Abstraksi
PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG KAMPUS X 12 LANTAI DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM SAP 2000
Yannes Kurniawan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Tehnik Sipil & Perenanaan, Universitas Gunadarma
[email protected] ABSTRAKSI Dalam merancang suatu bangunan, perencanaan struktur (planing of structure) merupakan bagian awal yang penting yang sangat menentukan kekuatan atau daya layan (serviceability) dari suatu bangunan. Dengan adanya perencanaan struktur bangunan ini diharapkan bangunan yang dihasilkan nanti dapat memikul beban atau gaya-gaya yang bekerja selama masa penggunaan bangunan tersebut. Sehingga dalam perancangannya struktur atas maupun struktur bawah suatu bangunan harus memenuhi kriteria kekuatan (strength), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), keekonomisan serta umur rencana bangunan (durability). Untuk itu perencanaan atau perancangan yang akurat sebelum pembangunan mutlak diperlukan. Dalam mewujudkan semua itu maka perencanaan struktur gedung kampus 12 lantai ini untuk analisa strukturnya digunakan bantuan software SAP 2000 yang tidak lain bertujuan untuk mengurangi tingkat kesalahan perhitungan yang disebabkan oleh manusia (human error) dan mempersingkat waktu perencanaan. Adapun output yang dihasilkan oleh software SAP2000 ini adalah berupa gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur (gaya aksial, geser, torsi dan momen) yang akan digunakan untuk analisa penampang komponen struktur. Untuk analisa penampang komponen struktur baja (gording, batang tekan, batang tarik dan sagrod) digunakan metode LRFD (Load Resisstance Factor Design) sedangkan untuk analisa penampang komponen struktur betonnya (balok, kolom dan pelat) digunakan metode kekuatan (ultimit). Selain itu untuk mencegah terjadinya korban manusia maka diperlukan suatu peraturan atau standar struktur bangunan yang menetapkan syarat minimum yang berhubungan dengan segi keamanan, maka pada perencanaan kali ini digunakan standar SNI T-15-1991-03 yang telah ditetapkan oleh Departemen Pekerjaan Umum RI. Struktur gedung kampus ini direncanakan berdiri diatas tanah lunak pada wilayah zona gempa 4 (wilayah Jakarta) yang terdiri dari 12 lantai dengan panjang 91 meter, lebar 32,30 meter dan tinggi keseluruhan 52,16 meter. Kata Kunci : Planning of structure, Software SAP2000, Load Resistant Factor Design (LRFD), SNI T-15-1991-03, Metode Ultimit. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Dengan adanya perencanaan struktur diharapkan bangunan yang dihasilkan nanti dapat memikul beban atau gaya-gaya yang bekerja selama masa penggunaan bangunan tersebut. Adapun beban-beban yang bekerja dapat berupa beban mati (dead load), beban hidup (live load), beban angin (wind load) dan beban gempa (earthquake load), dimana beban atau gaya-gaya tersebut dapat bekerja dalam arah vertikal maupun horisontal. Perkembangan
teknologi
telah
membuat
kemudahan
dalam
mendesain
dan
menganalisa kolom (column), balok (beam) serta plat lantai dibandingkan dengan menggunakan metode manual. Salah satu contohnya yaitu dengan menggunakan program SAP (Structure Analysis Programme). Program ini memberikan kemudahan dalam hal mendesain dan menganalisa penampang kolom, penampang balok, serta penampang pelat
1 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
lantai. Termasuk didalamnya tabel-tabel yang menunjukkan momen, torsi, axial force dan shear force yang bekerja pada ketiga penampang tersebut yang diakibatkan oleh beban atau gayagaya yang bekerja pada penampang itu sendiri. Diharapkan dengan menggunakan program ini, tingkat kesalahan dalam menganalisa dan medesain suatu bangunan dapat diminimalkan, sehingga didapatkan hasil perancangan yang optimal. Untuk mencegah terjadinya korban manusia baik pada saat pelaksanaan konstruksi maupun pada saat penggunaan bangunan maka dibuatlah suatu peraturan atau standar perencanaan struktur bangunan. Peraturan atau standar persyaratan struktur bangunan pada hakekatnya ditujukan untuk kesejahteraan umat manusia, untuk mencegah korban manusia. Oleh karena itu, peraturan struktur bangunan harus menetapkan syarat minimum yang berhubungan dengan segi keamanan. Di Indonesia, peraturan atau pedoman standar yang mengatur perencanaan dan pelaksanaan bangunan beton bertulang telah beberapa kali mengalami perubahan dan pembaharuan, dimulai Peraturan Beton Indonesia 1955 (PBI 1955) kemudian PBI 1971, dan yang terakhir adalah Standar Tata Cara Perhitungan Struktur Beton : SK SNI T-15-1991-03. Pembaharuan tersebut tiada lain ditujukan untuk memenuhi kebutuhan dalam upaya mengimbangi pesatnya laju perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya yang behubungan dengan beton atau beton bertulang.
2. Tujuan Adapun tujuan dari pembahasan masalah pada perencanaan struktur gedung bertingkat ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui perilaku struktur akibat beban-beban yang bekerja. 2. Dapat menganalisa gempa berdasarkan SNI 03-1726-2002. 3. Dapat menganalisa struktur penampang beton berdasarkan SK SNI T-15-1991-03 dan struktur penampang baja berdasarkan metode LRFD. 4. Dapat merencanakan struktur suatu bangunan yang memenuhi kriteria kekuatan (strength), kenyamanan (service ability), keselamatan (safety), umur rencana bangunan (durability) serta keekonomisan.
3. Permasalahan Mengingat banyak sekali metode dan permasalahan yang akan ditemui pada perencanaan pembangunan konstruksi gedung bertingkat, maka penulis hanya membatasi masalah mengenai perencanaan struktur atas dan bawah dari pembangunan gedung konstruksi beton 12 lantai ini, diantaranya yaitu ; 1.
