ANAL LISA DIME ENSI PILE E CAP POR RTAL MEL LINTANG AS “3C-3F F” PADA PR ROYEK PE EMBANGU UNAN GED DUNG KUL LIAH FAKUL LTAS EKO ONOMI US SU
LAPOR RAN
Dituliis untuk Meenyelesaikann Mata Kuliaah Tugas Akhir A Semester VI Pendidiikan Program m Diploma III oleh :
A AKIM L SIP PAYUNG N NIM . 10050 022080
HI KARLES SILALAH NIM . 11005023311
PROGRAM P M STUDI TEKNIK K SIPIL JURU USAN TEK KNIK SIPIIL POLITEK KNIK NEG GERI ME EDAN MEDA AN 20133
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat dan karuniaNya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas akhir ini dengan baik sebagaimana diharapkan. Tugas akhir ini berjudul “Analisa Dimensi Pile Cap Portal Melintang As ”3C-3F” Pada Proyek Bangunan Gedung Perkuliahan Fakultas Ekonomi Universitas Sumatera Utara” ini disusun guna melengkapi dan memenuhi persyaratan kelulusan pendidikan pada Program Studi Diploma III Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan. Untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, penyusun mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Drs. Syaiful Hazmi, M.T., Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Ir. Sudarto, M.T., Ketua Program Studi Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 4. Bapak Marcedes Purba, B.Sc., Ci.Eng., M.Sc., Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 5. Ibu Ernie Shinta Y S, S.T., M.T., dosen pembimbing penulisan Laporan Tugas Akhir; 6. Seluruh Dosen pengajar pada Program Studi Diploma III Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 7. Kedua Orang tua kami yang selalu memberikan dorongan secara moril dan materil serta doanya; 8. Kakak, adik dan seluruh keluarga besar kami; 9. Teman-teman mahasiswa Politeknik Negeri Medan; 10. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu yang telah membantu penyusun dalam menyelesaikan laporan ini.
Penyusun menyadari dalam penyusunan Tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan tentu saja jauh dari sempurna, karena keterbatasan kemampuan
penyusun. Untuk itu, penyusun selalu terbuka menerima saran dan kritik yang membangun untuk kesempurnaan laporan ini dan juga untuk kebaikan di masa yang akan datang sehingga dapat bermanfaat bagi semua pihak. Medan, Agustus 2013
Hormat Kami Penulis;
AKIM L SIPAYUNG NIM . 1005022080
KARLES SILALAHI NIM . 1105023311
ABSTRAK
Analisis Dimensi Pile Cap Portal Melintang As “3C-3F” Pada Proyek Pembangunan Gedung Kuliah Fakultas Ekonomi Usu Pile cap merupakan salah satu elemen penting dari suatu struktur. Hal ini dikarenakan pile cap memiliki peranan penting dalam pendistribusian beban struktur ke tiang pancang untuk kemudian diteruskan ke dalam tanah. Pada umumnya para geotechnical dan structure engineer jika mendesain pondasi dalam (deep foundation) jarang sekali memperhitungkan kontribusi pile cap. Padahal sering sekali dimensi pile cap cukup besar dan tebal. Ada dua pendekatan umum dalam mendesain sebuah pile cap. Pada pendekatan pertama, pile cap dianggap sebagai balok tinggi dan dirancang untuk geser pada bagian kritis. Metode lain yang dapat digunakan adalah metode strut and tie, yaitu dengan membagi struktur dalam dua daerah yakni, daerah D dan B. Dimana, daerah yang tidak lagi datar dan tegak lurus garis netral sebelum dan sesudah ada tambahan lentur yang dirincikan oleh regangan nonlinear, disebut daerah D (Distrubed atau Discontinuity) dan daerah dimana berlaku hukum Bernoulli disebut daerah B (Bending atau Bernoulli).Dalam metode ini, kekuatan tekan diasumsikan akan didistribusikan melalui strut tekan tanpa perkuatan ke daerah nodal pada masing-masing titik tiang pancang dan kekuatan tarik yang terjadi di antara tiang diberikan oleh tegangan tie yang dibentuk oleh penguat (tulangan). Dari hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan, terdapat perbedaan hasil yang cukup signifikan dari kedua metode ini. Dimana hasil perencanaan dengan metode strut and tie memberikan luas tulangan sebesar 9619,56 mm2 yakni bagian tie digunakan 12 D19 yang ditempatkan di atas pile ( bor pile), sedangkan pada daerah di antara bor pile ( diluar dari pada tie) digunakan 7 D16. Dengan metode konvensional diperoleh luas tulangan sebesar 4247,43 mm2 dengan tulangan 16 D13. Diperoleh tulangan yang lebih besar dengan Metode Strut and Tie. Dari penulisan Tugas Akhir ini dapat disimpulkan keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan metode strut and tie adalah kemudahan dalam perhitungan gaya dan dapat menganalisa aliran gaya yang terjadi sehingga letak tulangan tepat ditempat yang dibutuhkan sehingga fungsi kerja tulangan menjadi lebih efektif. Disarankan melakukan perencanaan dengan metode strut and tie, diharapkan menguasai truss analogi atau analisa rangka batang dengan benar. Karena tidak adanya aturan yang pasti dalam memilih banyaknya alternatif pilihan model rangka penyusun strut and tie model, maka diharapkan dibutuhkan kesabaran dalam memilih model rangka. Kata kunci : pile cap, ACI building code, strut and tie model.
