Perencanaan Struktur Atas Pada Proyek Kampus Psikologi Universitas Indonesia
1.
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Struktur bangunan pada umumnya terdiri dari struktur bawah dan struktur
atas. Struktur bawah yang dimaksud adalah pondasi dan struktur bangunan yang berada di bawah permukaan tanah, sedangkan yang dimaksud dengan struktur atas adalah struktur bangunan yang berada di atas permukaan tanah seperti kolom, balok, plat, tangga. Setiap komponen tersebut memiliki fungsi yang berbeda-beda di dalam sebuah struktur. Suatu bangunan gedung beton bertulang yang berlantai banyak sangat rawan terhadap keruntuhan jika tidak direncanakan dengan baik. Oleh karena itu, diperlukan suatu perencanaan struktur yang tepat dan teliti agar dapat memenuhi kriteria kekuatan (strenght), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), dan umur rencana bangunan (durability) (Hartono, 1999). Beban-beban yang bekerja pada struktur seperti beban mati (dead load), beban hidup (live load), beban gempa (earthquake), dan beban angin (wind load) menjadi bahan perhitungan awal dalam perencanaan struktur untuk mendapatkan besar dan arah gaya-gaya yang bekerja pada setiap komponen struktur, kemudian dapat dilakukan analisis struktur untuk mengetahui besarnya kapasitas penampang dan tulangan yang dibutuhkan oleh masing-masing struktur (Gideon dan Takim, 1993). Pada perencanaan struktur atas ini harus mengacu pada peraturan atau pedoman standar yang mengatur perencanaan dan pelaksanaan bangunan beton bertulang, yaitu Standar Tata Cara Penghitungan Struktur Beton nomor: SK SNI T-15-1991-03, Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983, Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung tahun 1983, dan lain-lain (Istimawan, 1999).
1
1.2.
Tujuan Tugas Akhir Tujuan Tugas Akhir ini adalah:
a. Mendapatkan beban-beban dan gaya-gaya yang bekerja pada struktur b. Menganalisa struktur portal c. Mendesain penampang dan tulangan pada kolom, balok, plat, dan tangga. 1.3.
Batasan Penulisan Tugas Akhir Pada penulisan ini, pembahasan dibatasi pada analisa struktur portal,
desain penampang dan tulangan pada kolom, balok, plat, dan tangga, serta penggunaan software SAP 2000 pada analisa struktur portal. 1.4.
Metodologi Penelitian Analisa struktur pada perencanaan struktur gedung ini menggunakan
software SAP 2000. Sedangkan untuk analisa penampang kolom, balok, dan plat menggunakan standar Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SK SNI T-15-1991-03). Pada perencanaan pembebanan gedung tersebut berdasarkan pada Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung 1987, dan untuk menentukan beban geser akibat gempa berdasarkan pada Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Rumah dan Gedung 1987. 1.5.
Sistematika Penulisan
BAB I
PENDAHULUAN. Berisi mengenai latar belakang masalah, tujuan Tugas Akhir, batasan penulisan, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA. Berisi uraian sistematika tentang penelitian struktur atas sebelumnya, dan teori-teori yang ada hubungannya dengan struktur atas.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN. Berisi mengenai langkah-langkah menganalisa data-data struktur yang diperoleh dari proyek.
2
BAB IV
DATA-DATA PERENCANAAN. Menguraikan tentang data-data perencanaan pada proyek, yaitu data teknis dan data struktural.
BAB V
ANALISIS DATA. Berisi tentang perencanaan kolom, balok, plat, dan tangga serta analisis dari data-data struktur atas yang diperoleh dari proyek.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN. Berisi mengenai kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil perencanaan yang telah dilakukan.
2.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Beban-beban Pada Struktur Bangunan Bertingkat Beban-beban pada struktur bangunan bertingkat, menurut arah bekerjanya
dapat dibagi menjadi dua, yaitu : (PPI, 1983) 1. Beban Vertikal (Gravitasi). a. Beban mati (Dead Load). b. Beban Hidup (Live Load). c. Beban Air Hujan. 2. Beban Horizontal (Lateral). a. Beban Gempa (Earthquake). b. Beban Angin (Wind Load). c. Tekanan Tanah dan Air Tanah. Selain beban-beban tersebut diatas, masih ada beban lain yang perlu diperhitungkan, yaitu : (Soetoyo, 2000) 1. Beban Temperatur. Beban akibat temperatur ini perlu diperhitungkan jika letak bangunannya berada di daerah yang perbedaan temperaturnya sangat tinggi. 2. Beban Konstruksi (Construction Load). Beban konstruksi ini timbul pada saat pelaksanaan pembangunan fisik gedung. Pada perencanaan konstruksi bangunan bertingkat ini, beban-beban yang diperhitungkan adalah beban mati, beban hidup, beban gempa, dan beban angin.