Menganalisa struktur menggunakan program SAP (Structural Analysis Program 2000).
2.
Menghitung gempa berdasarkan SNI 03-1726-2002 dengan metode statis dan dinamis.
3.
Menganalisa struktur penampang beton (balok, kolom dan pelat) berdasarkan SK SNI T-151991-03.
2 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
4.
Menganalisa struktur penampang baja berdasarkan metode LRFD (Load Resistant Factor Design).
5.
Menganalisa kapasitas ujung (pile point resistant) dan selimut (pile frictional resistant) tiang pondasi berdasarkan data N-SPT.
4. Manfaat Untuk menghasilkan suatu bangunan yang memenuhi kriteria kekuatan (strength), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), keekonomisan serta umur rencana bangunan (durability).
METODELOGI PERENCANAAN Pentingnya perencanaan dilakukan untuk mendapatkan suatu struktur yang baik dari segi keamanan dan ekonomis dari segi pembiayaan. Perencanaan yang dilakukan adalah perencanaan struktur gedung kampus yang direncanakan berdiri diatas tanah lunak pada wilayah zona gempa 4 (wilayah Jakarta) yang terdiri dari 12 lantai dengan panjang 91 meter, lebar 32,30 meter dan tinggi keseluruhan 52,16 meter. Analisis struktur pada perencanaan ini menggunakan bantuan program aplikasi struktur yaitu SAP2000. Adapun proses yang digunakan di dalam SAP2000 pada perencanaan ini adalah sebagai berikut : START
Modul Input Data (Pre-Processor)
Koordinat Nodal Sifat Bahan Tipe Elemen Kondisi Batas Konektivitas Pembebanan
Modul Komputasi Daftar Pustaka Elemen
Modul Output (Post-Processor) Program Utama : Peralihan Nodal Nilai Eigen Subroutine Elemen : Gaya-gaya Dalam Tegangan SELESAI
ANALISIS DAN PEMBAHASAN 1. Peraturan dan Standar Perencanaan Struktur Baja Peraturan atau pedoman standar yang mengatur perencanaan dan pelaksanaan bangunan baja di Indonesia telah beberapa kali mengalami perubahan dan pembaharuan, sejak Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI) untuk gedung 1983 kemudian pada
tahun
1987
berdasarkan
Surat
Keputusan
Menteri Pekerjaan
Umum
Nomor
3 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
378/KPTS/1987 tentang Standar Konstruksi Bangunan Indonesia, maka PPBBI dirubah menjadi Pedoman Perencanaan Bangunan Baja Untuk Gedung dengan Nomor SKBI-1.3.55.1987, dan pada tahun 1989 dijadikan Standar Nasional Indonesia (SNI) dengan nama Tata Cara Perencanaan Bangunan Baja Untuk Gedung dengan Nomor SNI-1729-1989-F, kemudian yang terakhir pada tahun 2000 SNI-1729-1989-F dirubah menjadi SNI 03-1729-2000. [D3] SNI 03-1729-2000 diadopsi dari peraturan AISC-LRFD (Specification for Structural Steel Buildings, 1994). AISC (American Institute of Steel Construction) merupakan lembaga gabungan dari pabrik baja dan perusahaan konstruksi baja, serta perorangan yang tertarik pada penelitian dan perencanaan struktur baja. Load Resistance Factor Design (LRFD) sendiri adalah suatu metode perencanaan struktur yang sedemikian sehingga pada saat struktur dibebani dengan berbagai kombinasi beban terfaktor yang direncanakan, maka kondisi batasnya tidak dilampaui. Kondisi batas (limit state) adalah suatu kondisi dimana struktur atau komponen struktur yang ada menjadi tidak fit (kondisi yang menyebabkan ketidaknyamanan atau kerusakan atau bahkan keruntuhan).
2. Peraturan dan Standar Perencanaan Struktur Beton Seperti halnya peraturan atau pedoman standar yang mengatur perencanaan dan pelaksanaan bangunan baja di Indonesia, peraturan atau pedoman standar yang mengatur perencanaan dan pelaksanaan bangunan beton bertulangpun telah beberapa kali mengalami perubahan dan pembaharuan, sejak Peraturan Beton Indonesia 1955 (PBI 1955) kemudian PBI 1971, dan terakhir adalah Standar Tata Cara Penghitungan Struktur Beton Bertulang nomor : SK SNI T-15-1991-03. [D1] Mutu bahan beton untuk pelat (non pratekan) biasanya menggunakan K175 dan K250. Untuk struktur beton bertulang untuk balok, kolom (non pratekan) biasanya menggunakan K175, K250, K300 dan K400 sedangkan untuk struktur beton prategangan digunakan beton dengan kuat tekan tinggi berkisar antara K350-K500. Jika mutu beton dinyatakan dengan K dan di konversikan ke f’c maka harus dikalikan 0,83. [G2] Untuk f’c ≤ 30 MPa maka β1 = 0,85 ........................................................................................ ( 1 ) Untuk 30 < f’c < 55 MPa maka β1 = 0,85 – 0,008 (f’c - 30) ..................................................... ( 2 ) Untuk f’c ≥ 55 MPa maka β1 = 0,65 ......................................................................................... ( 3 ) Modulus elastisitas beton (Ec) dan baja tulangan (Es) berdasarkan SK SNI T-15-1991 pasal 3.1.5 ditetapkan sebagai berikut : 1). Untuk beton normal (Wc = 2300 kg/m3) Ec = 4700 f 'c (Mpa) ...................................................................................................... ( 4 ) Dimana : f’c
= Kuat tekan beton untuk benda uji silinder diameter 15 cm tinggi 30 cm
f’c
= 0,83 σ bk
σ bk
= tegangan karakteristik benda uji kubus (15 X 15 X 15) cm.
