Penegertian Balok

2.2. Balok

2.2.1. Pengertian Balok

Balok juga merupakan salah satu pekerjaan beton bertulang. Balok merupakan bagian struktur yang digunakan sebagai dudukan lantai dan pengikat kolom lantai atas. Fungsinya adalah sebagai rangka penguat horizontal bangunan akan beban-beban.

Apabila suatu gelagar balok bentangan sederhana menahan beban yang mengakibatkan timbulnya momen lentur akan terjadi deformasi (regangan) lentur di dalam balok tersebut. Regangan-regangan balok tersebut mengakibatkan timbulnya tegangan yang harus ditahan oleh balok, tegangan tekan di sebelah atas dan tegangan tarik dibagian bawah. Agar stabilitas terjamin, batang balok sebagai bagian dari sistem yang menahan lentur harus kuat untuk menahan tegangan tekan dan tarik tersebut karena tegangan baja dipasang di daerah tegangan tarik bekerja, di dekat serat terbawah, maka secara teoritis balok disebut sebagai bertulangan baja tarik saja (Dipohusodo,1996).

Untuk menjadi penyaluran gaya yang baik di dalam balok, maka di daerah momen lapangan dan momen tumpuan maksimum dianjurkan supaya antara batang tulangan utama tidak melebihi 150 mm. Bila momen di suatu tempat menurun, jarak batas ini dapat digandakan menjadi 300 mm. Oleh karena itu, dalam sebuah penampang balok persegi setidaknya harus terdapat empat batang tulangan dipasang pada tiap sudut penampang, batang-batang disudut ini dan yang membentang sepanjang balok dilingkari oleh sekang-sekang. Agar mendapatkan kekakuan secukupnya bagi sengkang tulangan dianjurkan agar menggunakan batang-batang yang diameternya tidak kurang dari 6 mm.

Persyaratan balok menurut  PBBI 1971.N.I - 2 hal. 91  sebagai berikut :

a.       Lebar badan balok tidak boleh diambil kurang dari 1/50 kali bentang bersih. Tinggi balok harus dipilih sedemikian rupa hingga dengan lebar badan yang dipilih.

b.      Untuk semua jenis baja tulangan, diameter (diameter pengenal) batang tulangan untuk balok tidak boleh diambil kurang dari 12 mm. Sedapat mungkin harus dihindarkan pemasangan tulangan balok dalam lebih dari 2 lapis, kecuali pada keadaan-keadaan khusus.

c.       Tulangan tarik harus disebar merata didaerah tarik maksimum dari penampang.

d.      Pada balok-balok yang lebih tinggi dari 90 cm pada bidang-bidang sampingnya harus dipasang tulangan samping dengan luas minimum 10% dari luas tulangan tarik pokok. Diameter batang tulangan tersebut tidak boleh diambil kurang dari 8 mm pada jenis baja lunak dan  6 mm pada jenis baja keras.

e.       Pada balok senantiasa harus dipasang sengkang. Jarak sengkang tidak boleh diambil lebih dari 30 cm, sedangkan dibagian balok sengkang-sengkang bekerja sebagai tulangan geser. Atau jarak sengkang tersebut tidak boleh diambil lebih dari 2/3 dari tinggi balok. Diameter batang sengkang tidak boleh diambil kurang dari 6 mm pada jenis baja lunak dan 5 mm pada jenis baja keras.

2.2.2. Klasifikasi Balok

Beberapa jenis balok antara lain :

·         Balok sederhana bertumpu pada kolom diujung-ujungnya, dengan satu ujung bebas berotasi dan tidak memiliki momen tahan. Seperti struktur statis lainnya, nilai dari semua reaksi,pergeseran dan momen untuk balok sederhana adalah tidak tergantung bentuk penampang dan materialnya.

·         Kantilever adalah balok yang diproyeksikan atau struktur kaku lainnya didukung hanya pada satu ujung tetap

·         Balok teritisan adalah balok sederhana yang memanjang melewati salah satu kolom tumpuannya.

