Blog ini berisi materi materi yang ringan seputar lingkup teknik sipil, sedangkan yang bahasan dengan materi materi yang berat berat tidak ada disini, kalau disini sih yang ringan ringan saja, yang mudah dipahami, yang bisa dicerna dan bisa dimengerti.
Dalam mencapai sebuah "esensi", saya lebih senang mempelajari dari hal yang paling kecil dulu, yang masih "gabah", yang dalam mainstream modern dan "instanitas" dianggap oleh sebagian orang sebagai sesuatu yang tidak penting dan membuang buang waktu.(Lutfi Andrian WS)

Saturday, July 21, 2012

Berkenalan Dengan Tegangan, Regangan, Modulus Elastisitas & Daktalitas Material (Part-1)

 

mesin-uji-tarik

Kalau kita akan mendesain sebuah struktur bangunan yang direncanakan dengan menggunakan konstruksi beton bertulang, tentunya kita tidak asing lagi dengan beberapa parameter seperti f’c, fs, fy, fu, εs, εy, εc,  Ec dan Es.

Parameter2 tersebut adalah parameter yang berkenaan dengan tegangan, regangan dan modulus elastisitas beton dan baja.

Dalam desain beton bertulang, parameter2 ini memegang peranan penting dalam perhitungan, karena nilainya dijadikan acuan dalam analisa perhitungan selama proses perencanaan berlangsung.

Lho kok bisa,…?

Mudahnya seperti ini sobat,…

1. Kalau kita ingin mengetahui nilai regangan leleh (εy) dari sebuah baja tulangan, kira-kira bisa tidak ya kita ketahui nilainya jika nilai modulus elastisitas baja tulangannya (Es) tidak kita ketahui atau kita abaikan?. Atau mungkin sebaliknya, parameter modulus elastisitas (Es) kita ketahui tapi nilai (parameter) tegangan leleh tarik baja tulangannya (fy) tidak kita ketahui, kira-kira bisa tidak ya kita ketahui nilai regangan lelehnya (εy) ?

smile_sad hmmm,… ya mana mungkin bisa,  kan  εy  =  fy / Es

2. Seandainya parameter atau nilai regangan lelehnya tidak diketahui, kira2 dengan patokan parameter apa ya, kita bisa menilai atau mengetahui leleh dan tidaknya tulangan yang terpasang pada balok atau kolom untuk kondisi dan pembebanan tertentu?

smile_sad hmmm,… ya tidak ada. Sekarang coba lihat gambar dibawah ini

 

LELEH

Dari diagram kesetimbangan tegangan-regangan diatas bisa dilihat bahwasanya leleh atau tidaknya tulangan (As) bisa dicek atau diketahui dari besarnya nilai (regangan) εs. Jika nilai  εs <  εy maka tulangan belum leleh, tapi jika εs >=  εy maka tulangan sudah leleh.

Jadi tahu leleh dan tidaknya tulangan pada balok tergantung dari parameter εy. Patokannya ada di paremater regangan leleh (εy)  hmmm… smile_regular

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

catatan :smile_omg

dalam desain beton bertulang, mengetahui leleh dan tidaknya tulangan (misal pada balok)  itu sangat penting lho, karena ini hubungannnya dengan sifat penulangannya, apakah termasuk bertulangan kuat, lemah atau seimbang. Jika tulangan sudah mencapai leleh sebelum beton mencapai regangan batas, maka balok sudah memenuhi dan masuk dalam kategori tulangan lemah, ini yang diharapkan dan dikehendaki dalam perencanaan. Tapi apabila tulangan belum mencapai leleh tapi beton sudah mencapai/melampaui regangan batas, maka balok masuk dalam kategori bertulangan kuat (Over reinforcement), ini yang tidak boleh dan harus dihindari dalam perencanaan, karena hancurnya beton saat beban batas tidak diawali dengan adanya tanda-tanda (lendutan) seperti pada balok bertulangan lemah, tapi secara mendadak atau tiba-tiba.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

3. Kira2 bisa tidak ya kita mendesain kebutuhan tulangan dari pelat, balok atau kolom jika tidak memasukan parameter tegangan tekan beton (f’c) dan tegangan tarik leleh baja tulangan (fy) dalam proses perencanaanya?

smile_sad hmmm,… ya jelas ndak bisa donk

4. Kira2 software hitung struktur merek apa dan dari vendor mana ya yang bisa mendesain kebutuhan tulangan balok, kolom dari sebuah konstruksi bangunan beton, jika tanpa memasukan data f’c dan fy ?

smile_angry Wah jangan ngawur, Ya jelas gak ada donk!,  mana ada software seperti itu,…

 

Nah Sobat,… dari sini saja bisa kita ketahui bahwa keberadaan parameter2 tersebut sangat penting sekali dalam proses perencanaan struktur. Coba bayangkan bila seandainya parameter2 tersebut diatas tidak ada?. Kira2 bisa ndak ya proses desain struktur dilakukan? smile_sarcastic

Tentunya tidak kan smile_regular hehe…

 

Nah, setelah kita mengetahui betapa pentingnya keberadaan parameter2 tersebut, sekarang timbul pertanyaan, apa sih sebenarnya yang dimaksud dengan f’c, fs, fy, fu, εs, εy, εc,  Ec dan Es ?, apa sih yang dimaksud dengan tegangan leleh dan regangan leleh itu ?

