Bagaimana Merencanakan Struktur Balok Tahan Gempa ?
Perencanaan struktur balok pada bangunan gedung telah mengalami perubahan dari yang sebelumnya menggunakan SNI 2847:2013 menjadi SNI 2847:2019. Tentunya bagi praktisi dibidang konsultan perencana, kontraktor dan developer juga harus mengikuti perubahan tersebut. Perlu diketahui bahwa SNI 2847:2019 mengadaposi penuh ACI 318M–14 berikut dengan penjelasannya ACI 318RM-14.
Dengan mengadopsi penuh ACI 318M-14 maka perencanaan struktur balok dengan menggunakan software ETABS akan lebih mudah.
Kenapa ?
ETABS didalam programnya sudah memuat perencanaan dan perhitungan menggunakan ACI 318M-14, sehingga hanya dengan input dimensi, material dan kombinasi pembebanan kita sudah bisa mendapatkan output yang kita inginkan.
Benarkah ?
untuk membuktikan kebenerannya maka kita harus melihat Manual Book yang sudah disediakan oleh ETABS .
1. Desain kebutuhan tulangan lentur balok
ETABS dalam proses desain tulangan lentur memiliki alur sebagai berikut:
- Menentukan momen terfaktor maksimal.
- Menentukan kebutuhan tulangan lentur.
1.1. Menentukan momen terfaktor maksimal
Momen terfaktor maksimal didapat dari kombinasi pembebanan yang telah kita input sebelumnya. Penampang balok akan didesain sesuai kombinasi pembebanan yang telah kita input dan diambil nilai terbesarnya.
1.2. Menentukan kebutuhan tulangan
Dalam menentukan kebutuhan tulangan baik tulangan tarik dan tekan, ETABS menggunakan metode Analisa blok tegangan / Distribusi tegangan persegi beton ekuivalen sesuai Pasal 22.2.2.4 pada SNI 2847:2019.
Selain itu prinsip strong column weak beam juga diadopsi oleh ETABS yaitu dengan membuat balok menjadi terkontrol tarik (tension controlled).Hal ini sesuai dengan penjelasan Pasal 21.2.2 pada SNI 2847:2019.
Design Manual-ETABS 2016)
2. Desain kebutuhan tulangan geser balok
Dalam mendesain kebutuhan tulangan geser balok, ETABS melakukan prosedur sebagai berikut:
-Menentukan Vu ,
-Menentukan Vc yang dapat diterima beton,
-Menentukan kebutuhan tulangan berdasarkan Vs
2.1. Menentukan gaya geser terfaktor maksimal
Gaya geser terfaktor maksimal didapatkan dengan prosedur yang sama seperti menentukan momen terfaktor maksimal. Namun, dalam struktur balok SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus) gaya geser terfaktor juga ditentukan oleh Mpr (momen lentur maksimum yang mungkin
terjadi) sesuai prosedur desain Pasal 18.6.5.1 SNI 2847:2019.
2.2. Menentukan gaya geser yang mampu diterima beton, Vc
Penentuan Vc pada balok sesuai prosedur desain Pasal 22.5.5.1
Bagi balok SRPMK memilki syarat tambahan dimana jika gaya aksial tekan terfaktor termasuk akibat gaya gempa kurang dari Pu < fc'* Ag / 20 && Ve > 1/2 Vu maka dalam prosedur desain, Vc boleh dianggap tidak berkontribusi (Vc = 0) sesuai Pasal 18.6.5.2
2.3. Menentukan kebutuhan tulangan geser
Tulangan geser didapat dari Vu ≤ Vs+Vc yang memiliki batas maksimal sesuai Pasal 22.5.1.2 dan minimal harus sesuai Pasal 9.6.3.1. Jika melebihi batas maksimal maka program ETABS akan memberi peringatan. Hasil tulangan geser pada ETABS ditampilkan dalam bentuk Av/s atau dalam unit m²/m. Disini ETABS memberi catatan bahwa tidak menghitung kebutuhan tulangan sengkang minimal dan kait (hoops). Kebutuhan tersebut merupakan diputuskan secara indipenden oleh pengguna program / engineer.