4 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
2). Untuk berat jenis beton (Wc) antara 1500 kg/m3 dan 2500 kg/m3 Ec = 0,043 (Wc)1,5
f ' c (Mpa) ......................................................................................... ( 5 )
3). Modulus elastis baja tulangan (Es) = 200.000 Mpa = 2.106 kg/cm2 3. Pembebanan Berdasarkan jenisnya beban yang bekerja pada struktur suatu bangunan dapat digolongkan menjadi empat bagian yaitu : 1). Beban mati (dead load) 2). Beban hidup (live load) 3). Beban khusus dan 4). Beban akibat pengaruh alam Beban khusus dapat berupa beban konstruksi (construction load), beban temperatur (temperature load), beban dinamis (dynamic load) yang berasal dari mesin, beban yang terjadi akibat tekanan air dan beban-beban khusus lainnya yang terjadi akibat pengaruh khusus. Sedangkan beban akibat pengaruh alam dapat berupa beban angin, beban gempa, beban salju dan beban lainnya yang disebabkan karena pengaruh faktor alam. 4. Analisa Struktur Dengan Menggunakan Software SAP (Structural Analysis Program) 2000 adalah salah satu program komputer (software) yang digunakan untuk menganalisa dan mendesain berbagai macam bentuk struktur. Program SAP2000 merupakan perkembangan program SAP yang dibuat oleh Prof. Edward L. Wilson dari Universitas at Berkeley, US sekitar tahun 1970. Secara garis besar, perancangan model struktur frame dengan SAP2000 melalui 7 tahapan yaitu [P2] : 1. Menentukan geometri model struktur. 2. Mendefinisikan data-data. 3. Menempatkan (assign) data-data yang telah didefinisikan ke model struktur. 4. Memeriksa input data. 5. Analisis Struktur 6. Analisis disain penampang beton atau baja sesuai aturan yang ada. 7. Modifikasi struktur atau ReDesign. Dasar teori penyelesaian statik yang digunakan program SAP2000 dalam menganalisa struktur adalah berdasarkan metode matrik kekakuan. Suatu struktur jika menerima suatu gaya maka struktur tersebut akan berdeformasi atau terjadi suatu peralihan pada semua titik dalam struktur tersebut. Besar kecilnya gaya atau peralihan yang terjadi, dipengaruhi oleh kekakuan struktur atau kekakuan elemen pembentuk struktur. Dengan kata lain, pengertian kekakuan dalam analisa struktur adalah perbandingan antara gaya dengan peralihannya. Dengan demikian, hubungan antara gaya, peralihan dan kekakuan dapat ditentukan oleh bentuk persamaan berikut [K1] :
5 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
Untuk setiap elemen pembentuk struktur
: {f n } = [k ]{u n } ................................ ( 6 )
Untuk struktur secara keseluruhan
: {F } = [K ]{U } ................................... ( 7 )
Dalam penggunaan matrik [k ] harus disesuaikan dengan bentuk geometri elemenelemen, misalnya dalam suatu struktur terdiri dari elemen-elemen miring (θ < 90 atau θ > 90), elemen datar (θ= 0) atau elemen tegak (θ = 90), dimana koefisien matrik [k ] yang berlaku untuk semua kondisi geometri, maka matrik [k ] harus ditransformasi dengan suatu matrik transformasi, matrik [T ] yang bentuknya disesuaikan dengan sistem sumbu koordinat baik untuk bidang atau ruang. Prosedur umum dari transformasi koordinat dari sumbu lokal ke sumbu global adalah [T ] [k ][T ]. T
Joint atau nodal mempunyai peran yang sangat penting pada pemodelan analisa struktur. Joint merupakan titik kumpul yang menghubungkan antara elemen, dan merupakan titik pada struktur yang displacement-nya diketahui atau akan dihitung. Komponen displacement pada joint tersebut terdiri dari translasi dan rotasi yang disebut dengan degree of freedom (d.o.f). [W2] Degree of freedom (d.o.f) adalah derajat kebebasan suatu titik nodal untuk mengalami deformasi yang dapat berupa translasi (perpindahan) maupun rotasi (perputaran) terhadap tiga sumbu ruang. Suatu nodal dapat terjadi 6 bentuk deformasi jika berada pada suatu kondisi bebas, yaitu 3 translasi (δx, δy, δz) dan 3 rotasi (θx, θy, θz). Nodal yang tidak bebas berdeformasi yang biasanya terletak pada tumpuan diberikan restraint. Penempatan restraint pada d.o.f nodal sehingga menjadi nodal tumpuan adalah sangat penting sekali, karena menentukan stabilitas struktur tersebut. Jika tidak stabil, suatu struktur tidak dapat dianalisa. Prinsip derajat kebebasan atau degree of freedom (d.o.f) berkaitan erat dengan pengertian peralihan yaitu translasi atau rotasi nodal pada struktur akibat pembebanan [D2]. Z
Z Y
Y
X
X
Gambar 3. Deformasi Pada Nodal
Sebagai suatu acuan untuk menjabarkan besaran dan arah dari suatu gaya, atau peralihan yang bekerja dan terjadi pada suatu struktur, atau untuk menggambarkan dan menentukan kedudukan dan ukuran dari suatu struktur biasanya digunakan suatu sistem sumbu koordinat [K1]. Sistem koordinat yang digunakan pada penulisan ini adalah sistem koordinat global dan lokal. Sistem koordinat global adalah suatu sistem koordinat yang digunakan dalam pemodelan struktur, sedangkan sistem koordinat lokal ialah suatu sistem koordinat yang dimiliki oleh setiap bagian nodal, dan element (constraint). Semua sistem
6 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
koordinat yang digunakan dalam penulisan ini (baik lokal maupun global) adalah bersadarkan sistem koordinat tiga dimensi persegi (Cartesian) yang mengacu kepada kaidah tangan kanan.