Sebelum kita akan membahas parameter-parameter tersebut lebih lanjut, mungkin ada baiknya kita cari tahu dahulu tentang  apa sih yang dimaksud dengan tegangan, regangan dan modulus elastisitas itu …

Yuk kita berkenalan dengan mereka… smile_nerd

 

TEGANGAN 

 

katrol2

Bila kita hendak mengangkat sebuah benda tetapi kita tidak memiliki mesin angkat maka benda tersebut dapat kita angkat dengan menggunakan bantuan katrol dan tali. katrol menancap erat pada balok diatasnya dan tali ditempatkan pada rol katrol. Apa yang terjadi pada kasus ini ?  benda tersebut bergantung pada salah satu ujung tali dan ditarik oleh kita pada ujung yang lainnya. Tali yang tertarik akan tegang sehingga  balok katrol dapat dianggap  sebagai sebuah struktur.

Dari yang sudah kita pelajari pada teori kekuatan bahan, bahwasanya tegangan tarik dapat ditentukan dengan membagi berat beban ( berat dari benda yang menggantung pada tali ) dengan luas penampang elemennya ( tali yang memegang benda tersebut ).

keadaan ini dapat dinyatakan sebagai berikut :

σ  =  N / A

dimana :

σ   =   tegangan normal

N   =   gaya longitudinal (aksial)

A   =   luas penampang tali

Jadi disini bisa disimpulkan, bahwasanya tegangan yang terjadi pada tali merupakan perbandingan antara gaya tarik yang bekerja pada tali dengan luas penampang tali itu sendiri.

Penyebab terjadinya tegangan pada suatu benda, tidak hanya dari gaya tarik saja, tapi juga bisa dari gaya tekan dan gaya lentur. Karena disini yang dijadikan contoh adalah benda yang diangkat tali melalui rol katrol, maka yang bekerja adalah gaya tarik.

Secara redaksional, tegangan dapat diartikan sebagai berikut :

Tegangan (Stress)

Tegangan adalah “ Perbandingan antara gaya tarik atau tekan yang bekerja terhadap luas penampang benda” .

σ  =  N / A

 

REGANGAN 

 

Benda yang menggantung pada tali, menimbulkan gaya tarik pada tali , sehingga tali memberikan perlawanan berupa gaya dalam yang sebanding dengan berat beban yang dipikulnya (gaya aksi = reaksi). Respon perlawanan dari tali terhadap beban yang bekerja padanya akan mengakibatkan tali menegang sekaligus juga meregang sebagai efek terjadinya pergeseran internal di tingkat atom pada partikel-partikel yang menyusun tali, sehingga tali mengalami pertambahan panjang (istilah jawanya : ‘modot atau melur’).

regangan1

Jika pada akhirnya tali telah mengalami pertambahan sejauh Δl dari yang semula sepanjang L, maka regangan yang terjadi pada tali merupakan perbandingan antara penambahan panjang yang terjadi terhadap panjang mula-mula dari tali dan dinyatakan sebagai berikut :

ε   =   ΔL / L

dimana :  ΔL   =  perubahan panjang (perpanjangan)…………… (satuan panjang)

                L    =  panjang awal (panjang semula)………………… (satuan panjang)

karena pembilang dan penyebutnya memiliki satuan yang sama, maka regangan adalah sebuah nilai nisbi, yang dapat dinyatakan dalam persen dan tidak mempunyai satuan.

Regangan (Strain)

Regangan adalah “Perbandingan antara pertambahan panjang (ΔL) terhadap panjang mula-mula(L)”
Regangan dinotasikan dengan ε dan tidak mempunyai satuan.

 

MODULUS ELASTISITAS

Besarnya pertambahan panjang yang dialami oleh setiap benda ketika meregang adalah berbeda antara satu dengan yang lainnya, tergantung dari elastisitas bahannya. dan elastisitas yang dimiliki oleh tiap2 benda tergantung dari jenis bahan apakah benda itu terbuat.

Sebagai suatu contoh, anda akan lebih mudah untuk meregangkan sebuah karet gelang  daripada besi pegas yang biasanya dipakai untuk melatih otot dada.

untuk merenggangkan sebuah besi pegas, anda akan membutuhkan ratusan kali lipat dari tenaga yang anda butuhkan untuk merenggangkan sebuah karet gelang.

 

Image 6 

Ketika diberi gaya tarik, karet ataupun pegas akan meregang,  dan mengakibatkan pertambahan panjang baik pada karet gelang ataupun besi pegas. Besarnya pertambahan yang terjadi pada setiap keadaan tergantung pada elastisitas bahannya dan seberapa besar gaya yang bekerja padanya

Semakin elastis sebuah benda, maka semakin mudah benda tersebut untuk dipanjangkan atau dipendekan (istilah jawanya : gampang molor). Semakin besar gaya yang bekerja pada suatu benda, maka semakin besar pula tegangan dan regangan yang terjadi pada benda itu, sehingga semakin besar pula pemanjangan atau pemendekan dari benda tersebut. Jika gaya yang bekerja berupa gaya tekan, maka benda akan mengalami pemendekan, sedangkan jika gaya yang bekerja berupa beban tarik, maka benda akan mengalami perpanjangan.

