ANALISIS STRUKTUR BANGUNAN APARTEMEN GRAND EMERALD KELAPA GADING JAKARTA UTARA MENGGUNAKAN PETA GEMPA 2002 DENGAN ANALISIS STATIK EQUIVALENT
SKRIPSI
AGUS HERMANTO F44080033
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
STRUCTURAL ANALYSIS APARTMENT GRAND EMERALD BUILDING KELAPA GADING NORTH JAKARTA USE EARTHQUAKE MAP 2002 WITH STATIC EQUIVALENT ANALYSIS Agus Hermanto1, Meiske Widyarti2, Muhammad Fauzan2 1 2
student of lecturer of Department of Civil and Environmental Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO BOX 220, Bogor, West Java, Indonesia.
ABSTRACT Structure calculation is an important step in the beginning of building planning. One of the instruments that can be used to do structure analysis in a fast and precise way is ETABS v 9.0.7. The instruments that used in this research is ETABS v 9.0.7 software and Grand Emerald Apartement working-plan. Work load analysis referred to PBI 1983, and earthquake analysis referred to static equivalent analysis method. The result of metal sheet structure analysis showed, for living quarters metal sheet, parking place metal sheet, and water torn metal flat slab showed that the result of planned bending moment (Mr) for each metal sheet is 17,945 KNm; 21,36 KNm; and 37,91 KNm, higher than ultimate bending moment (Mu) for each metal sheet 12,563 KNm; 18,644 KNm; 21,953 KNm. So, it can be concluded that the dimension of metal sheet profile that installed in this construction has fulfilled the planning requirements. Based on analysis result, one of sample beam, B30x40, has planning moment value, planning shearing force value, and planning torsion moment value each 68,939 KNm; 234,793 KN; 22,862 KNm. That value is higher than the value of ultimate bending moment, ultimate shearing force, and ultimate torsion moment that each 63,176 KNm; 68,75 KN; 19,433 KNm. It showed that beam B30x40 fulfilled the planning requirements. It shown in appendix 12 the analysis process for varying beams. Keywords: axial force, bending moment, shearing force, static equivalent, torsion moment
Agus Hermanto. F44080033. 2012. Analisis Struktur Bangunan Apartemen Grand Emerald, Kelapa Gading, Jakarta Utara menggunakan Peta Gempa 2002 dengan Analisis Statik Equivalent Di bawah bimbingan Dr. Ir. Meiske Widyarti, M.Eng dan Muhammad Fauzan, ST,. MT.
RINGKASAN
Perhitungan struktur merupakan langkah penting pada proses awal perencanaan suatu bangunan. Salah satu alat yang dipergunakan untuk menganalisis struktur secara cepat dan tepat adalah ETABS v 9.0.7 yang termasuk dalam Spesific Professional Program Analysis. Dalam perencanaan bangunan bertingkat, banyak langkah yang diperlukan seperti menentukan spesifikasi bahan dan penampang, permodelan struktur tiga dimensi, memberikan input beban hidup, beban super dead load, beban gempa, beban angin, beban kombinasi 1 hingga beban kombinasi 16, dan melakukan tahap penjepitan, serta menganalisis untuk mengetahui gaya-gaya dalam ultimit dari masing-masing elemen struktur pelat, balok, dan kolom. Pada penelitian ini bertujuan untuk membandingkan gayagaya dalam ultimit dengan gaya-gaya dalam rencana dan untuk mengetahui apakah dimensi penampang terpasang mampu menahan gaya-gaya dalam ultimit akibat efek pembebanan dari luar. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu program ETABS v 9.0.7, dan gambar struktur proyek Apartemen Grand Emerald. Analisis pembebanan mengacu pada PBI 1983, dan analisa gempa menggunakan metode analisis statik equivalen. Hasil perhitungan struktur pelat, baik pelat hunian, pelat parkir, dan pelat water torn menunjukan bahwa nilai momen lentur rencana (Mr) lebih besar dibandingkan dengan momen lentur ultimit (Mu). Hal ini terlihat dari ketiga jenis pelat tersebut memiliki nilai momen lentur rencana sebesar 17,945 KNm; 21,36 KNm; 37,91 KNm sedangkan nilai momen lentur ultimitnya sebesar 12,563 KNm; 18,644 KNm; 21,953 KNm sehingga dapat disimpulkan dimensi penampang pelat yang terpasang di lapangan memenuhi syarat perencanaan. Hasil perhitungan struktur balok, menunjukan bahwa seluruh jenis balok yang terpasang dilapangan mampu menahan gaya-gaya dalam ultimit. Hal ini dapat dilihat pada salah satu contoh jenis balok B30x40 yang memiliki nilai momen rencana, gaya geser rencana, dan momen torsi rencana masing-masing sebesar 68,939 KNm; 234,793 KN; 22,862 KNm. Nilai tersebut lebih besar dibandingkan dengan nilai momen lentur ultimit, gaya geser ultimit, dan momen torsi ultimit yang masing-masing sebesar 63,176 KNm; 68,75 KN; 19,433 KNm. Hal ini menunjukan bahwa jenis balok B30x40 memenuhi syarat perencanaan. Hasil perhitungan analisis struktur kolom, menunjukan bahwa seluruh jenis kolom yang terpasang dilapangan mampu menahan gaya-gaya dalam ultimit. Hal ini dapat dilihat pada salah satu contoh jenis kolom K100x50 yang memiliki nilai gaya aksial rencana, gaya geser rencana, dan momen torsi rencana, masing-masing sebesar 4613,751 KN; 1903,72 KN; 24,795 KNm nilai tersebut lebih besar dibandingkan dengan nilai gaya aksial ultimit, gaya geser ultimit, dan momen torsi ultimit yang masing-masing sebesar 3141,59 KN; 104,7 KN; 3,915 KNm; .Hal ini menunjukan bahwa jenis kolom K100x50 memenuhi syarat perencanaan. Kata-kata kunci : analisis statik equivalent, gaya aksial, gaya geser,momen lentur, momen torsi.
ANALISIS STRUKTUR BANGUNAN APARTEMEN GRAND EMERALD, KELAPA GADING JAKARTA UTARA MENGGUNAKAN PETA GEMPA 2002 DENGAN ANALISIS STATIK EQUIVALENT
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNIK Pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Oleh: AGUS HERMANTO F44080033
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
Judul Skripsi
Nama NIM
: Analisis Struktur Bangunan Apartemen Grand Emerald Kelapa Gading, Jakarta Utara menggunakan Peta Gempa 2002 dengan Analisis Statik Equivalent : Agus Hermanto : F44080033
Menyetujui,
Pembimbing Akademik I
Pembimbing Akademik II
Dr. Ir. Meiske Widyarti, M.Eng NIP. 19520209 198903 2 001
Muhammad Fauzan, ST, MT NIP. 19780129 201012 1 001
Mengetahui: Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.Sc NIP. 19561025 198003 1 003
Tanggal lulus:
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Analisis Struktur Bangunan Apartemen Grand Emerald, Kelapa Gading, Jakarta Utara menggunakan Peta Gempa 2002 dengan Analisis Statik Equivalent adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Agustus 2012 Yang membuat pernyataan
Agus Hermanto F44080033
© Hak cipta milik Agus Hermanto, tahun 2012 Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan meperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotocopi, microfilm, dan sebagainya.
BIODATA PENULIS Penulis dilahirkan pada tanggal 16 Agustus 1989 di Subang, Jawa Barat, dari pasangan Bapak Husni Heriwanto dan Kayah Rokayah. Penulis mengawali pendidikan dasar pada tahun 1998 di Sekolah Dasar Negeri II Margahayu Kota Bekasi dan diselesaikan pada tahun 2003. Pendidikan lanjutan tingkat pertama dimulai pada tahun 2003 dan diselesaikan pada tahun 2005 di Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri 1 Ciasem, Kabupaten Subang. Penulis melanjutkan pendidikan di Sekolah Menengah Atas Negeri 3 Bekasi, Jawa Barat pada tahun 2005 dan diselesaikan pada tahun 2008. Penulis diterima di Institut Pertanian Bogor pada tahun 2008 melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor pada tahun 2009. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif sebagai anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan (HImatesil). Penulis melaksanakan Praktik Lapang di PT. Pembangunan Perumahan (Tbk) dan berhasil menyelesaikan laporan praktik lapangannya dengan judul “ Desain dan Analisis Struktur Atas (Balok Lantai-8) Berdasarkan Tinjauan Beban Gravitasi” dan pada tahap terakhir strata 1, penulis dapat menyelesaikan tugas akhirnya dengan judul “Analisis Struktur Bangunan Apartemen Grand Emerald, Kelapa Gading, Jakarta Utara menggunakan Peta Gempa 2002 dengan Analisis Statik Equivalent” untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di bawah bimbingan Dr. Ir. Meiske Widyarti, M.Eng dan Muhammad Fauzan, ST, MT. Penulis berkesempatan menjadi penerima beasiswa PPA (Peningkatan Prestasi Mahasiswa) pada tahun 2008 hingga 2009 dan beasiswa Permata Bank Syariah pada tahun 2012.
KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas segala limpahan berkah, izin, nikmat, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Analisis Struktur Bangunan Apartemen Grand Emerald, Kelapa Gading, Jakarta Utara Menggunakan Peta Gempa 2002 dengan Program ETABS v 9.0.7”. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Dr. Ir. Meiske Widyarti, M.Eng. sebagai dosen pembimbing utama sekaligus dosen pembimbing akademik, dan Muhammd Fauzan, ST, MT sebagai dosen pembimbing ke-dua atas segala kesabarannya dalam memberikan bimbingan, nasihat dan sarannya selama penelitian hingga penulisan skripsi. Sembah bakti dan ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya dan tak terkira, penulis haturkan kepada Ayahanda Drs. Moch. Nuri Iryanto, M.Si dan Ibunda Alm. Budiarti yang telah berjuang dengan tenaga dan pikiran, memberikan doa, motivasi moril dan material, nasihat, kesabaran dan rasa kasih sayang yang tiada hentinya. Terima kasih saya ucapkan juga untuk adikku yang tercinta Irnawati Indah Sari yang menjadi penyemangat bagi penulis untuk menjadi yang terbaik. Semoga upaya penulis dalam pembuatan skripsi ini bisa bermanfaat secara pribadi penulis sendiri maupun bagi perkembangan ilmu Teknik Sipil di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan. Penulis memahami bahwa skripsi ini jauh dari kata kesempurnaan dan untuk itu penulis mohon maaf bila ada kesalahan yang tidak disengaja pada skripsi ini.
Bogor, Agustus 2012
Agus Hermanto
DAFTAR ISI Halaman
KATA PENGANTAR ............................................................................................................................ i DAFTAR ISI .......................................................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................ iii DAFTAR TABEL ................................................................................................................................. vi DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................................................... v I. PENDAHULUAN .............................................................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................................................. 1 1.2 Tujuan .......................................................................................................................................... 2 1.3 Manfaat Penelitian ....................................................................................................................... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................................... 3 2.1 Struktur Bangunan Gedung.......................................................................................................... 3 2.2 Program Komputer Rekayasa ...................................................................................................... 3 2.3 Desain Penampang ....................................................................................................................... 3 2.4 Beton ............................................................................................................................................ 4 2.4.1 Beton Bertulang ................................................................................................................. 4 2.4.2 Kuat Tekan Beton yang disyaratkan .................................................................................. 4 2.4.3 Kuat Nominal ..................................................................................................................... 4 2.4.4 Kuat Rencana ..................................................................................................................... 4 2.4.5 Modulus Elastisitas ............................................................................................................ 5 2.5 Konsep Perencanaan Bangunan Tahan Gempa ............................................................................ 5 2.6 Analisis Gaya Lateral Ekivalen.................................................................................................... 5 2.6.1 Gaya Geser Dasar Seismik ................................................................................................. 5 2.6.2 Pembatasan Waktu Getar Alami ........................................................................................ 6 2.6.3 Distribusi Vertikal gaya Gempa ......................................................................................... 6 2.6.4 Arah Pembebanan Gempa .................................................................................................. 7 2.6.5 Wilayah Gempa ................................................................................................................. 7 2.7 Analisis Struktur .......................................................................................................................... 8 2.7.1 Analisis Struktur Pelat ....................................................................................................... 8 2.7.2 Analisis Struktur Balok ...................................................................................................... 9 2.7.3 Analisis Struktur Kolom .................................................................................................. 12 III. METODOLOGI ............................................................................................................................. 14 3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian ................................................................................................... 14
3.2 Alat Dan Bahan .......................................................................................................................... 14 3.3 Tahapan Penelitian ..................................................................................................................... 14 3.3.1 Permodelan Struktur Atas dan Spesifikasi Bahan ................................................................... 14 3.3.2 Analisa Pembebanan berdasarkan PBI tahun 1983 ................................................................. 15 3.3.2.1 Beban Mati ................................................................................................................. 16 3.3.2.2 Beban Hidup .............................................................................................................. 16 3.3.2.3 Beban Angin .............................................................................................................. 16 3.3.2.4 Beban Gempa ............................................................................................................. 16 3.3.2.5 Kombinasi Pembebanan ............................................................................................. 17 3.3.3 Analisis dengan program ETABS v 9.0.7 ............................................................................... 17 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................................................... 18 4.1 Perhitungan Struktur akibat Gaya Gempa.................................................................................. 18 4.2 Analsis Struktur Pelat ................................................................................................................ 20 4.2.1 Analsis Struktur Pelat Hunian .......................................................................................... 20 4.2.2 Analsis Struktur Pelat Parkir ............................................................................................ 21 4.2.3 Analsis Struktur Pelat Water Torn ................................................................................... 22 4.3 Analisis Struktur Balok ............................................................................................................. 23 4.4 Analisis Struktur Kolom ........................................................................................................... 26 V. KESIMPULAN ............................................................................................................................... 29 5.1 KESIMPULAN .......................................................................................................................... 29 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................................... 30 LAMPIRAN ......................................................................................................................................... 31
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Unsur beton ............................................................................................................................. 4 Tabel 2. Faktor keutamaan (I) untuk berbagai katagori gedung dan bangunan..................................... 6 Tabel 3. Koefisien δ yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur gedung ...................... 6 Tabel 4. Berat wi struktur lantai Apartemen Grand Emerald .............................................................. 18 Tabel 5. Perbandingan periode pendekatan dan periode ETABS SNI 03-1726-2002 ......................... 18 Tabel 6. Perhitungan distribusi vertikal gaya gempa berdasarkan SNI 03-1726-2002 ....................... 19 Tabel 7. Gaya-gaya dalam maksimum yang dihasilkan dari program ETABS v 9.0.7 ....................... 23 Tabel 8. Proses perhitungan momen rencana (Mr).............................................................................. 23 Tabel 8a. Proses perhitungan lanjutan momen rencana (Mr) .............................................................. 23 Tabel 9. Perhitungan gaya geser rencana (Vr) .................................................................................. 24 Tabel 10. Hasil perhitungan dimensi elemen struktur balok memenuhi syarat perencanaan .............. 25 Tabel 11. Luas tulangan torsi minimal telah memenuhi persyaratan perencanaan ............................. 25 Tabel 12. Gaya-gaya dalam maksimum yang dihasilkan dari program ETABS v 9.0.7 ..................... 26 Tabel 13. Hasil analisis struktur kolom terhadap beban aksial (Pn) .................................................... 26 Tabel 14. Hasil analisis struktur kolom terhadap momen torsi (Tr) .................................................... 27 Tabel 15. Hasil analisis struktur kolom terhadap gaya geser (Vr) ...................................................... 28
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Wilayah gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun ........................................................................................................................... 7
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Permodelan struktur atas (3D) ......................................................................................... 32 Lampiran 2. Denah kolom, balok, dinding geser, dan pelat struktur atas ............................................ 33 Lampiran 3. Denah potongan ............................................................................................................... 36 Lampiran 4. Distribusi pembebanan .................................................................................................... 38 Lampiran 5. Respon spektrum gempa rencana..................................................................................... 39 Lampiran 6. Faktor daktilitas maksimum ............................................................................................. 40 Lampiran 7. Berat bahan bangunan berdasarkan PBI 1983 ................................................................. 41 Lampiran 8. Berat komponen-komponen gedung berdasarkan PBI 1983 ........................................... 42 Lampiran 9. Beban hidup pada lantai gedung berdasarkan PBI 1983 .................................................. 43 Lampiran 10. Momen pelat persegi yang menumpu pada keempat tepinya akibat beban terbagi rata .................................................................................................................. 44 Lampiran 10a. Momen pelat persegi yang menumpu pada keempat tepinya akibat beban terbagi rata (lanjutan) ..................................................................................................................... 45 Lampiran 11. Detail perhitungan struktur pelat ................................................................................. 46 Lampiran 12. Perhitungan analisis struktur balok .............................................................................. 51 Lampiran 13. Perhitungan analisis struktur kolom............................................................................. 54 Lampiran 14. Metodologi penelitian .................................................................................................. 56 Lampiran 15. Grafik perbandingan beban geser statik arah x dengan 0,8 statik ................................ 57 Lampiran 16. Grafik perbandingan beban geser statik arah x dengan 0,8 statik ................................ 58
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kondisi perekonomian Indonesia yang semakin berkembang dengan pertumbuhan ekonomi setiap tahunnya di atas 6% menyebabkan meningkatnya daya beli masyarakat, dan hal tersebut sejalan dengan meningkatnya permintaan akan hunian, untuk para pelaku usaha dan profesional di wilayah industri dan perdagangan seperti Kelapa Gading, Jakarta Utara. Peningkatan kepadatan penduduk khususnya di wilayah yang berpusat pada perdagangan dan industrialisasi, mendorong peningkatan permintaan terhadap property atau tempat hunian yang bersinergi dengan lingkungan sehingga membuat penghuni merasa nyaman. Hal tersebut yang membuat pihak pengembang memiliki keyakinan untuk menyediakan konsep hunian khususnya di wilayah pusat Industri seperti Jakarta Utara. Jenis hunian yang dipilih oleh pengembang adalah apartemen, dikarenakan dengan kondisi lahan yang terbatas sekitar 2.197, 58 m2 (56,675 m x 38,775 m), mampu menyediakan tempat hunian sebanyak 1.392 jiwa, dengan asumsi per hunian terdapat dua jiwa yang tinggal. Apabila dibandingkan menggunakan konsep cluster maka dengan luas tanah yang sama hanya mampu menyediakan tempat hunian sebanyak 315 jiwa dengan asumsi per rumah terdapat tiga jiwa dan luas per rumah sebesar 21 m2. Hal ini menunjukan adanya usaha efisiensi lahan dengan semakin tingginya harga tanah pada kawasan Industri dan perdagangan seperti kawasan Kelapa Gading, Jakarta Utara. Konsep hunian yang selaras dengan kondisi tersebut adalah bangunan tinggi atau bangunan dengan konstruksi vertikal. Kawasan Kelapa Gading merupakan kawasan yang sudah tertata dengan baik, dimana sangat mudah dalam mengakses ke pusat-pusat hiburan, fasilitas pendidikan, fasilitas jalan bebas hambatan, dan pelabuhan, serta didorong oleh kondisi wilayah yang aman. Rencana pengembang sejalan dengan program pemerintah untuk merealisasikan program 1000 tower di seluruh Indonesia yang dideklarasikan pada tahun 2007 (Kemenpera 2007). Untuk itu, pihak pengembang mendapatkan beberapa insentif untuk merealisasikan proyek Apartemen Grand Emeral di wilayah Kelapa Gading, Jakarta Utara karena mendukung program pemerintah dalam usaha penyediaan tempat hunian bagi masyarakat perkotaan. Apartemen Grand Emerald merupakan konsep bangunan tinggi dimana harus di perhitungkan terhadap beban-beban yang akan bekerja pada bangunan tersebut, metode yang tepat dalam menganalisis beban gempa, serta perencanaan dinding geser yang mampu menahan gaya lateral yang sangat besar karena bangunan ini merupakan bangunan tidak beraturan, dan memperhitungkan gayagaya dalam maksimum yang akan terjadi pada elemen struktur baik kolom, balok, dan pelat, apakah gaya –gaya dalam maksimum ultimit mampu ditahan oleh dimensi penampang yang terpasang di lapangan. Apartemen Grand emerald terletak di wilayah Jakarta Utara dalam peta gempa ini terletak di wilayah 3 dengan kondisi tanah lunak. Dalam menganalisi dan mendesain bangunan ini, perencana mengacu pada: a. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, SKBI 1.3.53.1987 dari Departemen Pekerjaan Umum. b. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk bangunan Gedung, SNI 03-1726-2002 dari Badan Standarnisasi Nasional (BSN). c. Tata cara Perencanan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI-03-2847-2002 dari Badan Standarisasi Nasional (BSN). d. American Concrete Institute (ACI) Building Code Requirements for Structural Concete 318-99.
