Permasalahan utama dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah bagaimana merencanakan struktur gedung yang menggunakan flat slab dengan sistem ganda. Tujuan secara rinci dari permasalahan Tugas Akhir ini yaitu: 1. Bagaimana merencanakan dmensi – dimensi dari struktur utama yang menggunakan flat slab? 2. Bagaimana memodelkan struktur bangunan yang menggunakan flat slab pada program ETABS? 3. Bagaimana merencanakan shear wall dengan aturan dual system? 4. Bagaimana merencanakan penulangan dari struktur– struktur utama yang didapat dari hasil analisa ETABS?
MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG PERKANTORAN THE BELLEZZA OFFICE JAKARTA SELATAN MENGGUNAKAN FLAT SLAB Nama Mahasiswa : NRP : Jurusan : Dosen Konsultasi :
Silvanus 3105 100 114 Teknik Sipil FTSP-ITS Endah Wahyuni, ST., MSc., Ph.D Dr.techn. Pujo Aji, ST, MT
Abstrak Dalam perencanaan gedung bertingkat terdapat kecenderungan untuk melakukan penghematan. Penghematan boleh dilakukan asalkan tidak mengurangi unsur kekuatan gedung tersebut. Salah satu alternatif pemecahannya adalah dengan menggunakan struktur flat slab. Flat slab dicirikan dengan tidak adanya balok sepanjang garis kolom dalam, namun balok tepi luar boleh jadi ada atau tidak, disesuaikan dengan kebutuhan. Flat slab mempunyai kekuatan geser yang cukup dengan adanya salah satu atau kedua hal berikut, pertama adanya drop panel yang merupakan penebalan plat di daerah kolom, kedua dibuatnya kepala kolom yaitu pelebaran yang mengecil dari ujung kolom atas (Chu Kia Wang dan Charles G. Salmon 1990). Dalam ilmu struktur terdapat satu sistem struktur yang beban gravitasinya dipikul sepenuhnya oleh rangka utama, sedangkan beban lateralnya dipikul oleh rangka utama sekurang-kurangnya 25% dan sisanya oleh shearwall. Sistem ini dikenal dengan nama sistem ganda, dimana gedung THE BELLEZZA ini direncanakan berada di zone gempa 3 dan direncanakan dengan sistem ganda.
1.3
Maksud dan Tujuan Tujuan secara umum dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah agar dapat merencanakan struktur gedung yang menggunakan flat slab dengan sistem ganda. Tujuan secara rinci yang diharapkan dari perencanaan struktur gedung ini adalah sebagai berikut : 1. Dapat mengetahui dimensi–dimensi dari struktur utama. 2. Dapat membuat pemodelan struktur bangunan yang menggunakan flat slab pada program ETABS untuk kemudian dianalisa sesuai dengan SNI 03-1726-2002 dan kemudian dipakai dalam perhitungan struktur utama. 3. Dapat merencanakan shear wall yang perencanaannya sesuai dengan aturan dual system. 4. Dapat menghitung tulangan yang dibutuhkan oleh struktur utama.
Kata kunci : flat slab, sistem ganda, beton 1.4
Batasan Masalah Dalam penyusunan tugas akhir ini permasalahan akan dibatasi sampai dengan batasan–batasan sebagai berikut : 1. Pada perencanaan ini tidak meninjau analisa biaya dan manajemen konstruksi didalam menyelesaikan pekerjaan proyek. 2. Tidak meninjau segi arsitekturalnya. 3. Tidak merencanakan pondasi. 4. Mutu beton dan tulangan struktur digunakan f’c=30 Mpa dan fy = 400 Mpa, sehingga nilai β= 0,85. 5. Peraturan yang dipakai SNI 03 – 2847 – 2002 , SNI 03 – 1726 – 2002 dan Revisi SNI 031727-1989.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam suatu perencanaan gedung, terdapat kecenderungan untuk melakukan penghematanpenghematan. Penghematan boleh dilakukan asalkan tidak mengurangi unsur kekuatan gedung tersebut. Salah satu alternatif pemecahannya adalah dengan membuat struktur flat slab. Flat slab dicirikan dengan tidak adanya balok sepanjang garis kolom dalam, namun balok tepi luar boleh jadi ada atau tidak ada, disesuaikan dengan kebutuhan. Dalam ilmu struktur terdapat suatu sistem struktur yang merupakan gabungan dari Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) dan dinding struktur yang biasa disebut dengan sistem ganda. Di dalam perencanaan gedung dengan menggunakan sistem ganda, rangka kolom dan dinding geser didesain harus mampu menahan gaya geser dasar sesuai dengan proporsi kekakuan diantara keduanya. Pendistribusiannya adalah kolom menahan gaya geser dasar minimal sebesar 25 % sedangkan sisanya ditahan oleh dinding geser. Dalam tugas akhir ini penyusun akan membuat perencanaan struktur dengan objek The Bellezza Office Jakarta Selatan dengan menggunakan flat slab yang semula direncanakan dengan menggunakan balok dan sistem ganda (plat, balok, kolom, dan shear wall) dengan modifikasi pada beberapa bagian disesuaikan dengan kebutuhan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Di dalam konstruksi beton bertulang pelat dipakai untuk mendapatkan permukaan datar. Jika nilai perbandingan antara panjang dan lebar pelat lebih dari 2, digunakan penulangan 1 arah (one way slab). Dan apabila nilai perbandingan antara panjang dan lebar pelat tidak lebih dari 2, digunakan penulangan 2 arah (two way slab) (Winter, 1993). Untuk flat plate dan flat slab dicirikan oleh tidak adanya balok-balok sepanjang garis kolom dalam, namun balok-balok tepi pada tepi-tepi luar lantai boleh jadi ada atau tidak ada. Pada flat plate umumnya dipakai apabila panjang bentang tidak terlalu besar dan beban yang bekerja bukan merupakan beban yang berat.
