Torsi pada balok Torsi pada balok

Penempatan dinding baik berupa batu bata atau material lainnya seringkali dipasang diatas balok dengan posisi yang tidak simetri. Posisi dinding yang dipasang tidak tepat pada garis as dari balok biasanya untuk memenuhi aspek estetika dari bangunan gedung. hal tersebut tentu saja mempengaruhi struktur karena beban yang bekerja pada balok memiliki eksentrisitas terhadap sumbunya. Penempatan beban dinding seharusnya sudah dipertimbangkan sejak awal perencanaan khususnya analisa struktur.

Gambar 1. Dinding dengan eksentrisitas

Pembebanan dinding pada balok dengan eksentrisitas dapat menimbulkan momen, yaitu momen puntir atau torsi. Torsi pada balok khususnya balok beton bertulang akan mempengaruhi konfigurasi tulangan sehingga balok beton bertulang akan membutuhkan tulangan tambahan berupa tulangan torsi.

Analisa struktur untuk balok dengan momen puntir / torsi dapat dianalisa menggunakan software STAAD Pro seperti berikut.

1.    Model struktur

Model struktur portal 2 lantai dengan lebar 6 m dan tinggi masing-masing lantai 3 m serta dimensi balok dan kolom, yaitu: B1=B2= 25cm x 50 cm, K1=K2= 30cm x 30 cm, dapat dilihat pada gambar 2 berikut.

Gambar 2. Model struktur

2.    Pembebanan

Beban yang bekerja pada struktur terdiri dari beban mati dan beban hidup

a.    Beban mati

Beban mati terdiri dari beban sendiri struktur dan beban lantai. Beban lantai dianggap sebagau beban terbagi merata dengan nilai beban masing-masing lantai sebesar 300 kg/m di lantai 1 dan 250 kg/m di lantai 2.

Beban torsi akibat penempatan dinding dengan eksentrisitas didapatkan dengan mengalikan berat dinding dengan jarak eksentrisitas terhadap sumbu balok. Input beban torsi dianggap sebagai momen yang bekerja pada arah sumbu –X dengan nilai sebesar 187,5 kgm.

Gambar 3. Beban Mati

b.    Beban hidup

Beban hidup akibat beban lantai yang dianggap bekerja terbagi merata pada masing-masing balok lantai 1 dan lantai 2 dengan nilai sebesar 250 kg/m.

Gambar 4. Beban hidup

Berdasarkan hasil analisis, didapatkan displacement dan gaya dalam struktur seperti pada gambar 5 sampai gambar 9 berikut ini.

Gambar 5. Displacement struktur

Gambar 6. Reaksi tumpuan

Gambar 7. Momen arah 3-3

Gambar 8. Gaya geser arah 2-2

Gambar 9. Gaya aksial

Sedangkan nilai-nilai gaya dalam struktur lebih lengkap dapat dilihat pada tabel berikut

Tabel 1. Nilai gaya dalam struktur

Beam	L/C	Node	Axial Force (kg)	Shear-Y (kg)	Shear-Z (kg)	Torsion (kg-m)	Moment-Y (kg-m)	Moment-Z (kg-m)
1	1	1	4.9E 3	-132.458	0.000	0.000	0.000	0.000
		5	-4.25E 3	132.458	0.000	0.000	0.000	-397.373
	2	1	1.5E 3	-55.191	0.000	0.000	0.000	0.000
		5	-1.5E 3	55.191	0.000	0.000	0.000	-165.572
2	1	2	639.627	1.8E 3	0.000	0.000	0.000	1.03E 3
		3	-639.627	1.8E 3	0.000	0.000	0.000	-1.03E 3
	2	2	266.511	750.000	0.000	0.000	0.000	428.031
		3	-266.511	750.000	0.000	0.000	0.000	-428.031
3	1	4	4.9E 3	132.458	0.000	0.000	0.000	0.000
		6	-4.25E 3	-132.458	0.000	0.000	0.000	397.373
	2	4	1.5E 3	55.191	0.000	0.000	0.000	0.000
		6	-1.5E 3	-55.191	0.000	0.000	0.000	165.572
4	1	5	2.45E 3	-639.627	0.000	0.000	0.000	-891.607
		2	-1.8E 3	639.627	0.000	0.000	0.000	-1.03E 3
	2	5	750.000	-266.511	0.000	0.000	0.000	-371.503
		2	-750.000	266.511	0.000	0.000	0.000	-428.031
5	1	6	2.45E 3	639.627	0.000	0.000	0.000	891.607
		3	-1.8E 3	-639.627	0.000	0.000	0.000	1.03E 3
	2	6	750.000	266.511	0.000	0.000	0.000	371.503
		3	-750.000	-266.511	0.000	0.000	0.000	428.031
6	1	5	-507.169	1.8E 3	0.000	562.500	0.000	1.29E 3
		6	507.169	1.8E 3	0.000	562.500	0.000	-1.29E 3
	2	5	-211.321	750.000	0.000	0.000	0.000	537.075
		6	211.321	750.000	0.000	0.000	0.000	-537.075