1
Penelitian ini penting dilakukan untuk mengetahui atau membandingkan gaya-gaya dalam maksimum ultimit dengan gaya-gaya dalam rencana dari dimensi penampang elemen struktur yang telah terpasang di lapangan sesuai dengan peraturan yang telah dijelaskan diatas. Dalam menganalisis gaya-gaya dalam ultimit akibat efek pembebanan yang bekerja pada elemen struktur menggunakan program ETABS v. 9.0.7. sedangkan perhitungan gaya-gaya dalam rencana diperhitungkan sesuai dengan Tata cara Perencanan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI-03-2847-2002 dari Badan Standarisasi Nasional (BSN). Program ETABS v 9.0.7 merupakan program analisis struktur yang dikembangkan oleh perusahaan software Computers and Structures, Incorporated (CSI) yang berlokasi di Barkeley, California, Amerika Serikat. Berawal dari penelitian dan pengembangan riset oleh dr. Edward L.Wilson pada tahun 1970 di University of California, Berkeley, Amerika Serikat, maka pada tahun 1975 didirikan perusahaan CSI oleh Ashraf Habibullah. Program ETABS digunakan secara spesialis untuk analisis struktur high rise building seperti bangunan perkantoran, bangunan apartemen, dan rumah sakit. Program ETAB v 9.0.7 secara khusus difungsikan untuk menganalisis lima perencanaan struktur, yaitu : analisis struktur baja, analisis struktur beton, analsis balok komposit, analisis baja rangka batang (cremona), dan analisis dinding geser. Penggunaan program ini untuk menganalisis struktur, terutama untuk bangunan. Program ini sangat tepat bagi perencana struktur karena ketepatan dari output yang dihasilkan dan efektifitas waktu untuk menganalisisnya. Program ETABS telah teruji aplikasinya di lapangan. Khusus di Indonesia, konsultankonsultan perencanaan struktur ternama telah menggunakan program ini untuk menganalisis struktur dan banyak gedung yang telah di bangun dari hasil perencanaan tersebut.
1.2 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Menganalisis gaya-gaya dalam ultimit yang terdiri dari momen lentur, gaya geser, momen torsi, dan beban aksial pada elemen struktur baik kolom, balok dan pelat dengan menggunakan program ETABS v 9.0.7. 2. Menganalisis gaya-gaya dalam rencana yang terdiri dari momen lentur, gaya geser, momen torsi, dan beban aksial pada elemen struktur baik kolom, balok dan pelat dengan menggunakan perhitungan manual sesuai dengan Tata cara Perencanan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI-03-2847-2002 dari Badan Standarisasi Nasional (BSN). 3. Membandingkan hasil analisis gaya-gaya dalam ultimit dengan hasil gaya-gaya dalam rencana pada dimensi penampang yang telah terpasang di lapangan. Untuk mengetahui apakah penampang yang terpasang di lapangan mampu menahan beban-beban yang bekerja pada masing-masing elemen struktur.
1.3 Manfaat Penelitian Untuk mengetahui syarat perencanan momen lentur, gaya geser, torsi dan defleksi dalam analisis struktur kolom, balok dan plat pada bangunan Apartemen Grand Emerald apakah telah memenuhi persyaratan yang berlaku pada SNI Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI 03-2847-2002 dengan faktor beban dan faktor reduksi kekuatan Ф.
2
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Struktur Bangunan Gedung Struktur Bangunan gedung terdiri atas dua bangunan utama, yaitu struktur bangunan bawah dan struktur bangunan atas. Struktur bangunan bawah, yaitu struktur bangunan yang berada di bawah permukaan tanah yang lazim disebut fondasi. Fondasi berfungsi sebagai pendukung struktur bangunan diatasnya untuk diteruskan ke tanah dasar. Sedangkan struktur bangunan atas yaitu struktur bangunan yang berada diatas permukaan tanah, yang meliputi : struktur atap, struktur pelat lantai, struktur balok, struktur kolom, dan struktur dinding geser. Struktur balok dan kolom menjadi satu kesatuan yang kokoh dan sering disebut sebagai kerangka (portal) dari suatu gedung (Asroni 2010). Pada struktur bangunan atas, kolom merupakan komponen struktur yang paling penting untuk diperhatikan, karena apabila kolom ini mengalami kegagalan, maka dapat berakibat keruntuhan struktur bangunan atas dari gedung secara keseluruhan (Asroni 2010).
2.2 Program Komputer Rekayasa Program komputer rekayasa (SAP2000, ETABS, STAD-III, GT-STRUDL, ANSYS, ABAQUS) berbeda dengan program komputer umum (Word, Photoshop,Excel, AutoCAD), karena pengguna program komputer rekayasa dituntut untuk memahami latar belakang metode penyelesaian dan batasan-batasan yang dihasilkan dari program tersebut. Pada umumnya, developer program tidak mau bertanggung jawab untuk setiap kesalahan yang timbul dari pemakaian program, hal itu dapat dilihat dari berbagai kutipan disclaimer yang dinyatakan pada setiap manualnya (Dewobroto 2004). Tahapan paling awal sebelum dapat dilakukan analisa struktur adalah pembuatan model struktur, yaitu membuat simulasi perilaku fisik struktur yang nyata sehingga dapat diproses melalui pendekatan numerik menggunakan bantuan komputer. Permodelan tidak terbatas hanya pada bagaimana menyiapkan data komputer, tetapi model yang dibuat harus disesuaikan dengan struktur yang akan dianalisis, apakah itu tegangan, thermal, atau apa saja. Jadi, pembuat model dituntut harus memahami permasalahan yang akan diselesaikan, apakah problem yang ditinjau dipengaruhi waktu (misal creep), apakah ada unsur-unsur non linier (mendekati runtuh), maupun teori-teori pendukung dalam penyelesaian problem yang ditinjau. Dengan demikian, dapat menentukan apakah suatu parameter harus ada atau dapat dihilangkan dan tidak mempengaruhi hasil (Dewobroto 2004). Dengan memahami permasalahan, maka dapat disusun suatu model analisis, tentu saja pembuatan model dibatasi dengan ketersediaan metode penyelesaiannya. Semakin sederhana model yang dibuat, semakin mudah penyelesaiannya, demikian juga sebaliknya. Meskipun demikian, suatu model yang kompleks tidak menjamin dapat memberi simulasi yang terbaik dari perilaku fisik aslinya (Dewobroto 2004).
2.3 Desain Penampang Pada umumnya berguna untuk mengetahui apakah dimensi penampang yang digunakan pada analisis struktur memenuhi persyaratan kekuatan, kekakuan, atau daktilitas yang ditetapkan dalam peraturan yang berlaku. Sedangkan pada konstruksi beton bertulang, desain penampang juga digunakan untuk mencari berapa banyak tulangan memanjang maupun sengkang yang harus dipasang pada penampang yang direncanakan. Untuk mengevaluasi tersebut digunakan design code yang berlaku dan umumnya dapat dikatagorikan dalam dua cara yaitu, elastik atau tegangan izin, misal
3
allowable stress design dari AISC, peraturan baja atau kayu Indonesia yang lama dan ultimit ( gayagaya dalam batas maksimum yang dapat ditahan oleh struktur kayu, struktur beton, atau struktur baja) atau limit state design, ACI 318-2002 untuk struktur beton atau AISC-LFRD 1993 untuk struktur baja yang diadopsi di Indonesia sebagai SNI 03-1729-2000 yang baru (Dewobroto 2004).
2.4 Beton Beton merupakan bahan dari campuran antara air, semen, agregat halus (pasir) dan agregat kasar (kerikil), dengan tambahan adanya rongga-rongga udara. Campuran bahan-bahan pembentuk beton harus ditetapkan sedemikian rupa, sehingga menghasilkan beton basah yang mudah dikerjakan, memenuhi kekuatan tekan rencana setelah mengeras dan cukup ekonomis (Nasution 2009). Secara umum proporsi pembentuk beton adalah : Tabel 1 Unsur beton Agregat kasar + Agregat halus [60%-80%] semen : 7% - 15% udara : 1 % - 8%
Air [14% - 21 %]
2.4.1 Beton Bertulang Beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan tertentu untuk mendapatkan tanggap suatu penampang berdasarkan asumsi bahwa kedua material bekerja bersamasama dalam menahan gaya yang kerja. Apabila beton mempunyai berat isi 2200-2500 kg/m3 maka disebut beton-normal (Nasution 2009).
2.4.2 Kuat Tekan Beton yang Disyaratkan Kuat tekan beton yang disyaratkan (fc’) adalah kuat tekan yang ditetapkan oleh perencana struktur dari benda uji berbentuk silinder berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm, yang dinyatakan dalam megapascal (Mpa). Untuk definisi parameter kekuatan beton bertulang, kuat tarik leleh f y sebesar 400 Mpa merupakan tarik leleh minimum yang disyaratkan atau titik leleh dari tulangan (Nasution 2009). Satuan dari kuat tarik leleh ini dalam megapascal (Mpa).
2.4.3 Kuat Nominal Kuat nominal didefinisikan sebagai kekuatan suatu komponen struktur atau penampang yang dihitung berdasarkan ketentuan dan asumsi metode perencanaan sebelum dikalikan dengan suatu faktor reduksi yang sesuai. Sedangkan kuat perlu adalah kekuatan komponen struktur atau penampang yang diperlukan menahan beban terfaktor atau momen dan gaya dalam akibat suatu kombinasi beban (Nasution 2009).
2.4.4 Kuat Rencana Kuat rencana didefinisikan sebagai kuat nominal yang dikalikan dengan suatu faktor reduksi kekuatan Ф. Dalam perencanaan diperlukan parameter modulus elastisitas yang dinyatakan dari rasio antara tegangan normal tarik atau tekan dengan regangan dari unsur elemen dibawah batas proporsional dari material (Nasution 2009).
4
2.4.5 Modulus Elastisitas Modulus Elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan dari suatu benda. Modulus Elastisitas dilambangkan dengan E dan satuannya Nm-2. Bagi analisis dan desain beton bertulang, Modulus Elastisitas bahan merupakan parameter yang perlu ditetapkan terlebih dahulu sebelum dilakukan proses perhitungan (Nasution 2009). Nilai modulus elastisitas beton dan baja tulangan ditentukan menurut ketentuan sebagai berikut : a. untuk nilai wc diantara 1500-2500 kg/m3, nilai modulus elastisitas beton Ec dapat diambil sebesar Ec = 0.043*(wc)1.5√fc’ dalam MPa. Untuk beton normal Ec dapat diambil sebesar 4.700√fc’. ini berarti jika kekuatan tekan rencana beton normal fc’ = 22.5 Mpa, maka Ec = 22295 MPa (218500 kg/cm2). Bagi analisis struktur, secara umum banyak digunakan nilai modulus elastisitas yang tetap, yaitu sebesar 21000 Mpa. b. Modulus elastisitas untuk tulangan non pra-tekan Es boleh diambil sebesar 200 Gpa = 200.000 Mpa = 2.1*106 kg/cm2. c. Modulus elastisitas untuk tendon pratekan, Es ditentukan melalui pengujian atau dari data pabrik (factory manifestation).
2.5 Konsep Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Dalam perencanaan struktur bangunan tahan gempa, diperlukan standar dan peraturan perencanaan bangunan untuk menjamin keselamatan penghuni terhadap gempa besar yang mungkin terjadi serta menghindari dan meminimalisasi kerusakan struktur bangunan dan korban jiwa terhadap gempa bumi yang sering terjadi (Nasution 2009). Oleh karena itu bangunan tahan gempa harus memiliki kekuatan, kekakuan, dan stabilitas yang cukup untuk mencegah terjadinya keruntuhan bangunan. Filosofi dan konsep dasar perencanaan bangunan tahan gempa adalah : a. Pada saat terjadi gempa ringan, struktur bangunan dan fungsi bangunan harus dapat tetap berjalan (servicable) sehingga struktur harus kuat dan tidak ada kerusakan baik pada elemen struktur dan elemen non struktur bangunan. b. Pada saat terjadi gempa moderat atau medium, struktur diperbolehkan mengalami kerusakan pada elemen non struktural, tetapi tidak diperbolehkan terjadi kerusakan pada elemen struktur. c. Pada saat terjadi gempa besar, diperbolehkan terjadi kerusakan pada elemen struktur dan non struktural, namun tidak boleh sampai menyebabkan bangunan runtuh sehingga tidak ada korban jiwa atau dapat meminimalkan jumlah korban jiwa.