i
Gambar 4. Sistem Koordinat Persegi (Cartesian) dalam SAP2000
Translasi atau gaya mempunyai arah positif jika selaras dengan sistem sumbu koordinat arah positif. Sedangkan untuk rotasi dan momen yang berarah positif, ditentukan dengan bantuan tangan kanan. j
i
j i
Gambar 5. Orientasi Default Batang Terhadap Sumbu Global
Output Gaya-gaya dalam pada elemen frame yang dihasilkan oleh program SAP2000 terdiri dari gaya dan momen yang dihasilkan dari penjumlahan tegangan tegangan pada potongan penampang elemen. Gaya-gaya dalam tersebut antara lain [W2] : 1. P, gaya aksial 2. V2, gaya geser pada bidang 1-2 3. V3, gaya geser pada bidang 1-3 4. T, momen torsi aksial 5. M2, momen pada bidang 1-3 (momen terhadap sumbu 2) 6. M3, momen pada bidang 1-2 (momen terhadap sumbu 3) Semua gaya dan momen ini diberikan pada setiap potongan sepanjang elemen.
(a) Aksial dan Torsi Positif
(b) Momen dan Geser Positif Pada Bidang 1-2
(c) Momen dan Geser Positif Pada Bidang 1-3 Gambar 2.8. Gaya dan Momen Internal Elemen Frame
7 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
5. Analisa Penampang 5.1. Batang Tekan (Compression Members) Batang tekan adalah elemen struktur yang mendukung gaya tekan aksial. Gaya tekan cenderung menyebabkan hancur atau tekuk pada elemen. Persyaratan yang dianjurkan oleh AISC untuk batang tekan adalah sebagai berikut. Hubungan antara beban-beban dan kekuatan diambil dari persamaan dibawah ini :
Pu ≤ φc ⋅ Pn ............................................................................................................................... ( 8 ) dimana : Pu
= Penjumlahan beban-beban terfaktor
Pn
= Kuat tekan nominal = Ag ⋅ Fcr
Fcr
= Tegangan tekuk kritis (critical buckling stress)
ø
= faktor ketahanan (resistance factor) untuk batang tekan = 0,85
Mengingat tegangan tekuk kritis (Fcr) merupakan sebuah fungsi dari rasio kelangsingan KL/r, sehingga parameter kelangsingan yang dianjurkan AISC adalah :
λc =
Fy K ⋅L × ................................................................................................................... ( 9 ) r ⋅π E
untuk elemen tekan elastis :
Fcr =
π2 ⋅E ⎛L⎞ ⎜ ⎟ ⎝r⎠
2
=
1
λc 2
⋅ Fy ........................................................................................................... (10)
Untuk mengecheck kestabilan lokal batang tekan maka perlu dihitung nilai λ. Untuk profil I atau H dengan menganggap flange adalah element yang tidak kaku (unstiffened element) maka :
λ=
b ..................................................................................................................................... (11) t
5.2. Batang Tarik (Tension Member) Batang tarik adalah batang yang mendukung tegangan tarik aksial yang diakibatkan oleh bekerjanya gaya tarik aksial pada ujung-ujung batang. Tegangan yang terjadi pada batang tarik dapat dirumuskan sebagai berikut :
f =
P .................................................................................................................................... (12) A
Pu ≤ φt ⋅ Pn atau φt ⋅ Pn ≥ Pu ................................................................................................ (13) Dimana : f
= Tegangan lentur aksial (axial tensile stress)
A
= Luas area penampang (cross-sectional area)
Pu = Penjumlahan dari beban-beban terfaktor
8 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
Øt = Faktor reduksi kekuatan (untuk batas leleh Øt = 0,90 sedangkan untuk batas keruntuhan Øt = 0,75) Untuk menghindari pencapaian batas leleh (limit state of yielding) :
0,90Fy ⋅ Ag ≥ Pu atau Ag ≥
Pu ................................................................................. (14) 0,90 ⋅ Fy
Untuk menghindari batas runtuh (limit state of fracture) :
0,75Fu ⋅ Ae ≥ Pu atau Ae ≥
Pu .................................................................................. (15) 0,75 ⋅ Fy
Luas netto efektif didapat dengan mengalikan luas netto aktual dengan faktor reduksi (U) :
⎛x⎞ U = 1 − ⎜⎜ ⎟⎟ ≤ 0,9 .................................................................................................................. (16) ⎝L⎠
Gambar 3.28. Luas Netto Efektif (effective Net Area)
Luas netto efektif untuk sambungan baut adalah :
Ae = U ⋅ An ............................................................................................................................ (17) Luas netto efektif untuk sambungan las adalah :
Ae = U ⋅ Ag ............................................................................................................................ (18) Untuk memastikan konfigurasi sambungan, maka diperlukan peninjauan terhadap block shear. Ada dua model kegagalan yang mungkin terjadi yaitu : 1
Leleh pada bidang geser dan runtuh pada bidang tarik (shear yield and tension fracture) :
[
]
φRn = φ ⋅ 0,6 ⋅ Fy ⋅ Agv + Fu ⋅ Ant ................................................................................... (19) 2
Runtuh pada bidang geser dan leleh pada biang tarik (shear fracture and tension yield) :
[
]
φRn = φ ⋅ 0,6 ⋅ Fy ⋅ Agv + Fu ⋅ Ant ................................................................................... (20) 5.3. Gording Gording diidentifikasikan sebagai balok yang memikul atap dan rangka diantara atau diatas tumpuan. Hubungan dasar antara pengaruh beban-beban terfaktor yang bekerja dengan kekuatan nominal profil di tulis sebagai berikut [S3] :
Mu ≤ φb ⋅ Mn ............................................................................................................ (21) dimana : Mu
= Kombinasi dari beban-beban momen terfaktor
9 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
øb
= Faktor reduksi kekuatan untuk balok = 0.90
Mn
= Kekuatan momen nominal
Gambar 3.26. Keseimbangan Gaya Pada Balok
C =T Ac ⋅ Fy = At ⋅ Fy
Ac = At ⎛ A⎞ M p = Fy ⋅ Ac ⋅ a = Fy ⋅ At ⋅ a = Fy ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ a = Fy ⋅ Z ................................................... (22) ⎝2⎠ dimana : A
= Total luas penampang
a
= Jarak antara titik berat setengah penampang terhadap garis netral
Z
= ⎜
⎛ A⎞ ⎟ ⋅ a = Modulus plastis penampang ⎝2⎠ AISC mengklasifikasikan bentuk penampang sebagai compact, noncompact atau
slender tergantung pada nilai rasio width-thickness. Tabel 3.1. Width-Thickness Parameters
Element Flange
Web
λ
λp
bf 2⋅tf
65 Fy
h tw
640 Fy
λr
141 Fy − 10 970 Fy
Sumber : William T. Segui, LRFD Steel Design, Penerbit PWS Publishing Company, Boston, 1994.
