PERBANDINGAN ANTARA PERHITUNGAN GAYA DALAM MENGGUNAKAN METODE MATRIKS DENGAN PROGRAM ANALISA STRUKTUR DAN PERHITUNGAN PENULANGAN PADA BALOK PORTAL MELINTANG AS 1-1 PADA PROYEK PEMBANGUNAN PERUMAHAN DE CASA VILLA MEDAN LAPORAN Ditulis untuk Menyelesaikan Mata Kuliah Tugas Akhir Semester VI Pendidikan Program Diploma III oleh:
HARDIYANTI SAFITRI NIM. 1105021025
ROKIYAH NIM. 1105021048
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat dan karunia-Nya laporan ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Laporan yang berjudul “Perbandingan antara Perhitungan Gaya Dalam Menggunakan Metode Matriks dengan Program Analisa Struktur dan Perhitungan Penulangan pada Balok Portal Melintang As 1-1 pada Proyek Pembangunan Perumahan De Casa Villa Medan” merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir pada Pendidikan Program Diploma III Politeknik Negeri Medan. Laporan ini mengkaji tentang analisa perhitungan penulangan balok portal melintang dengan metode matriks dan program analisa struktur. Dalam proses penulisan ini, Penulis mendapatkan bimbingan dan bantuan baik berupa materi, moral, motivasi dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini sudah selayaknya Penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Drs. Samsudin Silaen, M.T., Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Drs. Bintarto P. Seputro, S.T., M.T., Dosen Pembimbing kami yang telah banyak memberikan arahan dan saran dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini; 4. Bapak Drs. Yulfalentino, M.T., Dosen wali kelas SI-6C; 5. Ibu Erni Shinta Y. S., Ketua Penguji Sidang. 6. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 7. Bapak Saripuddin, A.Md, Project Manager di proyek yang telah banyak membantu dalam pengumpulan data dan memberi penjelasan tentang proyek; 8. Orang Tua tercinta dan seluruh keluarga yang telah memberi dukungan moral dan material;
v
9. Rekan-rekan dan seluruh pihak yang tidak mungkin kami sebutkan satu persatu yang turut memberikan dukungan moral. Laporan ini merupakan hasil karya Penulis dan bukan merupakan plagiat. Penulis menyadari mungkin dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan. Untuk itu Penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca. Akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca, terutama yang berkecimpungan di bidang Teknik Sipil.
Medan,
Agustus 2014
Hormat Penulis,
Penulis I,
Penulis II,
HARDIYANTI SAFITRI NIM. 1105021025
ROKIYAH NIM. 1105021048
vi
ABSTRAK PERBANDINGAN ANTARA PERHITUNGAN GAYA DALAM MENGGUNAKAN METODE MATRIKS DENGAN PROGRAM ANALISA STRUKTUR DAN PERHITUNGAN PENULANGAN PADA BALOK PORTAL MELINTANG AS 1-1 PADA PROYEK PEMBANGUNAN PERUMAHAN DE CASA VILLA MEDAN Perencanaan konstruksi gedung bertingkat tidak lepas dari perhitungan portal karena konstruksi ini akan menghasilkan beban-beban yang akan diterima oleh struktur yang semua dapat diketahui dengan melakukan perhitungan portal. Portal adalah satu sistem yang terdiri dari bagian-bagian struktur yang saling berhubungan, yang berfungsi sebagai satu kesatuan yang lengkap yang berdiri sendiri dengan atau tanpa bantuan diafragma-diafragma horizontal atau sistemsistem ikatan lantai. Portal terdiri dari susunan pondasi, kolom, dan balok yang masing masing membutuhkan tulangan. Fungsi tulangan adalah untuk memperkuat beton, dimana sifat beton ini sendiri adalah getas atau mudah patah. Dalam tugas akhir ini penulis membahas tentang “Perhitungan Gaya Dalam Portal” dengan metode matriks dan program analisa struktur. Untuk melakukan perhitungan ini harus memperhatikan pembebanan, dimana pembebanan didasarkan pada asumsi bahwa struktur yang ditinjau, dirancang untuk memikul beban yang mungkin bekerja padanya. Pembebanan ini terdiri dari beban mati, beban hidup, beban gempa, beban angin, beban khusus. Penulis memilih topik tersebut karena metode perhitungan yang digunakan sudah pernah dipelajari dalam proses belajar mengajar selama duduk dibangku kuliah dan melihat kemajuan teknologi yang cukup pesat membuat penulis untuk lebih memperdalam pengetahuan tentang perhitungan portal dengan menggunakan program analisa struktur. Dari hasil perhitungan gaya-gaya dalam dengan metode matriks dan program analisa struktur diperoleh sedikit perbedaan karena perhitungan dengan program analisa struktur lebih teliti dibandingkan dengan metode matriks. Apabila dibandingkan dengan perencanaan di proyek hasil perhitungan yang diperoleh penulis lebih besar disebabkan karena dalam perencanaan hanya mengasumsikan dimensi kostruksi untuk menahan beban gempa. Pada umumnya konstruksi properti didesain seekonomis mungkin untuk kebutuhan dagang. Kata Kunci: Portal, Penulangan Portal, Metode Matriks dan Program Analisa Struktur.