3
2.2.
Beban Vetikal (Gravitasi) Beban mati adalah berat dari semua bagian bangunan yang bersifat tetap,
termasuk segala unsur tambahan, pekerjaan pelengkap (finishing), serta alat atau mesin yang merupakan bagian tak terpisahkan dari rangka bangunannya (PPI, 1983). Beban mati merupakan berat sendiri bangunan yang senantiasa bekerja sepanjang waktu selama bangunan tersebut ada atau sepanjang umur bangunan. Pada perhitungan berat sendiri ini, seorang analisis struktur tidak mungkin dapat menghitung secara tepat seluruh elemen yang ada dalam konstruksi, seperti berat plafond, pipa-pipa ducting, dan lain-lain. Oleh karena itu, dalam menghitung berat sendiri konstruksi ini dapat meleset sekitar 15 % - 20 % (Soetoyo, 2000). Beban hidup adalah berat dari penghuni dan atau barang-barang yang dapat berpindah, yang bukan merupakan bagian dari bangunan. Sedangkan pada atap, beban hidup termasuk air hujan yang menggenang (Benny, 1996). Beban gravitasi pada bangunan yang berupa beban mati dan beban hidup ini akan diterima oleh lantai dan atap bangunan, kemudian didistribusikan ke balok anak dan balok induk. Setelah itu akan diteruskan ke kolom dan ke pondasi. Bentuk pendistribusian beban dari plat terhadap balok dalam bentuk trapesium maupun segitiga dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.1. Distribusi Beban Pada Balok.
4
2.3.
Beban Lateral Beban gempa adalah besarnya getaran yang terjadi di dalam struktur
rangka bangunan akibat adanya pergerakan tanah oleh gempa. Pertama kali di Indonesia ketetapan perencanaan gempa untuk bangunan dimasukkan dalam Peraturan Muatan Indonesia 1970, lalu peraturan ini diperbaharui dengan diterbitkannya Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung 1983. Pada dasarnya ada dua metode Analisa Perencanaan Gempa, yaitu : (Soetoyo, 2000) a. Analisis Beban Statik Ekuivalen (Equivalent Static Load Analysis). Analisis ini adalah suatu cara analisa struktur, dimana pengaruh gempa pada struktur dianggap sebagai beban statik horizontal untuk menirukan pengaruh gempa yang sesungguhnya akibat gerakan tanah. Metode ini digunakan untuk bangunan struktur yang beraturan dengan ketinggian tidak lebih dari 40 m. b. Analisis Dinamik (Dynamic Analysis). Metode ini digunakan untuk bangunan dengan struktur yang tidak beraturan. Perhitungan gempa dengan analisis dinamik ini terdiri dari : -
Analisa Ragam Spektrum Respons. Analisa Ragam Spektrum Respons adalah Suatu cara analisa dinamik struktur, dimana suatu model dari matematik struktur diberlakukan suatu spektrum respons gempa rencana, dan berdasarkan itu ditentukan respons struktur terhadap gempa rencana tersebut.
-
Analisa Respons Riwayat Waktu. Analisa Respons Riwayat Waktu adalah suatu cara analisa dinamik struktur, dimana suatu model matematik dari struktur dikenakan riwayat waktu dari gempa-gempa hasil pencatatan atau gempa-gempa tiruan terhadap riwayat waktu dari respons struktur ditentukan.
5
Beban angin adalah beban yang bekerja pada bangunan atau bagiannya karena adanya selisih tekanan udara (hembusan angin kencang). Beban angin ini ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif (isapan angin), yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang bangunan yang ditinjau (Benny, 1996). Menurut Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983, besarnya tekanan tiup angin ini harus diambil minimum 25 kg/m2 luas bidang bangunan yang ditinjau. Sedangkan untuk di laut sampai sejauh 5 km dari tepi pantai tekanan tiup angin ini diambil minimum 40 kg/m2, serta untuk daerah-daerah di dekat laut dan daerah-daerah lain dimana kemungkinan terdapat kecepatan angin yang mungkin dapat menghasilkan tekanan tiup yang lebih besar dari yang ditentukan di atas, maka tekanan tiup angin tersebut harus dihitung dengan rumus:
p= Dimana:
V2 kg/m2……………………………...… (2.1) 16
p = tekanan tiup angin (kg/m2). V = kecepatan angin (m/detik).
