.dt= de= 600 mm (40 mm + 10 + 22 mm/2) = 539mm.Check

Mn:

0,85 1051 400 0,85 30 400

41 .

2


momen kondisi 4.

SHORTCOURSE HAKI


15/25


0,8 1051 400 539 10 . (OK)b. Cek Asminimum.

_ 4 304 400 400 600 .Tapi tidak boleh kurang dari

1,4 1,4 400400 600 .



1051400 600 ,.

0,85 600600 0,85

0,85 30400

600600 400

, .0,75 0,75 0,03251 , .Batas tulangan maksimum berdasarkan Pasal 23.3.2 adalah 0,025.

Ok, < 0,75 b. Syarat tulangan maksimum

terpenuhi.

d. Check

, apakah penampangtension-controlled

(ACI 31805)? 41539 , . 0,375 0,375 0,85 ,.

Ok, a/dt< atcl/dt. Desain tulangan: under

reinforced.

SHORTCOURSE HAKI


16/25


e. Reinforcement:

Gunakan 3bajatulanganD19+1bajatulanganD16, dipasang 1layer

. Kondisi 5, Midspan, momen positif, goyangan ke kanan dan ke

kiri.

Mu = 143kN-m.

a. Baja Tulangan yang dibutuhkan untuk lentur.Diasumsikan yang terjadi adalah perilaku balok persegi, dan ada 1layertulangan. Tulangan tekan (jika ada) diabaikan.d = de= 600 mm (40 mm + 10 + 19 mm/2) = 540,5mm.Asumsikan bahwa:j = 0,85.

= 0,8.

143 10

0,8 400 0,85 540,5 .

Jenis DimensiAs

(mm2)

Diameter

19mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar

(mm

2

)

2 19 283,39

969Diameter

16mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar(mm

2)

2 16 201,10

Gambar 10.Sketsa penulangan untuk memenuhi kebutuhan

momen kondisi 5.


17/25

SHORTCOURSE HAKI


18/25


Ok, < 0,75 b. Syarat tulangan maksimum

terpenuhi.

d. Check

, apakah penampangtension-controlled

(Berdasarkan ACI31805)?

38540,5 , .


reinforced.

e. Reinforcement:

Gunakan 2bajatulanganD19+2bajatulanganD16, dipasang 1layer.

6. Kapasitas Minimum Momen Positif dan

Momen Negatif

SNI03-2847-06Pasal23.3.2.2

Kapasitas momen positif dan negatif minimum pada sebarang penampang disepanjang bentang balok tidak boleh kurang dari 1/4 kali kapasitas momen

maksimum yang disediakan pada kedua muka kolom balok tersebut.Momen positifnegatif terbesar pada bentang = 376 kNm.1/4 momen negatif terbesar = 94 kNm.

Ok, kapasitas momen terkecil sepanjang

bentang adalah di tengah bentang = 162 kN-

m > 94 kN-m.

SHORTCOURSE HAKI


19/25


Namun untuk momen negatif ditengah bentang, sediakan juga tulanganatas 2D19 + 2D16 dengan Mn= 162 kNm.

7. Probable Moment Capacit iesSNI03-2847-06Pasal23.3.4.2

Geser seismic pada beam dihitung dengan mengasumsikan sendi plastisterbentuk di ujungujung balok dengan tegangan tulangan lentur mencapaihingga 1,25fydan =1a. Momen untuk rangka bergoyang ke kanan

Kondisi1

1,25 0,85 1,25 2183 4000,85 30 400 .

_ 1,25 2 1,25 2183 400 509 107

2 10 .

Searah jarum jam di ujung interior.

Kondisi3

1,25 0,85 1,25 1162 4000,85 30 400 .

_ 1,25 2 1,25 1162 400 539 572 10 .

Searah jarum jam di ujung exterior.

b. Momen untuk rangka bergoyang ke kiriGambar 11.Probable Moment konfigurasi penampang untuk

menahan goyangan ke kanan.

SHORTCOURSE HAKI


20/25


Kondisi2

1,25 0,85 1,25 2563 4000,85 30 400 .

_ 1,25 1,25 2563 400 509 1262 10 .

Berlawanan arah jarum jam di ujung exterior.

Kondisi4

1,25 0,85 1,25 1051 4000,85 30 400 ._ 1,25 2

1,25 1051 400 539 522 10 . Berlawanan arah jarum jam di ujung interior.

8. Diagram Gaya Geser

Reaksi geser di ujungujung balok akibat pembebanan struktur secaragravitasi =wu= 1,2 DL + 1,0 LL = 1,2 (20 kN/m) + 1,0 (10 kN/m)

= 34kN/m 2

34 5,4 2 . a. Rangka bergoyang ke kanan

Gambar 12.Probable Moment konfigurasi penampang untuk

menahan goyangan ke kiri.

SHORTCOURSE HAKI


21/25


_ _ _ 497 297

5,4 .

Total reaksi geser di ujung kiri balok = 92 147 =55

kNKe bawah.Total rekasi di ujung kanan balok = 92 + 147 = 239kN

Ke atas.

b. Rangka bergoyang ke kiri_ _ _ 572 2715,4 . Total reaksi geser di ujung kiri balok = 92 + 156 = 248kN

Ke atas.

Total reaksi di ujung kanan balok = 92 156 = 64kNKe bawah.