1.2 Rumusan Masalah
1
Flat slab berbeda dari flat plate dalam hal bahwa lantai flat slab mempunyai kekuatan yang cukup dengan adanya salah satu atau kedua hal berikut : a. Drop Panel yaitu pertambahan tebal plat didalam daerah kolom. b. Kepala kolom (Column Capital) yaitu pelebaran mengecil dari ujung kolom atas.
minimal sebesar 25 % dan sisanya dipikul oleh dinding geser. 3. Dinding geser dan SRPM direncanakan untuk menahan gaya gempa secara proposional berdasarkan kekuatan relatifnya. Untuk daerah dengan resiko gempa tinggi,yaitu Wilayah Gempa 5 dan 6, rangka ruang itu harus didisain sebagai SRPMK dan DS harus sesuai ketentuan SNI 2847 Pasal 23.6.6 yaitu sebagai DSBK termasuk ketentuan ketentuan Pasal pasal sebelumnya yang masih berlaku. Di Wilayah Gempa 3 dan 4, SRPM harus SRPMM dan DS tak perlu detailing khusus. Untuk WG 1 dan 2, SRPM boleh pakai Rangka Pemikul Momen Biasa juga DS pakai DS Beton Biasa (Purwono, 2005). Gedung yang direncanakan berada di zone 3 yang merupakan daerah dengan resiko gempa menengah, sehingga rangka ruang didisain sebagai SRPMM dan DS tak perlu detailing khusus.
FLAT SLAB
KOLOM
DROP PANEL
FLAT SLAB DROP PANEL KOLOM
2.4.1
Sistem Penahan Gaya Lateral Besarnya beban lateral kadang-kadang lebih besar dari beban gravitasi. Dan untuk menghindari terjadinya keruntuhan akibat beban lateral, maka direncanakan sistem penahan gaya lateral. Dalam SNI-2002 terdapat beberapa macam komponen sistem penahan gaya lateral, diantaranya adalah shearwall (dinding geser), braced frame, dan bearing wall.
Gambar 2.1 Konstruksi flat slab (Ferguson, 1991) 2.2 Analisa Struktur Flat Slab Analisa suatu konstuksi flat slab dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan metode desain langsung (direct design methode) dan metode potal ekuivalen. Perbedaan analisa antara dua metode yaitu pada metode perencanaan langsung, yang diperoleh adalah pendekatan momen dan geser dengan menggunakan koefisien-koefisien yang disederhanakan. Sedangkan metode rangka ekuivalen menganggap portal (rangka) idealisasi ini serupa dengan portal aktual sehingga hasilnya akan lebih eksak dan mempunyai batasan penggunaan yang lebih sedikit dibandingkan dengan metode perencanaan langsung (Nawy, 1998).
2.4.2
Macam, Bentuk dan Tipe Shear wall Dinding geser merupakan sistem penahan gaya lateral yang menahan gaya lateral akibat gempa dari gedung dan gaya geser dasar horisontal yang diakibatkan oleh gaya lateral tersebut. Dalam struktur dinding penahan lateral (shear wall) mempunyai bentuk-bentuk dan variasi yang berbeda-beda, dimana dimensi dari dinding geser dipengaruhi besarnya gaya lateral yang diterima oleh dinding geser. Pada gedung bertingkat tinggi sering juga digunakan dinding geser dengan flange wall, seperti pada tipe T dan L dimana efektif untuk struktur bertingkat tinggi dan membutuhkan duktilitas terbatas ketika flange untuk kondisi tekan. Tipe dinding geser dapat dibedakan menurut variasi dinding geser terhadap ketinggiannya. Untuk gedung dengan ukuran sedang, bentuk dari dinding geser seperti diatas tidak mengalami perubahan terhadap ketinggian struktur. Dan untuk gedung bertingkat tinggi tipe-tipe dinding geser yang biasa digunakan dapat dibedakan sebagai berikut, yaitu : cantilever wall, cantilever wall dengan ruang terbuka dan coupled wall.
2.3 Konsep Desain Tujuan Perencanaan Struktur tahan gempa adalah mengurangi kerusakan struktur bangunan, sehingga sebisa mungkin masih dapat diperbaiki, membatasi ketidaknyamanan penghuni saat terjadi gempa (sedang), melindungi layanan bangunan yang vital dan menghindari korban jiwa (kuat). Falsafah Perencanaan Bangunan Tahan Gempa 1. Bangunan dapat menahan gempa ringan tanpa mengalami kerusakan 2. Bangunan dapat menahan gempa sedang tanpa kerusakan yang berarti pada struktur utama, walaupun ada kerusakan pada struktur sekunder. 3. Bangunan dapat menahan gempa tinggi tanpa mengalami keruntuhan total bangunan, walaupun bagian struktur utama sudah mengalami kerusakan atau mencapai pelelehan.
BAB III METODOLOGI 3.1 Umum Bab ini menjelaskan urutan pelaksanaan penyelesaian yang akan digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir.
2.4 Sistem Ganda Pengertian dari Sistem Ganda di dalam SNI 03 – 1726 – 2002 mempunyai 3 ciri dasar yaitu: 1. Rangka ruang lengkap berupa SRPM (Sistem Rangka Pemikul Momen) yang penting berfungsi memikul beban gravitasi. 2. Sistem struktur yang beban gravitasinya dan gaya lateralnya diterima space frame dan dinding geser, yang mana space frame memikul beban lateral
3.2 Langkah-langkah Penyelesaian Berikut akan dijelaskan langkah-langkah yang diambil untuk menyelesaikan tugas akhir ini, yang ditunjukkan dalam diagram alir pada gambar 3.1. 3.2.1 Pengumpulan Data Data-data perencanaan secara keseluruhan mencakup data umum bangunan, data bahan dan data tanah.