2.4.
Kombinasi Pembebanan
Struktur dan komponennya harus memenuhi syarat kekuatan dan laik pakai terhadap bermacam-macam kombinasi beban, maka menurut SK SNI T-151991-03 pasal 3.2.2 harus dipenuhi ketentuan dan faktor beban berikut ini : 1. Kuat perlu U yang menahan beban mati DL dan beban hidup LL paling tidak harus sama dengan : U = 1,2 DL + 1,6 LL 2. Perencanaan struktur yang diperhitungkan terhadap beban gempa E, maka nilai U yang harus diambil adalah : U = 1,05 (DL + LL + E) 3. Perencanaan Struktur yang diperhitungkan terhadap beban angin W, maka kombinasi beban yang diambil adalah : U = 0,9 DL + 1,2 LL + 1,2 W
6
2.5.
Aplikasi Menggunakan SAP 2000
Analisa struktur pada perencanaan struktur gedung ini dilakukan dengan menggunakan program SAP 2000 yang merupakan salah satu program analisis struktur yang telah dikenal luas dalam dunia teknik sipil dan juga merupakan program versi terakhir yang paling lengkap dari seri-seri program analisis struktur SAP. Program SAP 2000 ini merupakan perangkat lunak untuk analisis dan desain struktur ini menggunakan operasi windows (Haryanto, 2001). Graphis user interface dari SAP 2000 digunakan untuk merancang, menganalisa, mendesain, dan menampilkan geometri struktur, property dan hasil analisis. Prosedur dari analisis ini dapat dibagi ke dalam 3 (tiga) bagian, yaitu : (Haryanto, 2001) 1. Preprocessing (Pra Proses). 2. Solving (Penyelesaian). 3. Post Processing (Pasca Proses). 2.6.
ANALISA PENAMPANG
Analisa penampang yang dilakukan pada perencanaan struktur gedung ini meliputi analisa balok, kolom, plat, dan tangga yang mengacu pada Standar Tata Cara Penghitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SK-SNI T-15-031991), dan didasarkan pada hasil dari analisa struktur yang telah dilakukan sebelumnya dengan menggunakan porgram SAP2000. 2.6.1. BALOK
Balok merupakan komponen struktur yang berfungsi untuk meratakan beban plat atau dinding dan sebagai pengikat antar kolom. Seluruh beban yang diterima balok akan dilimpahkan ke kolom dan selanjutnya ke pondasi bangunan. Penampang balok yang digunakan pada struktur gedung ini adalah balok persegi (Rectangular Beam), dan balok T (Tee Beam). Pada balok tersebut, penulangan yang direncanakan, yaitu: 1. Penulangan balok terlentur 2. Penulangan Geser 3. Penulangan Torsi
7
2.6.2. PLAT
Struktur bangunan gedung umumnya tersusun atas komponen plat lantai, balok anak, balok induk, dan kolom yang umumnya dapat merupakan satu kesatuan monolit atau terangkai seperti halnya pada sistem pracetak. Petak plat dibatasi oleh balok anak pada kedua sisi panjang dan oleh balok induk pada kedua sisi pendek (Istimawan, 1999). Plat yang didukung sepanjang keempat sisinya dinamakan sebagai plat dua arah, dimana lenturan akan timbul pada dua arah yang saling tegak lurus. Namun, apabila perbandingan sisi panjang terhadap sisi pendek yang saling tegak lurus lebih besar dari 2, plat dapat dianggap hanya bekerja sebagai plat satu arah dengan lenturan utama pada arah sisi yang lebih pendek. Struktur plat satu arah dapat didefinisikan sebagai plat yang didukung pada dua tepi yang berhadapan sehingga lenturan timbul hanya dalam satu arah saja, yaitu pada arah yang tegak lurus terhadap arah dukungan tepi (Istimawan, 1999). 2.6.3. KOLOM
kolom adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil. Sebagai bagian dari suatu keragka bangunan dengan fungsi dan peran seperti tersebut, kolom menempati posisi penting di dalam sistem struktur bangunan. Kegagalan kolom akan berakibat langsung pada runtuhnya komponen struktur lain yang berhubungan dengannya, atau bahkan merupakan batas runtuh total keseluruhan struktur bangunan (Istimawan, 1999). 2.6.4. TANGGA
Tangga merupakan suatu komponen struktur yang terdiri dari plat, bordes dan anak tangga yang menghubungkan satu lantai dengan lantai di atasnya. Tangga mempunyai bermacam-macam tipe, yaitu tangga dengan bentangan arah horizontal, tangga dengan bentangan ke arah memanjang, tangga terjepit sebelah (Cantilever Stairs) atau ditumpu oleh balok tengah., tangga spiral (Helical Stairs),
8
dan tangga melayang (Free Standing Stairs). Sedangkan tipe tangga yang digunakan pada gedung kampus ini adalah tangga melayang (Free Standing Stairs). Pemilihan tipe tangga seperti ini pada gedung kampus ini dikarenakan tidak membutuhkan ruangan yang besar. 3.