2.6 Analisis Gaya Lateral Ekivalen 2.6.1 Gaya Geser Dasar Seismik Beban geser dasar untuk arah pembebanan sumbu x dan sumbu y dihitung dengan rumus :
Vb =
........................................................ (1)
dengan : Vb : gaya geser dasar horizontal total akibat gempa (KN) C : koefisien gempa dasar seperti ditentukan spektrum tanggap percepatan I : faktor keutamaan R : faktor reduksi gempa Wt : berat total bangunan (KN)
5
Untuk menentukan koefisien gempa dasar (C), maka harus mengetahui jenis tanah di lokasi proyek dan periode alami struktur pada arah pembebanan gempa sumbu x dan sumbu y yang dominan. Tabel 2 Faktor keutamaan ( I ) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan. Katagori Gedung
Faktor Keutamaan
I1
I2
I
Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan, dan perkantoran
1
1
1
Monumen dan bangunan monimental
1
1,6
1,6
gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darura, fasilitas radio dan televisi
1,4
1
1,4
gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, dan asam, bahan beracun.
1,6
1
1,6
Cerobong, tangki diatas menara
1,5
1
1,5
Dari SNI Gempa 03-1726-2003, untuk gedung apartemen I = 1. Faktor reduksi gempa (R) dengan asumsi struktur gedung apartemen berupa sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK) dari beton bertulang, maka nilai R sebesar = 6.5.
2.6.2 Pembatasan Waktu Getar Alami Menurut Peraturan Gempa (Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk bangunan Gedung, SNI 03-1726-2002 dari Badan Standarnisasi Nasional) waktu getar alami struktur dibatasi agar tidak terlalu fleksibel sehingga kenyamanan penghuni tidak terganggu khususnya untuk bangunan ini diharapkan bangunan cukup kaku. Pembatasan yang dilakukan yakni: Tabel 3 Koefisien (δ) yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur gedung Wilayah Gempa
ζ
1
0,2
2
0,19
3
0,18
4
0,17
5
0,16
6
0,15
T < δ n ......................................................... (2) dimana : n : jumlah lapis struktur bangunan yang ada T : waktu getar struktur mode pertama (T-1) yang dominan.
2.6.3 Distribusi Vertikal Gaya Gempa Beban geser dasar nominal (Vb) harus dibagikan sepanjang tinggi struktur bangunan gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalen (Fi) yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i, persamaan :
6
∑
..................................................... (3)
Wi dihitung sebagai berat lantai ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral menurut pasal 5.1.2 dan pasal 5.1.3 menurut SNI 03-1726-2003 Tata cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk bangunan Gedung. Berat lantai yang dihitung adalah beban mati ditambah beban hidup tereduksi. Perhitungan beban lantai dilihat melalui tributary area beban lantai.
2.6.4 Arah Pembebanan Gempa Dalam perencanaan struktur gedung, arah utama pengaruh gempa rencana harus ditentukan sedemikian rupa sehingga memberikan pengaruh terbesar terhadap unsur-unsur subsistem dan sistem struktur gedung secara keseluruhan. Untuk mensimulasikan arah pengaruh gempa rencana yang sembarang terhadap struktur gedung, pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama yang ditentukan harus dianggap efektif 100 % dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh pembebanan gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama pembebanan tadi, tetapi dengan efektifitas 30 %. Hal ini berlaku baik untuk SNI 03-1726-2002 pasal 5.8.2.
2.6.5 Wilayah Gempa Berdasarkan SNI 03-1726-2002 pasal 4.7 Indonesia ditetapkan dalam 6 wilayah gempa seperti ditunjukan dalam Gambar 1 wilayah gempa 1 adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah dan wilayah gempa 6 dengan kegempaan paling tinggi.
Gambar 1 Wilayah gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun
7
2.7 Analisis Struktur Saat sekarang ini telah banyak ditemukan program-program analisa struktur yang dapat menganalisis struktur dalam waktu yang singkat dan tepat. Program tersebut antara lain SAP90, GRASP, ETABS, STAAD III, dan lain sebagainya. Untuk menganalisa struktur pada tugas akhir ini digunakan program ETABS v 9.0.6. Program ETAB v 9.0.7 secara khusus difungsikan untuk menganalisis lima perencanaan struktur, yaitu : analisis struktur baja, analisis struktur beton, analisis balok komposit, analisis baja rangka batang (cremona), dan analisis dinding geser. Penggunaan program ini untuk menganalisis struktur, terutama untuk bangunan tinggi. Program ini sangat tepat bagi perencana struktur karena ketepatan dari output yang dihasilkan dan efektifitas waktu untuk menganalisisnya.
2.7.1 Analisis Struktur Pelat Pelat beton bertulang yaitu struktur tipis yang dibuat dari beton bertulang dengan bidang yang arahnya horizontal, dan beban yang bekerja tegak lurus pada bidang struktur tersebut. Ketebalan bidang pelat ini relatif sangat kecil apabila dibandingkan dengan bentang panjang atau lebar bidangnya. Pelat beton bertulang ini sangat kaku dan arahnya horizontal, sehingga pada bangunan gedung, pelat ini berfungsi sebagai diafragma atau unsur pengaku horizontal yang sangat bermanfaat untuk mendukung ketegaran balok portal. Beban yang bekerja pada pelat umumnya diperhitungkan terhadap beban gravitasi (beban mati dan beban hidup). Beban tersebut mengakibatkan terjadinya momen lentur. Oleh karena itu, pelat juga direncanakan terhadap beban lentur. Untuk merencanakan pelat beton bertulang yang perlu dipertimbangkan tidak hanya pembebanan saja, tetapi juga jenis perletakan dan jenis penghubung di tempat tumpuan. Kekakuan hubungan antara pelat dan tumpuan akan menentukan besarnya momen lentur yang terjadi pada pelat. Untuk bangunan gedung, umumnya pelat tersebut ditumpu oleh balok-balok secara monolit, yaitu pelat dan balok dicor bersama-sama sehingga menjadi satu-kesatuan. Sistem perencanaan tulangan pelat pada dasarnya dibagi menjadi dua macam, yaitu sistem perencanaan pelat dengan tulangan pokok satu arah atau one way slab dan sistem perencanaan pelat dua arah atau two way slab. Dalam analisis struktur pelat pada bangunan ini menggunakan sistem perencanaan two way slab. Terdapat tiga jenis pelat yang digunakan pada bangunan ini yaitu, pelat hunian, pelat parkir, dan pelat water torn, dengan spesifikasi bahan yang berbeda-beda. Langlahlangkah dalam merencanakan tebal pelat adalah sebagai berikut (ref: SKSNI 15-1991-03) Keterangan : Iy = bentang pelat yang terpanjang diukur diantara as balok (mm) Ix = bentang pelat yang terpendek diukur diantara as balok (mm) Iyn = bentang bersih pelat yang terpanjang (mm) = ly-1/2b3-1/2b4 .......................................... (4) Ixn = bentang bersih pelat yang terpanjang (mm) = lx-1/2b3-1/2b4 .......................................... (5) 1. Menentukan tulangan bersih pelat arah x dan arah y 2. Menentukan nilai β β = Iyn/Ixn ............................................................... (6) 3. Menaksir tebal plat (h awal) dan menentukan lx dan ly Ix pelat = (1/12).Ix.h3 (mm4) ............................................... (7) Iy pelat = (1/12).Iy.h3 (mm4)............................................. (7.1)
8
4. Menentukan nilai lx balok 1, lx balok 2, nilai ly balok 3, ly balok 4 Ix B1 = (1/12).b1.h13 .................................................... (8) Ix B2 = (1/12).b2.h23 .................................................. (8.a) Iy B3 = (1/12).b3.h33 .................................................. (8.b) Iy B4 = (1/12).b4.h43 .................................................. (8.c) 5. Menentukan nilai a α1 = Ix B1/Ix pelat ....................................................... (9) α2 = Ix B2/Ix pelat ..................................................... (9.a) α3 = Ix B3/Ix pelat ..................................................... (9.b) α4 = Ix B4/Ix pelat ..................................................... (9.c) αm = ∑(αi)/n = (α1+ α2+ α3+ α4)/n ................................. (9.d) 6. Menentukan tebal pelat yang dibutuhkan h (mm) h=
............................................ (10)
dengan fy adalah mutu tulangan pelat (Mpa) 7. Menentukan tebal pelat minimum (hmin) dan tebal pelat maksimum (hmaks) hmin = hmaks =
.................................................... (11) ............................................... (11.a)
Selain tebal pelat, jenis perletakan juga merupakan faktor penting dalam perencanaan pelat berotasi bebas tumpuan, maka pelat dikatakan ditumpu bebas (misal : pelat yang ditumpu pada tembok bata). Bila tumpuan mencegah pelat berotasi dan relative sangat kaku terhadap momen puntir, maka pelat itu terjepit penuh (monolit dengan balok). Bila balok tepi tidak cukup kuat untuk mencegah rotasi sama sekali, maka pelat terjepit sebagian. Selain mencegah atau memungkinkan terjadinya rotasi, tumpuan mungkin dapat atau tidak mengijinkan lendutan. Bila tidak mungkin terjadi lendutan pada tumpuan, yaitu tumpuan merupakan sebuah dinding atau balok yang kaku, dikatakan bahwa pelat tertumpu kaku. Bila tumpuan dapat melendut, pelat itu tertumpu elastis. Dalam beberapa hal, sebuah pelat mungkin tidak mempunyai tumpuan garis yang menerus, seperti halnya dinding atau balok, tetapi tumpuan hanya beberapa tempat, misalnya suatu deretan kolom sepanjang tepinya, dalam hal ini tumpuan disebut tumpuan titik.
2.7.2 Analisis Struktur Balok Sifat dari bahan beton, yaitu sangat kuat untuk menahan tekan, tetapi tidak kuat (lemah) untuk menahan tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami retak jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi kuat tariknya. Jika sebuah balok beton (tanpa tulangan) ditumpu oleh tumpuan sederhana (sendi-rol), dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban merata q, maka akan timbul momen luar, sehingga balok akan melengkung ke bawah. Pada balok yang melengkung ke bawah akibat beban luar ini pada dasarnya ditahan oleh kopel gaya-gaya
9
dalam yang berupa tegangan tekan dan tarik. Jadi pada serat-serat balok bagian tepi-atas akan menahan tegangan tekan, dan semakin ke bawah tegangan tekan tersebut akan semakin kecil. Sebaliknya, pada serat-serat bagian tepi-bawah akan menahan tegangan tarik, dan semakin ke atas tegangan tariknya akan semakin kecil pula (Nasution, 2009). Pada bagian tengah, yaitu pada batas antara tegangan tekan dan tarik, serat-serat balok tidak mengalami tegangan sama sekali (tegangan tekan maupun tariknya bernilai nol). Serat-serat yang tidak mengalami tegangan tersebut membentuk suatu garis yang disebut garis netral. Jika beban diatas balok cukup besar, maka serat-serat beton pada bagian tepi bawah akan mengalami tegangan tarik cukup besar pula, sehingga dapat terjadi retak beton pada bagian bawah. Keadaan ini terjadi terutama pada daerah beton yang momennya besar, yaitu pada bagian tengah bentang (Asroni, 2010). Untuk menahan gaya tarik yang cukup besar pada serat-serat balok bagian tepi-bawah, maka perlu diberikan baja tulangan sehingga disebut dengan istilah beton bertulang. Pada balok beton bertulang ini, tulangan baja ditanam di dalam beton sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang dibutuhkan untuk menahan momen pada penampang retak dapat ditahan oleh baja tulangan. Beban yang bekerja pada balok biasanya berupa beban lentur, beban geser maupun torsi (momen puntir), sehingga perlu baja tulangan untuk menahan beban-beban tersebut. Tulangan ini berupa tulangan memanjang atau tulangan longitudinal (yang menahan beban lentur) serta tulangan geser (yang menahan beban geser dan torsi) (Asroni, 2010). Pada portal bangunan gedung, biasanya balok yang menahan momen lentur besar terjadi di daerah lapangan (bentang tengah) dan ujung balok (tumpuan jepit balok). Di bentang tengah balok terjadi momen positif (M(+)), berarti penampang beton daerah tarik berada di bagian bawah, sedangkan diujung (dekat kolom) terjadi momen negatif (M (-)), berarti penampang beton daerah tarik berada di bagian atas. Oleh karena itu biasanya di daerah lapang dipasang tulangan longitudinal bawah lebih banyak daripada tulangan longitudinal atas, sedangkan di ujung terjadi sebaliknya, yaitu dipasang tulangan longitudinal atas yang lebih banyak daripada tulangan longitudinal bawah. Beberapa rumus yang digunakan sebagai dasar untuk perhitungan momen lentur rencana balok yang dicantum dalam pasal-pasal SNI 03-2847-2002, yaitu sebagai berikut : Mn = Mnc + Mns ..................................................... (12) Mnc = Cc. (d-a/2) .................................................... (13) Cc = 0,85.fc’.a.b ................................................... (13.a)
........................................................14) Cs = As’.fs’........................................................... (14.a) Mr = Ф.Mn ............................................................. (15) Mns = Cs. (d-ds)
dengan Ф = 0,8 dimana : Mn : momen nominal aktual penampang balok, KNm Mnc : momen nominal yang dihasilkan oleh gaya tekan beton, KNm Mns : momen nominal yang dihasilkan oleh gaya tekan tulangan, KNm Mr : momen rencana pada penampang balok, KNm Beberapa rumus yang digunakan sebagai dasar untuk perhitungan tulangan geser balok yang dicantum dalam pasal-pasal SNI 03-2847-2002, yaitu sebagai berikut : Vr = Ф. Vn dan ФVn ≥ Vu ........................................ (16) Vn = Vc + Vs ......................................................... (17)
10
dimana : Vr : gaya geser rencana, KN Vn : gaya geser nomional, KN Vc : gaya geser yang ditahan oleh beton, KN Vs : gaya geser yang ditahan oleh begel, KN Ф : faktor reduksi geser sebesar 0,75 Gaya geser yang ditahan oleh beton (Vc) dihitung dengan rumus : Vc = 1/6. b.d. √fc’................................................... (18) Gaya geser yang ditahan oleh begel (Vs) dihitung dengan rumus : Vs = (Vu- Ф.Vc)/ Ф ................................................ (19) Vs harus ≤ 2/3.b.d√fc’ ............................................ (20) Vs > 2/3.b.d√fc’ .................................................... (21) maka ukuran penampang balok diperbesar. Tu ≤ 1/12.Ф.√fc’(Acp2/Pcp) ....................................... (22) dengan : Acp : luas penampang keseluruhan, termasuk rongga pada penampang berongga, mm 2 Pcp : keliling penampang keseluruhan (keliling batas terluar ), mm2 Ф : 0,75 (untuk geser dan torsi ) Tulangan yang dibutuhkan untuk torsi ditentukan berdasarkan : Tr = Ф.Tn .............................................................. (23) Tr ≥ Tu ................................................................ (24) dengan : Tr : momen puntir atau torsi rencana, KNm Tn :kuat torsi rencana, KNm Tu :torsi terfaktor atau torsi perlu, KNm Tulangan longitudinal tambahan untuk menahan torsi : At = Avt/s.Ph. (fyv/fyl)cot2 Ф ........................................ (25) dengan : At : luas tulangan longitudinal torsi, mm2 Ph : keliling daerah yang dibatasi oleh sengkang tertutup, mm2 Fyl : tegangan leleh tulangan longitudinal, Mpa Luas total begel (untuk geser dan torsi ) per meter panjang balok (S = 1000 mm) (Avs + Avt ) ≥ (Avs + Avt ) ≥
√
....................................... (26) ................................................... (27)
11
2.7.3 Analisis Struktur Kolom Pada struktur konstruksi bangunan gedung, kolom berfungsi sebagai pendukung beban-beban dari balok dan pelat, untuk diteruskan ke tanah dasar melalui fondasi (Asroni, 2010). Beban dari balok dan pelat ini berupa beban aksial tekan, serta momen lentur (akibat kontinuitas konstruksi). Oleh karena itu, dapat didefinisikan, kolom adalah suatu struktur yang mendukung beban aksial dengan atau momen lentur. Kegagalan kolom akan berakibat langsung pada runtuhnya komponen struktur lain yang berhubungan dengan kolom. Umumnya kegagalan atau keruntuhan komponen desak bersifat mendadak, tanpa diawali dengan tanda peringatan yang jelas. Oleh karena itu, merencanakan struktur kolom harus diperhitungkan secara cermat cadangan kekuatan yang lebih tinggi daripada komponen struktur lainnya. Kolom tidak hanya menerima beban aksial vertikal tetapi juga momen lentur, sehingga analisis kolom diperhitungkan untuk menyangga beban aksial desak dengan eksentrisitas tertentu. Jenis kolom yang digunakan pada bangunan ini yaitu kolom segi empat, baik berbentuk empat persegi panjang maupun bujur sangkar, dan susunan tulangan yang digunakan berupa tulangan memanjang dan tulangan sengkang atau begel. Kolom yang sering dijumpai atau digunakan pada bangunan gedung yaitu kolom dengan penampang segi empat. Jika kolom menahan beban eksentris Pn, maka pada penampang kolom sebelah kiri menahan beban tarik yang akan ditahan oleh baja tulangan, sedangkan sebelah kanan menahan beban tekan yang akan ditahan oleh beton dan baja tulangan (Asroni, 2010). Gaya tekan yang ditahan beton bagian kanan sebesar : Ccb = 0,85. fc’. ab. B ............................................... (28) Dimana : Ccb : gaya tekan beton, KN b : ukuran lebar penampang struktur, mm fc’ : kuat tekan yang ditetapkan oleh perencanaan struktur dari benda uji berbentuk silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm, yang dinyatakan dalam megapascal (Mpa) ab :β. cb , nilai a untuk penampang struktur pada kondisi regangan seimbang (balance), mm. Jarak c yaitu jarak antara garis netral dan batas tepi beton tekan pada penampang kolom dengan kondisi beton tekan menentukan adalah relatif besar . jika beban P di geser ke kanan sedikit demi sedikit, maka jarak c akan berkurang secara pelan-pelan, dan suatu saat pada penampang kolom ini akan terjadi kondisi seimbang dengan jarak c dinotasikan cb.