Dari sini sudah bisa disimpulkan bahwasanya regangan (ε) yang terjadi pada suatu benda berbanding lurus dengan tegangannya (σ) dan berbanding terbalik terhadap ke elastisitasannya. Ini dinyatakan dengan rumus :

  ε  =  σ / E  atau σ  =  E  x  ε 

rumus ini dikenal sebagai hukum Hooke.

Dalam rumus ini, (E) adalah parameter modulus elastisitas atau modulus young. Modulus ini adalah sebuah konstanta bahan yang memiliki nilai tertentu untuk bahan tertentu. Seperti yang diuraikan diatas, tiap bahan mempunyai modulus elastisitas (E) tersendiri yang memberi gambaran mengenai perilaku bahan itu bila mengalami beban tekan atau beban tarik. Bila nilai E semakin kecil, maka akan semakin mudah bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau perpendekan

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

catatan :

tidak semua regangan selalu berbanding lurus dengan tegangan, ada sebuah keadaan dimana regangan sama sekali tidak berbanding lurus tegangan, dan ada juga regangan yang berbanding lurus dengan tegangan hanya pada suatu kondisi tertentu saja, tapi dikondisi lain regangannya sudah tidak berbanding lurus lagi dengan tegangannya.

mengapa demikian ? nanti akan saya jelaskan setelah ini.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Modulus Elastisitas

Modulus Elastisitas adalah sebuah konstanta bahan yang memiliki nilai tertentu untuk bahan tertentu.

Semakin kecil modulus elastisitas sebuah benda, maka akan semakin mudah bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau perpendekan. begitu pula sebaliknya, Semakin besar modulus elastisitas sebuah benda, maka akan semakin sulit bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau perpendekan

Di antara beberapa material utama konstruksi (baja, beton, kayu, aluminium), baja adalah material yang memiliki regangan maksimum yang besar dan modulus elastisitas yang tinggi.

 

HUBUNGAN TEGANGAN, REGANGAN & MODULUS ELASTISITAS

 

Jika sebuah benda dengan luas penampang sebesar (A), kemudian diberi gaya tekan, tarik atau lentur (N), maka benda tersebut akan menegang sebesar gaya (N) dibagi dengan luasan penampangnya (A). Jika gaya tersebut dari (N) = 0 kemudian berangsur-angsur diperbesar maka benda tersebut akan meregang (memendek/ memanjang/ membengkok) sebesar ε0 sampai dengan ε.

Sekarang perhatikan gambar berikut.

regangan1 Andaikata batang dengan panjang L ditarik hingga menjadi dua kali panjang semula, atau dengan kata lain, pertambahan panjang yang dialami sama dengan panjang semula, sehingga ΔL = L.

ini berarti  ε   =   ΔL / L

               ε   =   L / L

                ε   =   1 ….. (pers. 1)

Jika persamaan 1 dimasukan ke hukum hooke  ε  =  σ / E, maka didapat  1  =  σ / E

Ini berarti   σ = E

Nah sobat, sekarang terlihat berapa besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk meregangkan sebuah benda menjadi dua kali dari panjang semula, yaitu sebesar modulus elastisitasnya (dengan anggapan luas penampangnya tidak berubah)  wuihh,… gede banget ckckck… :)

Jika hubungan tegangan dan regangan dibuat dalam bentuk grafik dimana setiap nilai tegangan dan regangan yang terjadi dipetakan kedalamnya dalam bentuk titik-titik, maka titik-titik tersebut terletak dalam suatu garis lurus (linear) sehingga terdapat kesebandingan antara tegangan dan regangan. (lihat gambar bawah)

 

GRAFIK TEGANGAN-Model 

Hubungan tegangan – regangan seperti ini adalah linear, dimana regangan berbanding lurus dengan tegangannya, Bahan benda yang memiliki bentuk diagram tegangan-regangan seperti ini disebut bahan elastis linear, dimana bahannya memiliki modulus elastisitas yang konstan. Hukum hooke berlaku dalam keadaan ini.

 

Namun dalam kenyataan, tidak selalu tegangan itu berbanding lurus dengan regangan, dimana apabila nilai dari tegangan dan regangan apabila dipetakan dalam bentuk titik2, maka tidak terbentuk hubungan linear didalamnya. (lihat gambar bawah).

 

GRAFIK TEGANGAN2-Model

 

Hubungan tegangan – regangan seperti ini adalah non-linear, dimana regangan tidak berbanding lurus dengan tegangannya, Bahan benda yang memiliki bentuk diagram tegangan-regangan seperti ini disebut bahan elastis non-linear, dimana bahannya tidak memiliki modulus elastisitas yang konstan. Hukum hooke tidak berlaku dalam keadaan ini.

 

Ada juga sob, suatu keadaan hubungan tegangan-regangan dimana hubungan linearnya terjadi pada nilai tegangan yang rendah (hukum hooke berlaku) , dan setelah nilai tegangannya naik maka hubungannya tidak linear lagi, sehingga hukum hooke tidak berlaku  (lihat gambar bawah)

 

PLASTIS INELASTIS

 

Nah sob, ngomong2, baja masuk dalam kategori benda yang memiliki bentuk hubungan tegangan-regangan yang mirip seperti ini lho,… hehehe

 

ELASTIS & PLASTIS

 

Jika sebuah benda diberi gaya tarik atau tekan, maka benda tersebut akan meregang (berdeformasi memanjang atau memendek), Namun jika suatu ketika gaya tersebut dihilangkan, maka benda tersebut akan kembali seperti semula (seperti sebelum diberi gaya). Keadaan ini disebut sebagai keadaan elastis, yaitu suatu keadaan dimana benda kembali dari bentuk deformasinya ketika beban/gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan.