CARA PENGUMPULAN DATA
Analisa studi ini dilakukan 2 pendekatan yaitu dengan pendekatan internal dan eksternal yaitu : 1. Pendekatan internal terkait dengan karekteristik struktur bangunan dan gambar-gambar perencanaan gedung. 2. Pendekatan eksternal berkaitan dengan survey pelaksanaan pembangunan di lapangan. 4.
DATA-DATA PERENCANAAN
4.1.
Data Teknis
1. Jumlah Lantai
: 4 Lantai + 1 Lantai dasar.
2. Tinggi Bangunan
4.2.
a. Lantai Dasar
: ± 0,000 m.
b. Lantai 1
: + 4,000 m.
c. Lantai 2
: + 8,000 m.
d. Lantai 3
: + 12,000 m.
e. Lantai 4
: + 16,000 m.
d. Lantai Atap
: + 20,000 m
Data Struktural
1. Pondasi a. Tipe
: Pondasi tiang pancang beton pracetak prategang.
b. Ukuran Tiang Pancang
: 250 x 250 mm.
c. Besi Beton
: φ 8 ~ 16 U 24.
d. Daya Dukung Ijin Tiang Pancang : 35 Ton. 2. Tebal Plat
: 150 mm.
9
3. Mutu Bahan Yang Digunakan : a. Beton. Elemen Struktur Tiang Pancang Pile cap Kolom Balok Plat Lantai Tangga
Notasi K-400 K-400 K-250 K-250 K-250 K-250
b. Besi Beton. Tipe Notasi Tegangan Leleh Ulir BJTD 40 Fy = 4000 kg/cm2 Polos BJTP 24 Fy = 2400 kg/cm2 Adapun penentuan penggunaan mutu besi beton yang digunakan
pada gedung kampus ini adalah sebagai berikut:
5.
-
untuk ∅ ≤ 12 mm menggunakan besi beton polos.
-
untuk ∅ > 12 mm menggunakan besi beton ulir.
CARA MENGANALISA
Data-data yang telah diperoleh dilakukan analisa dengan menggunakan perhitungan-perhitungan sebagai berikut : 5.1.
Analisa Beban Gempa
1. Waktu Getar Alami Struktur Bangunan. Waktu getar alami suatu struktur bangunan dapat ditentukan dengan rumusrumus pendekatan seperti berikut ini : a. Untuk struktur gedung bertingkat yang berupa portal-portal atau unsurunsur pengaku yang membatasi simpangan : Portal Baja : T = 0,085 H3/4. Portal Beton : T = 0,06 H3/4. b. Untuk struktur gedung yang lain : 0,09.H T= B Dimana: T = Waktu getar alami (detik). H = Tinggi bangunan (m). B = Panjang struktur dasar gedung dalam arah yang ditinjau (m).