DAFTAR ISI
Lembar Persetujuan ..................................................................................................... i Lembar Pengesahan ..................................................................................................... ii Kata Pengantar ............................................................................................................. iii Abstrak ......................................................................................................................... v Daftar Isi ...................................................................................................................... vi Daftar Tabel ................................................................................................................. viii Daftar Gambar ............................................................................................................. ix BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ................................................................................................. 1 B. Perumusan Masalah ......................................................................................... 2 C. Pembatasan Masalah ........................................................................................ 2 D. Tujuan .............................................................................................................. 3 E. Manfaat ............................................................................................................ 3 F. Metodologi ....................................................................................................... 3 G. Jadwal Persiapan .............................................................................................. 4 H. Sistematika Penulisan ...................................................................................... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pembebanan ..................................................................................................... 6 1. Beban Mati ................................................................................................. 6 2. Beban Hidup .............................................................................................. 8 3. Beban Gempa ............................................................................................. 9 B. Pile Cap ............................................................................................................ 10 C. Analogi Kerangka (Truss Analogy) ................................................................. 11 D. Strut and Tie Model ......................................................................................... 14 1. Penentuan Daerah D dan B Strut and Tie Model....................................... 17 2. Asumsi Perancangan Strut and Tie Model ................................................ 21 E. Analisis Penyebaran Tegangan ........................................................................ 21 F. Metode Perambahan Beban (Load-Path Method) ........................................... 25 G. Elemen dari Strut and Tie Model ..................................................................... 27 1. Elemen Tekan (Strut) ................................................................................. 27 2. Elemen Tarik (Tie) ..................................................................................... 29
3. Elemen Nodal ............................................................................................ 31 4. Kriteria Keruntuhan pada Beton ................................................................ 32 H. Pembuatan Model Strut and Tie ...................................................................... 33 I. Prosedur untuk Pemodelan Strut and Tie ........................................................ 33 1. Keputusan penting dalam mengembangkan Model Strut and Tie ............. 34 2. Susunan Geometri Model Strut and Tie .................................................... 34 3. Faktor Reduksi dan Penyebaran Tegangan dalam Strut and Tie ............... 35 4. Penunjang (Strut) ....................................................................................... 35 4.1 Desain Strut.......................................................................................... 35 4.2 Pemilihan Kuat Tekan Efektif Beton untuk Strut ................................ 36 5. Node dan Nodal Zone ................................................................................ 37 5.1 Klasifikasi Node dan Nodal Zone ........................................................ 37 5.2 Hubungan antara Dimensi Zona Nodal ............................................... 38 5.3 Kuat Tekan Efektif Nodal Zone........................................................... 38 6. Pengikat (Tie) ............................................................................................. 39
BAB III DATA PERENCANAAN A. Tinjauan Umum ............................................................................................... 40 1. Data Primer ................................................................................................ 40 1.1 Data Proyek.......................................................................................... 40 1.2 Struktur Utama ..................................................................................... 40 2. Data Sekunder ............................................................................................ 41
BAB IV PERHITUNGAN A. Desain Pile Cap dengan Metode Strut and Tie ................................................ 42 B. Desain Pile Cap dengan Metode Konvensional ............................................... 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ...................................................................................................... 60 B. Saran ................................................................................................................ 60 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. x LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Jadwal Persiapan, Pelaksanaan dan Penulisan Laporan Tugas Akhir ............ 4 Tabel 2 Berat sendiri bangunan dan komponen gedung .............................................. 6 Tabel 3 Beban Hidup ................................................................................................... 8 Tabel 4 Hasil Pembahasan ........................................................................................... 59
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pola retak pada balok akibat beban P (momen dan gaya lintang) ........... 12 Gambar 2.2 Analogy kerangka untuk balok beton bertulang menurut Morsch........... 12 Gambar 2.3.a Model kerangka dengan sambungan sendi yang sederhana .................. 13 Gambar 2.3.b Analogi kerangka distribusi gaya pada balok tinggi ............................. 13 Gambar 2.3.c Model kerangka dari elemen beton bertulang ....................................... 14 Gambar 2.4 Elemen-elemen dalam Strut and Tie Model ............................................ 15 Gambar 2.5 Prinsip St.Venant ..................................................................................... 16 Gambar 2.6 Daerah D dimana distribusi regangan nonlinear disebabkan oleh diskontinuitas geometri, statika dengan atau tanpa diskontinuitas Geometri .................................................................................................. 18 Gambar 2.7 Gambar menunjukkan prosedur penentuan penentuan daerah D dan B pada kolom dengan beban terpusat ............................................ 19 Gambar 2.8 Gambar menunjukkan prosedur penentuan penentuan daerah D dan B pada balok yang mengalami diskontinuitas geometri................ 20 Gambar 2.9 Gambar menunjukkan prosedur penentuan penentuan daerah D dan B pada balok yang ditumpu langsung pada dua tumpuan terpusat ..................................................................................................... 20 Gambar 2.10 Trayektori tegangan utama pada daerah B dan daerah D ...................... 23 Gambar 2.11 Distribusi tegangan utama dan strut and tie model ................................ 24 Gambar 2.12 Distribusi tegangan elastis akibat beban terpusat dengan lokasi beban dan landasan yang besarnya berbeda .......................................... 24 Gambar 2.13 Trayektori tegangan utama tiga dimensi ................................................ 25 Gambar 2.14 Aliran load-path dengan dua beban reaksi ............................................ 26 Gambar 2.15 Strut-and-tie model dengan beban terpusat............................................ 26 Gambar 2.16 Variasi bentuk geometri strut ................................................................. 29 Gambar 2.17.a Menunjukkan titik pertemuan antara strut dan tie............................... 30 Gambar 2.17.b Tie digeser ke bawah (selimut beton menipis) yang mengakibatkan perubahan dimensi pada elemen titik simpul (truss node element) ....................................................... 30 Gambar 2.18 Jenis-jenis node pada strut and tie model .............................................. 32