Design Manual-ETABS 2016)
Jika terdapat gaya torsi berlebih yang diatur pada SNI 2847:2019 maka program ETABS juga akan melakukan kalkulasi akibat gaya torsi berlebih tersebut.
3. Desain kebutuhan tulangan torsi balok
Akibat gaya torsi berlebih, maka program ETABS mendesain balok untuk mampu menahan gaya torsi tersebut dengan alur sebagai berikut:
- Menentukan gaya torsi terfaktor
- Menentukan properti penampang khusus
- Menentukan kapasitas Torsi kritis,Tth dan Tcr
- Menentukan kebutuhan tambahan tulangan torsi
3.1. Menentukan gaya torsi terfaktor
Gaya torsi terfaktor maksimal (Tu) didapatkan dengan prosedur yang sama seperti menentukan momen dan geser terfaktor maksimal.Selain itu, Tu dapat direduksi sesuai dengan prosedur desain Pasal 22.7.3.2 dan 22.7.3.3 . Namun, keputusan untuk mereduksi Tu berada pada pengguna program / engineer.
Menurut opini penulis, pada struktur balok di gedung bertingkat reduksi Tu dilakukan dengan mengubah kekakuan torsi pada balok menjadi 0 atau mendekati 0.
Design Manual-ETABS 2016)
3.2. Menentukan properti penampang khusus
Properti penampang khusus berupa { Acp, Aoh, Ao, pcp, pn } ditentukan oleh ETABS sesuai dengan prosedur desain Pasal 2.2
3.3. Menentukan kapasitas torsi kritis
ketika gaya torsi terfaktor (Tu) kurang dari batas ambang torsi (Tth) maka torsi dapat diabaikan, namun bila melebihi Tth dan retak torsi(Tcr) maka pengaruh gaya torsi terfaktor harus disertakan dan harus mampu ditahan oleh tulangan longitudinal, dan transversal dari balok. Tth ditentukan sesuai prosedur desain Pasal 22.7.4.1 dan Tcr ditentukan sesuai pasal 22.7.5.1
3.4. Menentukan kebutuhan tambahan tulangan torsi
Jika Tth < Tu < Tcr maka tulangan minimal tarik sudah mencukupi, sesuai Pasal 9.6.4.1. Namun bila Tu > Tcr maka tulangan longitudinal tambahan harus dihitung dan kebutuhan tulangan transversal tambahan juga harus dihitung sesuai Pasal 22.7.6.1. Disini ETABS memberi catatan bahwa tidak menghitung kebutuhan tulangan sengkang minimal dan kait (hoops). Kebutuhan tersebut merupakan diputuskan secara indipenden oleh pengguna program / engineer.
Design Manual-ETABS 2016)
Perlu diingat bahwa ETABS dalam “design ouput” belum mengkombinasikan tulangan tambahan torsi baik dengan tulangan transversal maupun tulangan longitudinal. disini pengguna program / engineer harus mengolah kembali data tersebut.
KESIMPULAN
Penjelasan yang diberikan oleh program ETABS dalam “Concrete Frame
Design Manual-ETABS 2016” sudah memberikan gambaran yang lengkap terhadap alur proses desain dan analisanya.
Menurut opini penulis, hasil output ETABS sudah bisa diandalkan JIKA input yang diberikan kepada program juga bisa diandalkan. Oleh karna itu peran serta pengguna program / engineer dalam meng-input data desain harus baik.
Garbage IN, Garbage OUT adalah ungkapan yang tepat dalam hal ini. Perlunya pengecekan /review ulang terhadap input yang berikan merupakan hal yang wajib dalam proses analisa dan desain. Manual Design yang dibuat oleh ETABS berfungsi sebagai dasar pemahaman dan asumsi yang dibutuhkan oleh pengguna / engineer dalam mengambil keputusan.
Design Manual-ETABS 2016)
KEYNOTE:
- Output ETABS dalam proses desain dan analisa dapat diandalkan dan sudah sesuai dengan proses desain dalam SNI 2847:2019
- Input oleh users lah yang perlu diperhatikan.