10
Rumus perhitungan waktu getar alami di atas diperlukan untuk analisis pendahuluan struktur dan pendimensian pendahuluan dari unsur-unsur bangunan. 2. Faktor Keutamaan (Importance Factor). Faktor Keutamaan (I) dapat diperoleh dari tabel di bawah ini yang dikutip dari Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung 1983. Tabel Faktor Keutamaan (I) (PPTGI 1983) Jenis Gedung 1 2 3 4 5
Gedung-gedung Monumental Fasilitas-fasilitas penting yang harus tetap berfungsi setelah gempa terjadi Contoh: Rumah sakit, Pusat Pembangkit Tenaga, Bangunan Air minum, Sekolah, dan lain-lain Fasilitas distribusi bahan gas dan minyak bumi Gedung-gedung yang menyimpan bahan-bahan berbahaya, seperti asam, bahan beracun, dan lain-lain Gedung-gedung lainnya
Faktor Keutamaan 1,5 1,5 2,0 2,0 1,0
3. Faktor Jenis Struktur (Structural Type Factor). Faktor Jenis Struktur (K) dapat diperoleh dari tabel di bawah ini yang dikutip dari Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung 1983. Tabel Faktor Jenis Struktur (K) (PPTGI 1983) Jenis Struktur Gedung
Portal daktail Dinding geser berangkai Dinding geser kantilever daktail Dinding geser kantilever dengan daktilitas terbatas Portal dengan ikatan diagonal Struktur kantilever tak bertingkat Cerobong, tangki kecil
Bahan bangunan dari unsur-unsur pemencar energi gempa Beton bertulang Beton pratekan Baja Kayu Beton bertulang Beton bertulang Tembok berongga bertulang Kayu Beton bertulang Tembok berongga bertulang Kayu Beton bertulang Baja Kayu Beton bertulang Baja Beton bertulang Baja
Faktor Jenis Struktur (K) 1,0 1,4 1,0 1,7 1,0 1,2 2,5 2,0 1,5 3,0 2,5 2,5 2,5 3,0 2,5 2,5 3,0 3,0
11
4. Gaya Geser Horizontal Total Akibat Gempa. Besarnya beban gempa rencana menurut Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan gedung [3] dapat dinyatakan dalam: V = C.I.K.Wt dengan: V = gaya geser dasar horizontal total akibat gempa. C = koefisien gempa dasar. I
= faktor keutamaan.
K = faktor jenis struktur. Wt = berat total bangunan. Gaya geser horisontal total akibat gempa dari gedung ini adalah : Vx = Vy = C . I . K . Wt. = 0,05 . 1,5 . 1,0 . 3951356 = 296351,7 Kg. 5. Pembagian Beban Geser Dasar Akibat Gempa. Gaya geser gempa dasar (V) ini harus dibagikan sepanjang tinggi gedung menjadi beban-beban horizontal (lateral) yang bekerja pada masing-masing taraf tingkat lantai menurut rumus di bawah ini : Fi = dimana: Fi
Wi .hi .V ∑Wi .hi
= beban horizontal akibat gempa pada ketinggian i.
Wi
= kombinasi antara DL dan LL pada tingkat ke i.
hi
= ketinggian tingkat i sampai taraf penjepitan lateral.
Tabel Distribusi gaya geser dasar horizontal total akibat gempa ke sepanjang tinggi gedung dalam arah X dan Y untuk tiap portal Tingkat Atap 4 3 2 1
hi
Wi
Wi.hi
Fix,y
(m)
(t)
(tm)
(t)
20.00 16.00 12.00 8.00 4.00
545.010 786.206 869.708 873.380 877.052 3951.356
10900.202 72.74 12579.296 83.94 10436.496 69.64 6987.040 46.62 3508.208 23.41 44411.242 296.352
12
5.2.
Analisa Balok
Mulai b, h, d’, Mu, fy, fc, Es d = h - d’
k=
ρ min =
1,4 fy
Mu φ .b.d 2
ρb =
Diperoleh :
ρ
0,85.β 1 f c ' 600 ⋅ fy 600 + f y
ρ maks = 0,75.ρ b
ρ min ≤ ρ ≤ ρ maks As = ρ .b.d a=
As . f y 0,85. f c '.b c=
d −c .(0,003) c
εs =
Tulangan baja tarik dan tekan belum Tidak meluluh setelah beton mencapai regangan maksimum 0,003
εy =
a
β1 fy
c − d' .(0,003) c
ε s '=
Es
εs > ε y < εs'
Ya
Tulangan baja tarik dan tekan telah meluluh sebelum beton mencapai regangan maksimum 0,003
Selesai
Flowchart Perencanaan Penulangan Terlentur
13
Mulai b, h, d’, Vu, fy, fc d = h - d’
Vc = 1 / 6. f c '.bw .d Vu ≥
1
2
.φ .Vc
Tidak
Ya
Tidak diperlukan tulangan sengkang Selesai
Diperlukan tulangan sengkang
Vs =
Vu
φ
− Vc
Menentukan tulangan sengkang Spasi pada penampang kritis
s=
Av . f y .d Vs
s > 50 mm
Tidak
Perbesar diameter tulangan sengkang
Ya Spasi untuk keseluruhan panjang balok. Dipilih yang terkecil
s = 1 / 2.d 3. Av . f y s= b Selesai
Flowchart Perencanaan Penulangan Geser
14
Mulai bw, h, hf, d, Vu, Tu, fy, fc Menentukan : torsi keseimbangan atau torsi keserasian Luas Balok:
∑ x .y 2
[(
φ.