Dari tabel 1 dapat terlihat bahwa gaya torsi yang bekerja pada balok 6 menghasilkan nilai momen torsi sebesar 562,500 kgm

Read More --►

Desain SLOOF (Beam on elastic foundation) Desain SLOOF (Beam on elastic foundation)

Komponen struktur gedung yang dianggap sebagai struktur bawah yang berperilaku lentur yaitu berupa sloof. Seperti balok, sloof menerima beban lentur sehingga desain komponen struktur tersebut berupa desain komponen lentur. Perbedaan sloof terhadap balok terjadi pada tumpuan yang digunakan, karena sloof langsung bertumpu pada tanah dasar, sehingga kuat tumpu akan bergantung pada parameter kuat tanah.

Parameter tanah yang digunakan berupa modulus subrgade tanah yang bergantung pada jenis tanah dasar. Modulus subgrade diinterpretasikan sebagai tumpuan pegas pada struktur atas sehingga banyak tumpuan pada sloof bergantung pada nilai modulus subgrade pada masing-masing pias tanah dasar tempat bertumpunya balok.

Untuk dapat memahami, berikut uraian desain sloof (beam on elastic foundation) menggunakan software bantu SAP 2000 v16.

Model geometri dari sloof dapat dilihat pada gambar 1 berikut, dimana panjang bentang (L) = 6 meter dan jarak masing-masing tumpuan pegas sebesar 1 m, nilai K = 3000 kg/m dengan nilai K didapatkan dari nilai modulus subgrade tanah.

Gambar 1. Geometri sloof

Beban yang bekerja berupa beban lantai sebesar 500 kg/m dengan berat sendiri struktur dihitung otomatis oleh software. Ilustrasi pembebanan dapat dilihat pada gambar 2 berikut.

Gambar 2. Beban mati sloof

Dengan mengatur analysis option berupa portal frame 2D, maka analisis dapat dilakukan dan menghasilkan nilai gaya dalam momen serta geser seperti pada gambar 3 dan 4.

Gambar 3. Momen 3-3 sloof

 
Momen terbesar didapatkan nilai sebesar 465,39 kgm terletak di stasiun 2,5 m dan 3,5 m sedangkan geser terbesar didapatkan nilai sebesar 549,36 kg terletak di stasiun 0 m dan 6 m. dari hasil analisis, ternyata nilai gaya geser pada sloof jauh lebih berpengaruh terhadap sloof, sehingga desain sloof dikontrol terhadap kegagalan geser.

Gambar 4. Geser 2-2 sloof

Dengan kuat beton (f’c) = 22.5 Mpa dan standar perencanaan ACI 318-11 maka desain dapat dilakukan dengan SAP 2000 dengan hasil tulangan longitudinal (memanjang) dan transversal (geser) seperti pada gambar 5 dan 6 berikut.
Berdasarkan desain, tulangan longitudinal terbesar yang dibutuhkan sebesar 96 mm2 dan tulangan geser yang dibutuhkan 0 mm2 sehingga tulangan geser yang dipasang merupakan tulangan geser yang berfungsi sebagai pengekang tulangan longitudinal. Hal tersebut terjadi karena kuat geser beton sloof masih mampu menahan gaya geser yang bekerja.

Gambar 5. Tulangan longitudinal sloof

Gambar 6. Tulangan geser sloof

Read More --►