a. Jika b. Jika
λ ≤ λ p dan flange terhubung menerus kepada web, penampang adalah compact. λ p < λ ≤ λr penampang adalah noncompact, dan λ > λr penampang adalah slender.
c. Jika Kategori penampang didasarkan oleh rasio width-thickness terburuk dari penampang itu sendiri, misalnya jika web adalah compact dan flange adalah noncompact maka penampang dikategorikan sebagai noncompact.
5.4. Pelat Pelat atau slab adalah elemen bidang tipis yang menahan beban-beban transversal melalui aksi lentur ke masing-masing tumpuan. Karena dalam mendesain pelat gaya-gaya pada pelat bekerja menurut aksi satu arah dan dua arah sehingga dikenal adanya pelat satu arah (one-way slab) dan pelat dua arah (two way slab) [W1].
10 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
Gambar 3.29. Penampang Pelat
dx = h − p −
1 ⋅ d t ............................................................................................................... (23) 2 x
⎛1 ⎞ d y = h − p − d x − ⎜ ⋅ dt x ⎟ .................................................................................................. (24) ⎝2 ⎠ Mt x = 0,001 ⋅ q ⋅ l x ⋅ x .......................................................................................................... (25) 2
dimana x adalah koefisien momen
Mn =
MR
θ
=
MR 0,8
SK SNI T-15-1991-03 pasal 3.2.5. mensyaratkan bahwa tebal minimum pelat satu arah (one way slab) adalah sebagai berikut : Dua tumpuan sederhana
l / 20
Satu ujung menerus
l / 24
Kedua ujung menerus
l / 28
Kantilever
l / 10
Sedangkan tebal maksimum dan minimum untuk pelat dua arah (two way slab) :
hmin
hmax
fy ⎞ ⎛ ⎟ l n ⋅ ⎜⎜ 0,8 + 1500 ⎟⎠ ⎝ ....................................................................................................... (26) = 36 + 9β fy ⎞ ⎛ ⎟ ln ⋅ ⎜⎜ 0,8 + 1500 ⎟⎠ ⎝ ..................................................................................................... (27) = 36
5.5. Balok Persegi Pada kondisi fc’, regangan diserat beton bervariasi antara 0,003 sampai 0,008, tetapi secara praktis dapat ditetapkan bahwa regangan berkisar antara 0,003 sampai 0,004. Peraturan SNI dan ACI mengambil asumsi bahwa regangan maksimum pada serat beton terluar harus diambil sebesar 0,003. [W1] c = 0 ,0 0 3
a=
c
h
0 ,8 5 . f c'
d
.c
cc d
a /2
- a /2
As fy b
Ts
s
β Gambar 3.30. Diagram Tegangan dan Regangan Balok Bertulangan Tunggal (dalam kondisi seimbang)
11 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
ρb =
Asb ............................................................................................................................... (28) b⋅d
As = ρb ⋅ b ⋅ d ......................................................................................................................... (29) Untuk kondisi keruntuhan imbang (balance failure) berlaku :
εs = ε y
................................................................................................................................. (30)
Regangan luluh baja (εy) dapat ditentukan berdasarkan hukum Hooke :
εs = ε y =
f E
y
........................................................................................................................ (31)
s
SK SNI T-15-1991-03 pasal 3.1.5 menetapkan bahwa modulus elastisitas untuk beton normal (Ec) boleh diambil sebesar 4700
f c ' , sedangkan modulus elastis untuk tulangan non-pratekan
(Es) boleh diambil sebesar 200.000 Mpa. Jarak serat tekan terluar ke garis netral (c) dapat ditentukan dengan menggunakan segitiga sebanding dari diagram regangan sebagai berikut :
c 0,003 = d 0,003 + ε
s
⎛ 0,003 ⎞ ⎟ × d ............................................................................................................ (32) c=⎜ ⎜ 0,003 + ε ⎟ s⎠ ⎝ ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 0,003 c=⎜ ⎟ × d ........................................................................................................ (33) f ⎛ ⎞ y ⎜ 0,003 + ⎜ ⎟ ⎟ ⎜ E ⎟⎟ ⎜ ⎝ s ⎠⎠ ⎝
12 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
Tabel 4.3. Perhitungan As perlu Pada Pelat
Dimensi (m)
Type Pelat
1
ly
U
x 2
Mu
Mu/0,8
d
Rn
(kg.m)
(kg.m)
(cm)
(Mpa)
ρ
ρ max
ρ min