cb =
........................................................... (29)
dimana : cb : jarak antara garis netral dan tepi serat beton tekan pada kondisi regangan penampang seimbang (balance), mm. d : tinggi efektif penampang struktur (kolom dan balok) yang diukur dari tepi serat beton tekan sampai pusat berat tulangan tarik,mm. fy : tarik leleh minimum yang disyaratkan atau titik leleh dari tulangan. Satuan dari kuat tarik leleh ini dalam megapascal (Mpa) Pada Penampang kolom pada kondisi beban sentris, berarti beban tersebut tepat bekerja pada sumbu (as) longitudinal kolom, sehingga beton maupun baja tulangan (semuanya) menahan beban tekan. Kekuatan penampang kolom dengan beban sentris ditentukan dengan menganggap bahwa semua baja tulangan sudah mencapai leleh, disamping itu regangan tekan beton sudah mencapai batas
12
maksimal, yaitu εc’= εcu ‘= 0,003. Dengan mempertimbangkan gaya vertikal harus nol, maka diperoleh: Pnb = Ccb +Csb +Tsb ................................................... (30) Pada kenyataannya, beban yang betul-betul sentris itu jarang sekali dijumpai, dan dianggap tidak ada. Oleh karena itu, Pasal 12.3.5 SNI 03-2847-2002 memberikan batasan kuat tekan nominal maksimal sebesar 80% dari beban sentris untuk kolom dengan tulangan sengkang, atau 85% dari beban sentris untuk kolom dengan tulangan spiral. Sehingga diperoleh persamaan di bawah ini. Prb = 0,65. Pnb ....................................................... (31) Kontrol keluluhan baja dalam persamaan, sebagai berikut :
εs =
....................................................... (32)
Tu ≤ Ф.1/24. √fc’.∑x2y
............................................ (33)
Faktor kegagalan kolom dapat pula disebabkan oleh ketidakmampuan kolom dalam menerima gaya geser atau gaya lintang yang bekerja pada kolom. Besarnya gaya geser ini sangat erat kaitannya dengan besarnya momen yang bekerja pada kedua ujung kolom. Gaya geser yang dipikul beton (Vc) sebesar : Vc = 1/6. b.d. √fc’ .................................................... (34) Vs =Vu/Ф –Vc ........................................................ (35) Vs ≤ 2/3.b.d√fc’ ..................................................... (36) maka dimensi kolom memenuhi syarat perencanaan, tidak perlu penambahan dimensi kolom, namun bila dalam kondisi seperti di bawah ini. Vs > 2/3.b.d√fc’ ..................................................... (37) maka harus ada penambahan dimensi kolom atau hal ini menggambarkan ukuran kolom terlalu kecil.
13
III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan mulai Maret 2012 sampai Juli 2012 pengambilan data dilakukan di PT. Pembangunan Perumahan (Persero).Tbk, pada proyek Apartemen Grand Emerald yang beralamat di Jalan Pegangsaan Dua KM 3,3, Kelapa Gading, Jakarta Utara. Analisis data dilakukan di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB, Bogor.
3.2. Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: a. Software ETABS v 9.0.7 b. Kalkulator c. Perangkat lunak Microsof Excel Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah data-data teknis mengenai struktur atas Apartemen Grand Emerald, antara lain : a. Layout denah setiap jenis pelat lantai (lampiran 2) b. Shop drawing detail kolom, dan denah kolom c. Shop drawing denah penulangan balok d. Shop drawing denah pelat lantai, dan shop drawing potongan pelat.
3.3 Tahapan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan beberapa tahapan, yaitu: 1) melakukan permodelan struktur atas, dimana permodelan dilakukan berdasarkan gambar struktur gedung berupa elemen struktur balok, kolom, dan pelat lantai. 2) melakukan analisa pembebanan berdasarkan PBI tahun 1983, dan 3) melakukan analisis dengan program ETABS v 9.0.7. untuk mendapatkan gaya-gaya dalam pada elemen struktur atas, dan kontrol gaya-gaya dalam maksimum berdasarkan syarat perencanaan struktur. Bagan dari metode penelitian dapat dilihat pada lampiran 14.
3.3.1
Permodelan Struktur Atas dan Spesifikasi Bahan
Tahapan penelitian ini di awali dengan tahap perancangan atau permodelan yang terdiri dari pemilihan sistem struktur, pemilihan bahan material. Memodelkan sistem struktur dan menganalisanya untuk mendapatkan gaya-gaya dalam pada setiap elemen struktur akibat dari efek pembebanan yang diberikan pada masing-masing elemen struktur, baik kolom, balok dan pelat lantai. Untuk lebih jelasnya contoh permodelan struktur dapat dilihat pada lampiran 1. Spesifikasi Bahan yang digunakan pada bangunan Apartemen Grand Emerald, sebagai berikut : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Beton untuk kolom Beton untuk balok, pelat Beton untuk dinding geser Beton untuk sloof dan pile cap Beton untuk tiang pancang Baja tulangan
= fc’ 37,35 Mpa = fc’ 29,05 Mpa = fc’ 37,35 Mpa = fc’ 29,05 Mpa = fc’ 45 Mpa = fy 400 Mpa
14
7.
Modulus elastisitas beton (Ec)
8.
Modulus elastisitas baja (Es)
9. Modulus geser (G) 10. Nisbah poisson (µ)
3.3.2
= 4700 x √fc’ (Pasal 10.5n SNI-03-2847-2002) = 200000 Mpa (Pasal 10.5.2 SNI-03-2847-2002) = 80000 Mpa = 0,3 Mpa
Analisa Pembebanan berdasarkan PBI tahun 1983
Sebagai dasar untuk menganalisis maka harus dimasukan beban luar yang bekerja pada elemen struktur, baik struktur balok, struktur kolom, dan struktur pelat lantai, sedangkan berat sendiri elemen struktur dianalisis secara otomatis oleh program ETABS v 9.0.7. Berat sendiri struktur dikalikan faktor pengali berat sendiri yang bernilai satu. Langkah selanjutnya memberikan beban pada struktur gedung yang akan dianalisis sesuai dengan fungsi, tipe, dan karakter gedung tersebut yaitu mencakup beban hidup, beban mati, beban mati tambahan karena fungsi (beban dinding, beban plafond, screed dan keramik, dan beban mekanikal elektrikal, beban angin, dan beban gempa). Analisa Pembebanan yang digunakan pada Apartemen Grand Emerald, adalah : 1. Beton γ = 24 KN/m3 2. Beban dinding ½ bata γ = 2,5 KN/ m2 3. Beban air (roof tank) = 20 KN/ m2 4. Beban hidup (LL) a. Lantai hunian = 2,5 KN/m2 b. Lantai parkir = 8,0 KN/m2 c. Lantai daerah M&E = 5,0 KN/m2 6. Beban Super Dead Load (SDL) = 1,6 KN/ m2 Lantai (tipikal) a. plester tebal 5 cm = 0,05 m x 22 KN/m3 = 1,1 KN/m2 b. Finishing = 0,24 KN/ m2 c. Mekanikal dan elektrikal = 0,26 KN/m2 = 1,6 KN/m2 Tangga (tipikal) a. plester tebal 5 cm = 0,05 m x 22 KN/m3 = 1,1 KN/m2 b. Finishing = 0,24 KN/ m2 c. Mekanikal dan elektrikal = 0,26 KN/m2 = 1,6 KN/m2 7. Beban hidup atap = 1,5 KN/m 8. Beban gempa zona III tanah lunak 9. Struktur rangka sistem ganda SRPMM (R) = 6,5 10. Faktor Keutamaan Struktur (I) =1 11. Beban gempa a. Wilayah gempa = wilayah 3 (DKI Jakarta) b. Analisa = respon spectrum c. Koefisien gempa dasar (C) = 0,75 untuk T= 0,2-1,0 detik d. Damping rasio = 0,05 e. Tinjauan arah gempa = 00 dan 900
15
3.3.2.1 Beban Mati Beban mati dihitung dari berat unsur struktur sendiri dan beban-beban tetap, seperti kelengkapan bangunan, genteng/atap, barang-barangn tidak bergerak, lemari, langit-langit dan lainlain. Beban mati dapat dikalikan dengan koefisien reduksi 0.9 apabila beban mati tersebut memberikan pengaruh yang menguntungkan terhadap pengerahan kekuatan suatu struktur atau unsur struktur suatu gedung.
3.3.2.2 Beban Hidup Beban hidup terdiri dari dua arah, yaitu beban hidup arah vertikal arah vertikal dan beban hidup arah horizontal. Beban hidup arah vertikal yang paling sering digunakan, tetapi untuk beban hidup arah horizontal jarang dijumpai karena jarang sekali terjadi (membebani suatu bangunan). Contoh beban hidup arah horizontal adalah beban hidup yang terjadi karena desakan gerakan sejumlah besar manusia pada suatu gedung.
3.3.2.3 Beban Angin Beban angin bergantung pada kecepatan angin, bentuk bangunan, ketinggian dan lokasi bangunan, bidang permukaan dan kekakuan struktur. Dengan mengetahui kecepatan angin V, gaya yang bekerja pada bangunan dapat ditetapkan dari persamaan. p = 0,0000473CDV2 dimana : p = tekanan proyeksi vertikal (kN/m2) CD = koefisien bentuk V = kecepatan angin (Km/jam)
3.3.2.4 Beban Gempa Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada gedung tersebut atau bagian dari gedung tersebut yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat dari gempa tersebut. Beban gempa yang direncanakan berdasarkan kriteria bangunan dan jenis tanah dimana gedung tersebut di bangun. Desain beban gempa pada bangunan ini menggunakan analisa statik equivalen berdasarkan SNI 03-1726-2002. Efek perusak dari gempa pada bangunan sudah dikenal sejak dahulu kala. Indonesia termasuk daerah dengan tingkat risiko gempa yang cukup tinggi, sebab wilayah Indonesia berada di antara empat sistem tektonik aktif. Sering terjadi gempa dengan magnitude 7 atau lebih pada skala Richter. Pada gempa magnitude 7, terjadi kerusakan berat struktur bangunan. Bangunan lepas dari fondasinya, tanah merekah dan pecahnya pipa-pipa bawah tanah. Analisa pembebanan akibat beban gempa dilakukan analisa gempa statik ekivalen. Analisa gempa statik equivalen adalah gaya-gaya dalam momen dan geser elemen struktur akibat gravitasi dan gaya seismik statik ekivalen, yang kemudian di kaji kekakuan dan lendutannya. Dalam menghitung beban gempa statik equivalen digunakan berdasarkan persamaan 1 dan gaya geser yang akan didistribusikan kemasing-masing lantai dapat di tinjau berdasarkan persamaan 3.
16
3.3.2.5 Kombinasi Pembebanan Kombinasi beban untuk metode ultimit struktur, komponen-komponen struktur dan elemenelemen fondasi harus dirancang sedemikian hingga kuat rencana sama atau melebihi pengaruh bebanbeban terfaktor. Berdasarkan SNI 03-1726-2002, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal. Untuk input pembebanan ke dalam software ETABS v 9.0.6, kombinasi pembebanannya setelah dijabarkan, sebagai berikut : 1. 1,4 DL 2. 1,2 DL + 1,6 LL 3. 1,2 DL + 1 LL + 0,3 EQX + 1 EQY 4. 1,2 DL + 1 LL - 0,3 EQX - 1 EQY 5. 1,2 DL + 1 LL + 0,3 EQX - 1 EQY 6. 1,2 DL + 1 LL + 0,3 EQX + 1 EQY 7. 1,2 DL + 1 LL + 1 EQX + 0,3 EQY 8. 1,2 DL + 1 LL - 1 EQX - 0,3 EQY 9. 1,2 DL + 1 LL + 1 EQX - 0,3 EQY 10. 1,2 DL + 1 LL - 1 EQX + 0,3 EQY 11. 0,9 DL + 0,3 EQX + 1 EQY 12. 0,9 DL - 0,3 EQX - 1 EQY 13. 0,9 DL + 0,3 EQX - 1 EQY 14. 0,9 DL - 0,3 EQX + 1 EQY 15. 0,9 DL + 1 EQX + 0,3 EQY 16. 0,9 DL - 1 EQX - 0,3 EQY 17. 0,9 DL + 1 EQX - 0,3 EQY 18. 0,9 DL - 1 EQX + 0,3 EQY dimana : DL : Beban mati, termasuk super dead load LL : Beban hidup EQX : Beban gempa arah-x EQY : Beban gempa arah-y
3.3.3
Analisis dengan Program ETABS v 9.0.7
Untuk mendapatkan gaya-gaya dalam pada elemen struktur baik kolom, balok, dan pelat lantai dilakukan dengan menggunakan program ETABS v.9.0.6. Gaya-gaya dalam yang dihasilkan oleh elemen struktur kolom berupa beban aksial (Pu), gaya geser (Vu), momen torsi (Tu), momen lentur (Mu), sedangkan gaya-gaya dalam yang dihasilkan oleh elemen struktur balok berupa gaya geser (Vu), momen torsi (Tu), momen lentur (Mu). Dari gaya-gaya dalam yang dihasilkan tersebut, dicari gaya-gaya dalam maksimum pada setiap elemen struktur kolom, dan elemen sturktur Balok. Langkah selanjutnya dilakukan perhitungan manual sesuai standar perencanaan untuk menentukan gaya-gaya dalam rencana seperti (Pr,Vr,Tr, dan Mr), baik pada kolom maupun balok.