Contohnya adalah karet gelang. Jika sobat menarik karet gelang, maka karet akan mulur panjang, tapi jika sobat melepaskannya maka karet akan kembali seperti sediakala.

Dalam kondisi elastis, besarnya gaya berbanding lurus dengan besarnya deformasi.

 

 GRAFIK TEGANGAN4-Model

 

Namun ada suatu keadaan dimana jika gaya atau beban yang bekerja pada benda tersebut ditambah besarnya, benda tersebut tidak bisa kembali ke bentuk semula atau kembali seperti sebelum benda tersebut berdeformasi. Keadaan ini disebut sebagai keadaan Plastis atau Inelastis.

 

PLASTIS INELASTIS2

 

Pada kondisi awal dimana beban bekerja, perpanjangan (deformasi) akan hilang jika beban dihilangkan. Tapi jika beban terus ditingkatkan sehingga tegangan terus bertambah, maka pada suatu titik atau batas tertentu, perpanjangannya tidak bisa hilang seluruhnya alias terjadi regangan permanen. Nah,… titik dimana mulai terjadi perpanjangan (deformasi) secara permanen adalah titik leleh, sedangkan regangan yang terjadi saat titik ini terjadi disebut sebagai regangan leleh dan tegangan yang mengakibatkannya disebut tegangan leleh.

Saat titik leleh ini tercapai, maka hubungan tegangan-regangan sudah tidak linear lagi, perpanjangan (deformasi) dari benda sudah tidak elastis lagi, tapi sudah plastis atau inelastis, jadi sedikit saja tegangannya dinaikan, maka perpanjangan (deformasi) akan menjadi berkali-kali lipat jika dibandingkan saat deformasinya masih elastis. Dan seandainya tegangan terus ditambah, maka pada suatu titik tertentu perpanjangan (deformasi) akan mencapai batasnya.

Titik saat deformasinya sudah mencapai batas disebut titik batas atau titik ultimate. Dimana saat titik ini tercapai, deformasi benda sudah mencapai puncaknya (tinggal menunggu saat untuk putus / runtuh saja), tidak ada kenaikan tegangan yang berarti tapi deformasi (regangan) yang terjadi terus bertambah, ini ditunjukan dengan garis kurva yang turun setelah titik batas tercapai (lihat gambar atas), sehingga sampai suatu titik dimana deformasi (regangan)  sudah mencapai putus (runtuhnya).

Titik dimana regangan sudah mencapai runtuh (putus) disebut sebagai titik putus / runtuh, dan regangan yang terjadi disebut sebagai regangan putus/runtuh.

 

DAKTALITAS

 

 

GRAFIK TEGANGAN - REGANGAN2

 

 

Sekarang coba perhatikan alur keruntuhan dari sebuah benda dengan alur seperti gambar diatas , yaitu dimulai dari titik awal (tegangan = 0 dan regangan = 0) hingga mencapai titik putus/runtuh. Disini terlihat, bahwasanya saat deformasi benda sudah mencapai batas elastisnya (sudah mencapai titik leleh), benda tidak langsung putus, tetapi mengembangkan regangannya terlebih dahulu hingga mencapai titik batasnya baru kemudian runtuh/putus.

Nah sobat,... benda yang memiliki kemampuan seperti ini, yaitu sanggup mengembangkan regangannya sampai batas maksimal setelah terjadi pelelehan (mencapai titik leleh) disebut sebagai benda yang daktail. Semakin daktail suatu benda, maka semakin besar benda tersebut bisa mengembangkan regangan diatas titik lelehnya (kurva warna merahnya semakin panjang), dan sebaliknya semakin tidak daktail suatu benda, maka semakin kecil benda tersebut bisa mengembangkan regangan diatas titik lelehnya (kurva warna merahnya semakin pendek).

Jadi, secara singkat daktalitas bisa diartikan sebagai berikut :

Kemampuan sebuah benda untuk mengembangkan regangan diatas titik lelehnya 

Tentu saja tidak semua benda memilki mekanisme keruntuhan dengan alur seperti yang saya uraikan diatas. Ada benda yang mana ketika regangannya sudah mencapai leleh, maka saat itu juga regangan putus terjadi, jadi regangan leleh sama dengan regangan putusnya atau dengan kata lain, saat terjadi titik leleh maka saat itu benda langsung putus. Kita ambil contoh yang paling mudah, semisal karet, saat sobat menarik karet sehingga karet mengalami perpanjangan, maka ketika perpanjangan sudah mencapai batas (titik leleh), maka disitu karet langsung putus, jadi tidak ada pengambangan regangan seperti yang saya uraikan diatas.

 

Ngomong2 soal daktalitas,. baja tulangan termasuk benda yang memilki daktalitas yang tinggi lho,.. yang konon sifat inilah yang membuat baja tulangan (sampai sekarang) selalu dikolaborasikan dengan beton selain sifat utamanya, yaitu kuat menahan beban tarik.