As 2
ly
lx
lx
(kg/m )
6,0
4,5
1,33
868
0,055
966,735
1.208,4190
9,4
1,367608
0,005866
0,04685
0,005833
551,363
868
0,038
667,926
834,9075
8,2
1,241683
0,005311
0,04685
0,005833
478,306
868
0,050
878,850
1.098,5630
9,4
1,243280
0,005318
0,04685
0,005833
548,302
868
0,038
667,926
834,9075
8,2
1,241683
0,005311
0,04685
0,005833
478,306
868
0,061
648,613
810,7663
9,4
0,917572
0,003897
0,04685
0,005833
548,302
868
0,035
372,155
465,1938
8,2
0,691841
0,002924
0,04685
0,005833
478,306
1,71
868
0,059
627,347
784,1838
9,4
0,887487
0,003767
0,04685
0,005833
548,302
868
0,036
382,788
478,4850
8,2
0,711608
0,003009
0,04685
0,005833
478,306
1,50
868
0,069
958,272
1197,8400
9,4
1,355636
0,005813
0,04685
0,005833
548,302
8,2
0,04685
0,005833
478,306
(mm )
4,50
4,5 6,00
4,50
2
6,0
3 ,5 0
6,0
3,50
6,0
3,5
4 ,0 0
6,0
4,0 4,0
6 ,0 0
4,00
6
6,0
4 ,0 0
5,0
4 ,0 0
5,0
4 ,0 0
4 ,0 0
4,0
1,25
4,0
1,25
4,0
5 ,0 0
9
1,50
4,0
5 ,0 0
8
4,0
868
4,0
6,00
7
1,71
3,5
6,00
5
3,5 3,5
6 ,0 0
4
1,33
4,5
6,00
3
4,5
4,0
4,0 4,0
1,00
868
0,051 0,056
708,288 777,728
885,3600 972,1600
9,4
1,316716 1,100226
0,005641 0,004691
0,04685
0,005833
548,302
868
0,037
513,856
642,3200
8,2
0,955265
0,004060
0,04685
0,005833
478,306
868
0,067
930,496
1.163,1200
9,4
1,316342
0,005639
0,04685
0,005833
548,302
868
0,051
708,288
885,3600
8,2
1,316716
0,005641
0,04685
0,005833
478,306
868
0,059
819,392
1.024,2400
9,4
1,159167
0,004949
0,04685
0,005833
548,302
868
0,050
0,005527 0,003159
478,306
9,4
1,290898 0,746582
0,005833
0,038
868,0000 659,6800
0,04685
868
694,400 527,744
8,2
0,04685
0,005833
548,302
868
0,043
597,184
746,4800
8,2
1,110173
0,004735
0,04685
0,005833
478,306
1 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
Tabel 4.4. Momen Nominal (Mn) Pada Pelat
Type Pelat 1 2 3 4 5 6 7 8 9
As perlu 2
(mm )
Digunakan Tulangan
As aktual 2
(mm )
a
Mn
Mu
(mm)
(KN.m)
(KN.m) 12,08420
551,363
6Ø12
678,6
6,595687
14,77212
478,306
565,5
5,496406
10,75605
8,34908
548,302
5Ø12 5Ø12
565,5
5,496406
12,38469
10,98560
478,306
5Ø12
565,5
5,496406
10,75605
8,34908
548,302
5Ø12
565,5
5,496406
12,38469
8,10766
478,306
5Ø12
565,5
5,496406
10,75605
4,65194
548,302
5Ø12
565,5
5,496406
12,38469
7,84184
478,306
5Ø12
565,5
5,496406
10,75605
4,78485
548,302
5Ø12
565,5
5,496406
12,38469
9,72160
478,306
5Ø12
565,5
5,496406
10,75605
6,42320
548,302
5Ø12
565,5
5,496406
12,38469
9,72160
478,306
5Ø12
565,5
5,496406
10,75605
6,42320 11,63120
548,302
5Ø12
565,5
5,496406
12,38469
478,306
5Ø12
565,5
5,496406
10,75605
8,85360
548,302
5Ø12
565,5
5,496406
12,38469
10,24240
478,306
5Ø12
565,5
5,496406
10,75605
8,68000
548,302
5Ø12
565,5
5,496406
12,38469
6,59680
478,306
5Ø12
565,5
5,496406
10,75605
7,46480
2 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
Tabel 4.5 Penulangan Lentur Balok
Section B1 B2 B3 B4 B5
Rho max
Rho min
Mu
Mn
bf
d
(KNm)
(KNm)
(mm)
(mm)
379,5513
474,4391
600
450
3,904849
0,013729
0,023612
259,3800
324,2250
600
450
2,668519
0,008994
0,023612
559,3361
699,1701
1750
450
1,972967
0,006509
402,8198
503,5248
1750
450
1,420881
0,004613
319,9225
399,9031
1125
400
2,221684
59,9529
74,9411
1125
400
515,2809
644,1011
1000
107,6717
134,5896
1000
546,3580
682,9475
418,3051
522,8814
Jmlh tul.
a
c
As
(mm)
(mm)
(mm )
0,0035
100,0831
117,7448
3.706,941
0,0035
65,5661
77,1366
2.428,480
0,023612
0,0035
47,4460
55,8188
0,023612
0,0035
33,6243
39,5580
0,007384
0,023612
0,0035
47,8491
0,416340
0,001315
0,023612
0,0035
450
3,180746
0,010903
0,023612
450
0,664640
0,002113
0,023612
1875
450
1,798709
0,005903
1875
450
1,377136
0,004465
Rn
Rho
2
As aktual 2
Mn
(mm )
(KNm)
8D25
3.927,00
628,2548
5D25
2.454,80
409,6736
5.125,556
9D28
5.541,70
944,9198
3.632,407
6D28
3.694,60
640,1824
56,2930
3.322,996
7D25
3.436,10
516,8932
8,5213
10,0250
591,781
2D25
981,80
155,4148
0,0035
79,4766
93,5019
4.906,176
8D28
4.926,00
808,3796
0,0035
15,4043
18,1228
950,926
2D28
1.231,50
217,8759
0,023612
0,0035
43,0326
50,6266
4.980,845
9D28
5.541,70
949,8112
0,023612
0,0035
32,5487
38,2925
3.767,368
7D28
4.310,30
747,7951
Tabel 4.6 Penulangan Geser Balok
⎛1 ⎜⎜ ⋅ f 'c ⎝3
⎞ ⎟⎟ × bw ⋅ d ⎠
bw
d
D tul.