17
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Struktur Akibat Gaya Gempa Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada gedung tersebut atau bagian dari gedung tersebut yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat dari gempa tersebut. Beban gempa yang direncanakan berdasarkan kriteria bangunan dan jenis tanah dimana gedung tersebut di bangun. Desain beban gempa pada bangunan ini menggunakan analisa statik equivalen berdasarkan SNI 03-1726-2002. Hasil dari program ETABS v 9.0.7 untuk berat total bangunan Apartemen Grand Emerald sebesar 31020,3255 KN. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4, dibawah ini. Tabel 4 Berat wi struktur lantai Apartemen Grand Emerald Group
Berat (w)
Group
Berat (w)
LANTAI 35
50,3514
LANTAI 15
850,6783
LANTAI 34
426,245
LANTAI 14
857,8129
LANTAI 33
426,778
LANTAI 13
860,2493
LANTAI 32
426,715
LANTAI 12
861,8676
LANTAI 31
440,3395
LANTAI 11
880,5257
LANTAI 30
784,7314
LANTAI 10
880,5257
LANTAI 29
788,7849
LANTAI 9
880,5257
LANTAI 28
789,7775
LANTAI 8
880,5257
LANTAI 27
789,7775
LANTAI 7
1413,9128
LANTAI 26
789,7775
LANTAI P6A
701,9157
LANTAI 25
789,7775
LANTAI P6
743,6628
LANTAI 24
789,7775
LANTAI P5A
701,7057
LANTAI 23
789,7775
LANTAI P5
743,6628
LANTAI 22
789,7775
LANTAI P4A
700,3071
LANTAI 21
789,7775
LANTAI P4
742,6445
LANTAI 20
789,7775
LANTAI P3A
701,3254
LANTAI 19
804,0605
LANTAI P3
733,0842
LANTAI 18
804,0605
LANTAI P2A
761,3508
LANTAI 17
804,0605
LANTAI P2
907,7196
LANTAI 16
803,4392
LANTAI DASAR
1539,1598
wt
31010,3255
KN
KN
Menurut Peraturan Gempa ( SNI 2002) waktu getar alami struktur dibatasi agar tidak terlalu fleksibel sehingga kenyamanan penghuni tidak terganggu khususnya untuk bangunan ini diharapkan bangunan cukup kaku. Pembatasan yang dilakukan berdasarkan persamaan 2. Tabel 5 Perbandingan periode pendekatan dan periode ETABS SNI 03-1726-2002 Periode Pendekatan Maksimum berdasatkan persamaan 2 (detik) 6,12
Periode ETABS (detik) arah x (Tx) 3,1471
arah y (Ty) 2,8773
18
Dari tabel 5 terlihat bahwa periode struktur yang didapat dari ETABS memenuhi pembatasan untuk waktu getar alami. Dengan nilai Tx dan Ty masing-masing sebesar 3,1471 detik dan 2,8773 detik, maka akan didapat nilai masing-masing C1 berdasarkan Gambar 1 dengan memasukan ke dalam persamaan C untuk jenis tanah lunak, didapatkan nilai C1 untuk masing-masing arah, yaitu C1(arah x) sebesar 0,238 dan C1(arah y) sebesar 0,261 setelah mendapatkan nilai C, baru dapat dilakukan perhitungan nilai gaya geser nominal statik equivalen (Vb). Jadi, didapatkan nilai gaya geser nominal statik equivalen berdasarkan persamaan 1, untuk masing-masing arah x (Vbx) dan arah y (Vby) adalah 1136,971 KN dan 1243,583 KN. Distribusi vertikal gaya gempa ditentukan berdasarkan persamaan 3 dan untuk memperjelas hasil perhitungan tersebut dapat di lihat pada Tabel 6, setelah mendapatkan nilai distribusi vertikal gaya gempa pada tinjauan arah x (Fx), dan arah y (Fy) pada setiap lantai, maka nilai Fx dan Fy di masukan pada program ETABS v 9.0.7 sebagai user load untuk pembebanan gempa menggunakan analisa statik equivalen. Dengan demikian, input beban baik tinjauan gravitasi dan tinjauan beban gempa telah dimasukan pada program ETABS v 9.0.7. langkah selanjutnya adalah melakukan run analysis untuk mengetahui gaya-gaya dalam dari masing-masing elemen struktur, baik pelat, balok dan kolom. Tabel 6 Perhitungan distribusi vertikal gaya gempa berdasarkan SNI 03-1726-2002 Group
Mass (w)
Tinggi (h)
w.h
Fx
Fy
KN
M
KN.m
LANTAI 35
50,3514
112
5639,3568
4,196
4,590
LANTAI 34
426,245
109
46460,705
34,573
37,815
LANTAI 33
426,778
106
45238,468
33,664
36,820
LANTAI 32
426,715
103
43951,645
32,706
35,773
LANTAI 31
440,3395
100
44033,95
32,767
35,840
LANTAI 30
784,7314
97
76118,9458
56,643
61,954
LANTAI 29
788,7849
94
74145,7806
55,175
60,348
LANTAI 28
789,7775
91
71869,7525
53,481
58,496
LANTAI 27
789,7775
88
69500,42
51,718
56,567
LANTAI 26
789,7775
85
67131,0875
49,955
54,639
LANTAI 25
789,7775
82
64761,755
48,192
52,711
LANTAI 24
789,7775
79
62392,4225
46,429
50,782
LANTAI 23
789,7775
76
60023,09
44,665
48,854
LANTAI 22
789,7775
73
57653,7575
42,902
46,925
LANTAI 21
789,7775
70
55284,425
41,139
44,997
LANTAI 20
789,7775
67
52915,0925
39,376
43,068
LANTAI 19
804,0605
64
51459,872
38,293
41,884
LANTAI 18
804,0605
61
49047,6905
36,498
39,921
LANTAI 17
804,0605
58
46635,509
34,703
37,957
LANTAI 16
803,4392
55
44189,156
32,883
35,966
LANTAI 15
850,6783
52
44235,2716
32,917
36,004
LANTAI 14
857,8129
49
42032,8321
31,278
34,211
LANTAI 13
860,2493
46
39571,4678
29,447
32,208
LANTAI 12
861,8676
43
37060,3068
27,578
30,164
LANTAI 11
880,5257
40
35221,028
26,209
28,667
19
Group
Mass (w)
Tinggi (h)
w.h
Fx
Fy
LANTAI 10
880,5257
37
32579,4509
24,244
26,517
LANTAI 9
880,5257
LANTAI 8
880,5257
34
29937,8738
22,278
24,367
28
24654,7196
18,347
20,067
LANTAI 7
1413,9128
25
35347,82
26,304
28,770
LANTAI P6A
701,9157
22
15442,1454
11,491
12,569
LANTAI P6
743,6628
20,5
15245,0874
11,344
12,408
LANTAI P5A
701,7057
19
13332,4083
9,921
10,851
LANTAI P5
743,6628
17,5
13014,099
9,684
10,592
LANTAI P4A
700,3071
16
11204,9136
8,338
9,120
LANTAI P4
742,6445
14,5
10768,3453
8,013
8,765
LANTAI P3A
701,3254
13
9117,2302
6,784
7,421
LANTAI P3
733,0842
11,5
8430,4683
6,273
6,862
LANTAI P2A
761,3508
10
7613,508
5,665
6,197
LANTAI P2
907,7196
8,5
7715,6166
5,741
6,280
LANTAI DASAR
1539,1598
4,5
6926,2191
5,154
5,637
∑ wi.hi
1527903,69
Wt
31010,7255
4.2 Analisis Struktur Pelat Pada bangunan Apartemen grand Emerald ini terdapat tiga jenis pelat yang digunakan, yaitu pelat hunian, pelat parkir, dan pelat water torn. Dari ketiga jenis tersebut terdapat perbedaan jenis beban yang bekerja pada masing-masing pelat, hal ini berdampak pada perbedaan ketebalan pelat (h) yang digunakan dan jenis tulangan serta jarak tulangan yang digunakan pada konstruksi elemen struktur pelat. Analisis gaya-gaya dalam pada elemen struktur pelat, dikhususkan pada peninjauan momen rencana dan dibandingkan dengan momen ultimit yang di hasilkan program ETABS v 9.0.7 akibat efek beban luar. Apabila momen rencana lebih besar dibandingkan momen ultimit, maka dimensi penampang pelat yang digunakan di masing-masing jenis pelat pada bangunan ini telah memenuhi syarat perencanaan.
4.2.1 Analisis Struktur Pelat Hunian Data teknis : Mutu beton (fc) Mutu baja (fy) Beban lantai (qll) Selimut beton Berat satuan spesi atau adukan Berat keramik Berat satuan beton bertulang
: 29,05 Mpa : 400 Mpa : 2,5 KN/m2 : 25 mm = 0,025 m : 0,21 KN/m2 : 0,24 KN/m2 : 24 KN/m3
Dimensi panjang pada pelat hunian untuk arah x (Ly) dan arah y (Ly) masing-masing sebesar 5000 mm (5 m). Balok tipical yang digunakan untuk menahan beban pelat adalah 300 mm dan 500 mm (B30x50). Berdasarkan persamaan 4 dan persamaan 5 dihasilkan panjang pelat efektif arah y dan arah x masing-masing sebesar 4400 mm. Berdasarkan persamaan 9 dihasilkan nilai α 1 sebesar 0,315, karena dimensi ke-empat balok tipical, maka didapatkan nilai αm sebesar 0,315. Berdasarkan persamaan 6 dihasilkan nilai β sebesar 1,00. Berdasarkan persamaan 10 dihasilkan tebal pelat yang
20
dibutuhkan (h) adalah 127,97 mm. Berdasarkan persamaan 11 dan persamaan 12 dihasilkan tebal plat maksimum dan minimum masing-masing sebesar 129,026 mm dan 104,296 mm. Dari hasil perhitungan tebal pelat tersebut maka disimpulkan tebal pelat (h) yang digunakan sebesar 130 mm dan hal ini sesuai dengan tebal pelat yang terpasang pada bangunan Apartemen Grand Emerald. Analisa pembebanan berdasarkan PBI 1983, dari hasil analisa tersebut dihasilkan beban mati total (qdl) sebesar 4,72 KN/m2 dan beban hidup (qll) untuk bangunan gedung sebesar 2,5 KN/m2. Berdasarkan hasil perhitungan beban kombinasi antara beban mati total (qdl) dan beban hidup (qll) maka dihasilkan qu sebesar 9,664 KN/m2. Dari hasil perhitungan analisa pembebanan, dilanjutkan dengan memperhitungkan momen rancangan (Mr). Perhitungan momen rancangan di awali dengan menentukan faktor pengali yang terdapat pada tabel PBI 1973, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran 10, dari tabel tersebut dihasilkan Cx+,Cy+,Cx-,Cy- masing-masing sebesar 21, 21, 52, 52. Hasil perhitungan untuk masing-masing momen lapangan arah x, momen lapangan arah y, momen tumpuan arah x dan momen tumpuan arah y sebesar 5,074 KNm; 5,074 KNm; -12,563 KNm; dan 12,563 KNm. Diamater tulangan pelat yang terpasang pada pelat hunian bangunan ini adalah 10 mm dengan jarak antar tulangan (s) sebesar 125 mm sehingga dihasilkan luas nominal (As) diameter tersebut sebesar 78,54 mm2. Dari tahapan proses perhitungan pelat diatas, maka dihasilkan momen rencana sebesar 17,945 KNm dengan faktor reduksi dalam pelaksanaan pekerjaan di lapangan sebesar 0,8. Jadi, dapat disimpulkan bahwa dimensi pelat hunian tersebut mampu menahan momen ultimit sebesar 12,563 KNm. Hal ini menunjukan analisis struktur pelat hunian sesuai dengan syarat perencanaan dan memenuhi standar keamanan terhadap momen lentur.
4.2.2 Analisis Struktur Pelat Parkir Data teknis : Mutu beton (fc) Mutu baja (fy) Beban lantai (qll) Selimut beton Berat satuan spesi atau adukan Berat keramik Berat satuan beton bertulang
: 29,05 Mpa : 400 Mpa : 4 KN/m2 : 20 mm = 0,02 m : 22 KN/m2 : 0,24 KN/m2 : 24 KN/m3
Dimensi panjang pada pelat hunian untuk arah x (Ly) dan arah y (Ly) masing-masing sebesar 5700 mm dan 5000 mm. Balok typical yang digunakan untuk menahan beban pelat adalah 300 mm dan 500 mm (B30x50). Berdasarkan persamaan 4 dan persamaan 5 dihasilkan panjang pelat efektif arah y dan arah x masing-masing sebesar 5100 mm dan 4400 mm. Berdasarkan persamaan 9 dihasilkan nilai α1 sebesar 0,315, karena dimensi ke-empat balok typical, maka didapatkan nilai αm sebesar 0,315. Berdasarkan persamaan 6 dihasilkan nilai β sebesar 1,14. Berdasarkan persamaan 10 dihasilkan tebal pelat yang dibutuhkan (h) adalah 147,343 mm. Berdasarkan persamaan 11 dan persamaan 12, dihasilkan tebal plat maksimum dan minimum masing-masing sebesar 148,994 mm dan 117,596 mm. Dari hasil perhitungan tebal pelat tersebut maka disimpulkan tebal pelat (h) yang digunakan sebesar 150 mm dan hal ini sesuai dengan tebal pelat yang terpasang pada bangunan Apartemen Grand Emerald. Analisa pembebanan berdasarkan PBI 1983, dari hasil analisa tersebut dihasilkan beban mati total (qdl) sebesar 5,2 KN/m2 dan beban hidup (qll) untuk bangunan gedung sebesar 4 KN/m2. Berdasarkan hasil perhitungan, beban kombinasi (qu) antara beban mati total (qdl) dan beban hidup (qll) sebesar 9,664 KN/m2. Dari hasil perhitungan analisa pembebanan maka dilanjutkan dengan
21
memperhitungkan momen rancangan (Mr). Perhitungan momen rancangan di awali dengan menentukan faktor pengali yang terdapat pada tabel PBI 1973, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran 10, dari tabel tersebut dihasilkan Cx+,Cy+,Cx-,Cy- masing-masing sebesar 21, 25, 54, 59. Hasil perhitungan untuk masing-masing momen lapangan arah x, momen lapangan arah y, momen tumpuan arah x dan momen tumpuan arah y sebesar 6,636 KNm; 7,9 KNm; -17,064 KNm; dan 18,644 KNm. Diamater tulangan pelat yang terpasang pada pelat parkir bangunan ini adalah 10 mm dengan jarak antar tulangan (s) sebesar 125 mm sehingga dihasilkan luas nominal (As) diameter tersebut sebesar 78,54 mm2. Dari tahapan proses perhitungan pelat diatas, maka dihasilkan momen rencana sebesar 21,36 KNm, dengan faktor reduksi dalam pelaksanaan pekerjaan di lapangan sebesar 0,8. Jadi, dapat disimpulkan bahwa dimensi pelat parkir tersebut mampu menahan momen ultimit sebesar 18,644 KNm. Hal ini menunjukan analisis struktur pelat parkir sesuai dengan syarat perencanaan dan memenuhi standar keamanan terhadap momen lentur.
4.2.3 Analisis Struktur Pelat Water Torn Data teknis : Mutu beton (fc) Mutu baja (fy) Beban lantai (qll) Selimut beton Berat satuan spesi atau adukan Berat keramik Berat satuan beton bertulang
: 29,05 Mpa : 400 Mpa : 4 KN/m2 : 25 mm = 0,025 m : 22 KN/m2 : 0,24 KN/m2 : 24 KN/m3
Dimensi panjang pada pelat water torn untuk arah x (Ly) dan arah y (Ly) masing-masing sebesar 5000 mm dan 3000 mm. Balok tipical yang digunakan untuk menahan beban pelat adalah 300 mm dan 500 mm (B30x50). Berdasarkan persamaan 4 dan persamaan 5 dihasilkan panjang pelat efektif arah y dan arah x masing-masing sebesar 4400 mm dan 2400 mm. Berdasarkan persamaan 9 dihasilkan nilai α1 sebesar 0,578, karena dimensi ke-empat balok typical, maka didapatkan nilai αm sebesar 0,578. Berdasarkan persamaan 6 dihasilkan nilai β sebesar 1,67. Berdasarkan persamaan 10 dihasilkan tebal pelat yang dibutuhkan (h) adalah 112,27 mm. Berdasarkan persamaan 11 dan persamaan 12, dihasilkan tebal plat maksimum dan minimum masing-masing sebesar 119,65 mm dan 91,97 mm. Dari hasil perhitungan tebal pelat tersebut maka disimpulkan tebal pelat (h) yang digunakan sebesar 130 mm dan hal ini sesuai dengan tebal pelat yang terpasang pada bangunan Apartemen Grand Emerald. Analisa pembebanan berdasarkan PBI 1983, dari hasil analisa tersebut dihasilkan beban mati total (qdl) sebesar 23,12 KN/m2 dan beban hidup (qll) untuk bangunan gedung sebesar 1,5 KN/m2. Berdasarkan hasil perhitungan, beban kombinasi (qu) antara beban mati total (qdl) dan beban hidup (qll) sebesar 30,144 KN/m2. Dari hasil perhitungan analisa pembebanan, dilanjutkan dengan memperhitungkan momen rancangan (Mr). Perhitungan momen rancangan di awali dengan menentukan faktor pengali yang terdapat pada tabel PBI 1973, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran 10, dari tabel tersebut dihasilkan Cx+,Cy+,Cx-,Cy- masing-masing sebesar 14, 38, 57, 81. Hasil perhitungan untuk masing-masing momen lapangan arah x, momen lapangan arah y, momen tumpuan arah x dan momen tumpuan arah y sebesar 3,798 KNm; 10,309 KNm; -15,448 KNm; dan 21,953 KNm. Diamater tulangan pelat yang terpasang pada pelat water torn bangunan ini adalah 13 mm dengan jarak antar tulangan (s) sebesar 100 mm sehingga dihasilkan luas nominal (As) diameter tersebut sebesar 132,73 mm2. Dari tahapan proses perhitungan pelat diatas, maka dihasilkan momen
22
rencana sebesar 37,91 KNm, dengan faktor reduksi dalam pelaksanaan pekerjaan di lapangan sebesar 0,8. Jadi, dapat disimpulkan bahwa dimensi pelat water torn tersebut mampu menahan momen ultimit sebesar 21,963 KNm. Hal ini menunjukan analisis struktur pelat water torn sesuai dengan syarat perencanaan dan memenuhi standar keamanan terhadap momen lentur.