1
24
. fc '
)∑ x . y ] < Tu 2
Tidak
Stop
Ya Kuat momen torsi nominal
Tn =
Ct =
Tu
φ
bw .d ∑ x2.y
Kuat torsi nominal
Tc =
(
1 15
. fc '
)∑ x y 2
0,4.Vu 1 + Ct .Tu
2
Untuk torsi keseimbangan :
Ts = Tn − Tc
Untuk torsi keserasian :
Ts =
(
1
3
)
. f y ' .∑ 3 .x . y − Tc 1
2
Ya
Tu > φ .Tc Tidak
Ts > 4 Tc
Ya
Penampang diperbesar
Tidak C
15
C
Vc =
1 y α1 = 2 + 1 < 1,5 3 x1
(
1
)
. f c ' bw .d
T 1 + 2,5.Ct u Vu Vs
At Ts = s α t .x1. y1. f y
6
Vu
φ
2
− Vc
Av V = s s f y .d Avt 2 At Av = + s s s s = 1 4 .( x1 + y1 ) Dipilih spasi terkecil Luas tulangan memanjang
x1 + y1 s 2,8.x.s T u − 2. A x1 + y1 Al = t s f y Tu + Vu 3.Ct Al = 2 At
Diambil yang terbesar, tapi tidak melebihi:
2,8.x.s T u Al = f y Tu + Vu 3.Ct
∑ As
lapangan
=
− 1 . bw .s x1 + y1 3 f y s 1
4
. Al + As
Selesai
Flowchart Perencanaan Penulangan Torsi Balok T
16
Hasil perhitungan dari balok induk no. 18 dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Mu Lapangan Tumpuan (KNm) (KNm) 72.33
164.61
Vu
Tu
b
h
(KN)
(KNm)
(m)
(m)
136.5
4.05
0.3
0.6
3 D19
4 D19
2 D8
2 D8
3 D19
3 D19
300
300
Lapangan
Tumpuan
Tulangan Atas
Bawah
4 D19
3 D19
Tulangan Sengkang D10
600
Gambar Penampang Penulangan Lentur Balok Persegi (BI-18) Hasil perhitungan dari balok anak no. 10 dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Mu
Vu
Tu
b
h
(KN)
(KNm)
(m)
(m)
132.56
2.48
0.25
0.6
Lapangan Tumpuan (KNm) (KNm) 77.51
200.05
2 D19
4 D19
2 D8
2 D8
2 D19
3 D19
250
250
Lapangan
Tumpuan
Tulangan Atas
Bawah
4 D19
3 D19
Tulangan Sengkang D10
150
600
Gambar Penampang Penulangan Lentur Balok T (BA-10)
17
5.3.
Analisa Plat Lantai Mulai
h f , bw , h, d ' , l 1 , l 2 , f y , f c '
ly
Tidak
lx
Ya
>2
Sistem plat dua arah
Sistem plat satu arah
l n1 = l 1 − 2(d )
F
l n 2 = l 2 − 2(d )
β=
l n1 l n2
fy
0,8 +
1500 (l ) > h > f n 36 + 9.β
fy
0,8 +
1500 (l ) n 36
be = 2(h − h f ) + bw
y=
(b × h )[ e
f
1
2
] [ ] (h − h ) ) + [b (h − h )]
h f (h − h f ) + bw (h − h f )
(b × h e
f
w
1
2
f
f
Ib = 1/12.be.hf3 + be.hf.y12 + 1/3.bw(y1-1/2 hf)3 + 1/3.bw.y3 Ib = 1/12.be.hf3 + be.hf.y12 + 1/12(h-hf)3 + bw(h-hf)[y-1/2(h-hf)]2 D
18
D
Is =
1 12
3
.h f .l
Kekakuan plat
αi =
Ecb .I bi Ecs .Isi
[2(α i ) + 2(α i +1 )]
αm =
4
Wu = 1,2 WDL + 1,6 WLL Momen untuk arah memanjang :
M0 =
1
Wu .l i +1 (lni )
2
8
Momen untuk arah melebar :
M0 =
1
8
(
Wu .l i lni +1
)
2
Distribusi momen : Mu = faktor distribusi x M0 Memeriksa tebal plat berdasarkan syarat gaya geser Vu = 1 .1,15.W .ln 2 u i
d = h - 20 - ½ Ø Ø Vc = Ø (1/6 )bw . d Vu < Ø Vc
Tidak
Tebal plat tidak aman dan tidak tahan terhadap gaya geser
Ya Tebal plat cukup aman dan tahan terhadap gaya geser
Rencanakan plat lebih tebal Redesign
E
19
E
Mn = As.fy (d - ½ a) a=
As . f y 0,85. f c '.b
(d - ½ a) = 0,9 d Luas tulangan
As =
Mn f y (d − a 2 )
As batang tulangan S=
x 1000 As selesai
Flowchart Perencanaan Penulangan Plat Lantai Dua Arah