Nah sob,… salah satu sifat atau perilaku dari materal baja inilah yang harus kita pelajari dalam kaitannya untuk memahami pengertian fs, fy, fu, εs dan εy.

Mengenai, seperti apa dan bagamana sifat atau perilaku dari material baja tersebut, Insya Alloh akan dibahas pada posting selanjutnya yang berjudul “ Memahami Perilaku Material Baja”

 

Berikut adalah sekilas preview mengenai perilaku material baja tulangan sebagai bahan untuk diskusi kita selanjutnya

 

BAJA TULANGAN

grafk regangan baja

 

Perilaku materal baja tulangan dinyatakan dalam bentuk kurva hubungan tegangan-regangan seperti diatas.

 

Terdapat empat fase kurva tegangan-regangan dari baja tulangan, dimulai dari titik awal (tegangan = 0, regangan= 0), kemudian secara kontinue beban terus ditingkatkan hingga akhirnya baja mengalami keruntuhan (putus) .

  1. Fase elastis
  2. Fase Plastis
  3. Fase Strain hardening
  4. Fase Necking

 

….. Penjelasannya kita lanjutkan di posting selanjutnya ya…

Friday, July 20, 2012

Excel Untuk Teknik Sipil (Part-2) – EBC For STAAD

Dikesempatan kali ini saya akan coba untuk berbagi spreadsheet buatan saya yang bernama “Excel beam calculation”.

Apa itu “Excel beam Calculation” ?

Excel beam calculation (EBC) adalah spreadsheet program hitung balok yang dibuat dengan bantuan microsoft excel. Keluaran (output) dari program ini adalah luas dan jumlah kebutuhan tulangan lentur (utama), geser dan torsi dari sebuah balok. Selain itu, juga dilengkapi dengan kontrol regangan beton dan baja tulangan untuk mengetahui status desain tulangan yang terpasang pada balok tersebut apakah kurang (under reinforcement), seimbang (balanced reinforcement) atau kah malah berlebih (over reinforcement).

Sekedar sebagai catatan,

keadaan balok yang under, balanced dan over reinforcement sangat penting untuk dikontrol dan diketahui, karena ini hubungannya dengan cara balok dalam mengalami keruntuhan, apakah nanti balok tersebut bersifat ductile failure (runtuh tarik), balance (runtuh seimbang), ataukah brittle failure (runtuh tekan).

ductile failure adalah mode keruntuhan yang diharapkan karena memberikan tanda berupa lendutan sebelum balok mengalami keruntuhan, hal ini dikarenakan baja tulangannya sudah leleh terlebih dahulu sebelum beton mencapai regangan maksimalnya (dengan kata lain, beton belum hancur tapi baja tulangannya sudah leleh). Keadaan demikian ini “menguntungkan” bagi kepentingan kelangsungan hidup manusia, karena ada peringatan tentang lendutan membesar sebelum runtuh.

balance adalah mode keruntuhan yang paling diharapkan dan sangat ideal, karena hancurnya beton bersamaan dengan lelehnya baja tulangan. Karena beton dan baja rusak secara bersamaan, maka kekuatan beton dan baja tulangan dapat dimanfaatkan sepenuhnya, sehingga penggunaan material beton dan baja tersebut jadi lebih hemat. (Tapi dalam prakteknya sangat sulit dicapai karena beberapa faktor,… apakah faktor-faktor tersebut ? nanti akan saya akan jelaskan di episode berikutnya hehe :D)

brittle failure adalah keadaan yang paling tidak diharapkan dan harus dihindari, karena beton lebih dulu hancur sebelum melelehnya baja tulangan. Hal ini terjadi karena tulangannya terlalu kuat (over reinforced), sehingga saat betonnya akan hancur baja tulangannya masih belum leleh, sehingga ketika diatas balok diberi tambahan beban yang besar, maka tak ayal lagi akan grubyaaaaaak……  (terjadilah keruntuhan mendadak tanpa peringatan terlebih dahulu),… bisa almarhum tuh orang orang dibawahnya kejatuhan balok beton hehe… :D

 

Penjelasan secara lengkap mengenai ini akan saya jelaskan di posting saya berikutnya yang berjudul “ Perencanaan Balok Dengan Tulangan Rangkap-Part 1

 

Input program EBC adalah data material balok meliputi lebar dan tinggi penampang balok (b dan h), selimut beton (d), jarak titik berat tulangan tarik ke serat tepi beton tarik  (ds), kuat karakterisitik beton (fc), mutu baja tulangan (fy dan fys), ukuran diameter tulangan rencana (reinf), serta  momen ultimite (Mu), geser ultimate (Vu) dan torsi ultimate (Tu) yang terjadi pada balok.

Untuk Mu, Vu dan Tu, dihitung sendiri melalui hitungan manual atau melalui bantuan software analisa struktur seperti SAP, STAAD, ETABS,… dan lain sebagainya.

Tidak ada yang istimewa dari program EBC ini dari sisi interface. Interface EBC hanyalah sekumpulan data yang ditata sedemikian rupa didalam tabel-tabel (cell) yang disediakan oleh excel.

Mengapa demikian?

Karena memang tujuan dari pembuatan EBC ini difokuskan untuk menampung banyak data, yaitu data2 element balok struktur dan gaya dalam dari element2 balok struktur tersebut.

