untuk menghitung portal, EI-nya berapa ?

Ditulis pada 7 Februari 2009

Kelihatannya sudah lama saya tidak membahas bidang keilmuan teknik sipil. Baiklah saya mencoba menanggapi pertanyaan berikut.

Y.W. // Februari 4, 2009 pada 7:48 am
Selamat siang Pak.Wiryanto
Mau tanya nih pak, kalo mau mendesain suatu portal beton bertulang, pertama tama khan harus mencari momen, lintang dan normal dulu kan pak.
Nah, yang jadi pertanyaan saya adalah EI-nya berapa ya pak ?
Momen inersia retak atau momen inersia penampang utuh yang dipakai untuk mencari mektek-nya ?
Boleh nggak kalo saya bikin EI=1 untuk mencari mekteknya saja ?
Apakah ada perbedaan jika saya memakai EI=1, dibandingkan dengan pake inersia retak , atau inersia penampang utuh dalam mencari mektek-nya ?? yang nantinya digunakan untuk mendesain penampang beton bertulang….

Tanggapan yang saya dapat diberikan :

Suatu pertanyaan yang cukup menarik. Kenapa ? Karena meskipun pertanyaanya sederhana tetapi jawabannya tidak bisa sederhana karena menyangkut falsafah perencanaan yang cukup dalam. Bahkan saya yakin, tidak ada session khusus di mata kuliah Struktur Beton 1 atau Struktur Beton 2 untuk membahasnya. (ini catatan penting untuk mahasiswa teknik sipil UPH yang ikut mata kuliah tersebut).

Jika membahas retak pada beton, umumnya untuk menunjukkan bahwa pada perencanaan ultimate, dimana akibat momen lentur maka ada bagian penampang beton yang mengalami tarik. Pada bagian tersebut, pada bagian tarik kekuatan beton diabaikan dan digantikan oleh tulangan baja. Selanjutnya dengan konsep kompatibiltas dan keseimbangan, maka dapat dicari momen nominal (Mn) penampang beton tersebut.

Jadi sudah dipahami bahwa pada perencanaan ultimate, maka penampang beton mengalami crack. Bukan penampang utuh. Jadi dengan demikian inersia penampang pada kondisi ultimate berbeda dengan inersia pada penampang utuh. Ini suatu kondisi yang nyata ada dan perlu dipahami benar oleh engineer (calon engineer).

Proses di atas adalah proses DESIGN untuk mendapatkan momen nominal penampang (Mn).

Dalam sisi lain, pada perencanan kuat batas diperlukan juga momen ultimate, Mu, yang mengikuti peraturan kita adalah momen terfaktor dari berbagai kombinasi beban yang mungkin terjadi (lihat Code beton Indonesia), misalnya

- U = 1.4 DL
- U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R)
- U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,6 W + 0,5 (A atau R)
- U = 0,9 D ± 1,6 W
- U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 E

Selanjutnya suatu perencanaan kuat ultimate adalah baik jika dipenuhi kriteria

phi Mn > Mu

Besarnya nilai DL dan LL atau yang lain diperoleh dari analisas struktur dengan cara elastis. Ingat elastis. Jadi pada kondisi tersebut mestinya penampangnya adalah penampang utuh. Tahapan ini adalah tahapan ANALISIS struktur.

Hal itu jelas terlihat dari pernyataan yang termuat dari SNI Beton 2002 sbb:

10.3 Metode analisis
Analisis komponen struktur harus mengikuti ketentuan berikut:

1. Semua komponen struktur rangka atau struktur menerus direncanakan terhadap pengaruh maksimum dari beban terfaktor yang dihitung sesuai dengan metode elastis, atau mengikuti pengaturan khusus menurut ketentuan 10.4. Perencanaan juga dapat dilakukan berdasarkan metode yang lebih sederhana menurut 10.6 hingga 10.9.
2. Kecuali untuk beton prategang, metode pendekatan untuk analisis rangka portal boleh digunakan untuk bangunan dengan tipe konstruksi, bentang, dan tinggi tingkat yang umum.
3. . . .

Jadi jelaskan khan tentang hal ini. Oleh karena itu maka biasanya pengajar beton 1 dan 2 pada umumnya tidak memberikan penjelasan mengenai reduksi-reduksi inersia tersebut. Nanti bisa bingung bagi pemula yang sedang belajar.

Ini sekarang advance.

Tetapi karena disadari bahwa kondisi ultimate boleh mengalami retak (crack) dan hal tersebut tidak mengurangi atau mempengaruhi kekuatan ultimate-nya maka tentunya perencana boleh memanfaatkannya.

Apa itu.

Adanya retak maka distribusi momen yang terjadi tentunya berubah. Lha disini pertanyaan saudara Y.W mulai masuk. Jadi pemilihan nilai EI mempengaruhi besarnya distribusi momen yang terjadi pada struktur rangka tersebut.

Lalu berapa retaknya ?

Wah kalau ini susah mas. Kenapa ? Karena tadi khan ngitungnya saja pakai cara elastis, yang tidak memperhitungkan retak. Maksudnya tahunya retak atau tidak retak itu ditentukan secara subyektif oleh yang memasukkan data (manusianya) bukan oleh metode elastisnya. Jadi nggak sinkron khan.

Lalu gimana ?

Disini engineering judgement mulai masuk. Anda mau menghitung retak untuk apa ?

Mau biar teliti pak !

Wah boleh-boleh aja. Tetapi kedua-duanya mau menghitung utuh (yang lebih mudah) atau menghitung retak (lebih pusing ngitungnya) semuanya diperbolehkan. Nggak percaya ini klasulnya.

10.6 Kekakuan

1. Setiap asumsi yang dapat dipertanggungjawabkan boleh digunakan untuk menghitung kekakuan lentur dan torsi dari sistem kolom, dinding, lantai, dan atap. Asumsi tersebut harus digunakan secara konsisten dalam seluruh analisis.

Jadi karena mau gampang dan nggak pusing (kecuali ada kepentingan khusus) maka ngapain harus menghitung pakai retak. Apalagi kalau ongkosnya sama.

Jadi kalau begitu, nggak ada gunanya mempertimbangkan adanya retak pada perencanaan ya pak ?

Eh nanti dulu, tergantung !

Lho apalagi pak, khan nggak pusing-pusing ngitung retak !

Memperhitungkan retak itu ada gunanya lho, dan itu hanya ada pada struktur beton bertulang. Dengan adanya hal tersebut maka bending momen hasil analisis elastis di atas dapat kita manipulasi !

Benar ! Kita boleh juga lho manipulasi . Tidak hanya dibisnis ! Jadi jangan kaget kalau dapat perencanaan nilai momen yang ada boleh di adjust. He, he, ini termasuk engineering judgement. Nggak gampang di omongin di kelas, harus pakai studi kasus. Biasanya ini boleh dilakukan agar konfigurasi penulangan yang dihasilkan dapat lebih ‘mudah’.

Proses tersebut dalam code disebut redistribusi momen. Ini klasulnya :

10.4 Redistribusi momen negatif pada balok lentur non-prategang menerus

1. Bila tidak digunakan nilai momen pendekatan maka momen negatif tumpuan yang didapat dari metode perhitungan elastis pada balok-balok lentur non-prategang menerus untuk semua konfigurasi pembebanan dapat direduksi atau diperbesar tidak lebih dari nilai berikut ini:
   . . . ada rumusnya . . .

Sudah pernah pakai klasul itu nggak. Itu sangat berguna untuk perencanaan portal beton bertulang yang bersifat statis tak tentu. Sedangkan kalau sistem strukturnya statis tertentu, maka pertimbangan crack dalam analisis tidak berguna sama sekali. Kalaupun perlu paling-paling untuk analisis lendutan (serviceability).

Kalau begitu kita nggak perlu memperhitungkan crack ya pak ?

He, he, bukan begitu. Kalau jawabannya ya, wah jadinya gampang suatu perencanaan beton bertulang.

Itu tadi diatas adalah sistem beton bertulang pada umumnya, bukan untuk struktur tahan gempa. Jadi kalau anda ingin perencanan struktur tahan gempa maka anda harus memenuhi code gempa kita, SNI 03 1726.

Di situ jelas-jelas dinyatakan bahwa pengaruh retak dalam analisis untuk gempa harus diperhitungkan, ini klasulnya :

5.5 Kekakuan struktur
5.5.1 Dalam perencanaan struktur bangunan gedung terhadap pengaruh Gempa Rencana, pengaruh peretakan beton pada unsur-unsur struktur dari beton bertulang, beton pratekan dan baja komposisi harus diperhitungkan terhadap kekakuannya. Untuk itu, momen inersia penampang unsur struktur dapat ditentukan sebesar momen inersia penampang utuh dikalikan dengan suatu prosentasi efektifitas yang diatur dalam Standar SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung.

Kenapa itu diperlukan, karena pada saat gempa, maka retak itu pasti terjadi, dan biasanya retak pada balok dan kolom itu berbeda. Karena ngitungkan pakai elastis maka perbedaan tersebut tidak bisa dimasukkan secara otomatis tetapi harus dimasukkan secara manual, oleh karena itulah klasul tersebut ada. Juga nilainya adalah berdasarkan engineering judgement. Karena ngitung retaknya sendiri secara analitis nggak gampang.

Ok, sampai disini dulu, sebagai pengantar ke teknik perencanaan gedung tahan gempa.

Lho masih ada lanjutannya ya pak.

Woo. Ya masih ada, bidang structural engineering nggak habis-habis dibahas lho. Saya ini semakin tinggi sekolahnya jadi semakin tahu kurangnya gitu lho. Ok mari kita sama-sama belajar. Siapa yang masih berkutat di bidang perencanaan gedung tinggi boleh nambahin