vii
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL ............................................................................................. i LEMBAR PERSETUJUAN.............................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii LEMBAR MOTTO ........................................................................................... iv KATA PENGANTAR ...................................................................................... v ABSTRAK ...................................................................................................... vii DAFTAR ISI .................................................................................................. viii DAFTAR TABEL .............................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xi DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1 A. Latar Belakang Pemilihan Topik ..................................................... 1 B. Perumusan Masalah ......................................................................... 2 C. Tujuan Pembahasan ......................................................................... 2 D. Manfaat ............................................................................................ 3 E. Teknik Pengumpulan dan Pengolahan Data .................................... 3 F. Jadwal Persiapan, Pelaksanaan (Studi Kasus/Penelitian Terapan) dan Penulisan Laporan TA ............................................................... 5
BAB II TINJAUAN UMUM MENGENAI PERUSAHAAAN .................... 6 A. Penjelasan Perusahaan ..................................................................... 6 B. Struktur Organisasi Lapangan Perusahaan....................................... 9
BAB III. TINJAUAN KEPUSTAKAAN ..................................................... 14 A. Portal .............................................................................................. 14 B. Kolom............................................................................................. 14 C. Balok .............................................................................................. 15 D. Lebar Flens Efektif Balok T .......................................................... 18
viii
E. Pembebanan ................................................................................... 19 F. Perhitungan Portal dengan Metode Matriks ................................... 23 G. Penulangan ..................................................................................... 35 H. Metode Perhitungan menggunakan Program Analisa Struktur...... 37
BAB IV HASIL PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA .......... 41 A. Hasil Pengumpulan Data ................................................................ 41 B. Pengolahan Data dengan Metode Matriks ..................................... 43 C. Pengolahan Data dengan Metode Perhitungan Program Analisa Struktur ........................................................................................... 62
BAB V PENUTUP .......................................................................................... 97 A. Kesimpulan .................................................................................... 97 B. Saran............................................................................................... 98
DAFTAR KEPUSTAKAAN ......................................................................... 99 LAMPIRAN
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Jadwal Penulisan Laporan TA ............................................................. 5 Tabel 2. Tebal Penutup Beton Minimum .......................................................... 18 Tabel 3. Beban Hidup pada Lantai Gedung ..................................................... 20 Tabel 4. Koefisien Reduksi Beban Hidup ........................................................ 21 Tabel 5. Matriks [A] 4 x 4 .................................................................................. 25 Tabel 6. Matriks [B] 4 x 4 ................................................................................... 25 Tabel 7. Matriks [S]4 x 4 .................................................................................... 27 Tabel 8. Faktor Keutamaan untuk Berbagai Jenis Gedung .............................. 32 Tabel 9. Faktor Jenis Struktur-K ....................................................................... 33 Tabel 10. Distribusi Gaya Geser Horizontal Total akibat Gempa kesepanjang Tinggi Gedung dalam Arah X dan Y untuk setiap Portal................ 48 Tabel 11. Waktu Getar Bangunan dalam Arah Y (Ty) .................................... 49