Data2 tersebut kemudian diolah sedemikian rupa dalam tabel excel untuk didapatkan desain tulangannya.

Berikut adalah screenshoot program EBC

 

EBC1

EBC4

 

EBC3

 

EBC5

 

Terus bagaimana cara penggunaan Spreadsheet (program) EBC ini ?

Sebelum kita akan membahas lebih lanjut mengenai bagaimana cara penggunaan EBC ini, Mungkin ada baiknya sobat download dulu file staad.rar dibawah ini sebagai bahan untuk pembahasan.

download : staad.rar

(Catatan : setelah didownload, extract “staad.rar, kemudian buka file “structure1.std” dengan menggunakan STAAD)

 

1. Katakanlah saya akan menganalisa sebuah pemodelan struktur portal dengan bentuk geometri seperti berikut ini (file ‘structure1.std)

 

PORTAL 

PORTAL2

  

  • Element/member balok = 7

         Dimensi element/member balok

         R2 = 20/35, member : 10, 11, 12, 13

         R3 = 20/30, member :2, 5, 8

  • Element/member kolom = 6

         R1 = 30/30, member : 1, 3, 4, 6, 7, 9

Frame portal terdiri dari balok – kolom dengan ukuran seperti diatas. Lebar antar kolom arah – X = 4 m, arah – Y = 5 m, dan tinggi portal = 4 m, diatasnya terdapat pelat setebal t = 12 cm yang menyangga beban hidup sebesar 100 kg/m2.

 

Untuk mencari gaya-gaya dalam yang terjadi, maka saya menggunakan STAAD Pro sebagai program bantu untuk menganalisanya.

Lhooo,… kenapa yang dipakai STAAD Pro? bukan SAP, ETABS atau yang lainnya ?…

ya sebenarnya pakai SAP, ETABS ataupun yang lainnya tidak jadi masalah, hanya saja  EBC yang saya buat lembar input data untuk memasukan data gaya dalam sudah disesuaikan dengan settingan lembar output gaya dalam dari STAAD, jadi tinggal di copy paste aja gitu,… hehehe ^_^

 

Yup,.. kembali ke topik.

1. Dari analisa STAAD didapat gaya2 dalam (momen, geser dan torsi) sebagai berikut :

 

output

 

Catatan :

1. Untuk mengakses output gaya axial, momen, geser dan torsi seperti diatas, bisa didapat melalui menu Post Procesing. (lihat gambar bawah)

GB3 

2. Setting ‘Force Units” agar ouput satuan untuk distance, axial forces, shear forces dan bending moment berturut-turut yaitu mm, N, N, dan KNm. Untuk keperluan ini, sobat bisa mengaksesnya di tools ‘Change Graphical Display Units’

3. Saya tidak akan membahas lagi dasar-dasar operasi STAAD, karena saya anggap sobat sudah paham. Bagi sobat yang belum paham silahkan sobat pelajari di posting “Perencanaan Ruko Dua Lantai Dengan Program Bantu STAAD Pro Part 1 – 4

 

2. Hasil output tersebut diatas kemudian di copy dengan cara mengklik kiri 2x di pojok kiri atas (tepatnya ditulisan “beam”) sehingga semua data terselect dengan blok berwarna hitam, kemudian dilanjutkan dengan meng klik kanan dan pilih Copy

 

GB2

 

3. Buka program Excel, kemudian Paste – kan  hasil copy tersebut (hasilnya seperti gambar dibawah ini).

 

output excel

 

4. Sekarang seleksi dan copy kembali data hasil paste tersebut, tapi hanya pada bagian distance dan gaya dalamnya saja. (lihat gambar dibawah)

 

output excel2

 

5. Buka EBC – kemudian klik pada tab sheet “OUTPUT STAAD” kemudian Paste kan hasil Copy tadi ke sheet ini.

 

gb1

 

 A1

 

sehingga hasilnya seperti ini :

 

A2

 

6. Klik tab sheet “Rencana Balok”, kemudian inputkan data rencana balok sesuai dengan data yang telah kita masukan pada STAAD, yaitu TYPE 2 =R2 = 20/35 dan TYPE =R3 = 20/30.

Ketik di cell (A,2) = 2

Ketik di cell (B,2) dan (C,2) masing-masing = 200 dan 350

Ketik di cell (A,3) = 3

Ketik di cell (B,3) dan (C,3) masing-masing = 200 dan 300

A3

 A5

Catatan :

R1 = 30/30 tidak usah dimasukan karena R1 adalah type kolom. EBC hanya untuk desain balok bukan desain kolom, jadi R1 tidak dianalisa)

Okey!, sampai step ini kita telah selesai menginput semua data yang diperlukan, yaitu data gaya dalam dan data balok rencana. Sekarang saatnya untukmengetahui hasil desain tulangan dari masing2 element balok.

 

7. Klik sheet “TulanganLentur”. Select atau blok cell (A,16-18) sampai dengan (BD,16-18)kemudian copy lah sampai 7x kebawah (cat : karena jumlah baloknya ada 7, jadi ngopy nya harus 7). Lihat gambar bawah.