4.3 Analisis Struktur Balok Tabel 7 Gaya-gaya dalam maksimum yang dihasilkan dari program ETABS v 9.0.7 Jenis Balok
Vu
T
Mu
B30X40
68,75
19,433
63,176
B30X50
103,59
34,007
103,384
B30X60
45,95
25,51
92,694
B40X50
77,49
11,161
117,433
B40X60
189,68
56,694
160,768
dimana : Vu : gaya geser ultimit (KN) Tu : momen torsi ultimit (KNm) Mu : momen lentur ultimit (KNm) Berdasarkan hasil analisis menggunakan program ETABS v 9.0.7 dihasilkan gaya-gaya dalam pada elemen struktur balok. Dari hasil tersebut dicari gaya-gaya dalam maksimum baik gaya geser, momen lentur, dan momen torsi atau puntir pada seluruh elemen struktur balok. Dari hasil pengolahan data menggunakan microsoft excel dihasilkan gaya-gaya dalam maksimum pada setiap jenis struktur balok. Untuk memperjelasnya dapat dilihat pada Tabel 7. Tabel 8 Proses perhitungan momen rencana (Mr)
Jenis Balok
b (mm)
Mu
∑ tulangan terpasang
Jenis tulangan
As
As. Fy
0,85*fc'*b
a
B30X40
300
63,176
3
D16
602,88
241152
9524,25
25,320
B30X50
300
103,384
4
D19
803,84
321536
9524,25
33,760
B30X60
300
92,694
3
D19
602,88
241152
9524,25
25,320
B40X50
400
117,433
4
D22
803,84
321536
12699
25,320
B40X60
400
160,768
5
D22
1004,8
401920
12699
31,650
dimana : b : lebar penampang balok (mm) Mu : momen lentur ultimit (KNm) As : luas tulangan nominal (mm2) a : tinggi balok tegangan tekan beton persegi equivalen (mm) Tabel 8.a Proses perhitungan lanjutan momen rencana (Mr) h
ds
d
d-a/2
Mn (Nmm)
Mn (KNm)
400
30
370
357,340
86173281
86,173281
500
50
450
433,120
1,39E+08
600
50
550
537,340
1,3E+08
ФMn
Ket.
68,93862
Aman
139,26372
111,411
Aman
129,58064
103,6645
Aman
23
h
ds
d
Mn (Nmm)
d-a/2
Mn (KNm)
ФMn
Ket.
500
30
470
457,340
1,47E+08
147,05131
117,641
Aman
600
50
550
534,175
2,15E+08
214,69567
171,7565
Aman
dimana : h : tinggi penampang balok (mm) ds : jarak antara titik berat tulangan tarik dan tepi serat beton tarik (mm) d : jarak antara titik berat tulangan tekan dan tepi serat beton tekan (mm) a : tinggi balok tegangan tekan beton persegi equivalen (mm) Mn : momen lentur nominal (KNm) Ф : faktor reduksi geser = 0,75 Hasil gaya-gaya dalam maksimum ultimit dimana digambarkan pada Tabel 7, dari hasil program ETABS v 9.0.7. Hasil tersebut dibandingkan dengan perhitungan gaya-gaya dalam rencana secara manual berdasarkan panduan gambar kerja elemen struktur balok yang telah terpasang baik dimensi maupun jumlah tulangan dan jenis tulangan yang digunakan. Perhitungan secara manual elemen struktur balok baik momen lentur rencana, gaya geser rencana, hingga momen torsi rencana. Hasil perhitungan momen lentur rencana dapat dilihat pada Tabel 8 dan tabel 8a, dan berdasarkan hasil perhitungan tersebut, disimpulkan bahwa dimensi penampang yang terpasang di lapangan mampu menahan momen lentur ultimit (Mu) karena nilai momen rencana lebih besar dibandingkan dengan momen ultimit. Salah satu contoh hasil perhitungan untuk jenis balok B30x40 memiliki momen lentur ultimit sebesar 63,176 KNm sedangkan momen lentur rencana sebesar 68,938 KNm. Tabel 9 Perhitungan gaya geser rencana(Vr) Jenis Balok
b (mm)
Vu
Vc (KN)
Av
S
S
d
Vs (N)
Vs (KN)
Vn
ФVn
Ket
B30X40
300
68,75
113,058
250
150
174,5
349
200000
200
313,058
234,793
aman
B30X50
300
103,59
137,453
250
150
213,75
427,5
200000
200
337,453
253,089
aman
B30X60
300
45,95
167,998
250
100
263,75
527,5
200000
200
367,998
275,998
aman
B40X50
400
77,49
191,416
333,33
150
213,75
427,5
266666,67
266,67
458,082
343,562
aman
B40X60
400
189,68
223,997
333,33
100
263,75
527,5
266666,67
266,67
490,663
367,997
aman
dimana : Vu : gaya geser ultimit. KN Vc : gaya geser yang ditahan oleh beton, KN Av : luas begel perlu minimal per meter panjang balok, mm s : spasi begel, mm S : panjang balok 1000 mm Vs : gaya geser yang ditahan oleh begel, KN Vn : gaya geser nominal, KN Ф : faktor reduksi geser = 0,75 Berdasarkan hasil perhitungan gaya geser rencana (Vr) secara manual, dihasilkan bahwa dimensi penampang balok dan luas tulangan balok yang terpasang di lapangan mampu untuk menahan gaya geser ultimit. Hal ini dikarenakan nilai gaya geser ultimit dari program ETABS v 9.0.7 lebih kecil dibandingkan dengan nilai gaya geser rencana pada setiap jenis penampang balok. Untuk memperjelas dalam membandingkan hal tersebut maka dapat dilihat pada Tabel 9, dan untuk memperjelas alur proses perhitungan gaya geser rencana pada elemen struktur balok dapat dilihat pada
24
lampiran 12. Salah satu contoh hasil perhitungan untuk jenis balok B30x40 memiliki gaya geser ultimit sebesar 68,75 KNm sedangkan gaya geser rencana sebesar 234,793KNm. Tabel 10 Hasil perhitungan dimensi elemen struktur balok √(3)
Vc
2.√fc'/3
Vc/b.d
0,75((7) + (6))
Keterangan
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
4,397
2,097
113057,57
4,074
1,080
3,865
Aman
14,068
14,721
3,837
137452,95
4,074
1,072
3,859
Aman
25,51
4,413
4,498
2,121
167998,05
4,074
1,062
3,852
Aman
11,161
0,209
0,415
0,644
191415,96
4,074
1,119
3,895
Aman
56,694
5,624
6,432
2,536
223997,4
4,074
1,062
3,852
Aman
Tu (KNm) (1)
(Tu.106).(Ph)/ (1,7.Aoh2)2 (2)
(Vu/b.d)2+ (2) (3)
19,433
3,966
34,007
dimana : Tu : momen torsi ultimit, KNm Ph :keliling batas begel terluar, mm Aoh : luas batas sengkang luar, mm2 Vu : gaya geser ultimit, KN Vc : gaya geser yang ditahan oleh beton, KN Berdasarkan hasil perhitungan, bahwa pada setiap elemen struktur balok membutuhkan tulangan torsi, dikarenakan pada hasil perhitungan secara manual tidak sesuai dengan persamaan 22. untuk memperjelas alur atau proses perhitungan momen torsi dapat dilihat pada Lampiran 12 (kontrol penulangan torsi ke-2). Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan bahwa dimensi balok memenuhi syarat perencanaan terhadap puntir, sehingga tidak diperlukan penambahan dimensi pada setiap penampang balok. Untuk memperjelas bahwa dimensi balok memenuhi syarat perencanaan dapat dilihat pada Tabel 10. Salah satu contoh untuk menggambarkan kondisi tersebut, dimana jenis balok B30x40 memiliki nilai pada kolom 4 sebesar 2,097 MPa lebih kecil dibandingkan dengan nilai pada kolom 8 sebesar 3,865 MPa. Indikator ini yang menyebabkan dimensi balok memenuhi syarat perencanaan. Tabel 11 Luas tulangan torsi minimal telah memenuhi persyaratan perencanaan As
Avs
Avt+Avs
(3)
(4)
(5)
75 . √fc '. b . S/1200 . fy (6)
Avt (1)
Begel terpasang (2)
b.S/3.fy
Ket
(7)
(8)
Ph (mm) (9)
s (mm)
Ph/8
(10)
(11)
s dipilih (12)
412,023
D10-100
78,5
1570,00
1982,02
1751
250
aman
1160
79,21198
145
100
735,446
D10-150
78,5
1046,67
1782,11
1751
250
aman
1200
88,09771
150
150
441,349
D13-100
132,6
2653,3
3094,64
1751
250
aman
1400
85,7383
175
100
129,075
D13-100
132,6
2653,3
2782,37
2334
333,33
aman
1560
95,36096
195
100
653,910
D13-100
132,6
2653,3
3307,21
2334
333,33
aman
1600
80,22774
200
100
dimana : Avt : luas tulangan torsi sengkang per meter, mm2 As : luas tulangan nominal sengkang terpasang, mm2 Avs : luas begel geser per meter, mm2 S : bentang balok yang terpasang sengkang torsi = 1000 mm Ph : keliling daerah yang dibatasi oleh sengkang tertutup, mm2
25
Berdasarkan hasil pada Tabel 11, menyatakan bahwa jarak begel atau sengkang telah memenuhi standar perencanaan, karena jarak begel yang terpasang di lapangan lebih kecil dibandingan persyaratan jarak maksimum sesuai hasil perhitungan. Salah satu contoh hasil perhitungan untuk jenis balok B30x40 memiliki jarak begel yang terpasang 100 mm sedangkan jarak begel maksimum berdasarkan hasil perhitungan 145 mm. Berdasarkan hasil pada Tabel 11, menggambarkan bahwa luas tulangan torsi total minimal telah memenuhi persyaratan pada persamaan 26 dan persamaan 27, berdasarkan pasal 13.6.5 SNI 032847-2002. Salah satu contoh untuk menggambarkan kondisi tersebut, dimana jenis balok B30x40 memiliki nilai pada kolom 6 dan kolom 7 masing-masing sebesar 1750 mm2 dan 250 mm2, lebih kecil dibandingkan dengan nilai pada kolom 5 sebesar 1982 mm2. Indikator ini yang menyebabkan luas tulangan torsi total minimal telah memenuhi persyaratan perencanaan.
4.4 Analisis Struktur Kolom Tabel 12 Gaya-gaya dalam maksimum yang dihasilkan dari program ETABS v 9.0.7 Vu2 (KN)
Vu3 (KN)
T (KNm)
Mu2 (KNm)
Mu3 (KNm)
Jenis Kolom
Pu (KN)
K100X50
3141,59
61,9
104,7
3,915
171,921
75,677
K140X50
3765,33
32,68
84,48
3,675
132,987
54,063
K40X40
117,78
10,33
9,05
0,664
11,742
15,153
K45X60
983,18
47,05
41,87
1,691
62,306
60,269
K45X70
2238,18
41,37
43,33
2,195
64,557
59,364
K50X100
2931,22
30,33
30,16
3,915
39,315
49,047
K50X50
882,77
32,03
87,58
0,838
113,929
46,418
K50X80
1401,21
19,51
4,9
3,482
7,817
18,94
K60X45
1142,29
23,33
18,98
1,691
28,377
37,753
K70X45
1186,03
44,13
55,31
2,195
75,453
57,83
K80X50
1977,57
52,08
50,07
3,501
100,176
102,643
dimana : Pu : gaya aksial ultimit, KN Vu : gaya geser ultimit, KN Tu : momen torsi ultimit, KNm Mu : momen lentur ultimit, KNm Hasil analisis dengan menggunakan program ETABS v 9.0.7 berupa gaya-gaya dalam baik gaya aksial ultimit, gaya geser ultimit, momen torsi ultimit, dan momen lentur ultimit. Dari hasil gayagaya dalam tersebut, dicari gaya-gaya dalam maksimum dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 12. Tabel 13 Hasil analisis struktur kolom terhadap beban aksial (Pn) Jenis Kolom
Pu (KN)
As (mm2)
Cb
ab
K100X50
3141,59
K140X50
3765,33
934,5
27475
560,7
1334,5
20606,25
800,7
K40X40
117,78
K45X60
983,18
339
1607,68
537,5
3967,39
K45X70
2238,18
636
K50X100
2931,22
K50X50
882,77
Ccb =Pnb
Prb(N)
Prb(KN)
Ket
Εs
447,1583
7098078
4613751
4613,751
Aman
0,0391
638,5583
10136314
6588604
6588,604
Aman
0,0571
203,4
162,2115
2059924
1338950
1338,95
Aman
0,0123
322,5
257,1938
3674366
2388338
2388,338
Aman
0,0212
6838,92
381,6
304,326
4347715
2826015
2826,015
Aman
0,0256
934,5
27475
560,7
447,1583
7098078
4613751
4613,751
Aman
0,0391
436
6079,04
261,6
208,626
3311677
2152590
2152,59
Aman
0,0166
Ds
26
Jenis Kolom
Pu (KN)
Ds
As (mm2)
Cb
ab
Ccb =Pnb
Prb(N)
Prb(KN)
Ket
Εs
K50X80
1401,21
734,5
19625
440,7
351,4583
5578960
3626324
3626,324
Aman
0,0301
K60X45
1142,29
537,5
3967,39
322,5
257,1938
3674366
2388338
2388,338
Aman
0,0212
K70X45
1186,03
636
6838,92
381,6
304,326
4347715
2826015
2826,015
Aman
0,0256
K80X50
1977,57
734,5
19625
440,7
351,4583
5578960
3626324
3626,324
Aman
0,0301
dimana : Pu : gaya aksial, KN ds : jarak antara titik berat tulangan tekan dan tepi serat beton tekan, mm As : luas tulangan nominal, mm2 Ccb : gaya tekan beton, KN cb : jarak antara garis netral dan tepi serat beton tekan pada kondisi regangan penampang seimbang (balance), mm Prb : gaya aksial rencana, KN ab : β. cb , nilai a untuk penampang struktur pada kondisi regangan seimbang (balance), mm. Tinjauan Beban Aksial pada penampang kolom, berdasarkan hasil perhitungan maka disimpulkan bahwa penampang kolom mampu menahan beban aksial. Hal ini tergambarkan pada seluruh jenis kolom memiliki nilai gaya aksial rencana (P rb) lebih besar dibandingkan dengan nilai gaya aksial ultimit (Pu). Sebagai salah satu contoh hasil perhitungan, untuk jenis kolom K100x50 memiliki nilai gaya aksial rencana sebesar 4613,751 KN jauh lebih besar dibandingkan dengan nilai gaya aksial ultimit (Pu) pada jenis kolom yang sama sebesar 3141,59 KN. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 13. Tabel 14 Hasil analisis struktur kolom terhadap momen torsi (Tr) Jenis Kolom
dimana Tu ds Tr
Tu
ds
∑ tulangan terpasang
jenis tulangan (D)
∑x²y
Tr(Nmm)
Tr(KNm)
K100X50
3,915
934,5
56
25
1,62E+08
24795434
24,795
K140X50
3,675
1334,5
42
25
2,33E+08
35576058
35,576
K40X40
0,664
339
8
16
32768000
5006512
5,007
K45X60
1,691
537,5
14
19
71188000
10876574
10,877
K45X70
2,195
636
18
22
84878000
12968222
12,968
K50X100
3,915
934,5
56
25
1,62E+08
24795434
24,795
K50X50
0,838
436
16
22
74088000
11319655
11,320
K50X80
3,482
734,5
40
25
1,27E+08
19405123
19,405
K60X45
1,691
537,5
14
19
71188000
10876574
10,877
K70X45
2,195
636
18
22
84878000
12968222
12,968
K80X50
3,501
734,5
40
25
1,27E+08
19405123
19,405
: : momen torsi ultimit, KNm : jarak antara titik berat tulangan tarik dan tepi serat beton tarik, mm : momen torsi rencana, KNm
Tinjauan momen torsi (T) pada penampang kolom, berdasarkan hasil perhitungan maka disimpulkan bahwa penampang kolom mampu menahan momen torsi. Hal ini tergambarkan pada seluruh jenis kolom memiliki nilai momen torsi rencana (Tr) lebih besar dibandingkan dengan nilai momen torsi ultimit (Tu). Sebagai salah satu contoh hasil perhitungan, untuk jenis kolom K100x50 memiliki nilai momen torsi rencana (Tr) sebesar 24,795 KNm jauh lebih besar dibandingkan dengan
27
nilai momen torsi ultimit (Tu) pada jenis kolom yang sama sebesar 3,915 KNm. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 14. Tabel 15 Hasil analisis struktur kolom terhadap gaya geser (Vr) Jenis Kolom
Vu
Vc
Vc(KN)
Vs (N)
Vs(KN)
K100X50
104,7
475930,3
475,93
792741,251
792,7413
K140X50
84,48
679645,8
679,65
1132063,35
K40X40
9,05
138119,1
138,12
230060,382
K45X60
41,87
246368,4
246,37
Vsr
Vsr(KN)
1903721
1903,72
1132,063
2718583
2718,58
230,0604
552476,4
552,48
410367,662
410,3677
985473,7
985,47
K45X70
43,33
291516,9
291,52
485569,922
485,5699
1166067
1166,07
K50X100
30,16
475930,3
475,93
792741,251
792,7413
1903721
1903,72
K50X50
87,58
222049,9
222,05
369861,086
369,8611
888199,5
888,20
K50X80
4,9
374072,6
374,07
623080,202
623,0802
1496290
1496,29
K60X45
18,98
246368,4
246,37
410367,662
410,3677
985473,7
985,47
K70X45
55,31
291516,9
291,52
485569,922
485,5699
1166067
1166,07
K80X50
50,07
374072,6
374,07
623080,202
623,0802
1496290
1496,29
dimana : Vu :gaya geser ultimit, KN Vc :gaya geser yang ditahan oleh beton, KN Vs : gaya geser yang ditahan oleh begel kolom, KN Vsr : gaya geser rencana, KN Tinjauan gaya geser (V) pada penampang kolom, berdasarkan hasil perhitungan maka disimpulkan bahwa penampang kolom mampu menahan gaya geser . Hal ini tergambarkan pada seluruh jenis kolom memiliki nilai gaya geser rencana (Vr) lebih besar dibandingkan dengan nilai gaya geser ultimit (Vu). Sebagai salah satu contoh hasil perhitungan, untuk jenis kolom K100x50 memiliki nilai gaya geser rencana (Vsr) sebesar 1903,72 KN jauh lebih besar dibandingkan dengan nilai gaya aksial ultimit (Vu) pada jenis kolom yang sama sebesar 104,7 KN. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 15. Berdasarkan hasil perhitungan manual yang mengacu pada penampang dari berbagai jenis kolom. Maka dapat disimpulkan bahwa seluruh jenis penampang kolom yang terpasang di lapangan mampu menahan gaya-gaya dalam maksimum yang terjadi akibat efek pembebanan.