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Struktur Organisasi Proyek Perumahan De Casa Villa Medan ...... 10 Gambar 2. Kombinasi Pembebanan Balok ...................................................... 16 Gambar 3. Pengaruh Bekerjanya Momen pada Balok ...................................... 16 Gambar 4. Pembebanan pada Balok Kantilever .............................................. 16 Gambar 5. Pengaruh Bekerjanya Momen pada Balok Kantilever ................... 16 Gambar 6. Balok T sebagai Bagian Sistem Lantai .......................................... 19 Gambar 7. Freebody Matriks Statis [A] ........................................................... 24 Gambar 8. Matriks Kekakuan Elemen [S] ....................................................... 26 Gambar 9. Momen Primer Segi Empat Beban Merata .................................... 29 Gambar 10. Momen Primer Segitiga Beban Merata ........................................ 30 Gambar 11. Momen Primer Trapesium Beban Merata .................................... 30 Gambar 12. Denah Amplop pada As 1-1 Lantai .............................................. 49 Gambar 13. Denah Amplop pada As 1-1 Lantai 1 dan 2 ................................. 50 Gambar 14. Beban Ekivalen Trapesium Panjang 3 m ..................................... 50 Gambar 15. Beban Ekivalen Trapesium Panjang 2,15 m ................................ 51 Gambar 16. Beban Ekivalen Segitiga Panjang 1,85 m .................................... 51 Gambar 17. Beban Gravitasi Balok Lantai 3 ................................................... 52 Gambar 18. Beban Gravitasi Balok Lantai 2 ................................................... 53 Gambar 19. Beban Gravitasi Balok Lantai 1 ................................................... 55 Gambar 20. Menentukan Parameter Template................................................. 64 Gambar 21. Kotak Dialog Define Grid System Data ....................................... 65 Gambar 22. Antarmuka Program Analisa Struktur ......................................... 65 Gambar 23. Antarmuka Program Analisa Struktur dengan Jendela Y- Z Plane66 Gambar 24. Pemberian Perletakan Jepit .......................................................... 67 Gambar 25. Kotak Dialog Joint Restrains ....................................................... 67 Gambar 26. Menggunakan Perletakan Jepit..................................................... 68 Gambar 27. Kotak Dialog Display Options for Active Window ...................... 69 Gambar 28. Hasil Label Batang dan Titik ....................................................... 69
xi
Gambar 29. Kotak Dialog Define Load Pattern .............................................. 71 Gambar 30. Hasil Pendefinisian Beban ........................................................... 71 Gambar 31. Kotak Dialog Define Load Combination ..................................... 72 Gambar 32. Kotak Dialog Load Combination Data ........................................ 72 Gambar 33. Setting Kombinasi 1,2 DL + 1,6 LL ............................................. 73 Gambar 34. Setting Kombinasi 1,05 DL + 0.63 LL + 1.05 E .......................... 74 Gambar 35. Setting Kombinasi 1,05 DL + 0.63 LL – 1,05 E .......................... 74 Gambar 36. Setting Kombinasi 0,9 DL + E ..................................................... 75 Gambar 37. Setting Kombinasi 0,9 DL – E ..................................................... 75 Gambar 38. Hasil Kombinasi Pembebanan ..................................................... 76 Gambar 39. Penentuan Beban Mati Merata ..................................................... 76 Gambar 40. Pemberian Beban Mati Merata ..................................................... 77 Gambar 41. Hasil Pembebanan Beban Mati Merata Balok Lantai 3 ............... 78 Gambar 42. Hasil Beban Merata Mati ............................................................. 79 Gambar 43. Penentuan Beban Hidup Merata ................................................... 80 Gambar 44. Pemberian Beban Hidup Merata .................................................. 80 Gambar 45. Hasil Pembebanan Beban Mati Merata Balok Lantai 3 ............... 81 Gambar 46. Hasil Beban Merata Hidup ........................................................... 82 Gambar 47. Pemberian Beban Gempa ............................................................. 83 Gambar 48. Pemberian Data Beban Gempa .................................................... 83 Gambar 49. Hasil Beban Gempa...................................................................... 84 Gambar 50. Kotak Dialog Define Material ..................................................... 85 Gambar 51. Penentuan Property Material Beton ............................................ 85 Gambar 52. Hasil Pemberian Material Beton .................................................. 86 Gambar 53. Kotak Dialog Frame Properties ................................................... 86 Gambar 54. Kotak Dialog Add Frame Section Property ................................. 87 Gambar 55. Kotak Dialog Pilihan Concrete .................................................... 87 Gambar 56. Pengisian Data Tulangan untuk Balok ......................................... 88 Gambar 57. Hasil Dimensi BALOK 1 ............................................................. 89 Gambar 58. Pengisian Data Tulangan untuk Kolom ....................................... 89 Gambar 59. Hasil Dimensi Kolom ................................................................... 90