2
-
Data Umum Bangunan Nama gedung : The Belezza Office Lokasi : Jakarta Selatan Fungsi : Gedung perkantoran Zone gempa : 3 ( menengah ) Jumlah lantai : 12 lantai Tinggi Bangunan : 45 m Ketinggian tiap lantai : 3,75 m Struktur utama : Beton Bertulang Data Bahan : Kekuatan tekan beton (f ‘c) = 30 MPa Tegangan leleh baja (fy) = 400 Mpa Gambar 4.2 Dimensi pelat,drop panel dan START
kolom (m) 4.3 Perencanaan Ukuran Kolom Dalam menentukan dimensi kolom pada tahap preliminary design ini menggunakan cara tributary area. Kolom yang ditinjau adalah kolom pada lantai dasar yang menerima beban terbesar. Didapatkan ukuran kolom : 85 × 85 cm2
Pengumpulan Data Studi Literatur Preliminary Design Flat Slab, Kolom, Balok Tepi, Shearwall Perencanaan Struktur Sekunder Analisa Pembebanan Berdasarkan PPIUG 1983 SNI 03 – 1726 – 2002 Perencanaan Struktur Utama
Gambar 4.4Ukuran kolom (cm) Perubahan Dimensi
NOT OK
4.4
Perencanaan Ukuran Balok Tepi Desain dengan menggunakan peraturan SNI 032847-2002 Bab 11.5.2 dalam Tabel 8 disebutkan bahwa tebal minimum balok non prategang atau pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung pada kedua ujung menerus yaitu
Kontrol Desain OK Gambar - AutoCAD
h= 1
Didapatkan dimensi balok tepi 30/50.
21
END
Gambar 3.1 Diagram alir penyelesaian tugas akhir BAB IV PERENCANAAN DIMENSI STRUKTUR 4.1 Umum Bab ini berisi perhitungan-perhitungan untuk menentukan perkiraan awal dari struktur bangunan. Dimensi yang ditentukan pada bab ini antara lain adalah ukuran pelat beserta dimensi dari drop panel yang akan direncanakan, ukuran kolom, dimensi balok tepi, dan ukuran shear wall.
Gambar 4.5 Ukuran balok tepi (m) 4.5 Perencanaan Ukuran Dinding Geser Menurut SNI 03-2847-2002 pasal 16.5.3.(1) : ketebalan dinding pendukung tidak boleh kurang daripada
4.2 Perencanaan Dimensi Pelat Hal-hal yang direncanakan antara lain tebal dari pelat yang pada perencanaan ini menggunakan flat slab, dimensi dari drop panel, dan dihitung juga tebal ekivalen dari pelat.
1 tinggi atau panjang bagian dinding yang ditopang 25 secara lateral, diambil yang terkecil, dan tidak kurang daripada 100 mm. Jadi, didapatkan tebal shearwall sebesar 30 cm dan telah memenuhi syarat.
3
Gambar 5.3 Analisa Gaya Dalam Tangga (m) Didapatkan, VA = 4423 Kg VB = 4124,336 Kg Didapatkan gaya-gaya dalam pada pelat tangga dan bordes: 2963,1 Kgm
C
+
Gambar 4.6 Dimensi dinding geser (m) BAB V PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER
A
B
6600,16 Kgm
-2651 Kg
5.1 Umum Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan pada komponen – komponen struktur yang termasuk dalam struktur sekunder, diantaranya adalah struktur tangga dan struktur balok lift.
+
-3283,376 Kg
-
C
-
-4124,336 Kg
B
+ A
5.2 Perencanaan Tangga Dalam perencanaan ini tangga diasumsikan sebagai frame 2 dimensi, yang kemudian dianalisa untuk menentukan gaya–gaya dalamnya dengan perencanaan struktur statis tertentu. Dalam perhitungan ini perletakan diasumsikan sebagai sendi-rol.
3571,Kg
Gambar 5.6 Bidang momen dan lintang pada tangga 5.2.2 Perhitungan Penulangan Pelat Tangga dan Bordes ρb = 0,85
1
fc '
fy
600 = 0,033 600 f y
ρmax = 0,75 × ρb = 0,75 × 0,033 = 0,025 ρmin b = 1.4 = 1.4 = 0,0035 fy
ρmin = 0,0018 fy 400 m= = = 15,68 0.85 30 0.85 f c d = 150 – 20 – (0,5 × 16) = 122 mm Perhitungan tulangan pelat tangga: Tulangan lentur = D16-105 Tulangan pembagi = Ø8-120 Perhitungan tulangan pelat bordes : Tulangan lentur = D14-190 Tulangan pembagi = Ø8-190
Gambar 5.1 Denah tangga (m) Data – data perencanaan : a. Lebar tangga : 120 cm b. Tebal pelat miring : 15 cm c. Tebal pelat bordes : 15 cm d. Tebal selimut beton : 20 mm l. Tinggi injakan ( t ) : 19 cm m. Lebar injakan ( i ) : 26 cm 5.2.1
5.2.5 Penulangan Balok Tangga Dipakai dimensi balok tangga 20/30. 1. Penulangan lentur balok tangga Tumpuan Digunakan tulangan lentur 2D16 (Aspakai = 401,92 mm2) Lapangan Digunakan tulangan lentur 2D16 (As pakai = 401,92 mm2)
Analisa Gaya-Gaya Dalam q1 =1482 Kg/m
q2 =1051,2 Kg/m
5.3 Perencanaan lift Pada perancangan lift ini meliputi balok pemisah sangkar dan balok penumpu depan. Lift yang digunakan pada perancangan pada Tugas Akhir ini adalah lift yang diproduksi oleh Sigma dengan data – data sebagai berikut : Tipe lift : Passenger Merk : Sigma Kapasitas :17orang (1150 kg)