·         Balok dengan ujung-ujung tetap ( dikaitkan kuat ) menahan translasi dan rotasi

·         Bentangan tersuspensi adalah balok sederhana yang ditopang oleh teristisan dari dua bentang dengan konstruksi sambungan pin pada momen nol.

·         Balok kontinu memanjang secara menerus melewati lebih dari dua kolom tumpuan untuk menghasilkan kekakuan yang lebih besar dan momen yang lebih kecil dari serangkaian balok tidak menerus dengan panjang dan beban yang sama.

Berdasarkan bahan balok terbagi dari beberapa macam, yaitu :

a.       Balok kayu

Balok kayu menopang papan atau dek structural. Balok dapat ditopang oleh balok induk, tiang, atau dinding penopang beban. Dalam pemilihan balok kayu, factor berikut harus dipertimbangkan : jenis kayu, kualitas structural, modulud elastisitas, nilai tegangan tekuk,nilai tegangan geser yang diizinkan dan defleksi minimal yang diizinkan untuk penggunaan tertentu. Sebagai tambahan , perhatikan kondisi pembebanan yang akurat dan jenis koneksi yang digunakan.

·         Balok kayu laminasi lem

Kayu laminasi lem dibuat dengan melaminasi kayu kualitas tegang ( stress grade ) dengan bahan adhesive di bawah kondisi yang terkontrol, biasanya parallel terhadap urat kayu semua lembaran. Kelebihan kayu laminasi lem dibandingkan kayu utuh secara umum yaitu batas tegangan yang lebih besar, penampilan yang lebih menarik dan ketersediaan bentuk penampang yang beragam. Kayu laminasi lem dapat disatukan ujung-ujungnya dengan sambungan scarf dan finger sesuai panjang yang diinginkan, atau dilem ujung-ujungnya untuk lebar atau kedalaman yang lebih besar.

·         Balok kayu berserat parallel

Kayu berserat parallel atau disebut Parallel Strand Lumber ( PSL ) adalah kayu structural yang dibuat dengan mengikat serat-serat panjang kayu bersama dibawah panas dan tekanan dengan menggunakan adhesive kedap air. PSL adalah produk hak milik di bawah merek dagang Parallam, digunakan sebagai balok dan kolom pada konstruksi kolom-balok dan balok, header, serta lintel pada konstruksi rangka ringan.

·         Balok kayu veneer berlaminasi

<!--[if gte vml 1]> Kayu veneer berlaminasi atau Laminated Veneer Lumber ( LVL ) adalah produk kayu yang dibuat dengan mengikat lapisan tripleks secara bersama dibawah panas dan tekanan menggunakan bahan adhesive kedap air. Mempunyai urat serat kayu arah longitudinal yang seragam menghasilkan produk yang kuat ketika ujungnya dibebani sebagai balok atau permukaannya dibebani sebagai papan.LVL digunakan sebagai header dan balok .

b.      Balok baja

Balok baja menopang dek baja atau papan beton pracetak. Balok dapat ditopang oleh balok induk ( girder ), kolom, atau dinding penopang beban.

Balok induk, balok, kolom baja structural digunakan untuk membangun rangka bermacam-macam struktur mencakup bangunan satu lantai sampai gedung pencakar langit. Karena baja structural sulit dikerjakan lokasi ( on-site ) maka biasanya dipotong, dibentuk, dan dilubangi dalam pabrik sesuai spesifikasi disain. Hasilnya berupa konstruksi rangka structural yang relative cepat dan akurat. Baja structural dapat dibiarkan terekspos pada konstruksi tahan api yang tidak terlindungi, tapi karena baja dapat kehilangan kekuatan secara drastic karena api, pelapis anti api dibutuhkan untuk memenuhi kualifikasi sebagai konstruksi tahan api.

Balok baja berbentuk wide-flange ( W ) yang lebih efisien secara structural telah menggantikan bentuk klasik I-beam ( S ). Balok juga dapat berbentuk channel ( C ), tube structural,

c.       Balok beton

Pelat beton yang dicor di tempat dikategorikan menurut bentangan dan bentuk cetakannya.

