Konsep dan Filosofi Desain

loading...

Ada beberapa konsep dan filosofi desain yang digunakan di dalam analisis struktur beton, khususnya pada ACI (dan SNI), antara lain:

Desain Kondisi Batas (Limit State Design)

Desain Kondisi Batas maksudnya, struktur beton itu didesain sehingga beberapa parameter kondisinya mendekati suatu batas krusial tertentu.

Kondisi batas yang paling banyak dikenal ada 2:

  • Batas Ultimate (Maksimum)
  • Batas Servis (Layan)
Kondisi Ultimate

Desain kondisi ultimate artinya struktur beton tersebut didesain hingga mendekati kondisi tahanan maksimum. Batas ini belum tentu sama dengan batas runtuh, soalnya masih ada beberapa “faktor aman” yang ditentukan dalam metode ini. Salah satunya adalah, kondisi tulangan baja – pada metode ini – dianalisis pada kondisi leleh (fy), bukan putus (fu).

Desain kondisi ultimate ini kadang disebut juga dengan metode LRFD – Load and Resistance Factor Design, atau Desain dengan menggunakan faktor beban dan tahanan. Jadi, masing-masing beban dan tahanan diberi tahanan kemudian saling diperbandingkan. Secara umum bisa dituliskan dengan:

\phi R_n \geq \Sigma \gamma_i Q_i

R_n itu tahanan struktur atau elemen struktur. Bisa berupa tahanan aksial, lentur, geser, torsi, dll.

\phi adalah faktor reduksi tahanan. Yang namanya reduksi, artinya dikurangi, jadi nilai \phi itu selalu lebih kecil dari 1 (satu). Tiap-tiap tahanan punya faktor reduksi yang beda-beda. Misalnya, di SNI / ACI, faktor reduksi untuk tahanan geser adalah 0.75, untuk lentur 0.9, dll.

Q_i adalah beban luar. Index i itu maksudnya beban luar itu banyak jenisnya. Yang paling sering ditemui adalah beban mati dan beban hidup.

\gamma_i adalah faktor beban lebih. Nilainya lebih besar atau sama dengan 1 (satu). Tergantung sifat bebannya. Pada masa layan, beban hidup sifatnya lebih dinamis daripada beban mati. Jika keduanya dikombinasikan, beban hidup mendapat faktor yang lebih besar daripada beban mati. Misalnya, di SNI/ACI, kombinasi beban untuk beban mati (D) dan beban hidup (L) adalah 1.2D + 1.6L .

Kondisi Layan (servis)

Kondisi ini lebih fokus kepada faktor kenyamanan dan kestabilan, bukan kekuatan. Artinya, kalaupun syarat kestabilan ini TIDAK dipenuhi (alias gagal, nggak oke), struktur belum tentu runtuh. Tapi…. akan menimbulkan ketidak-nyamanan, misalnya:

  • Lendutan yang terlalu besar hingga bisa terasa
  • Getaran yang sangat besar pada struktur pada saat dibebani (misalnya beban orang berjalan, beban angin, dll)
  • Kerusakan pada komponen arsitektural karena lendutan yang besar, misalnya keramik lepas, kusen miring atau bengkok, dinding retak, plafon rusak, dll.

Ada beberapa contoh syarat yang harus dipenuhi, misalnya untuk balok, lendutan maksimum akibat beban hidup (tidak terfaktor) tidak boleh lebih dari L/360 (L = panjang bentang balok). Untuk syarat-syarat lain akan di bahas pada bagian lain.

Metode Strut-And-Tie

Untuk beberapa kasus tertentu, metode desain batas tidak bisa diterapkan, sehingga ACI memberikan pedoman untuk menggunakan metode Strut-and-Tie.

Contohnya, pada balok tinggi, konsol (corbel), dll.