9. Stirrupsuntuk Gaya Geser

SNI03-2847-06Pasal23.3.4.2

Vcdapat diambil = 0 jika:

a.

Gaya geser Vswayakibat sendi plastis di ujungujung balok melebihi ataulebih kuat geser perlu maksimum Vu.b. Gaya tekan aksial terfaktor, termasuk akibat pembebanan seismik, kurangdari Agfc/20.Jika ini tidak dipenuhi, Vcmengikuti aturan reguler:

400 600 10

Gambar 13.Diagram gaya geser akibat goyangan ke kanan.

SHORTCOURSE HAKI


22/25


Tumpuan Vugrav(kN)

Vtot_ka(kN)

Vtot_ka(kN)

Vtot_ki(kN)

Vtot_ki(kN)

Eksterior

92

55 27,5 248 124Interior 239

119 64 32

a. Ujung eksterior.Maximum shear, Vu= 248 kN.

2480,75 0 .

SNI03-2847-06Pasal13.5.6.9

Maksimum, Vs=_ 2 3

2 30

3 400 600 10

.Ok, Vu= 331 kN < 876 kN. Syarat Vsmaksimum terpenuhi.

Spasi tulangan diatur melalui persamaan:

Coba diameter tulangan sengkang 10 mm.Gambar 14.Diagram gaya geser akibat goyangan ke kiri.

SHORTCOURSE HAKI


23/25


Jenis baja tulangan.Jenis Dimensi

Av(mm

2)

S(mm)Diameter

10mm

JumlahDiameter

(mm)

Luas/bar

(mm2)

3 10 78,50 236 164

236 400 600150 10

Jadi gunakan 3legbajatulanganD10dengan spasi15cm.

b. Ujung interior.Maximum shear, Vu= 239 kN.

2390,75 0 .

Again, syarat Vs maksimum terpenuhi.

Coba diameter tulangan sengkang 10 mm.

Jenis DimensiAv

(mm2)

S(mm)Diameter

10mm

Jumlah

Diameter(mm)

Luas/bar(mm

2)

3 10 78,50 236 164

236 400 600

150 10

Gambar 15.Konfigurasi penulangan sengkang di interior

support.

SHORTCOURSE HAKI


24/25


Jadi gunakan 3legbajatulanganD10dengan spasi15cm.

SNIPasal

23.3.3.1

Diperlukan hoopssepanjang jarak 2h dari sisi (muka) kolom terdekat. Jadi 2h=1200 mm.

SNIPasal23.3.3.2Hoopsyang pertama dipasang pada jarak 50 mm dari muka kolom terdekat, danyang berikutnya dipasang dengan spasi terkecil di antara:

1. d/4 = 509/4 = 128 mm.2. 8 kali diameter tulangan longitudinal terkecil, = 8 x 16 = 128 mm.3. 24 kali diameter tulangan hoop, = 24 x 10 mm = 240 mm.4. 300 mm. = 300 mm.

Berarti, tulangan geser diatas (yaitu 3 leg D10) dipasang dengan spasi 125 mm

didaerah di sepanjang 2h (=1200 mm) dari muka kolom.SNIPasal23.3.3.4Maximumspacingtulangan geser disepanjang balok SRPMK adalah d/2.

2600 60

2 270

Berarti, diluar daerah 2h (= 1200 mm), tulangan geser dapat dipasang denganspasi 250 mm.

10. Splicing for Continues Bars

SNIPasal23.3.2.1

Gambar 16.Konfigurasi penulangan sengkang di eksterior

support.

SHORTCOURSE HAKI


25/25


Sedikitnya harus ada 2 layerbaja tulanganyangdibuatkontinyu, di bagianatas dan bagian bawah penampang. untuk kasus desain ini sudah terpenuhi,karena tulangan longitudinal terpasang minimum adalah 2D19 dan 2D16, yang

dipasang baik disisi atas maupun sisi bawah penampang.Momen di tengah bentang dapat berupa momen positif (tekan) atau momennegatif (tarik ) yang relatif kecil. Karena tulangan yang disediakan ditengahbentang pada dasarnya ditentukan oleh syarat detailing, maka SNI Pasal14.15.2.mengizinkan Class A Lapsplice, untuk penyambungannya, dengan panjangpenyaluran ld, dimana ld= 48 d b (berdasarkan Tabel 11 Pasal 14.2.2 untuk kasustulangan atas).

Berdasarkan Pasal 23.5.4.2 nilai panjang penyaluran ini tidak boleh kurang dari3,5 kali panjang penyaluran tulangan berkait yang dihitung berdasarkan Pers126 (Pasal 23.5.4.1), yaitu = 47.5db . (OK)

Dalam contoh ini baja tulangan yang harus disalurkan adalah bajatulangan D19.Jadi ld= 48 d b = 912 mm.

SNIPasal23.3.2.3Baja tulangan yang disalurkan harus diikat dengan hoopsyang dipasang denganspasi maksimum yaitu yang terkecil di antara d/4 dan 100 mm.

d/4 = (600 mm 60 mm) / 4= 135 mm.

Jadi, spasi hoopsdi daerah penyambungan tulangan = 100mm.

Gambar 17.Konfigurasi penulangan sengkang di midspan.

Documents

Design Penulangan HAKI