Berdasarkan Fungsinya, balok terdiri atas:

a.       Balok dukung girder

suatu balok yang daya dukungnya perlu ditambahkan dengan cara menambahkan pelat baja lebar pada bagian sayap atas dan bawah suatu penampang lintang balok profil

b.      Balok lantai

suatu balok yang berfungsi menompang balok anak dan balok induk dalam suatu system struktur lantai.

c.       Balok anak dan balok induk pada system lantai

suatu balok yang berfungsi menompang pelat lantai, dimana pelat lantai dapat terbuat dari beton, papan kayu, pelat baja, dan aluminium.

d.      Balok atap ( kuda- kuda, kasau dan sebagainya )

balok struktur atap seperti balok gordeng untuk menompang balok kasau, dan balok kasau menompang balok reng dan sebagainya.

e.       Balok spandrel

balok batas pinggir bangunan dapat dibentuk lengkung, lurus horizontal.

f.       Balok lintel

balok yang terletak diatas kusen pintu atau jendela, yang berfungsi sebagai penompang horizontal yang mentransfer beban dinding diatas kusen.

g.      Balok pengikat

berfugsi mentransfer beban vertical maupun lateral kebalok maupun kekolom struktur.

h.      Balok stringer

balok yang berhubungan langsung kepada system lantai yang ditopang pada titik sambungan panel lantai-balok rangka batang pada setiap sisi dek pelat lantai

i.        Balok diaphragms

balok diantara balok girder pada suatu system struktur rangka batang

2.2.3. Pendekatan Dimensi Balok

Balok yang memakai bahan beton mempunyai tinggi ± 1/10 sampai dengan 1/12 panjang bentang, dan mempunyai lebar ½ sampai dengan 2/3 dari tinggi balok. Balok yang memakai bahan kayu mempunyai tinggi ± 1/20 panjang bentang dan mempunyai lebar 5/3 dari tinggi balok. Balok yang memakai bahan baja mempunyai tinggi 1/25 bentang. Dimensi balok-balok tersebut tidak mutlak benar, hanya digunakan sebagai pendekatan kasar saja pada tahap pra-desain bangunan, karena kondisi diatas masih tergantung pada jarak antara balok dan besarnya beban/ muatan yang bekerja pada elemen tersebut

Contoh perhitungan:

Untuk suatu balok bertulang bersegi dengan lebar b = 300 mm mendukung momen beban guna yang terdiri dari beban hidup M_LL= 95 kNm.dan beba mati M_DL= 54 kNm, fc’ = 28 Mpa, fy = 350 Mpa, tentukan ukuran penampang dan penulangannya, periksa pula tegangan-tegangannya dan gambar sketsa.

Penyelesaian:

Diketahui:

b = 300 mm

M_LL= 95 kNm

M_DL= 54 kNm

fc’ = 28 Mpa

fy = 350 Mpa

                                                                          

Ditanya:

Rencanakan tulangan balok dan gambar sketsanya.

     Jawab:

1.      Perkirakan dimensi balok.

b = ½ d, maka d = 2b

d = 2 x 300 = 600 mm.

d = h – 100, maka h = d + 100

h = 600 + 100 = 700 mm.

2.      Menghitung momen rencana.

M_u = 1,6 M_LL + 1,2 M_DL

M_u = 1,6 (95) + 1,2 (54)

               = 216,8 kNm.

3.      Terlebih dahulu deperhitungkan apakah memungkinkan jika menggunakan tulangan tunggal.

K_maks = fc’. (1-0,59 )

                      = 28 . 0,34225 (1 – 0,59 . 0,34225)

                      = 7,6479

M_{R maks} =  b d² k = 0,8 . 300 . 600² . 7,6379 . 10^-6 = 660,77 kNm.

M_{R maks} > M_U,maka balok bertulang tunggal.

4.      Perkiraan ratio penulangan ( )

ambil = 0,01369

K = fc’. (1-0,59 )

                = 28 . 0,17113 (1 – 0,59 . 0,17113)

                = 4,3078

5.      Cari d perlu.

M =

M = Mu, maka b = ½ d.

M =  ½ d k

d perlu =

b = ½d = ½ x 501,09 = 250,055 mm

b = 260 mm

d = 520 mm.

6.      Hitung luas tulangan yang diperlukan.

As =  b d = 0,01369 x 260 x 520 = 1850,888 mm .

7.      Pilih tulangan.

Ambil 3D32 = 2412,8 mm > As perlu.  OK

8.      Cek lebar balok.

b min = (2.40) + (2.10) + (5.32) = 260 mm = 260 mm  OK.

Jarak tulangan terpasang = diameter tulangan  OK

9.      Analisis penampang.

NT = As. fy = 2412,8 x 10 x 350 x 10 = 844,48 kN

ND = NT

0,85 fc’ab = 844,48

d actual = 560 – 40 – 10 – 18 = 494 mm.

Mn = ND (d - ½ a)

Mn = 844,48 (494 - ½ . 136,47)10 = 359,55 kNm.

M =  Mn = 0,8 . 359,55 = 287,65 k Nm > Mu = 216,8 kNm  OK.

Pengertian Kolom

2.1. Kolom

2.1.1. Pengertian Kolom

Kolom adalah komponen struktur bangunan yang bertugas menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang ditopang paling tidak tiga kali dimensi laterial terkecil (Dipohisodo,1994). SK SNI T-15-1991-03 mendefinisikan kolom adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil.

Kolom merupakan salah satu pekerjaan beton bertulang. Kolom beton (tiang beton) adalah beton bertulang yang diletakkan dengan posisi vertikal. Kolom berfungsi sebagai pengikat pasangan dindng bata dan penerus beban dari atas menuju sloof yang kemudian diterima oleh pondasi. Kolom berfungsi sangat penting, agar bangunan tidak mudah roboh. Beban sebuah bangunan dimulai dari atap. Beban atap akan meneruskan beban yang diterimanya ke kolom. Seluruh beban yang diterima kolom didistribusikan ke permukaan tanah di bawahnya. Kesimpulannya, sebuah bangunan akan aman dari kerusakan bila besar  dan jenis pondasinya sesuai dengan perhitungan.

Seperti kita ketahui bahwa kolom adalah bagian dari struktur atas dalam posisi vertical yang berfungsi sebagai pengikat pasangan dinding bata dan meneruskan beban diatasnya. Sedangkan komponen struktur yang menahan beban aksial vertikal dengan rasio bagian tinggi dengan dimensi lateral terkecil kurang dari tiga dinamakan pedestal. Sebagian dari suatu kerangka bangunan dengan fungsi dan peran seperti tersebut. Kolom menempati posisi penting di dalam sistem struktur bangunan.

Kegagalan kolom akan berakibat langsung akan runtuhnya komponen struktur lain yang berhubungan dengannya atau bahkan merupakan batas runtuh total keseluruhan struktur suatu bangunan. Pada umumnya kegagalan atau keruntuhan komponen tekan tidak diawali dengan tanda peringatan yang jelas, bersifat mendadak. Oleh karena itu, dalam merencanakan struktur kolom harus diperhitungkan secara cermat dengan memberikan cadangan kekuatan lebih tinggi daripada untuk komponen struktur lainnya.

2.1.2. Jenis-Jenis Kolom

Bentuk dan susunan tulangan pada kolom dapat dibagi menjadi tiga kategori,  yaitu :

a.       Kolom segi empat atau bujur sangkar dengan tulangan memanjang dan sengkang.

b.      Kolom bundar dengan tulangan memanjang dan tulangan lateral sengkang atau lateral.

c.       Kolom komposit yang terdiri atas beton dan profil baja atau pipa. Structural di dalamnya dengan/tanpa diberi tulangan pokok memanjang.