B
C
3.75
A
5.2
0.8
400
4
6.11 Perencanaan Pelat 6.11.1 Perencanaan Lentur Pelat - SNI 03-2847-2002 pasal 23.10.6. Pengaturan tersebut menyangkut banyaknya tulangan yang harus dipasang menerus sepanjang jalur kolom. Perhitungan penulangan diambil contoh pada pelat lantai 7 dengan ukuran 7 × 7 m2 (P1). Dengan data- data sebagai berikut : Mutu beton ( f’c ) = 30 Mpa Mutu baja tulangan ( fy ) = 400 Mpa h pelat = 20 cm h drop panel = 15 cm Ukuran plat = 700 × 700 cm2 Ukuran drop panel = 240 × 240 cm2
Kecepatan : 60 m/menit Lebar pintu (opening width) : 1000 mm Dimensi sangkar (car size) Outside : 2240 1785 mm2 Inside : 2150 1600 mm2 Dimensi ruang luncur (hoistway) Duplex : 5700 2350 mm2 Dimensi ruang mesin (duplex) : 5700 2350 mm2 Beban reaksi ruang mesin R1 = 13900 kg R2 = 9350 kg 5.3.3 Penulangan Balok Pemisah Sangkar (25/30) 1. Penulangan lentur a. Tumpuan Tulangan terpasang 3 D14 dengan As = 4,62 cm2 Tulangan tekan 2 D14 dengan As’ = 3,08 cm2 b. Lapangan Tulangan terpasang 3 D14 dengan As = 4,62 cm2 Tulangan tekan 2 D14 dengan As’ = 3,08 cm2 2. Penulangan geser Dipasang tulangan 10 – 120
ρb = 0,85
1
f 'c
fy
600 600 f y
= 0,033
ρmax = 0,75 × ρb = 0,75 × 0,033 = 0,025 1,4 = 0,0035 min
m=
400
fy
=
400 = 15,6 0.85 30
0.85 f ' c 6.11.1.1 Penulangan Jalur Kolom Arah x Tumpuan As = × b × d = 0,0163 × 1000 × 319 = 5192,89 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 70 (As = 5427,71 mm2) Tulangan atas minimum yang harus dipasang menerus sepanjang bentang arah x = ¼ × As = ¼ × 5427,71 = 1356,92 mm2 Tulangan bawah minimum yang harus dipasang menerus sepanjang bentang arah x = 1/3 × As = 1/3 × 5427,71 = 1809,23 mm2 As’ = ’× b × d = 0,0083 × 1000 × 319 = 2645,67 mm2 > 1809,23 mm2 (OK) Digunakan tulangan D 22 – 140 (As’ = 2713,86 mm2) Lapangan As = × b × d = 0,031 × 1000 × 169 = 5239 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 70 (As = 5427,7 mm2) As’ = ’× b × d = 0,016 × 1000 × 169 = 2704 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 135 (As’ = 2814,37 mm2) Arah y Tumpuan As = × b × d = 0,00155 × 1000 × 319 = 4944,5 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 75 (As = 5065,87 mm2) Tulangan atas minimum yang harus dipasang menerus sepanjang bentang arah y = ¼ × As = ¼ × 5065,87 = 1266,47 mm2 Tulangan bawah minimum yang harus dipasang menerus sepanjang bentang arah y = 1/3 × As = 1/3 × 5065,87 = 1688,62 mm2 As’ = ’× b × d = 0,0079 × 1000 × 319 = 2520,1 mm2 > 1688,62 mm2 (OK) Digunakan tulangan D 22 – 150 (As’ = 2532,93 mm2) Lapangan As = × b × d = 0,021 × 1000 × 169 = 3549 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 105 (As = 3618,5 mm2) As’ = ’ × b × d = 0,011 × 1000 × 169 = 1859 mm2
5.3.4 Penulangan Balok Penumpu Depan (40/60) 1. Penulangan lentur a. Tumpuan Tulangan terpasang 3 D22 dengan As = 11,4 cm2 Tulangan tekan 2 D22 dengan As’ = 7,6 cm2 b. Lapangan Tulangan terpasang 3 D22 dengan As = 11,4 cm2 Tulangan tekan 2 D22 dengan As’ = 7,6 cm2 2. Penulangan geser Jarak antar sengkang maksimum tidak boleh lebih dari d/2 = 593/2 = 296,5 mm maka dipasang Ø 10-290 5.3.5 Penulangan Balok Penumpu Belakang (40/60) 1. Penulangan lentur a. Tumpuan Tulangan terpasang 4 D22 dengan As = 15,2 cm2 Tulangan tekan 3 D22 dengan As’ = 11,4 cm2 b. Lapangan Tulangan terpasang 3 D22 dengan As = 11,4 cm2 Tulangan tekan 2 D22 dengan As’ = 7,6 cm2 2. Penulangan geser Jarak antar sengkang maksimum tidak boleh lebih dari d/2 = 593/2 = 296,5 mm maka dipasang Ø 10-290 BAB VI PERENCANAAN STRUKTUR PRIMER 6.1 Umum Bab ini akan membahas mengenai analisa dan perhitungan dari struktur primer. Hal yang akan dibahas pertama kali adalah merencanakan beban gempa yang bertujuan untuk mendapatkan beban gempa yang sesuai dengan peraturan untuk dibebankan kedalam struktur gedung. Setelah didapat gaya – gaya dalam yang merupakan output dari hasil analisa program ETABS v9.2.0, maka dilakukan perhitungan untuk menentukan jumlah tulangan. Jadi, struktur primer yang ditinjau pada bab ini meliputi: 1. Pelat (flat slab). 2. Balok tepi. 3. Kolom. 4. Dinding geser.