xii
Gambar 60. Pemberian Dimensi Kolom .......................................................... 91 Gambar 61. Kotak Dialog Frame Properties ................................................... 91 Gambar 62. Hasil Pendefinisian Dimensi Kolom ............................................ 92 Gambar 63. Hasil Pendefenisian Dimensi Frame ............................................ 93 Gambar 64. Kotak Dialog Set Load Cases to Run ........................................... 93 Gambar 65. Hasil Deformasi Struktur Portal ................................................... 94 Gambar 66. Tampilan setelah Selesai Analisis Model..................................... 94 Gambar 67. Parameter Bidang Momen akibat Beban Mati ............................. 95
xiii
LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 Gambar 1. Pembagian Wilayah Gempa untuk Indonesia Gambar 2. Koefisien Gempa Dasar untuk Berbagai Wilayah Gempa Gambar 3. Penentuan NP Gambar 4. Penentuan NF
LAMPIRAN 2 Perhitungan Matriks Akibat Beban Gempa Gambar 5. Hasil Distribusi Gaya Geser Horizontal Akibat Gempa kesepanjang Tinggi Gedung dalam Arah Y
LAMPIRAN 3 Perhitungan Matriks Akibat Beban Gravitasi Mati Gambar 6. Hasil Pembebanan Gravitasi Mati
LAMPIRAN 4 Perhitungan Matriks Akibat Beban Gravitasi Hidup Gambar 7. Hasil Pembebanan Gravitasi Hidup
LAMPIRAN 5 Tabel 1.Momen Rencana Balok
LAMPIRAN 6 Perhitungan Matriks Gambar Bidang Momen Hasil Disain Program Analisa Struktur
LAMPIRAN 7 Perhitungan Penulangan Program Analisa Struktur Tabel 2. Penulangan Tumpuan Negatip
xiv
Tabel 3. Penulangan Tumpuan Positip Table 4. Penulangan Lapangan
LAMPIRAN 8 Tabel 5. Perhitungan Momen Lapangan Akibat Gravitasi Mati Tabel 6. Perhitungan Momen Lapangan Akibat Gravitasi Hidup Perhitungan Penulangan Metode Matriks Tabel 7. Penulangan Tumpuan Negatip Tabel 8. Penulangan Tumpuan Positip Tabel 9. Penulangan Lapangan
LAMPIRAN 9 Gambar Bestek Kartu Bimbingan Mahasiswa
xv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Pemilihan Topik Dalam rangka meningkatkan kesejahteraan rakyat yang merupakan bagian dari cita-cita bangsa Indonesia, pemerintah sedang giat-giatnya melaksanakan
pembangunan
sarana
dan
prasarana.
Pelaksanaan
pembangunan di Indonesia terhambat karena kekurangan tenaga ahli. Selama ini kita selalu mendatangkan tenaga ahli dari luar negeri untuk melaksanakan pembangunan di Indonesia, akan tetapi hal ini akan menyita banyak biaya. Pemerintah telah mengambil kebijaksanaan dalam mempotensikan tenagatenaga yang berada di dalam negeri dengan membentuk suatu lembaga pendidikan yang disebut Politeknik. Politeknik Negeri Medan adalah salah satu perguruan tinggi negeri di Indonesia yang merupakan jalur pendidikan keahlian terapan pada tingkat pendidikan tinggi yang membekali lulusannya dengan keterampilan yang didukung dengan pengetahuan dasar yang cukup dan disiplin yang tangguh. Teknik Sipil merupakan salah satu bidang di bawah naungan jurusan di Politeknik Negeri Medan yang menuntut keterampilan dan kecermatan dalam melaksanakan pembangunan. Mahasiswa jurusan Teknik Sipil merupakan calon-calon tenaga ahli yang berpotensi dalam melaksanakan pembangunan. Suatu perencanaan proyek pembangunan yang tidak mengikuti ketentuan-ketentuan yang berlaku akan banyak menimbulkan masalah baik bagi perencana itu sendiri, bagi pelaksana, maupun bagi pengguna bangunan. Oleh karena itu, perlu dibuat suatu perencanaan yang matang yang dapat langsung diterapkan di lapangan. Selain itu, untuk mencapai hasil yang diharapkan pelaksana-pelaksana yang terlibat dalam proyek harus benarbenar terampil dan mampu melaksanakan ketentuan-ketentuan sesuai dengan kegiatan yang telah direncanakan.
1
Penyimpangan pelaksanaan kegiatan dari yang telah direncanakan sebelumnya sangat sering terjadi di lapangan. Masih banyak hal lain yang menyebabkan mutu bangunan sering tidak sesuai dengan yang diharapkan. Inilah yang mendorong penulis tertarik untuk membahas topik ini. Dalam laporan ini, penulis akan membahas perbandingan antara perhitungan gaya dalam menggunakan metode matriks dengan program analisa struktur pada balok portal melintang as 1-1 pada proyek pembangunan perumahan De Casa Villa Medan. Karena data yang sesuai dengan topik tersebut dapat ditemukan pada lokasi tersebut dan lokasi itu tidak terlalu jauh dengan
tempat
tinggal
penulis
kemudian
penulis
merasa
mampu
melakukannya, maka penulis cenderung untuk memilih topik dan lokasi tersebut.
