Kekuatan Baut Angkur Pada Beton

Lanjutan dari Angkur

Mekanisme penyaluran gaya geser horizontal yang terjadi dari balok baja ke pelat beton ditransfer seluruhnya oleh penghubung geser, dalam hal ini adalah angkur besi beton. Yang mana kekuatan dan luas bidang kontak tulangan angkur beton tersebut dengan beton sangat mempengaruhi kapasitas suatu angkur besi beton untuk dapat mentransfer geser horizontal.

Pada Pedoman Perencanaan Lantai Jembatan Rangka Baja Dengan Menggunakan CSP (Pd T-12-2005-B), disebutkan bahwa kekuatan sistem penghubung geser dipengaruhi oleh beberapa hal seperti:

1. Jumlah penghubung geser.

2. Tegangan longitudinal rata-rata dalam pelat beton di sekeliling penghubung.

3. Ukuran.

4. Penataan dan kekuatan tulangan pelat di sekitar penghubung.

5. Ketebalan beton di sekeliling penghubung.

6. Derajat kebebasan dari setiap dasar pelat untuk bergerak secara lateral dan kemungkinan terjadinya gaya tarik ke atas (up lift force) pada penghubung.

7. Daya lekat pada antar muka beton-baja.

8. Kekuatan pelat beton dan tingkat kepadatan pada beton disekeliling pada setiap dasar penghubung geser.

Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya deformasi  pada angkur besi beton yaitu: bentuk dan ukurannya, lokasinya pada balok, lokasi momen maksimum, dan cara pemasangannya pada balok baja.

Dalam perencanaan pemasangan angkur besi beton pada beton, ACI mengenai Anchorage to Concrete secara umum dapat menjadi acuan, peraturan lain dapat kita adopsi dari European Organisation for Technical Approvals (EOTA) yang juga telah menetapkan pedoman teknisnya “Guideline for European Technical Appropal of Metal Anchors for Use in Concrete (ETAG-001)”.

Berbagai macam kegagalan yang mungkin terjadi diakibatkan oleh berbagai pembebanan (tarik, geser) antara lain sebagai berikut: steel failure, pull-out failure, concrete cone failure, splitting failure.   

1. Beban Tarik

Secara umum, beban tarik yang terjadi pada suatu angkur bisa dihitung berdasarkan teori elastisitas menggunakan asumsi berikut:

1. Plat dari angkur haruslah kaku sehingga tidak akan berdeformasi sebelum dibebani.

2. Kekakuan dan modulus elastisitas angkur sama dengan modulus elastisitas baja.

3. Pada daerah yang tertekan, angkur tidak ikut menyalurkan gaya normal. Jika besaran gaya tarik  yang  berbeda – beda (Nsi) diberikan pada  masing – masing angkur yang berada pada suatu grup angkur, maka eksentrisitas eN dari gaya tarik grup (Ng) harus diperhitungkan untuk mendapatkan kekuatan nominal grup angkur.

2. Beban Geser

Pada model kegagalan ini, berdasarkan metode kesetimbangan, angkur di bagian ujung dan saling paralel yang terkena gaya geser. Jika besaran gaya geser yang berbeda – beda (Vsi ) diberikan pada masing – masing angkur yang berada pada suatu grup angkur, maka eksentrisitas   eV  dari gaya tarik  grup (Vg) harus diperhitungkan sesuai Gambar 2.6 dan 2.7 untuk  mendapatkan kekuatan nominal grup angkur.

Contoh distribusi beban ketika semua angkur diberi beban geser

Contoh distribusi beban ketika hanya sebagian angkur yang mendapat beban geser

3. Ketahanan Terhadap Beban Tarik

Untuk mendapatkan kekuatan nominal angkur terhadap beban tarik berbeda – beda  dalam  hal  keruntuhannya.  Berikut  ketahanan  beban  tarik  berdasarkan   tipe keruntuhan menurut ETAG-001 (Annex C: Design Methods for Anchorage) sebagai berikut: 

1. Keruntuhan yang terjadi pada angkur.

 

2. Keruntuhan yang terjadi pada beton .

 

Dimana penjelasan untuk masing – masing variabel sebagai berikut:

a. Nilai awal ketahanan angkur untuk beton retak dan tidak retak.