28
V. KESIMPULAN 5.1 KESIMPULAN 1.
2.
3.
Analisis gaya-gaya dalam ultimit pada struktur pelat, balok, dan kolom menggunakan program ETABS v 9.0.7. Pada struktur pelat, baik pelat hunian, parkir, dan water torn dihasilkan momen lentur ultimit masing-masing sebesar 12,563 KNm; 18,644 KNm; 21,953 KNm. Pada struktur balok (B30x40) dihasilkan momen lentur ultimit, gaya geser ultimit, dan momen torsi ultimit masing-masing sebesar 63,176 KNm; 68,75 KN; 19,433 KNm. Pada struktur kolom (K100x50) dihasilkan gaya aksial ultimit, gaya geser ultimit, dan momen torsi ultimit masing-masing sebesar 3141,59 KN; 104,7 KN; 3,915 KNm. Analisis gaya-gaya dalam rencana pada struktur pelat, balok, dan kolom menggunakan perhitungan manual sesuai dengan Tata cara Perencanan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI-03-2847-2002 dari Badan Standarisasi Nasional (BSN). Pada struktur pelat, baik pelat hunian, parkir, dan water torn dihasilkan momen lentur rencana pada elemen struktur pelat, baik pelat hunian, pelat parkir, dan pelat water torn masing-masing sebesar 17,945 KNm; 21,36 KNm; 37,91 KNm. Pada struktur balok (B30x40) dihasilkan momen lentur rencana, gaya geser rencana, dan momen torsi rencana, masing-masing sebesar 68,939 KNm; 234,793 KN; 22,862 KNm. Pada struktur kolom (K100x50) dihasilkan gaya aksial rencana, gaya geser rencana, dan momen torsi rencana, masing-masing sebesar 4613,751 KN; 1903,72 KN; 24,795 KNm Bila dibandingkan hasil gaya-gaya dalam ultimit yang dijelaskan pada point 1 dengan hasil gayagaya dalam rencana yang dijelaskan pada point 2 diatas, dapat disimpulkan bahwa dimensi penampang pelat, balok, dan kolom yang terpasang di lapangan memenuhi syarat perencanaan karena nilai gaya-gaya dalam ultimit lebih kecil dibandingkan dengan nilai gaya-gaya dalam rencana. Hal ini menggambarkan bahwa dimensi penampang yang terpasang di lapangan mampu menahan beban-beban yang bekerja pada masing-masing elemen struktur.
29
DAFTAR PUSTAKA
Andrianto, H.R. 2007. Analisis Struktur Gedung dengan ETABS v 9.0.7. Elex Media Komputindo, Jakarta. Asroni, Ali. 2010. Balok dan Pelat Beton Bertulang. Graha Ilmu, Yogyakarta. Asroni, A., 1992. Hitungan Balok Menurut Pedoman Beton 1989.Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, UMS, Surakarta. Dewobroto, Wiryanto. 2004. Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP2000. Elex Media Komputindo, Jakarta. Direktorat Djenderal Tjiptakarya, LPMB, NI-2-1971 Peraturan Beton Bertulang Indonesia, 1971. Djojowirono, S., 1984. Konstruksi Bangunan Gedung. Biro Penerbit Keluarga Mahasiswa Teknik Sipil, Fakultas Teknik, UGM, Yogyakarta. Kennedi. 2010. Laporan Perhitungan Struktur Atas Grand Emerald. Jakarta. Nasution, Amrinsyah. 2009. Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulang. Penerbit ITB, Bandung. Siswadi, dkk. 1999. Analisis Struktur Statik Tertentu. Universitas Atma Jaya.Yogyakarta. Standar Nasional Indonesia. 2002. SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Standar Nasional Indonesia. 200. SNI 03-1726-2003 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung. Park, R. and Pauly, T,. 1974. Reinforced Concrete Structures, Department of Civil Engineering University of Canterbury New Zealand, John Wiley & Sons, New York.
30
LAMPIRAN
31
Lampiran 1 Permodelan Struktur Atas (3D)
32
Lampiran 2 Denah Kolom, Balok, Dinding Geser, dan Plat struktur atas
1. Denah Lantai Dasar
2. Denah lantai P2A, P3A,P4A,P5A,P6A (Lantai Parkir)
33
3. Denah Lantai 8-30 (Hunian)
4. Denah Lantai 31-34 (Hunian)
34
5. Denah Lantai Atap
35
Lampiran 3 Denah Potongan Potongan 1
Potongan 2
36
Potongan -3
Potongan -4
37
Lampiran 4 Distribusi Pembebanan 1. Distribusi Pembebanan Super Dead load pada Lantai Typical (Hunian)
2. Distribusi Pembebanan Super Dead load pada seluruh lantai
38
Lampiran 5 Respon Spektrum Gempa Rencana
39
Lampiran 6 Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor tahanan lebih struktur dan faktor tahanan lebih total beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung
40
Lampiran 7 Berat Bahan Bangunan berdasarkan PBI 1983
41
Lampiran 8 Berat Komponen-Komponen Gedung berdasarkan PBI 1983
42
Lampiran 9 Beban Hidup pada Lantai Gedung berdasarkan PBI 1983
43
Lampiran 10 Momen pelat persegi yang menumpu pada keempat tepinya akibat beban terbagi rata
44
Lampiran 10a Momen pelat persegi yang menumpu pada keempat tepinya akibat beban terbagi rata
45
Lampiran 11 Detail Perhitungan Struktur Pelat
ANALISIS STRUKTUR PELAT 1.
ANALISIS STRUKTUR PELAT HUNIAN
Data teknis : Mutu beton (fc) : 29,05 Mpa Mutu baja (fy) : 400 Mpa Beban lantai (qll) : 2,5 KN/m2 Selimut beton : 25 mm = 0,025 m Berat satuan spesi atau adukan : 0,21 KN/m2 Berat keramik : 0,24 KN/m2 Berat satuan beton bertulang : 24 KN/m3 - Lx1 : panjang plat efektif arah x - Ly1 : panjang plat efektif arah y - Mlx : momen lapangan arah x - Mtx : momen tumpuan arah x - Mly : momen lapangan arah y - Mty : momen tumpuan arah y Perhitungan : Panjang plat arah x (Ly) = 5 m Panjang plat arah y (Lx) = 5 m Asumsi menggunakan Balok 300 mm x 500 mm (B30x50), berdasarkan persamaan 4 dan persamaan 5. Lyn = ly-1/2b3-1/2b4 = 5000-300-300 = 4400 mm Lxn = lx-1/2b3-1/2b4 = 5000-300-300 = 4400 mm Menentukan nilai α berdasarkan persamaan 9 α1 =
= 0,315
karena dimensi balok typical maka : α1 = α2 = α3= α4, sehingga : αm = ∑(αi)/n = (α1+ α2+ α3+ α4)/n = (0,315x4)/4 = 0,315 Perbandingan antara Ly dan Lx (β) β =
=
= 1,00
Menentukan tebal plat yang dibutuhkan h (mm), berdasarkan persamaan 10. h
=
=
(
)
= 127,97 mm
Menentukan tebal plat minimum (hmin) dan tebal plat maksimum (hmaks), berdasarkan persamaan 11 dan persamaan 12. hmaks
=
hmin
=
=
=
(
)
= 129,026 mm
= 104.296 mm
46
Jadi, diambil tebal plat = 130 mm = 13 cm untuk plat lantai hunian. Pembebanan : Beban mati (qdl)
Beban sendiri plat
= 24 KN/m3 . 0,13 m
= 3,12 KN/m2
Berat spesi atau adukan 5 cm
= 0.05 m. 22 KN/m3
= 1,10 KN/m2
Berat keramik atau finishing
= 0,24 KN/m2
Berat mekanikal elektrikal
= 0,26 KN/m2 = 4,72 KN/m2 = 2,5 KN/m2
qdl total
Beban hidup (qll)
Beban terfaktor (qu) qu = 1,2 qdl + 1,6 qll = 1,2 . 4,72 + 1,6 . 2,5 = 9,664 KN/m2
Momen Rancangan Berdasarkan karakteristik plat diatas dan menggunakan teknik interpolasi, dari tabel A-14 dalam buku Dasar-dasar Perencanaan Beton bertulang, Kusuma, G. (1991), diperoleh faktor pengali momen sebagai berikut : Cx+ = 21 Cx- = 52 Cy+ = 21 Cx- = 52 MIx = Cx+. 0,001. qu. Lx2 = 21. 0,001. 9,664. (52) = 5,074 KNm MIy = Cy+. 0,001. qu. Lx2 = 21. 0,001. 9,664. (52) = 5,074 KNm Mtx = Cx-. 0,001. qu. Lx2 = -52. 0,001. 9,664. (52) = -12,563 KNm Mty = Cy-. 0,001. qu. Lx2 = -52. 0,001. 9,664. (52) = -12,563 KNm Asumsi diameter tulangan di lapangan 10 mm sehingga As adalah 78,54 mm2 dan jarak tulangan (s) di lapangan 125 mm sehingga : Ф mn > mu 0,8 . (As/s). fy . 0,85 . d > mu 0,8. (78,54/125) . 400. 0,85. 105 > mu 17,945 KNm > 12,563 KNm (memenuhi syarat perencanan)
2. ANALISIS STRUKTUR PLAT PARKIR Data teknis : Mutu beton (fc) : 29,05 Mpa Mutu baja (fy) : 400 Mpa Beban lantai (qll) : 4 KN/m2 Selimut beton : 20 mm = 0,02 m Berat satuan spesi atau adukan : 22 KN/m2 Berat keramik : 0,24 KN/m2 Berat satuan beton bertulang : 24 KN/m3 - Lx1 : panjang plat efektif arah x - Ly1 : panjang plat efektif arah y - Mlx : momen lapangan arah x - Mtx : momen tumpuan arah x - Mly : momen lapangan arah y - Mty : momen tumpuan arah y
47
Perhitungan : Panjang plat arah x (Ly) = 5,7 m Panjang plat arah y (Lx) = 5 m Asumsi menggunakan Balok 300 mm x 500 mm (B 30x50), berdasarkan persamaan 4 dan persamaan 5. Lyn = ly-1/2b3-1/2b4 = 5700-300-300 = 5100 mm Lxn = lx-1/2b3-1/2b4 = 5000-300-300 = 4400 mm Menentukan nilai α berdasarkan persamaan 9. α1 =
= 0,315
karena dimensi balok typical maka : α1 = α2 = α3= α4 αm = ∑(αi)/n = (α1+ α2+ α3+ α4)/n = (0,315x4)/4 = 0,315 Perbandingan antara Ly dan Lx (β) β =
=
= 1,14
Menentukan tebal plat yang dibutuhkan h (mm), berdasarkan persamaan 10. h
=
=
(
)
= 147,343 mm
Menentukan tebal plat minimum (hmin) dan tebal plat maksimum (hmaks), berdasarkan persamaan 11 dan persamaan 12. hmaks
=
hmin
=
=
=
(
)
= 148,994 mm
= 117.596 mm
Jadi, diambil tebal plat = 150 mm = 15 cm untuk plat lantai parkir Pembebanan : Beban mati (qdl)
Beban sendiri plat
Beban super dead load (sdl)
Beban hidup (qll)
Beban terfaktor (qu) qu = 1,2 qdl + 1,6 qll = 1,2 . 5,2 + 1,6 . 4 = 12,64 KN/m2
= 24 KN/m3 . 0,15 m
= 3,6 KN/m2
= 1,6 KN/m2 qdl total= 5,2 KN/m2 = 4 KN/m2
Momen Rancangan Berdasarkan karakteristik plat diatas dan menggunakan teknik interpolasi, dari tabel A-14 dalam buku Dasar-dasar Perencanaan Beton bertulang, Kusuma, G. (1991), diperoleh faktor pengali momen sebagai berikut : Cx+ = 21 Cx- = 54 Cy+ = 25 Cx- = 59 + MIx = Cx . 0,001. qu. Lx2 = 21. 0,001. 12,64. (52) = 6,636 KNm MIy = Cy+. 0,001. qu. Lx2 = 25. 0,001. 12,64. (52) = 7,9 KNm Mtx = Cx-. 0,001. qu. Lx2 = -54. 0,001. 12,64. (52) = -17,064 KNm
48
Mty = Cy-. 0,001. qu. Lx2 = -59. 0,001. 12,64. (52) = -18,644 KNm Asumsi diameter tulangan di lapangan 10 mm sehingga As adalah 78,54 mm2 dan jarak tulangan di lapangan 125 mm sehingga : Ф mn > mu 0,8 . (As/s). fy . 0,85 . d > mu 0,8. (78,54/125) . 400. 0,85. 125 > mu 21,36 KNm > 18,644 KNm (memenuhi syarat perencanan)
3. ANALISIS STRUKTUR PELAT WATER TORN Data teknis : Mutu beton (fc) : 29,05 Mpa Mutu baja (fy) : 400 Mpa Beban lantai (qll) : 4 KN/m2 Selimut beton : 25 mm = 0,025 m Berat satuan spesi atau adukan : 22 KN/m2 Berat keramik : 0,24 KN/m2 Berat satuan beton bertulang : 24 KN/m3 - Lx1 : panjang plat efektif arah x - Ly1 : panjang plat efektif arah y - Mlx : momen lapangan arah x - Mtx : momen tumpuan arah x - Mly : momen lapangan arah y - Mty : momen tumpuan arah y Perhitungan : Panjang plat arah x (Ly) = 5 m Panjang plat arah y (Lx) = 3 m Asumsi menggunakan Balok 300 mm x 500 mm (B 30x50), berdasarkan persamaan 4 dan persamaan 5. Lyn = ly-1/2b3-1/2b4 = 5000-300-300 = 4400 mm Lxn = lx-1/2b3-1/2b4 = 3000-300-300 = 2400 mm Menentukan nilai α berdasarkan persamaan 9. α1 =
= 0,578
karena dimensi balok typical maka : α1 = α2 = α3= α4, sehingga : αm = ∑(αi)/n = (α1+ α2+ α3+ α4)/n = (0,315x4)/4 = 0,578 Perbandingan antara Ly dan Lx (β) β =
=
= 1,67
Menentukan tebal plat yang dibutuhkan h (mm), berdasarkan persamaan 10. h
=
=
(
)
= 112,27 mm
Menentukan tebal plat minimum (hmin) dan tebal plat maksimum (hmaks), berdasarkan persamaan 11 dan persamaan 12.