5
Digunakan tulangan D 22 – 200 (As = 1899,7 mm2) 6.11.1.2 Penulangan jalur tengah Arah x Tumpuan As = × b × d = 0,027 × 1000 × 169 = 4563 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 80 (As = 4749,25 mm2) As’ = ’ × b × d = 0,014 × 1000 × 169 = 2366 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 160 (As’ = 2374,6 mm2) Lapangan As = × b × d = 0,025 × 1000 × 169 = 4225 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 85 (As = 4469,88 mm2) As’ = ’ × b × d = 0,013 × 1000 × 169 = 2197 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 170 (As’ = 2234,9 mm2) Arah y Tumpuan As = × b × d = 0,027 × 1000 × 169 = 4563 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 80 (As = 4749,25 mm2) As’ = ’ × b × d = 0,014 × 1000 × 169 = 2366 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 160 (As’ = 2374,625 mm2) Lapangan As = × b × d = 0,025 × 1000 × 169 = 4225 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 85 (As = 4469,88 mm2) As’ = ’× b × d = 0,013 × 1000 × 169 = 2197 mm2 Digunakan tulangan D 22 – 170 (As’ = 2234,94 mm2) 6.11.2 Penulangan Geser Plat 6.11.2.1 Penulangan Geser Plat Kolom Interior -SNI 03-2847-2002 Ps. 13.12.6 Dari perhitungan program bantu Etabs v9.2, didapat : Vu = 19038 kg Mu = 48765 kgm dari perhitungan didapatkan Vu <
max
m
Vc maka tidak perlu
Vc maka tidak perlu
6.12 Perancangan Balok Tepi Untuk perancangan balok tepi, diambil balok tepi B1. Perhitungan struktur mempertimbangkan beberapa kombinasi beban yang terjadi. 6.12.1 Data Perancanganf c = 30 MPa fy = 400 Mpa 13372 7835 -26258 h = 500 mm b = 300 mm Dtul. longitudinal = 25 mm Dsengkang = 10 mm d’ = 40 + 10 + ½ 25 = 62,5 mm dx = h – d’ = 500 – 62,5= 437,5 mm 1,4 1,4 0,0035 min f y 400 bal
balance
= 0,75 × 0,0325 = 0,025
fy
400
0,85. f ' c
0,85 x30
15,69
6.12.2 Penulangan Daerah Tumpuan Kiri Balok Tepi Akibat Momen Positif Mu = + 17589 kgm = +175890000 Nmm As = × b × d = 0,0105 × 300 × 437,5 = 1378,125 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 3 D25 As ada = 1471,875mm2 > Asperlu = 1378,125 m2...........(Ok) As’ = ’ × b × d = 0,0055 × 300 × 437,5 = 721,875 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 2 D25 As’ada = 981,25 mm2 > As’perlu = 721,875 mm2..............( Ok) Akibat Momen Negatif Mu = -27262 kg.m = -272620000 Nmm As = × b × d = 0,0166 × 300 × 437,5 = 2178,75 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 5 D25 As ada = 2453,125 mm2 > As perlu = 2178,75 mm2.......(Ok) As’ = ’ × b × d = 0,0079 × 300 × 437,5 = 1036,875 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 3 D25 As’ ada = 1471,875 mm2 > As’ perlu = 1036,875 mm2.......( Ok) Maka tulangan yang dipakai adalah yang terbesar Tulangan atas = 5 D25 (As = 2455 mm2 ) Tulangan bawah = 3 D25 (As = 1473 mm2 ) 6.12.3 Penulangan Daerah Lapangan Balok Tepi Mu = 7835 kgm = 78350000 Nmm As = × b × d = 0,0047 × 300 × 437,5 = 616,875 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 2 D 25 As ada = 981,25 mm2 > As perlu = 616,875 mm2..............(Ok) As’ = ρmin × b × d = 0,0035 × 300 × 437,5 = 459,375 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 2 D 25 As’ada = 982 mm2 > As’perlu = 459,375 mm2.................(Ok) 6.12.4 Penulangan Daerah Tumpuan Kanan Balok Tepi Akibat Momen Negatif Mu = -24883 kgm = -248830000 Nmm As = × b × d = 0,0152 × 300 × 437,5 = 1995 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 5 D25 As ada = 2453,125 mm2 > As perlu = 1995 mm2............(Ok) As’ = ’ × b × d = 0,008 × 300 × 437,5 = 1050 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 3 D25 As’ada = 1471,875 mm2 > As’perlu = 1050 mm2..............( Ok) Akibat Momen Positif Mu = +17292 kgm = +172920000 Nmm As = × b × d = 0,0105 × 300 × 437,5 = 1378,125 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 3 D25 As ada = 1471,875 mm2 > As perlu = 1378,125 mm2.........(Ok) As’ = ’ × b × d = 0,0055 × 300 × 437,5 = 721,875 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 2 D25 As’ada = 982 mm2 > As’perlu = 721,875 mm2..............( Ok) Maka tulangan yang dipakai adalah yang terbesar Tulangan atas = 5 D25 (As = 2455 mm2 ) Tulangan bawah = 3 D25 (As = 1473 mm2 ) 6.12.6 Penulangan Geser Balok - SNI 03-2847-2002 pasal 23.10.4(2) : 6.12.6.1 Penulangan Geser Tumpuan Balok Dipasang Ø12 - 120 mm sepanjang 2h = 2.500 = 1000 mm dari muka kolom, dimana tulangan geser pertama dipasang 50 mm dari muka kolom. 6.12.6.2 Penulangan Geser Lapangan Balok Tepi Pemasangan tulangan geser di luar sendi plastis (>2h) Dipasang Ø12 - 150 mm
penulangan geser 6.11.2.2 Penulangan Geser Pelat Kolom Eksterior Dari perhitungan program bantu Etabs v9.2, didapat : Vu = 16301 kg Mu = 25625 kgm Dari perhitungan didapatkan Vu < penulangan geser
0,75
-64063.17 28077.54
0,85. f ' c . 1 600 = 0,0325 fy 600 f y
6
Untuk contoh penulangan, akan digunakan kolom interior yang terletak pada lantai dasar (K2) dengan data : Dimensi kolom = 850 × 850 mm2 Mutu beton, f’c = 30 MPa Mutu baja, fy = 400 MPa Diameter tul utama = D25 mm Diameter tul sengkang = Ø12 mm 6.13.1.1 Perhitungan Tulangan Lentur Kolom Interior Perhitungan penulangan memanjang kolom menggunakan program bantu PCACOL v3.64. Berdasarkan kombinasi beban, ternyata untuk semua lantai kolom interior memerlukan tulangan memanjang yang sama sebanyak 1,09 % atau 16D25. Prosentase kolom ini sesuai syarat SNI 032847-2002 Pasal 23.4.3.1 yaitu antara 1 % - 6 % telah terpenuhi.
Karena
0,85
f ' c
(A g
A ) st
= 11109059 N = 11109,059 kN > 7654.92 kN
f
y
A st
6 / 5 M g . Dimana ΣMe adalah momen
As 0,85
fy
Mnr = As fy d
Kontrol Kapasitas Beban Aksial Kolom Eksterior Terhadap Beban Aksial Terfaktor - SNI 03-2847-2002 Pasal 12.3.5.2 : kapasitas beban aksial kolom tidak boleh kurang dari beban aksial terfaktor hasil analisa struktur.