 

Dimana:

Fck,cube = kuat desak beton karakteristik kubus ukuran 150x150mm (N/mm2).

hef = kedalaman efektif baut angkur (mm).

k1 =  7.2 diaplikasikan pada beton yang retak.

k1 =  10.1 diaplikasikan pada beton yang tidak retak.

b. Pengaruh lebar dan jarak pada angkur terhadap beton.

c. Faktor Ψs,N  mempengaruhi distribusi penyaluran tegangan pada beton. Untuk pemasangan angkur dengan jarak yang berbeda-beda, jarak yang paling dekat ke ujung beton yang perlu dimasukkan dalam perhitungan kuat geser.

 d. Shell Spalling factor Ψre,N memberi pengaruh pada penulangan.

Jika dalam area pengangkuran terdapat penulangan dengan jarak ≥ 150 mm (diameter berapa saja) atau dengan diameter ≤ 10 mm dan jarak ≥ 100 mm, maka shell spalling factor Ψre,N =1.0 dapat diaplikasikan.

e. Faktor Ψec,N akan berpengaruh ketika beban tarik bekerja pada masing- masing angkur dalam suatu grup.

4. Ketahanan Terhadap Beban Geser

Untuk mendapatkan kekuatan nominal baut angkur terhadap beban geser dapat dihitung berdasarkan keruntuhannya. Berikut ketahanan beban geser berdasarkan tipe keruntuhan menurut ETAG-001 (Annex C: Design Methods for Anchorage) sebagai berikut:

1. Keruntuhan yang terjadi pada angkur.

2. Keruntuhan yang terjadi pada beton.

 

Dimana penjelasan untuk masing – masing variabel sebagai berikut:

a. Nilai awal ketahanan angkur untuk beton retak dan tidak retak.

 

Dimana:

Fck,cube = kuat desak beton kubus 150×150mm (N/mm2). 

hef = kedalaman efektif baut angkur (mm).

dnom = diameter terluar baut angkur (mm).

k1 =  1.7 diaplikasikan pada beton yang retak.

k1 =  2.4 diaplikasikan pada beton yang tidak retak.

b. Faktor jarak antara angkur terluar dengan ujung beton dan ketebalan beton mempengaruhi karakteristik beban.

Posisi angkur terluar dan ketebalan beton akan memberikan pengaruh dalam disain suatu pemasangan angkur. Pengaruh posisi angkur terluar ini akan berdampak pada kekuatan dari suatu proses pengangkuran. Beberapa posisi beban posisi angkur dan ketebalan beton yang diperhitungakan antara lain:

1. Posisi angkur dipinggir yang ideal pada beton.

2. Angkur tunggal diujung beton.

3. Grup dua buah angkur yang berada di ujung beton tipis.

4. Grup dari empat buah angkur yang berada di ujung beton tipis.

Nilai perhitungan Ac,N yang berbeda-beda pada beban geser

Contoh luasan aktual Ac,N  dari kerucut beton

c. Faktor Ψs,V  mempengaruhi distribusi tegangan pada beton.

Seperti pada faktor jarak angkur terluar, posisi angkur dalam faktor Ψs,V juga memberikan pengaruh. Pengaruh jarak tersebut tidak pada karakteristik beton, akan tetapi akan mempengaruhi distribusi beban pada beton. Untuk pengangkuran dengan jarak yang berbeda-beda, jarak yang paling dekat ke ujung beton yang dimasukkan.

d. Faktor Ψh,V mempengaruhi kekuatan geser yang mana tidak akan berkurang dikarenakan ketebalan beton yang diasumsikan dengan rasio. 

 

e. Faktor Ψα,V berpengaruh pada sudut αV diantara beban yang diberikan, Vsd, dan tegak lurus terhadap beton terluar.

Contoh angkur yang dibebani oleh beban yang arahnya bersudut

f. Faktor Ψec,V berpengaruh ketika besar gaya geser yang berbeda-beda bekerja pada masing – masing angkur dalam satu grup.

g. Faktor Ψre,V berpengaruh terhadap tipe penulangan yang digunakan pada beton yang retak.

Ψre,V = 1.0 untuk pengangkuran pada beton retak dan tidak retak tanpa penulangan ujung.

 Ψre,V = 1.2   untuk  pengangkuran   pada   beton retak  dengan penulangan ujung (≥ Ø12 mm).

Ψre,V = 1.4   untuk  pengangkuran   pada   beton retak  dengan penulangan ujung (a ≤ 100 mm).

Untuk angkur multiple atau angkur dalam satu grup, jarak minimum angkur harus diperhatikan. Angkur yang tidak memenuhi jarak minimum akan mengalami kerusakan yang berlapis.

  

Contoh efek grup angkur