49
hmaks
=
hmin
=
=
=
(
)
= 119,65 mm
= 91,97 mm
Jadi, diambil tebal plat = 130 mm = 13 cm untuk plat lantai water torn. Pembebanan : Beban mati (qdl)
Beban sendiri plat
Beban super dead load
= 24 KN/m3 . 0,13 m qdl total
Beban hidup (qll)
Beban terfaktor (qu) qu = 1,2 qdl + 1,6 qll = 1,2 . 23,12 + 1,6 . 1,5 = 30,144 KN/m2
= 3,12 KN/m2 = 20 KN/m2 = 23,12 KN/m2 = 1,5 KN/m2
Momen Rancangan Berdasarkan karakteristik plat diatas dan menggunakan teknik interpolasi, dari tabel A-14 dalam buku Dasar-dasar Perencanaan Beton bertulang, Kusuma, G. (1991), diperoleh faktor pengali momen sebagai berikut : Cx+ = 14 Cx- = 57 Cy+ = 38 Cx- = 81 + MIx = Cx . 0,001. qu. Lx2 = 14. 0,001. 30,144. (32) = 3,798 KNm MIy = Cy+. 0,001. qu. Lx2 = 38. 0,001. 30,144. (32) = 10,309 KNm Mtx = Cx-. 0,001. qu. Lx2 = -57. 0,001. 30,144. (32) = -15,448 KNm Mty = Cy-. 0,001. qu. Lx2 = -81. 0,001. 30,144. (32) = -21,953 KNm Asumsi diameter tulangan di lapangan 13 mm sehingga As adalah 132,73 mm2 dan jarak tulangan di lapangan 100 mm sehingga : Ф mn > mu 0,8 . (As/s.fy) . 0,85 . ds > mu 0,8. (132,73/100). 400. 0,85. 105 > mu 37,91 KNm > 21,953 KNm (memenuhi syarat perencanan)
50
Lampiran 12 Perhitungan Analisis Struktur Balok Kontrol Penulangan Momen fy : 400 Mpa Fc’ : 37,35 Mpa jenis balok
b (mm)
∑ tulangan
Mu
jenis tulangan
As
as. Fy
0,85*fc'*b
a
h
Ds
d
B30X40
300
63,176
3
D16
602,88
241152
9524,25
25,320
400
30
370
B30X50
300
103,384
4
D19
803,84
321536
9524,25
33,760
500
50
450
B30X60
300
92,694
3
D19
602,88
241152
9524,25
25,320
600
50
550
B40X50
400
117,433
4
D22
803,84
321536
12699
25,320
500
30
470
B40X60
400
160,768
5
D22
1004,8
401920
12699
31,650
600
50
550
Mn (KNm)
d-a/2
Mn (Nmm)
ФMn
Status
εy
β1
β1.d-a
εc'
status
357,340
86173281,13
86,173
68,938
Aman
0,002
0,798
269,94
0,000188
Aman
433,120
139263717,6
139,263
111,410
Aman
0,002
0,798
325,34
0,000208
Aman
537,340
129580641,1
129,580
103,664
Aman
0,002
0,798
413,58
0,000122
Aman
457,340
147051308,2
147,051
117,641
Aman
0,002
0,798
349,74
0,000145
Aman
534,175
214695669
214,695
171,756
Aman
0,002
0,798
407,25
0,000155
Aman
Kontrol Penulangan Geser Fy Fc’
: 400 Mpa : 37,35 Mpa
jenis balok
b (mm)
Vu
H
ds
d
∑ x²y
Ф.1/24.√fc.∑ x²y
Ф.1/24.√fc.∑ x²y (KN)
Tu
Vc (N)
Vc (KN)
B30X40
300
68,75
400
30
370
26973000
5151391,738
5,151
19,433
113057,57
113,058
B30X50
300
103,59
500
50
450
28125000
5371404,465
5,371
34,007
137452,95
137,453
B30X60
300
45,95
600
50
550
34375000
6565049,902
6,565
25,51
167998,05
167,998
B40X50
400
77,49
500
30
470
64343000
12288436,53
12,288
11,161
191415,96
191,416
B40X60
400
189,68
600
50
550
67375000
12867497,81
12,867
56,694
223997,40
223,997
Vs (KN)
2/3.b.d.√fc' (N)
3.b.d.√fc' (KN)
status
Smaks
Sdipakai
Vs.s
fy.d
Av
-21,391
452248,3831
452, 2248
aman
185
150
-3208,64
148000
-0,02168
-21,68
0,667 106,731
550031,8172
550,032
aman
225
200
133,4098
180000
0,000741
0,741165
672261,11
672,261
aman
275
250
-26682,8
220000
-0,12129
-121,286
-88,096
765970,2344
765,970
aman
235
250
-22024
188000
-0,11715
-117,149
28,909
896348,1466
896,348
aman
275
250
7227,316
220000
0,032851
32,85144
Av (mm)
51
jenis balok
b (mm)
Vu
Vc (KN)
Av
S
s
D
Vs
Vs
Vn
ФVn
status
B30X40
300
68,75
113,058
250
150
174,5
349
200000
200
313,058
234,7935
aman
B30X50
300
103,59
137,453
250
150
213,75
427,5
200000
200
337,453
253,08975
aman
B30X60
300
45,95
167,998
250
100
263,75
527,5
200000
200
367,998
275,9985
aman
B40X50
400
77,49
191,416
333,33
150
213,75
427,5
266666,67
266,67
458,082
343,562
aman
B40X60
400
189,68
223,997
333,33
100
263,75
527,5
266666,67
266,67
490,663
367,99775
aman
Kontrol Penulangan Torsi ke-1 Fy Fc’
: 400 Mpa :37,35 Mpa b (mm)
jenis balok
h
ds
Aoh (mm²)
Ao
Tu (KNm)
Tu(N)
Tn
Tn.S
2.A0.fy.cotФ
B30X40
300
400
30
81600
69360
19,433
19433000
22862352,94
22862352941
55488000
B30X50
300
500
50
80000
68000
34,007
34007000
40008235,29
40008235294
54400000
B30X60
300
600
50
100000
85000
25,51
25510000
30011764,71
30011764706
68000000
B40X50
400
500
30
149600
127160
11,161
11161000
13130588,24
13130588235
101728000
B40X60
400
600
50
150000
127500
56,694
56694000
66698823,53
66698823529
102000000
Avt
begel terpasang
412,023
D10-100
735,446
D10-150
441,349
75.√fc'.b.S /1200.fy
b.S/3.fy
status
Ph (mm)
s (mm)
1982,023
1750,781
250
aman
1160
1782,112
1750,781
250
aman
1200
2653,3
3094,649
1750,781
250
aman
132,665
2653,3
2782,375
2334,375
333,33
132,665
2653,3
3307,210
2334,375
333,33
As
Avs
Avt+Avs
78,5
1570,00
78,5
1046,67
D13-100
132,665
129,075
D13-100
653,910
D13-100
Ph/8
s dipilih
79,21198
145
100
88,09771
150
150
1400
85,7383
175
100
aman
1560
95,36096
195
100
Aman
1600
80,22774
200
100
kesimpulan : jarak begel telah memenuhi standar perencanaan luas tulangan torsi total minimal telah memenuhi persyaratan berdasarkan pasal 13.6.5 SNI 03-2847-2002 yakni : Avt+Avs
>
75.√fc'.b.S/1200.fy
Avt+Avs
>
b.S/3.fy
berarti penggunaaan tulangan torsi memenuhi keamanan.
Kontrol Penulangan Torsi ke-2 Fy Fc’
: 400 Mpa : 37,35 Mpa
jenis balok
b (mm)
h
Tu (KNm)
Acp (mm²)
Pcp (mm)
Ф√fc'/12
Acp²/Pcp
(Ф√fc'/12) *(Acp²/Pcp)
B30X40
300
400
19,433
120000
1400
0,38196654
10285714,29
3928798,695
3,929
B30X50
300
500
34,007
150000
1600
0,38196654
14062500
5371404,465
5,371
B30X60
300
600
25,51
180000
1800
0,38196654
18000000
6875397,716
6,875
B40X50
400
500
11,161
200000
1800
0,38196654
22222222,22
8488145,328
8,488
B40X60
400
600
56,694
240000
2000
0,38196654
28800000
11000636,34
11,001
Status perlu tul. Torsi perlu tul. torsi perlu tul. torsi perlu tul. torsi perlu tul. torsi
52
Kontrol dimensi penampang balok terhadap momen torsi jenis balok
b (mm)
h (mm)
B30X40
300
400
30
81600
1160
68,75
B30X50
300
500
50
80000
1200
103,59
B30X60
300
600
50
100000
1400
45,95
B40X50
400
500
30
149600
1560
B40X60
400
600
50
150000
1600
Mpa
√Mpa
Vc
4,397
2,097
14,721
Ds
Aoh (mm²)
Ph
(vu/b.d)^2
Tu (KNm)
349
0,431
19,433
3,966
427,5
0,652
34,007
14,068
527,5
0,084
25,51
4,413
77,49
427,5
0,205
11,161
0,209
189,68
527,5
0,808
56,694
5,624
Vu
d
2.√fc'/3
Vc/b.d
Mpa
status
113057,57
4,074
1,080
3,865
Oke
3,837
137452,95
4,074
1,072
3,859
Oke
4,498
2,121
167998,05
4,074
1,062
3,852
Oke
0,415
0,644
191415,96
4,074
1,119
3,895
Oke
6,432
2,536
223997,4
4,074
1,062
3,852
Oke
Kesimpulan: Dimensi balok sudah memenuhi syarat.
53
Lampiran 13. Perhitungan Analisis Struktur Kolom 1. Gaya-gaya dalam maksimum yang dihasilkan dari program ETABS v 9.0.7 Vu2 (KN)
Vu3 (KN)
T (KNm)
Mu2 (KNm)
Mu3 (KNm)
Jenis Kolom
Pu (KN)
K100X50
3141,59
61,9
104,7
3,915
171,921
75,677
K140X50
3765,33
32,68
84,48
3,675
132,987
54,063
K40X40
117,78
10,33
9,05
0,664
11,742
15,153
K45X60
983,18
47,05
41,87
1,691
62,306
60,269
K45X70
2238,18
41,37
43,33
2,195
64,557
59,364
K50X100
2931,22
30,33
30,16
3,915
39,315
49,047
K50X50
882,77
32,03
87,58
0,838
113,929
46,418
K50X80
1401,21
19,51
4,9
3,482
7,817
18,94
K60X45
1142,29
23,33
18,98
1,691
28,377
37,753
K70X45
1186,03
44,13
55,31
2,195
75,453
57,83
K80X50
1977,57
52,08
50,07
3,501
100,176
102,643
Tinjauan Beban Aksial pada Penampang Kolom Fy : 400 Mpa Fc’ : 37,35 Mpa 2. Hasil Analisis Struktur Kolom terhadap Beban Aksial (Pn) JENIS KOLOM
Pu (KN)
D
As (mm2)
Cb
ab
Ccb =Pnb
Prb(N)
Prb(KN)
Ket
Εs
K100X50
3141,59
2808,24
27475
560,7
447,1583
7098078
4613751
4613,751
aman
0,0391
K140X50
3765,33
3311,98
20606,25
800,7
638,5583
10136314
6588604
6588,604
aman
0,0571
K40X40
117,78
-36,92
1607,68
203,4
162,2115
2059924
1338950
1338,95
aman
0,0123
K45X60
983,18
768,93
3967,39
322,5
257,1938
3674366
2388338
2388,338
aman
0,0212
K45X70
2238,18
1994,38
6838,92
381,6
304,326
4347715
2826015
2826,015
aman
0,0256
K50X100
2931,22
2597,87
27475
560,7
447,1583
7098078
4613751
4613,751
aman
0,0391
K50X50
882,77
698,97
6079,04
261,6
208,626
3311677
2152590
2152,59
aman
0,0166
K50X80
1401,21
1127,86
19625
440,7
351,4583
5578960
3626324
3626,324
aman
0,0301
K60X45
1142,29
928,04
3967,39
322,5
257,1938
3674366
2388338
2388,338
aman
0,0212
K70X45
1186,03
942,23
6838,92
381,6
304,326
4347715
2826015
2826,015
aman
0,0256
K80X50
1977,57
1704,22
19625
440,7
351,4583
5578960
3626324
3626,324
aman
0,0301
3. Hasil Analisis Struktur Kolom terhadap Momen Torsi (Tr)
Jenis Kolom
Tu
d
∑ tulangan terpasang
jenis tulangan (D)
∑x²y
Tr(Nmm)
Tr(KNm)
1,62E+08
24795434
24,795
25
2,33E+08
35576058
35,576
16
32768000
5006512
5,007
19
71188000
10876574
10,877
K100X50
3,915
934,5
56
25
K140X50
3,675
1334,5
42
K40X40
0,664
339
8
K45X60
1,691
537,5
14
54
Jenis Kolom
4.
Tu
d
∑ tulangan terpasang
jenis tulangan (D)
∑x²y
Tr(Nmm)
Tr(KNm)
K45X70
2,195
636
18
22
84878000
12968222
12,968
K50X100
3,915
934,5
56
25
1,62E+08
24795434
24,795
K50X50
0,838
436
16
22
74088000
11319655
11,320
K50X80
3,482
734,5
40
25
1,27E+08
19405123
19,405
K60X45
1,691
537,5
14
19
71188000
10876574
10,877
K70X45
2,195
636
18
22
84878000
12968222
12,968
K80X50
3,501
734,5
40
25
1,27E+08
19405123
19,405
Hasil Analisis Struktur Kolom terhadap Gaya Geser (Vr) dan Momen Torsi (Tr) Jenis Kolom
Vu
Vc
Vc(KN)
Vs (KN)
K100X50
104,7
475930,3
475,93
-301,43
K140X50
84,48
679645,8
679,65
K40X40
9,05
138119,1
138,12
K45X60
41,87
246368,4
K45X70
43,33
K50X100 K50X50
Vsr
Vsr(KN)
1903721
1903,72
-538,846
2718583
2718,58
-123,036
552476,4
552,48
246,37
-176,585
985473,7
985,47
291516,9
291,52
-219,3
1166067
1166,07
30,16
475930,3
475,93
-425,664
1903721
1903,72
87,58
222049,9
222,05
-76,0832
888199,5
888,20
K50X80
4,9
374072,6
374,07
-365,906
1496290
1496,29
K60X45
18,98
246368,4
246,37
-214,735
985473,7
985,47
K70X45
55,31
291516,9
291,52
-199,334
1166067
1166,07
K80X50
50,07
374072,6
374,07
-290,623
1496290
1496,29
55
Lampiran 15. Grafik perbandingan beban geser statik arah x dengan 0,8 statik
Grafik perbandingan beban geser statik arah x dengan 0,8 statik STATIK ARAH X
0,8 STATIK
45
40
35
Jumlah lantai
30
25
20
15
10
5
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Gaya geser (KN)
56
Lampiran 16. Grafik perbandingan beban geser statik arah y dengan 0,8 statik
Grafik perbandingan beban geser statik arah y dengan 0,8 statik statik arah y
0,8 statik
45
40
35
Jumlah lantai
30
25
20
15
10
5
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Gaya geser (KN)
57
58