φ.Pn( max ) 0,8
a = 654,07 kNm 2
a 2
6.13.1.5 Panjang Lewatan pada Sambungan Tulangan Kolom Interior - SNI 03-2847-2002 Ps.14.2.3 - SNI 03-2847-2002 pasal 14.15.1 Sambungan lewatan tulangan ulir dan kawat ulir dalam kondisi tarik harus menggunakan sambungan kelas B, yaitu sepanjang 1,3 ld dan tidak kurang dari 300 mm. Sehingga : Panjang lewatan = 1,3 d
6.13.2.2
0 ,8
Momen Nominal Kanan 5427,71 400 = 35,48 mm a = As f y 0,85 f ' c b 0,85 30 2400 Mnr = As fy d
6 M , maka persyaratan Strong 5 g
Me
6.13.2.1 Perhitungan Tulangan Lentur Kolom Eksterior Perhitungan penulangan memanjang kolom menggunakan program bantu PCACOL v3.6. Berdasarkan kombinasi beban, ternyata untuk semua lantai kolom eksterior memerlukan tulangan memanjang yang sama sebanyak 1,09 % atau 16D25. Prosentase kolom ini sesuai syarat SNI 03-2847-2002 Pasal 23.4.3.1 yaitu antara 1 % - 6 % telah terpenuhi.
5427,71 400 = 35,48 mm 0,85 30 2400
f 'c b
(654,07+ 654,07)] = 1569,768 kNm
= 1,3 657,5 =854,75mm 855 mm > 300 mm 6.13.2 Kolom Eksterior Untuk contoh penulangan, akan digunakan kolom Eksterior yang terletak pada lantai dasar (K1) dengan data : Dimensi kolom = 850 × 850 mm2 Mutu beton, f’c = 30 MPa Mutu baja, fy = 400 MPa Diameter tul utama = D25 mm Diameter tul sengkang = Ø14 mm
OK
kapasitas kolom dan ΣMg merupakan momen kapasitas balok. Karena pada tugas akhir ini tidak menggunakan balok interior, jadi momen kapasitas untuk balok menggunakan momen kapasitas dari jalur kolom pelat. Perlu dipahami bahwa Me harus dicari dari gaya aksial terfaktor yang menghasilkan kuat lentur terendah, sesuai dengan arah gempa yang ditinjau yang dipakai untuk memeriksa syarat strong column weak beam. Setelah kita dapatkan jumlah tulangan untuk kolom, maka selanjutnya adalah mengontrol apakah kapasitas kolom tersebut sudah memenuhi persyaratan strong kolom weak beam. Nilai momen nominal jalur kolom pelat yang menggunakan tulangan atas D 22–70 (As = 5427,71 mm2) dan tulangan bawah D 22–140 (As’ = 2713,86 mm2) adalah sebesar: Momen Nominal Kiri a=
5
6.13.1.4 Kebutuhan Tulangan Geser - SNI 03-2847-2002 pasal 23.10.5.1 Digunakan sengkang 2 Ø 12-100. Sengkang pertama harus dipasang tidak lebih dari 0,5 so dari muka hubungan balok kolom. Pengekangan pada luar sendi plastis - SNI 03-2847-2002 pasal 23.10.5.4, spasi sengkang ikat diseluruh penampang kolom tidak boleh lebih dari: 2So = 2(100) = 200mm Sehingga dipakai sengkang 2Ø12-200.
6.13.1.3 Persyaratan “Strong Column Weak Beams” Sesuai dengan filosofi desain kapasitas , maka SNI -2847-2002 pasal 23.4.2 mensyaratkan bahwa
Me
Σ Mg = [ 6
Column Weak Beam terpenuhi.
6.13.1.2 Kontrol Kapasitas Beban Aksial Kolom Interior Terhadap Beban Aksial Terfaktor - SNI 03-2847-2002 Pasal 12.3.5.2 : kapasitas beban aksial kolom tidak boleh kurang dari beban aksial terfaktor hasil analisa struktur.
φ
5
Σ Me = [(1800 + 1775)] / 0,65 = 5500 kNm
6.13.1 Kolom Interior
φ.Pn( max ) 0,8
6
Jadi,
6.13 Penulangan Kolom
0 ,65
φ 0 ,85
0,85 30
f ' c ( 850 2
(A g
A ) f st y
7850 ) 400
= 11109059 N = 11109,059 kN > 4514.14 kN
A st 7850
OK
6.13.2.3 Persyaratan “Strong Column Weak Beams” Sesuai dengan filosofi desain kapasitas , maka SNI -2847-2002 pasal 23.4.2 mensyaratkan bahwa
= 654,07 kNm
7
6.14.2 Kontrol Kapasitas Beban Aksial Dinding Geser Tipe Siku terhadap Beban Aksial - SNI 03-2847-2002 pasal 16.5.2
6 / 5 M g . Dimana ΣMe adalah momen
Me
kapasitas kolom dan ΣMg merupakan momen kapasitas balok. Perlu dipahami bahwa Me harus dicari dari gaya aksial terfaktor yang menghasilkan kuat lentur terendah, sesuai dengan arah gempa yang ditinjau yang dipakai untuk memeriksa syarat strong column weak beam. Setelah kita dapatkan jumlah tulangan untuk kolom, maka selanjutnya adalah mengontrol apakah kapasitas kolom tersebut sudah memenuhi persyaratan strong kolom weak beam. Nilai momen nominal balok tepi yang menggunakan tulangan atas 5D25 (As = 2455 mm2 ) dan tulangan bawah 3 D25 (As = 1473 mm2 ) adalah sebesar: Momen Nominal Kiri
As
a=
0,85
fy
Pnw
0,85
fy
Mnl = As fy d Jadi,
6
5
Σ Mg = [ 6
b.
a 2
5
Me
, OK!
Kontrol rasio tulangan horizontal :
6.14.4 Kontrol dan Desain Panjang Daerah Komponen Batas (Boundary Zone) Dinding Geser Menurut 03-2847-2002 Pasal 23.6.6.2(a) daerah tekan harus diberi komponen batas bila :
= 366,6 kNm (366,6+ 366,6)] = 879,84 kNm
w
c 600
Σ Me = [(1600 + 1575)] / 0,65 = 4884,615 kNm Karena
2
226 = 0,0025 > 0,0025 OK! 300 300
2455 400 = 128,37 mm 0,85 30 300
f 'c b
k c 32 h
226 = 0,003 > 0,0012 OK! 300 250
a = 366,6 kNm 2 Momen Nominal Kanan
As
Ag 1
6.14.3 Geser Rencana - SNI 03-2847-2002 Pasal 16.3, rasio tulangan vertikal ( v) tidak boleh kurang dari 0,0012 dan 0,002 untuk rasio tulangan horizontal ( h). Tulangan horizontal menggunakan 2 Ø 12 dengan spasi 300 mm, dan vertikal 2D12 dengan spasi 250 mm. a. Kontrol rasio tulangan vertikal :
Mnr = As fy d
a=
fc
= 24075 kN > Pu max = 6661,14 kN
2455 400 = 128,37 mm 0,85 30 300
f 'c b
0,55
; dimana u
u
tidak boleh diambil
hw
hw kurang dari 0,007. Dari perumusan pasal 23.6.6.2a diatas menunjukkan bahwa shearwall tersebut tidak membutuhkan komponen batas , hal ini disebabkan baban aksial yang bekerja pada shearwall relatif kecil. BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN
6 M , maka persyaratan Strong 5 g
Column Weak Beam terpenuhi. 6.13.2.4 Kontrol Persyaratan Kolom Eksterior Terhadap Gaya Geser Rencana Ve - SNI 03-2847-2002 pasal 23.10.5.1 Digunakan sengkang 2 Ø 12-150. Sengkang pertama harus dipasang tidak lebih dari 0,5 so dari muka hubungan balok kolom. Pengekangan pada luar sendi plastis - SNI 03-2847-2002 pasal 23.10.5.4, spasi sengkang ikat diseluruh penampang kolom tidak boleh lebih dari: 2So = 2(130) = 260mm Sehingga dipakai sengkang 2Ø12-200. 6.13.2.5 Panjang Lewatan pada Sambungan Tulangan Kolom Eksterior - SNI 03-2847-2002 Ps.14.2.3 - SNI 03-2847-2002 pasal 14.15.1, sambungan lewatan tulangan ulir dan kawat ulir dalam kondisi tarik harus menggunakan sambungan kelas B, yaitu sepanjang 1,3 ld dan tidak kurang dari 300 mm. Sehingga : Panjang lewatan= 1,3 d =854,75mm 855 mm > 300mm
7.1 Kesimpulan Berdasarkan keseluruhan hasil analisa yang telah dilakukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Didapatkan dimensi elemen struktur : Tebal pelat lantai dan atap = 20 cm Dimensi drop panel = 240 × 240 × 15 cm3 Dimensi balok tepi = 30 × 50 cm2 Dimensi kolom = 85 × 85 cm2 Tebal shear wall = 30 cm 2. Dari hasil analisa struktur, ternyata pemodelan yang drencanakan sesuai dengan SNI 03-1726-2002.
6.13.2.6 Perencanaan Hubungan Balok Kolom - SNI 03-2847-2002 ps.23.10.5.3 Digunakan sengkang 2 Ø12-100 mm untuk dipasang pada HBK. 6.14 Perancangan Dinding Geser tipe Siku 6.14.1 Data Perancangan Mutu beton (f c) = 30 MPa Mutu baja (fy) = 400 MPa Tebal Shearwall = 30 cm Tinggi Shearwall = 45 m Tebal selimut beton Panel = 40 mm
8
3.
Berikut adalah persentase shear wall dalam menahan beban gempa : Tabel 7.1 Persentase kolom dan dinding geser dalam menahan beban gempa Prosentase Penahan Gempa No
4.
Kombinasi
FX
FY
KOLOM
DG
KOLOM
DG
1
RSPX
38,91%
61,09%
27,17%
72,83%
2
RSPY
27,67%
72,33%
38,30%
61,70%
Berdasarkan tabel diatas, maka persyaratan dari SNI 03-1726-2002 ps. 5.2.3 terpenuhi. Didapatkan tulangan yang dibutuhkan oleh pelat, balok tepi, dan shear wall. Berikut adalah rekapitulasi dari hasil perhitungan tulangan. Tabel 7.2 Rekapitulasi perhitungan penulangan lentur pelat Arah
Posisi
Penulangan
7 m x 7m (P1)
Ukuran Pelat 6m x 7m 7m x 6.5m (P2) (P3)
6m x 6.5m (P4)
atas
D22-70
D22-80
D22-80
D22-85
bawah
Tulangan Tumpuan lajur kolom
D22-140
D22-155
D22-150
D22-160
Lapangan lajur kolom
atas
D22-135
D22-145
D22-145
D22-155
bawah
D22-70
D22-80
D22-75
D22-85
Tumpuan lajur tengah
atas
D22-80
D22-95
D22-85
D22-95
bawah
D22-160
D22-175
D22-165
D22-175
atas
D22-170
D22-185
D22-180
D22-180
bawah
D22-85
D22-95
D22-90
D22-95
atas
D22-75
D22-80
D22-85
D22-80
bawah
D22-150
D22-160
D22-160
D22-155
atas
D22-200
D22-210
D22-205
D22-210
bawah
D22-105
D22-115
D22-115
D22-115
atas
D22-80
D22-95
D22-95
D22-90
bawah
D22-160
D22-165
D22-175
D22-170
atas
D22-170
D22-185
D22-180
D22-180
bawah
D22-85
D22-95
D22-95
D22-95
Arah X
Lapangan lajur tengah Tumpuan lajur kolom Lapangan lajur kolom Arah Y Tumpuan lajur tengah Lapangan lajur tengah
Tabel 7.3 Rekapitulasi penulangan balok tepi Balok B1 B2 B3 B4
Posisi
Tumpuan
Lapangan
atas
5D25
2D25
Plastis
Ø12-120
bawah
3D25
2D25
Non Plastis
Ø12-150
atas
5D25
2D25
Plastis
Ø12-120
bawah
3D25
2D25
Non Plastis
Ø12-150
atas
5D25
2D25
Plastis
Ø12-130
bawah
3D25
2D25
Non Plastis
Ø12-150
atas
6D25
2D25
Plastis
Ø12-150
bawah
5D25
2D25
Non Plastis
Ø12-170
9
Geser
Tabel 7.4 Rekapitulasi penulangan kolom tipe kolom
tulangan memanjang
K1
16D25
K2
16D25
tulangan geser plastis
2Ø12-100
non plastis
2Ø12-200
plastis
2Ø12-150
non plastis
2Ø12-200
Rekapitulasi penulangan shear wall : Tulangan horizontal : 2 Ø12-300 Tulangan vertikal : 2D12-250 7.2 Saran Berdasarkan hasil perancangan yang telah dilakukan, maka disarankan : 1. Perancangan dimensi kolom hendaknya dibagi menjadi beberapa bagian. Hal ini dikarenakan gaya aksial pada kolom akan semakin kecil pada kolom yang lebih tinggi. Sehingga dimensi kolom dapat diperkecil. 2. Diusahakan dalam merencanakan denah bangunan, dibuat sesimetris mungkin dengan tujuan untuk menghindari adanya konsentrasi gaya pada elemen struktur tertentu ketika beban bekerja. Berikut ini akan ditampilkan flowchart dari beberapa hal yang sudah dikerjakan diatas. Alur Perencanaan Kontrol Pembebanan Gempa
Alur Perencanaan Struktur Sekunder
START START
Analisa Data Pelajari denah bangunan
Perhitungan Berat Struktur
Rencanakan letak tangga
Rencanakan letak lift
Sketsa tangga
Menentukan tipe dan ukuran lift yang sesuai dengan kebutuhan
Menentukan dimensi pelat tangga & bordes
Analisa lift yang dipakai
Pemodelan gempa dinamis dengan program bantu ETABS V 9.2.0
RUN
Penentuan eksentrisitas antara pust massa dan rotasi (SNI 03-1726-2002 psl 5.4.3)
SNI 03-1726-2002 psl 7.2.3 Pembebanan
Perubahan terhadap denah dan dimensi struktur primer
RUN
Sketsa lift
NO
NO Analisa gaya dalam pada pelat & bordes
Merencanakan dimensi balok penumpu & balok pemisah sangkar
Perhitungan penulangan pelat & bordes
Kontrol gaya geser dasar (SNI 03-1726-2002 psl 7.1.3)
-Kontrol partisipasi massa (SNI 03-1726-2002 psl 7.2.1) -Kontrol waktu getar alami (SNI 03-1726-2002 psl 7.2.2) -Kontrol drift (SNI 03-1726-2002 psl 8.1.2) -Kinerja batas ultimate (SNI 03-1726-2002 psl 8.2.1) -kontrol dual sistem (SNI 03-1726-2002 psl 5.2.3)
YES Pembebanan
Menghitung gaya dalam
YES
Perencanaan penulangan pelat, balok tepi, kolom, dan dinding geser berdasarkan gaya dalam dari hasil analisa ETABS
Perhitungan penulangan balok pemisah sangkar & balok penumpu lift
Penggambaran hasil analisa
Penggambaran detai hasil perhitungan
FINISH
FINISH
10
Alur Perencanaan Penulangan Kolom
Alur Perencanaan Penulangan Pelat
Alur Perencanaan Penulangan Balok Tepi
START
START
Analisa Data & Denah
Analisa Data & Denah
Penentuan Jalur Kolom & Jalur Tengah Pelat (SNI 03-2847-2002 ps. 15.7)
Menentukan nilai momen pada daerah tumpuan dan lapangan balok dari hasil analisa ETABS
Menentukan nilai momen dan aksial kolom dengan bantuan ETABS
Menentukan Nilai Momen Pelat dari Hasil Analisa Etabs
Menentukan Datadata Untuk Perencanaan Penulangan Pelat: ρb, ρmax, ρmin, m
Merencanakan jumlah tulangan memanjang dengan bantuan PCA-Col (SNI 03-28472002 ps. 23.4.3.1)
Menentukan Datadata Untuk Perencanaan Penulangan Pelat: ρb, ρmax, ρmin, m
Mencari Jumlah Luasan Tulangan Pada Daerah Tumpuan dan Lapangan Balok Tepi
Mencari Jumlah Luasan Tulangan Pada Pelat (SNI 03-2847-2002 ps. 23.10.6.4&5)
Penulangan Geser Tumpuan dan Lapangan Balok Tepi (SNI 03-2847-2002 ps. 13.5)
Penulangan Geser Pelat (SNI 03-2847-2002 ps. 13.12.6)
Penggambaran Hasil Perhitungan
START
Penulangan Torsi Balok (SNI 032847-2002 ps. 13.6.2)
Perhitungan Panjang Penyaluran Tulangan Tarik dan Tekan
Analisa Data & Denah
Kontrol Kapasitas Beban Aksial Kolom Terhadap Beban Aksial Terfaktor (SNI 03-2847-2002 ps. 12.3.5.2)
YES
Strong Column Weak Beams (SNI 03-2847-2002 ps. 23.4.2)
YES Perhitungan Tulangan Geser Sendi Plastis (SNI 03-2847-2002 ps.23.10.3) Perhitungan Tulangan Geser Luar Sendi Plastis (SNI 03-28472002 ps.23.10.5.4)
FINISH
Penggambaran Hasil Perhitungan
Perhitungan Panjang Lewatan pada Sambungan Tulangan Kolom (SNI 03-28472002 ps. 14.2.3)
FINISH Penggambaran Hasil Perhitungan
FINISH
11
NO
NO
Merencanakan Ulang Jumlah Tulangan