Vu
Vc
0,6 x Vc
Vs
Vs max
s
(mm)
(mm)
(mm)
(KN)
(KN)
(KN)
(KN)
(KN)
(mm)
Tumpuan
350
450
12
314,521
141,4824
84,88943
382,71928
565,9295
106,330
282,9648
112,5
100
Lapangan
350
450
12
139,32
141,4824
84,88943
90,71761
565,9295
448,583
282,9648
225
225
Tumpuan
350
450
12
325,417
141,4824
84,88943
400,87928
565,9295
101,513
282,9648
112,5
100
Lapangan
350
450
12
295,347
141,4824
84,88943
350,76261
565,9295
116,017
282,9648
112,5
100
B3
Tumpuan
300
400
12
156,905
107,7961
64,67766
153,71223
431,1844
264,744
215,5922
200
200
Lapangan
300
400
12
126,147
107,7961
64,67766
102,44890
431,1844
397,217
215,5922
200
200
B4
Tumpuan
350
450
12
214,777
141,4824
84,88943
216,47928
565,9295
187,983
282,9648
225
180
Lapangan
350
450
12
195,146
141,4824
84,88943
183,76095
565,9295
221,453
282,9648
225
220
B5
Tumpuan
350
450
12
412,414
141,4824
84,88943
545,87428
565,9295
74,549
282,9648
112,5
70
Lapangan
350
450
12
345,59
141,4824
84,88943
434,50095
565,9295
93,658
282,9648
112,5
90
Section
B1 B2
(KN)
s maks
s terpasang
(mm)
(mm)
3 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
Tabel 4.7. Penulangan Lentur Kolom Dengan Pengaku
Section
Kolom
Ec N/mm
2
b
h
mm
mm
Balok
EIk kNm
2
EIb
b
h
mm
mm
kNm
2
ψ kolom bawah
ψ kolom atas
k.lu/r
M1
M2
kNm
kNm
34-12(M1/M2)
P’u kN
K1
27081,14
500
600
64994,73
350
500
12314,21
13,57
13,57
18,472
127,86
224,430
27,163
6221,060
K1-A
27081,14
400
600
51995,78
350
500
12314,21
10,86
10,86
18,472
153,36
155,670
22,178
3249,115
K1-B
27081,14
400
500
30090,15
350
500
12314,21
6,28
6,28
21,700
107,74
144,420
25,048
525,810
K2
27081,14
500
700
103209,2
350
500
12314,21
21,55
21,55
16,000
251,62
274,120
22,985
7272,756
K2-A
27081,14
500
600
64994,73
350
500
12314,21
13,57
13,57
18,472
243,82
244,080
22,013
5345,446
K2-B
27081,14
400
600
51995,78
350
500
12314,21
10,86
10,86
18,472
164,88
193,242
23,761
898,107
K3
27081,14
400
600
51995,78
300
450
7694,621
17,38
17,38
18,667
274,77
283,273
22,360
2759,520
K3-A
27081,14
400
500
30090,15
300
450
7694,621
10,06
10,06
22,167
287,31
319,560
23,211
592,930
Section
K1
et
et min
0,1.Agr.f'c
mm
mm
kN
K1
et/h
K2
d'/h
r
β
ρ
As total mm
2
As sisi mm
As terpsng
Mn aktual kNm
2
36,076
33
996,00
1,131
0,060
0,068
0,09
0,012
1,283
0,0154
4619,520
1154,880
4D20
231,122
K1-A
47,911
33
796,80
1,107
0,080
0,088
0,09
0,014
1,283
0,0180
4311,552
1077,888
3D22
245,649
K1-B
274,662
30
664,00
0,116
0,549
0,064
0,11
0,010
1,283
0,0128
2566,400
641,600
3D18
167,062
37,691
36
1162,00
1,133
0,054
0,061
0,08
0,012
1,283
0,0154
5389,440
1347,360
3D25
314,582
K2 K2-A
45,661
33
996,00
0,971
0,076
0,074
0,09
0,006
1,283
0,0077
2309,760
577,440
3D16
270,743
K2-B
215,166
33
796,80
0,051
0,359
0,011
0,09
0,010
1,283
0,0128
3079,680
769,920
3D19
211,311
K3
102,653
33
796,80
0,627
0,171
0,175
0,09
0,008
1,283
0,0103
2463,744
615,936
2D20
332,815
K3-A
538,951
30
664,00
0,131
1,078
0,142
0,11
0,022
1,283
0,0282
5646,080
1411,520
3D25
347,670
4 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
PENUTUP 5.1.