20
F
Tebal plat minimum
hmin =
l 28
Wu = 1,2 WDL + 1,6 WLL Momen rencana
Mu =
1
8
.Wu.l 2
d = h - 20 - ½ (19)
k perlu =
ρ min
1,4 = fy
Mu φ .b.d 2
Diperoleh :
ρ
ρb =
0,85.β 1 f c ' 600 ⋅ fy 600 + f y
ρ maks = 0,75.ρ b
ρ min ≤ ρ ≤ ρ maks Tulangan pokok
As = ρ .b.d Tulangan susut, - untuk baja mutu 30 : As = 0,002.b.h - untuk baja mutu 40 : As = 0,0018.b.h Selesai
Flowchart Perencanaan Penulangan Plat Lantai Satu Arah
21
a. Perencanan plat dua arah Pemeriksaan tebal plat : 105,2 mm > Hf < 152 mm Pemeriksaan gaya geser : Vu = 2726,9 Kg ; f Vc = 6118,2 Kg karena Vu < f Vc, maka tebal plat cukup aman dan tahan terhadap gaya geser D10− 250
0,3.ln
0, 25.ln
D10− 250
D10− 250
150
D10− 250
0,125.ln
D10− 250
3200 3500
Gambar Penampang dan Penulangan Plat Dua Arah b. Perencanaan plat satu arah Pemeriksaan tebal plat : Hmin = 79,6 mm Momen rencana : Wu = 1,2 (360) + 1,6 (250) = 832 KN/m2 Mu = 1/8 x 832 x 32 = 936 Kgm Luas tulangan pokok yg dibutuhkan : As = 421,75 mm2 (dipilih tulangan D10-150 mm ; As = 523,6 mm2) Luas tulangan susut yg dibutuhkan :As = 0,0018.b.h = 270 mm2 (dipilih tulangan D10-250 mm ; As = 314,2 mm2) Tulangan Susut D10-250
Tulangan Pokok D10-150
150 mm
20 mm
Panjang dukungan Bentang bersih
Gambar Penampang dan Penulangan Plat Satu Arah
22
5.4.
Analisa Kolom Mulai b, h, d’, lu, Pu, Mu, fy, fc Menentukan kekakuan kolom
EI =
Tidak
Ec .I g
2,5.(1 + β d )
M k .lu > 34 − 12 1b r M 2b
Kolom Pendek Eksentrisitas
Mu e= > emin = 15 + 0,03h Pu
Ya
Kolom Panjang
H
d = h - d’
ρ = ρ'=
As % penulangan = b.d 2 As = ρ .b.d
ρ=
As b.d
G
23
G
c=
600 600 + f
.d y
a = β1.c εs '=
0,003( c − 70) c
f s ' = E s .ε s ' Pnb = 0,85.fc'.a.b + As'.fy - As .fy
Ya
Ø.Pnb = 0,65.Pnb
Kolom hancur diawali beton di daerah tekan
Ya
fs' > fy
Ø.Pnb > Pu
Tidak
Tidak Kolom hancur diawali luluhnya tulangan tarik
Pemeriksaan kekuatan penampang
m=
fy
0,85. f c '
2 h − 2e h − 2e d' + Pn = 0,85. f c .b.d + 2.m.ρ .1 − 2d d 2 d
Memeriksa tegangan pada tulangan tekan Pn a= 0,85. f c '.b a c= β1 0,003(c − 70 ) f s ' = Es . c fs' > fy
Tidak
Redesign penampang dan tulangan
Ya Selesai
Flowchart Perencanaan Penulangan Kolom Pendek
24
Perhitungan penulangan kolom, Kekangan ujung atas dan bawah kolom : Y = 0,62 Þ dari nomogram faktor panjang efektif didapat k = 0,715 12.M1b k .lu < 34 − ⇔ 17,33 < 25,85 r M 2b maka kelangsingan diabaikan dan diperhitungkan sebagai kolom pendek Cek regangan : es’ > ey Cek kapasitas penampang : φ.Pn > Pu (Penampang memenuhi persyaratan) Hasil perhitungan dari kolom dapat dilihat pada tabel di bawah ini : (mm )
Pu (KN)
Mu (KNm)
(KNm )
(mm )
(mm )
450 x 550
2948,86
374,4
39,098,125
54.108
2592
EI
I 2
As 4
Tulangan Sengkang 2
6 D25
D10 - 400
As’ = 6 D25
20 D25
550 mm
2
480 mm
Penampang
As = 6 D25
450 mm
Gambar Penampang dan Diagram Regangan Kolom
25
5.5.