Dalam buku struktur beton bertulang (Istimawan dipohusodo, 1994) ada tiga jenis kolom beton bertulang yaitu :

a.       Kolom menggunakan pengikat sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom brton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan ini berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh pada tempatnya. Terlihat dalam gambar 1.(a).

b.      Kolom menggunakan pengikat spiral. Bentuknya sama dengan yang pertama hanya saja sebagai pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral yang dililitkan keliling membentuk heliks menerus di sepanjang kolom. Fungsi dari tulangan spiral adalah memberi kemampuan kolom untuk menyerap deformasi cukup besar sebelum runtuh, sehingga mampu mencegah terjadinya kehancuran seluruh struktur sebelum proses redistribusi momen dan tegangan terwujud. Seperti pada gambar 1.(b).

c.       Struktur kolom komposit seperti tampak pada gambar 1.(c). Merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang.

Untuk kolom pada bangunan sederhan bentuk kolom ada dua jenis yaitu kolom utama dan kolom praktis.

a.       Kolom Utama

Yang dimaksud dengan kolom utama adalah kolom yang fungsi utamanya menyanggah beban utama yang berada diatasnya. Untuk rumah tinggal disarankan jarak kolom utama adalah 3.5 m, agar dimensi balok untuk menompang lantai tidak tidak begitu besar, dan apabila jarak antara kolom dibuat lebih dari 3.5 meter, maka struktur bangunan harus dihitung. Sedangkan dimensi kolom utama untuk bangunan rumah tinggal lantai 2 biasanya dipakai ukuran 20/20, dengan tulangan pokok 8d12mm, dan begel d 8-10cm ( 8 d 12 maksudnya jumlah besi beton diameter 12mm 8 buah, 8 – 10 cm maksudnya begel diameter 8 dengan jarak 10 cm).

b.      Kolom Praktis

Adalah kolom yang berpungsi membantu kolom utama dan juga sebagai pengikat dinding agar dinding stabil, jarak kolom maksimum 3,5 meter, atau pada pertemuan pasangan bata, (sudut-sudut). Dimensi kolom praktis 15/15 dengan tulangan beton 4 d 10 begel d 8-20.

2.1.3. Dasar- dasar Perhitungan

Menurut SNI-03-2847-2002 ada empat ketentuen terkait perhitungan kolom:

a.       Kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum yang berasal dari beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau. Kombinasi pembebanan yang menghasilkan rasio maksimum dari momen terhadap beban aksial juga harus diperhitungkan.

b.      Pada konstruksi rangka atau struktur menerus pengaruh dari adanya beban tak seimbang pada lantai atau atap terhadap kolom luar atau dalam harus diperhitungkan. Demilkian pula pengaruh dari beban eksentris karena sebab lainnya juga harus diperhitungkan.

c.       Dalam menghitung momen akibat beban gravitasi yang bekerja pada kolom, ujung-ujung terjauh kolom dapat dianggap jepit, selama ujung-ujung tersebut menyatu (monolit) dengan komponen struktur lainnya.

d.      Momen-momen yang bekerja pada setiap level lantai atau atap harus didistribusikan pada kolom di atas dan di bawah lantai tersebut berdasarkan kekakuan relative kolom dengan juga memperhatikan kondisi kekekangan pada ujung kolom.

Adapun dasar-dasar perhitungannya sebagai berikut:

·         Kuat perlu

·         Kuat rancang

No. Kondisi Faktor reduksi (ø)

·         Lentur tanpa beban aksial 0.8

·         Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur 0.8

·         Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur

o   Tulangan spiral maupun sengkang ikat

o   Sengkang biasa: 0.7, 0.65

Asumsi Perencanaan

2.1.4. Pendekatan Dimensi Kolom

Anggapan pembebanan: semua muatan membenani kolom secara vertical beton = 60 kg/cm­­­²

Rumus:  =

Perhatian :

·         Untuk kondisi normal, beban P yang terjadi ditambah 20-40 %. (karena kolom juga memikul gaya-gaya horizontal, momen dan punter.

·         Untuk kolom tunggal atau berdiri bebas (free standing), bahkan dapat ditambah  100 % sebagai pendekatan perhitungan.

·         Untuk keamana struktural  beton dikurangi  20