KESIMPULAN Dari analisa perhitungan perencanaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan
sebagai berikut : 1. Beban aksial (axial forces) terbesar yang dialami oleh struktur akibat beban yang diderita oleh struktur pada perencanaan kali ini terdapat pada komponen struktur kolom terbawah, hal ini dapat dibuktikan dari hasil analisa program SAP yang menunjukkan bahwa diagram dengan nilai beban aksial terbesar terdapat pada tiap-tiap kolom terbawah (lantai 1). 2. Dari hasil perhitungan perencanaan pile cap didapatkan bahwa pada perencanaan kali ini digunakan 3 tipe pile cap dengan ketebalan (d) masing-masing 1250, 1000 dan 650 mm, dimana untuk tipe jenis pile cap yang mendapatkan beban axial terbesar digunakan tulangan D29-140 pada potongan I dan pada potongan II digunakan tulangan D36-100, sedangkan untuk jenis pile cap yang menerima beban axial terkecil digunakan tulangan D20-110 pada potongan I dan II. I
I
II
1200
II
1200
600 600 1875
600
1537,5
3075
3075
3. Pada hasil perhitungan perencanaan kolom didapatkan bahwa pada perencanaan kali ini digunakan 8 tipe kolom dimana untuk kolom yang menerima momen terbesar (K3-A) digunakan tulangan lentur 8D25 dengan tulangan sengkang D10-140 sedangkan untuk kolom yang menerima momen terkecil (K1) digunakan tulangan lentur 4D20 dengan tulangan sengkang D10-320. 4. Pada perencanaan balok kali ini digunakan 13 tipe balok dimana untuk balok yang menerima momen terbesar (B2) digunakan tulangan lentur 9D28 dengan tulangan sengkang D12-100 sedangkan untuk balok yang menerima momen terkecil (B8) digunakan tulangan lentur 2D25 dengan tulangan sengkang D12-225. 5. Pada perencanaan pelat kali ini digunakan 9 tipe pelat dimana pada arah X dan Y rata-rata dipasang tulangan lentur 5D12. 6. Dari hasil perhitungan perencanaan struktur atap (roof structure) kali ini :
Digunakan profil C 4x7.25 untuk gording.
Digunakan profil double angle 2,5 x 2 x 3/16 untuk batang tarik (tension member) dan batang tekan (compression member).
Digunakan sambungan (connection) baut ASTM A307 diameter ¾ inch dengan tegangan tarik izin 24 ksi dan
Digunakan diameter sagrod ½ inch (Ag = 0,19625)
1 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
7. Hasil perhitungan perencanaan digunakan penulangan minimum yang memenuhi momen terfaktornya. Pada perencanaan kali ini hasil perhitungan analisa struktur disajikan dalam bentuk tabel.
5.2.
SARAN Saran yang dapat diberikan dalam perencanaan adalah untuk merencanakan suatu
struktur harus memperhatikan faktor kemudahan dalam pelaksanaan (workability) serta faktor ekonomis dengan tidak mengurangi kriteria kekuatan dari komponen struktur itu sendiri. DAFTAR PUSTAKA Dipohusodo, Istimawan, 1994. Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T-15-1991-03 Departemen Pekerjaan Umum RI, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. [D1] Departemen Pekerjaan Umum, 1991. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SK SNI T-15-1991-03), Penerbit Yayasan LPMB, Bandung. [D2] Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, 1997. Struktur Baja, Penerbit Gunadarma , Jakarta. [D3] Dewobroto, Wiryanto, 2004. Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP2000, Penerbit PT. Elex Media Komputindo, Jakarta. [D4] Hardiyatmo, Hary Christady, 2002. Teknik Pondasi 2, Penerbit Beta Offset, Yogyakarta. [H1] H.G. Poulos & E.H. Davis, Pile Foundation Analysis And Design, John Wiley & Sons Inc. New York 1980. [H2] Katili, Irwan, 2000. Aplikasi Metode Elemen Hingga Pada Rangka-Balok-Grid-Portal, Penerbit Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok. [K1] Panitia Teknik Bangunan dan Konstruksi, 2002. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002), Penerbit Badan Standardisasi Nasional, Jakarta. [P1] Poerbo M.Arch., Ir. Hartono, 2000. Struktur dan Konstruksi Bangunan Tinggi, Penerbit Djambatan, Jakarta. [P2] Pramono, Handi, 2004. Struktur 2D & 3D Dengan SAP 2000, Penerbit Maxikom, Palembang. [P3] Salmon, G. Charles, 1994. Struktur Baja Desain dan Perilaku, Penerbit Erlangga, Jakarta. [S1] Schodek, Daniel L., 1999. Struktur, Penerbit Erlangga, Jakarta. [S2] Segui, William T., 1994. LRFD Steel Design, Penerbit PWS Publishing Company, Boston. [S3] Sosrodarsono, Ir. Suyono, 2000. Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta. [S4] Spiegel, Leonard dan Limbrunner, George F., 1991. Desain Baja Struktural Terapan, Penerbit PT Eresco, Bandung. [S5]
2 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
Abstraksi
Sudarmoko, dan Aswin, Muhammad, 1994. Perancangan dan Analisis Kolom Beton Bertulang Mengacu SK SNI T-15-1991-03, Penerbit Biro Penerbit KMTS FT UGM, Yogyakarta. [S6] T., Gunawan, dan Saleh, Margaret, 1999. Diktat Teori dan Penyelesaian Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T-15-1991-03 Jilid 1, Penerbit Delta Teknik Group, Jakarta. [T1] T., Gunawan, dan Saleh, Margaret, 1999. Diktat Teori dan Penyelesaian Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T-15-1991-03 Jilid 2, Penerbit Delta Teknik Group, Jakarta. [T2] Universitas Katolik Parahyangan Program Pasca Sarjana Teknik Sipil., Manual Pondasi Tiang, Penerbit Universitas Katolik Parahyangan, Bandung. [U1] Vis, W.C., dan Kusuma, Gideon, 1996. Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T-15-1991-03, Penerbit Erlangga, Jakarta. [V1] Wahyudi, L., dan A. Rahim, Syahril, 1999. Struktur Beton Bertulang Standar Baru SNI T-151991-03, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. [W1] Wang, Chu-Kia dan Salmon, Charles G., 1993. Disain Beton Bertulang, Penerbit Erlangga, Jakarta. [W2] Wigroho, Haryanto Yoso, 2002. Analisis dan Perancangan Struktur Frame menggunakan SAP2000, Penerbit Andi, Yogyakarta. [W3] Yayasan Badan Penerbit PU, 1987. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, Departemen Pekerjaan Umum RI, Jakarta. [Y1] Yayasan Dana Normalisasi Indonesia, 1977. Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971, Penerbit Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung. [Y2]
3 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma
