10. Contoh Tulangan Geser Stud (Kuliah X)

Contoh Perencanaan Tulangan Geser Punching pada Pelat Iswandi Imran, PhD

Struktur flat-plate setebal 150 mm (d = 115 mm) ditumpu oleh kolom persegi 300x300 dengan spasi 4,5 m arah Utara-Selatan dan 5 m arah Timur-Barat. Gaya geser terfaktor yang bekerja pada penampang kritis geser di sekitar kolom interior (yang berada sejarak d/2=57,5 mm dari muka kolom) adalah 299,2 kN (Beban ultimit yang bekerja = 13,4 kN/m2). Cek kapasitas sambungan pelat-kolom dalam menahan geser yang bekerja. Desain tulangan geser jenis “stud” bila diperlukan (Mutu beton =20 MPa).

1

Jawab • b1 = c1 + 115 = 415 mm • b2 = c2 + 115 = 415 mm • bo = 2x(415+415) = 1660 mm

Vu

φ

= 299,2 / 0,75 = 398,9 kN

Syarat desain Æ dimana

V u ≤ φ (V c + V s )

φ = 0,75

untuk geser dan torsi

Dari 3 persamaan geser untuk sambungan pelat, yang menentukan adalah: Vc = 1 3 20 × bo d = 1 3 × 20 ×1660 ×115 103 = 284,6kN < 398,9kN Jadi tulangan geser dibutuhkan. Jika menggunakan sengkang Æ

V c = 142,3 kN

Jika menggunakan “studs” maka sumbangan beton dalam menahan geser: Vc = 1 4 20 × bo d = 1 4 × 20 × 1660 × 115 10 3 = 213,4 kN Sehingga:

Vs = Vu φ − Vc = 299 , 2 0,75 − 213,4 = 185 ,5kN Tegangan geser maksimum vu yang diijinkan untuk “studs” adalah:

vu .max = φ × 2 3 f c' = 0,75 × 2 3 × 20 = 2,24 MPa Vu ,max = 2,24 ×1660 ×115 / 1000 = 427,6 kN (OK)

2

Untuk menahan geser tersebut, gunakan 8 buah “stud rail”, masing-masing dengan 4 buah stud berdiameter 10 mm dan dengan diameter kepalanya 31 mm (Lihat Gambar). Mutu baja yang digunakan = 400 MPa. Spasi “stud” yang digunakan tergantung pada tegangan geser pada penampang kritis. Spasi yang lebih kecil harus digunakan bila tegangannya melebihi:

v u lim it = φ (1 2 ) f c' = 1,68 MPa Teg geser pada d 2 dari muka kolom adalah: Vu = 299 .2 kN , sehingga

vu1 = 299,2 (1660 ×115) = 1,57 MPa Nilai ini lebih kecil daripada nilai batas 1,68 MPa. Jadi stud pertama diletakkan pada lokasi sejarak maksimum d/2 =57,5 mm dari muka kolom. Spasi maksimum untuk “studs” yang berikutnya harus lebih kecil daripada 0,75 d = 86,25 mm Æ Letakan stud pertama sejarak 50 mm dari muka kolom dan spasi untuk stud berikutnya = 80 mm (Lihat gambar)

Pemasangan Tulangan Geser “Stud”

3

Berdasarkan gambar, “stud” terluar berada pada jarak 50mm + 3x80mm = 290 mm dari muka kolom. Penampang kritis terluar berada pada jarak 290 + d/2 = 347,5mm dari muka kolom. Keliling penampang kritis terluar adalah:

bo = 4

[(

]

)

2 × 347 ,5 + 300 = 3165 ,5 mm

Luas area yang dibatasi oleh penampang kritis terluar adalah:

= [4(347,5 × 347,5) / 2 + 4 × (300× 347,5) + (300× 300)] mm2 = 748.512,5 mm 2 = 0,75 m 2 Gaya geser terfaktor yang bekerja pada penampang kritis terluar adalah:

(

)

Vu = 13,4 kN m 2 × 4,5m × 5m − 0,75m 2 = 291,45 kN dan,

vu =

219 , 45 = 0,8 MPa 3165 ,5 × 115

Teg geser di penampang kritis terluar dibatasi sebesar: vu = φ (1 6) 20 = 0,56 MPa Karena nilai ini < v u = 0 . 8 MPa maka dibutuhkan stud tambahan. Coba gunakan 8 stud dimasing-masing rel. Jadi jarak penampang kritis terluar dari muka kolom adalah (50 + 7 × 80 + 57,5) = 667,5 mm.

(

)

bo = 4 2 × 667,5 + 4 × 300 = 4975,4 mm Luas area yang dibatasi oleh penampang kritis terluar:

[

(

]

)

= 4(300 × 667 ,5 ) + 4 × 667 ,5 2 / 2 + (300 × 300 ) = 1.782 .112 ,5m 2 = 1,78 m 2

(

)

Vu = 13,4 4,5m × 5m − 1,78m 2 = 277 ,65 kN vu =

277.650 = 0,49 MPa 4975,4 × 115

φv c = 0,56 MPa Karena v u = 0 , 49 MPa kurang dari φ v c = 0 ,56 MPa , maka pengaturan pemasangan stud diatas sudah OK.

4

Cek tegangan geser di penampang kritis terdalam: Dari perhitungan sebelumnya: bo = 1660 mm

Vu = 299,2 kN vu = Vu / bo d = 1,57 MPa Tegangan geser yang dipikul studs adalah:

vs =

8 × 78 ,5 mm 2 × 400 MPa = 1,9 MPa 1660 mm × 80 mm

Tegangan geser maksimum yang diijinkan untuk dipikul beton =

1 4 f c' .= 1,12 MPa Jadi kuat geser maksimum

φ (v c + v s ) = 0 ,75 (1,12 + 1,9 ) = 2 ,19 MPa Nilai ini melebihi

v u = 1,57 MPa

Jadi gunakan 8 baris stud rail yang terdiri atas 8 buah stud berdiameter 10 mm. Stud I dipasang sejarak 50 mm dan selebihnya dipasang berspasi 80 mm.

5