B. Perumusan Masalah Adapun beberapa masalah yang timbul dalam pembahasan ini yaitu: 1. Bagaimana perhitungan gaya-gaya dalam pada portal as 1-1 pada Proyek Pembangunan Perumahan De Casa Villa Medan? 2. Bagaimana perhitungan penulangan portal as 1-1 pada Proyek Pembangunan Perumahan De Casa Villa Medan? 3. Apakah perhitungan penulangan portal as 1-1 pada Proyek Pembangunan Perumahan De Casa Villa Medan yang sudah direncanakan oleh konsultan memenuhi persyaratan kekuatan berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI)?
C. Tujuan Pembahasan Tujuan pembahasan dalam laporan ini adalah: 1. Untuk mengetahui bagaimana perhitungan gaya-gaya dalam portal as 1-1 pada Proyek Pembangunan Perumahan De Casa Villa Medan.
2
2. Untuk mengetahui bagaimana perhitungan penulangan balok portal as 1-1 pada Proyek Pembangunan Perumahan De Casa Villa Medan. 3. Untuk mengetahui apakah perhitungan yang direncanakan oleh konsultan perencana untuk proyek tersebut memenuhi persyaratan kekuatan berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI).
D. Manfaat Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi: 1. Mahasiswa akan mengetahui cara menghitung gaya-gaya dalam pada portal. 2. Mahasiswa akan mengetahui cara menghitung penulangan portal. 3. Mahasiswa mengetahui standar penulangan berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI).
E. Teknik Pengumpulan dan Pengolahan Data 1. Teknik Pengumpulan Data: a. Melakukan studi pustaka dengan mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan topik yang dibahas pada laporan Tugas Akhir ini. b. Mempelajari gambar bestek dan rencana kerja. c. Mengadakan konsultasi dan wawancara langsung dengan pihak CV. Langit Biru Tetap Cemerlang sebagai konsultan perencana dan sekaligus sebagai kontraktor atau pelaksana Proyek Pembangunan Perumahan De Casa Villa Medan. d. Prosedur pengumpulan data 1) Konsultan pelaksana menyerahkan data dalam bentuk fotocopy dan file, antara lain: a) Gambar rencana (bestek); b) Data yang dianalisis oleh konsultan perencana (RAB).
3
2) Melakukan tanya jawab kepada konsultan pelaksana tentang data yang kurang dipahami yang diperoleh dari lapangan;
2. Teknik Pengolahan Data: a. Menggunakan metode matriks dan program analisa struktur; b. Prosedur pengolahan data adalah: 1) Menentukan geometri model struktur; 2) Mendefinisikan data-data, antara lain: a) Jenis dan kekuatan bahan; b) Dimensi penampang elemen struktur; c) Macam beban; d) Kombinasi pembebanan. 3) Menempatkan (assign) data yang telah didefinisikan ke model struktur, seperti: a) Data penampang; b) Data beban. 4) Memeriksa input data; 5) Analisis mekanika teknik (MT); 6) Desain struktur beton sesuai SK SNI T-15-1991-03;
4
F. Jadwal Persiapan, Pelaksanaan (Studi Kasus/Penelitian Terapan) dan Penulisan Laporan TA Tabel 1. Jadwal Penulisan Laporan TA NO. KEGIATAN APR A. Persiapan: Memilih jenis TA (Perencanaan 1 atau Riset dan mengajukan judul Bimbingan tahap awal (proposal atau 2 penetapan judul dan topik bahasan) Mendapatkan persetujuan proposal 3 atau judul TA 4 Bimbingan untuk pelaksanaan TA B. Pelaksanaan: 5 Bimbingan untuk pengumpulan data 6 Pengumpulan data 7 Bimbingan untuk pengolahan data 8 Pengolahan data C. Pelaporan: 9 Bimbingan untuk penulisan Bab I 10 Penulisan Bab I (Pendahuluan) Bimbingan untuk penulisan Bab II 11 dan Bab III Penulisan Bab II (Tinjauan Umum 12 mengenai Perusahaan) Penulisan Bab III (Tinjauan 13 Kepustakaan) 14 Bimbingan untuk penulisan Bab IV Penulisan Bab IV (Pengumpulan 15 Data dan Pengolahan Data) Penulisan Bab V (Simpulan dan 16 Saran) Bimbingan tahap akhir 19 (Penyempurnaan Laporan TA 20 Penyempurnaan Laporan TA
5
MEI
JUNI
JULI
AGS