 

A6

Hasilnya seperti ini,

 

A7

 

8. Ganti atau isi membernya dengan nomor element balok yang akan dianalisa yaitu element 2, 5, 8, 10, 11, 12, 13. Kemudian ganti typenya sesuai dengan type element/member dari STAAD, yaitu type 2 (20/35) untuk member10, 11, 12, 13 dan type 3 (20/30) untuk member 2, 5, 8 (Lihat gambar dibawah).

 

A8

 

Sekarang anda perhatikan kolom yang saya beri kotak memanjang kebawah berwarna hijau. Kolom tersebut adalah kolom untuk input data ds dan reinf.

ds adalah Jarak titik berat tulangan tarik sampai serat tepi beton beton bagian tarik. Sedangkan reinf adalah ukuran diameter tulangan rencana.

reinf  = 13, maksudnya :

Tulangan utama yang saya rencanakan berdiameter 13 mm

ds = 44.5, maksudnya :

selimut beton + diameter begel +1/2 (diameter tulangan utama)

= 30 mm + 8mm + 1/2 (13)

= 44.5 mm

 

9. Untuk melihat hasil desain tulangan, geser slider ke kekanan. Hasilnya seperti gambar dibawah.

 

A9

 

Catatan :

Dari tabel diatas, terlihat bahwa balok member 2 didesain dengan tulangan tumpuan 2 D 13 atas-bawah dan lapangan 2 D 13 atas-bawah. Sedangkan lebar ukuran balok member ini adalah 20 cm, jadi jarak bersih antar tulangan pada arah mendatar sangat mencukupi sekali (9.6-1 SNI 03-2847-2002).

Nah,… kalau seandainya (ini misalkan saja lho ya), balok member 2 ini menerima momen yang lebih besar lagi (ingat : ini hanya misal), sehingga desain tulangan yang didapat didaerah lapangan adalah  6 D 13 (bawah), maka ds seperti yang saya jelaskan dilangkah no 8 harus di cek ulang

mengapa dicek ulang :

Karena space balok tidak cukup untuk 6 tulangan jika dipasang dalam 1 lapis. Sehingga beberapa tulangan harus dipasang satu lapis lagi diatasnya, untuk menghindari jarak antar tulangan yang terlalu rapat pada arah mendatar

Dengan dipasangnya 1 lapis tulangan diatasnya maka jarak titik berat tulangan tarik ke serat tepi beton bagian tarik (ds) otomatis akan berubah. (coba lihat gambar bawah)

 

beam2

ds = selimut beton + diameter sengkang + diameter tulangan utama + 1/2 (jarak antar tulangan arah vertikal)

ds = 30 mm + 8 mm + 13 mm + 1/2 (25mm)

ds = 64 mm

Jadi nilai ds nya tidak 44.5 mm lagi sob,… tapi  64 mm (Bila seandainya desain tulangan balok 6 D 13,…)

 

 

Sekedar sebagai catatan, bahwa jarak minimal antar tulangan mendatar harus lebih besar dari 25 mm dan disarankan lebih besar dari 40 mm. (9.6-2 SNI 03-2847-2002). Sedangkan untuk arah yang vertical minimal sejarak 25 mm

Dengan berubahnya ds, maka beberapa variabel yang lain akan terpengaruh, sobat harus cek lagi. Kemudian perhatikan lagi regangan bajanya saat beban ultimate, apakah semua tulangan sudah leleh (cek yang lapis atas), jika yang atas sudah leleh maka yang bawah sudah pasti leleh.

 

Nah,.. selesai, mudahkan sob,...smile_teeth

Spreadsheet EBC ini intinya cuman copy-paste aja kok. Sobat tinggal copy output gaya dalam dari STAAD ke sheet “OUTPUT STAAD” program EBC, kemudian masukan rencana dimensi balok, setelah itu dengan sedikit edit dan copy-paste di sheet tulangan lentur, geser dan torsi, maka desain tulangan akan didapatkan.

Terus bagaimana untuk mendapatkan tulangan geser dan torsi ?

Tinggal Copy-Paste aja sob,… hehe. Langkahnya sama persis seperti langkah nomor 7

 

geser Tulangan geser

 

torsi output Tulangan torsi

 

EBC akan menghitung momen pikul yang harus ditahan oleh penampang, jika momen pikul yang harus ditahan penampang (K) lebih besar dari momen pikul maksimal yang sanggup ditahan oleh penampang (Kmaks), maka balok harus dihitung dengan tulangan rangkap atau penampang balok harus diperbesar,

EBC tidak akan menganalisa balok yang bertulangan rangkap, oleh karena itu sebaiknya penampang balok diperbesar saja. Namun seandainya jika sobat tidak ingin merubah penampang yang berarti balok harus diberi penulangan rangkap, maka sobat bisa menggunakan EBC2, dimana file dan materinya akan saya posting di edisi berikutnya.

Insya Alloh,…

 

VERIFIKASI

Tentunya hasil desain yang didapat tidak langsung serta merta dianggap valid dan bisa langsung diaplikasikan dilapangan, harus ada check ulang terhadap hasil desain sebagai bentuk“control” sebelum hasil desain tersebut benar-benar akan diaplikasikan. Nah,… sob, untuk keperluan itulah kita butuh adanya “sesuatu”

Apakah “sesuatu” tersebut?

Sesuatu tersebut adalah : “Verifikasi

Mengapa perlu verifikasi ?

karena dengan melakukan verifikasi berarti kita telah melakukan peninjauan kembali terhadap hasil yang didapat, sehingga dengan begitu akan lebih menjaga mutu atau kualitas desain dan bisa dipertanggungjawabkan.

 

Okey!, sekarang kita akan verifikasi kembali hasil desain yang didapat.

Kita ambil contoh pada balok nomor 2.

Dimensi balok : 20/30 

Panjang balok : 3.00 m

  • Check desain tulangan terpasang dan tinggi minimal penampang

dt1

 

Dari analisa yang dilakukan oleh EBC, didapat

d min                              : 146.562 mm = 14.65 cm

As perlu (tumpuan kiri)     : 146.618 mm2

As perlu (Lapangan )        : 168.399 mm2

As perlu (tumpuan kanan) : 146.618 mm2

As min                            : 223.563 mm2

Desain dari EBC, didapat :

As terpasang (tumpuankiri) : 265.465 mm2 ( 2 D 13) > As min = 223.53… (OK!)

As terpasang (lapangan)     : 265.465 mm2 ( 2 D 13) > As min = 223.53… (OK!)

As terpasang (tumpuankan) : 265.465 mm2 ( 2 D 13) > As min = 223.53… (OK!)

Verifikasi :

Dengan melihat as perlu yang lebih kecil dari as min serta tinggi minimal yang diperlukan oleh balok (dmin) = 14,65 cm (padahal balok kita tingginya = 30 cm), maka balok ini masih dimungkinkan untuk diperkecil lagi,  misalkan saja diganti dengan ukuran 20/25. (Tapi ini masih asumsi lho ya,… masih perlu ditinjau lagi secara ‘casepercase’)jika memang jadi dirubah, maka balok tersebut harus sobat cek dulu terhadap lendutan.

(Catatan : Perlu tidaknya balok dicek terhadap lendutan, monggo sobat lihat di SK-SNI)

 

  • Check kekuatan balok terhadap momen ultimate

dt2

Dari tabel bisa dilihat bahwa momen rencana balok lebih besar daripada momen ultimatenya (OK!)

Verfikasi : OK!

 

  • Check kondisi beton dan baja tulangan

dt3

Dari tabel bisa dilihat bahwa regangan beton masih jauh dari regangan maksimumnya = (0.0002 < 0.003) jadi beton masih aman, sedangkan baja tulangannya sudah melampaui regangan lelehnya = (0.0016 > 0.0231). Karena tulangan meleleh, maka balok akan melendut, dan ini yang diharapkan, yaitu adanya tanda sebelum kehancuran beton.

Jadi jangan khawatir sob,… seandainyapun beban diatas balok ini diperbesar, jauh-jauh sebelum balok ini mencapai regangan maksimalnya (akan runtuh), balok ini akan menunjukan perilaku daktail dengan membentuk lendutan yang membesar pada balok. Jadi setidak-tidaknya sobat punya ‘tanda pegangan’ untuk kabur sewaktu-waktu seandainya balok ini akan runtuh wkwkwk :D

Verfikasi : OK!

 

  • Check balok terhadap gaya geser

  dt4

Verifikasi : OK!

  •  Check balok terhadap Torsi

dt5

Verifikasi : OK!

Untuk yang lainnya,silahkan di verifikasi sendiri, ya,… mungkin ada item dari saya yang terlewat hehe :)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Okey sobat, sampai sini dulu pembahasan mengenai EBC ini, mohon maaf jika penjelasan yang diberikan terlalu singkat, karena jika penjelasan didetail secara per item maka uraian akan menjadi terlalu panjang, jadi monggo,… silahkan jika ada sobat yang ingin bertanya seputar spreadsheet ini. Jika ada pertanyaan dari sobat yang bisa saya jawab maka akan saya jawab, tapi jika tidak, maka akan saya jadikan PR (harap maklum, soalnya saya sendiri juga masih belajar ^_^).   

bagi yang ingin mendownload file EBC silahkan klik link dibawah ini

File : EBC.XLS

EBC boleh sobat edit dan dimodif sedemikian rupa untuk kemudahan. Jika ada kritik, saran atau koreksi seputar spreadsheet ini, dengan senang hati saya akan menerimanya.

Silahkan sobat sampaikan langsung via email atau blog

email q : maestromusic.lutfi@gmail.com

(Nb : saya sangat berharap koreksi dan masukan dari rekan2 semuanya ^_^)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Oh iya sobat,… berikut adalah beberapa proyek yang pernah saya kerjakan dengan menggunakan EBC, diantaranya adalah :

 

 Image 2 (Balai Pertemuan Gedung Barunawati – Surabaya)

Analisa Struktur dengan SAP 2000 – Design Tulangan Balok Dengan Spreadsheet EBC

 

PERSPEKTIF PENUH (Kantor Pelabuhan – Bagendang - Sampit)

Analisa Struktur dengan STAAD Pro – Design Tulangan Balok Dengan Spreadsheet EBC

 

 

Image 3 (Rumah tinggal 3 Lantai – Siwalankerto Indah - Surabaya)

Analisa Struktur dengan STAAD Pro – Design Tulangan Balok Dengan Spreadsheet EBC

Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More

 
Design by Free WordPress Themes | Bloggerized by Lasantha - Premium Blogger Themes | Top WordPress Themes