Analisa Tangga
1. Bordes Mulai h, d’, Mu, fy, fc
Mn =
Mu l
d = h - d’
Menentukan nilai a dari rumus :
a M n = 0,85. f c '.b.a.d − 2 Menentukan luas tulangan utama
0,85. f c '.b.a fy 1,4.b.d As min = fy
As =
dipilih nilai yang terbesar Menentukan luas tulangan bagi As = 0,0025.b.h Selesai
Flowchart Perencanaan Penulangan Bordes
26
2. Tangga Mulai h, d’, Mu, Pu, fy, fc Cek eksentrisitas
e=
Mu > e = 15 + 0,03h min Pu Menentukan
% penulangan Menentukan rasio penulangan
ρ = 12 × % penulangan d = h - d’ Menentukan luas tulangan utama
As = As ' = ρ .b.d Memeriksa kekuatan penampang
Pn =
Tidak
As '. f y b.h. f c ' + l 3.h.l + 0,5 d − d' d2
Pn > Pu Ya
Menentukan luas tulangan bagi As = 0,0025.b.h Selesai
Flowchart Perencanaan Penulangan Tangga
27
Hasil perhitungan tangga dapat dilihat pada tabel di bawah ini : DL
LL
Kg/m
Kg/m
Momen Luas Tulangan Positif Negatif Utama Bagi Kgm Kgm mm2 mm2
Tangga
988
292,5
1814
2084
845
Bordes
601
292,5
269
2084
758,3
6.
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1.
Kesimpulan
Tulangan Yg Digunakan Utama
Bagi
375
D14-150
D10-200
375
D13-150
D10-200
1. Struktur gedung kampus ini dianalisis dengan metode analisa beban statik ekivalen, karena bentuk bangunan gedung ini sangat beraturan dan memiliki ketinggian kurang dari 40 m. 2. Momen, gaya geser, dan torsi terbesar yang didapat dari hasil analisis struktur gedung kampus ini adalah akibat dari kombinasi pembebanan 2, yaitu : Wu = 1,05 DL + 1,05 LL + 1,05 E. 3. Hasil dari cek regangan yang dilakukan baik pada balok maupun kolom, tulangan baja tarik telah mencapai luluh sebelum beton mencapai regangan maksimum 0,003. 4. Gaya geser cukup besar terjadi pada balok BI-24, maka setelah dilakukan perhitungan didapatkan jarak spasi sengkang yang cukup rapat. 5. Besarnya torsi (puntir) yang terjadi pada balok hasil dari analisa struktur cukup kecil. Setelah dilakukan perhitungan, momen torsi rencana yang didapat lebih besar dibandingkan dengan momen torsi keseimbangan hasil dari analisa struktur. Oleh karena itu, dampak torsi dalam perencanaan ini dapat diabaikan dan diberikan tulangan torsi minimum. 6. Pada perhitungan perencanaan plat dua arah yang telah dilakukan, diperoleh hasil tulangan minimum. Hal ini dikarenakan oleh jarak pusat ke pusat antara balok cukup dekat. Oleh karena itu, perlu dipertimbangkan lagi dimensi penampang balok yang digunakan.
28
6.2.
Saran
Analisa yang dilakukan pada beberapa komponen struktur gedung kampus ini, ada beberapa yang diperoleh hasil tulangan minimum yang disyaratkan. Oleh karena itu, perlu lebih diperhatikan perkiraan perencanaan awal dimensi dari komponen struktur tersebut dengan tepat dan teliti agar dapat memenuhi kriteria kekuatan (strenght), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), dan umur rencana bangunan (durability).
29
