BAB I PENDAHULUAN I.1 LATAR BELAKANG Surabaya merupakan kota metropolitan dan kota terbesar kedua di Indonesia. Dimana pergerakan roda ekonomi semakin lama semakin berkembang dan meningkat dengan pesat. Sehingga kebutuhan suatu sarana dan prasarana pendukung juga sangat diperlukan. Salah satunya adalah kebutuhan akan gedung perkantoran. Keterbatasan lahan menjadi salah satu alasan mengapa banyak dibangun gedung - gedung perkantoran bertingkat. Seperti yang kita ketahui bersama, semakin tinggi suatu gedung, maka semakin besar pula kekuatan dan beban yang dipikulnya. Sehingga waktu pengerjaan yang diperlukan juga akan semakin lama. Dan Gedung Direktorat Jendral Pajak Wilayah I Jawa Timur merupakan salah satu dari gedung gedung perkantoran bertingkat yang ada di kota Surabaya. Gedung tersebut terdiri dari 8 lantai dengan kondisi awal bangunan dari beton bertulang konvensional, kemudian direncanakan ulang dengan menggunakan struktur komposit baja beton. Struktur komposit semakin banyak dipakai dalam rekayasa struktur. Dari beberapa penelitian, struktur komposit mampu memberikan kinerja struktur yang baik dan lebih efektif dalam meningkatkan kapasitas pembebanan, kekakuan dan keunggulan ekonomis ( Vebriano Rinaldy & Muhammad Rustailang, 2005 ). Balok komposit merupakan campuran beton dengan baja profil, dimana pada beton bertulang gaya-gaya tarik yang dialami suatu elemen struktur dipikul oleh besi tulangan tetapi pada struktur komposit ini gaya-gaya tarik yang terjadi pada suatu elemen struktur dipikul oleh profil baja. Komposit balok baja dan pelat beton adalah satu usaha dalam mendapatkan suatu konstruksi yang baik dan efisien. Keistimewaan yang nyata dalam sistem komposit adalah (1) Penghematan berat baja, (2) Penampang balok baja yang digunakan lebih kecil, (3) kekakuan lantai meningkat, (4) kapasitas menahan beban lebih besar, (5) Panjang bentang untuk batang tertentu dapat lebih besar ( Charles G. Salmon,1991 ). Sistem gedung yang digunakan pada modifikasi perancangan gedung ini adalah sistem struktur SRPMB. Pada Tugas Akhir ini menggunakan peraturan SNI 03-2847-2002 tentang tata cara perhitungan beton untuk bangunan gedung dan SNI 03-1726-2002 tentang tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung serta SNI 03-1729-2002 tentang
tata cara perencanaan struktur baja. Pada akhirnya dari penyusunan dari tugas akhir ini penulis mengharapkan dapat merencanakan suatu struktur komposit yang efisien tanpa mengabaikan faktor keselamatan dan fungsi bangunan tersebut. I.2 PERMASALAHAN Permasalahan yang ditinjau dalam modifikasi perancangan gedung Direktorat jendral pajak wilayah I Jawa Timur dengan menggunakan struktur komposit baja beton, antara lain : 1. Bagaimana menentukan Preliminary design penampang struktur. 2. Bagaimana merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak dan tangga. 3. Bagaimana asumsi pembebanan setelah adanya modifikasi. 4. Bagaimana pemodelan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.2. 5. Bagaimana merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. 6. Bagaimana menuangkan hasil perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik. I.3 MAKSUD DAN TUJUAN Adapun tujuan dari modifikasi perancangan gedung Direktorat jendral pajak wilayah I Jawa Timur dengan struktur komposit baja beton, yaitu : 1. Dapat menentukan Preliminary design penampang struktur. 2. Dapat merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat, balok anak dan tangga. 3. Dapat merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. 4. Bagaimana asumsi pembebanan setelah adanya modifikasi. 5. Dapat memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.2. 6. Dapat menuangkan hasil modifikasi perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik. I.4 BATASAN MASALAH 1. Perencanaan struktur utama, meliputi balok induk dan kolom dan struktur sekunder, meliputi balok anak, tangga dan pelat lantai. 2. Perencanaan kolom komposit menggunakan tipe Concrete encased column atau kolom baja berselubung beton dan menggunakan profil king cross. 3. Perencanaan pelat lantai menggunakan bondek.
4. Merencanakan struktur bawah (pondasi bangunan). 5. Jumlah lantai yang akan rencanakan ulang sebanyak 10 lantai. 6. Tidak meninjau dari segi metode pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural, dan manajemen konstruksi. 7. Perencanaan tidak meliputi instalasi mechanical, electrical, plumbing dan saluran air. 8. Permodelan dan analisa struktur dilakukan dengan program bantu ETABS 9.2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 UMUM Baja merupakan salah satu bahan konstruksi yang penting. Sifatsifatnya yang terutama penting dalam penggunaan dibandingkan terhadap bahan lain yang tersedia dan sifat ductility. Ductility adalah kemampuan untuk berdeformasi secara nyata baik dalam tegangan maupun regangan sebelum terjadi kegagalan (Charles G. Salmon, 1991). Penampang komposit adalah penampang yang terdiri dari profil baja dan beton digabung bersama untuk memikul beban tekan dan lentur. Batang yang memikul lentur umumnya disebut dengan balok komposit sedangkan batang yang memikul beban tekan, tekan dan lentur umumnya disebut dengan kolom komposit. Penampang komposit mempunyai kekakuan yang lebih besar dibandingkan dengan penampang lempeng beton dan gelagar baja yang bekerja sendiri-sendiri dan dengan demikian dapat menahan beban yang lebih besar atau beban yang sama dengan lenturan yang lebih kecil pada bentang yang lebih panjang. Apabila untuk mendapatkan aksi komposit bagian atas gelagar dibungkus dengan lempeng beton, maka akan didapat pengurangan pada tebal seluruh lantai, dan untuk bangunan-bangunan pencakar langit, keadaan ini memberikan penghematan yang cukup besar dalam volume, pekerjaan pemasangan kabel-kabel, pekerjaan saluran pendingin ruangan, dinding-dinding, pekerjaan saluran air, dan lain-lainnya.(Amon, Knobloch & Mazumder,1999). Kerangka baja yang menyanggah konstruksi pelat beton bertulang yang di cor ditempat dahulu biasanya direncanakan dengan anggapan bahwa pelat beton dan baja bekerja secara terpisah dalam menahan beban. Pengaruh komposit dari baja dan beton yang bekerja sama dahulu tidak diperhitungkan.
Pengabaian ini didasarkan pada alasan bahwa lekatan (bond) antara lantai atau pelat beton dan puncak balok baja tidak dapat diandalkan. Namun dengan berkembangnya teknik pengelasan, pemakaian alat penyambung geser (shear connector) mekanis menjadi praktis untuk menahan gaya geser horizontal yang timbul ketika batang terlentur.(Salmon & Johnson,1991) Keuntungan utama dari perencanaan komposit yaitu penghematan berat baja, penampang balok baja dapat lebih rendah, kekakuan lantai meningkat, panjang bentang untuk batang tertentu dapat lebih besar, kapasitas pemikul beban meningkat. Penghematan berat baja sebesar 20 % sampai 30 % seringkali dapat diperoleh dengan memanfaatkan semua keuntungan dari sistem komposit. Pengurangan berat pada balok baja ini biasanya memungkinkan pemakaian penampang yang lebih rendah dan juga lebih ringan. Keuntungan ini bisa banyak mengurangi tinggi bangunan bertingkat banyak sehingga diperoleh penghematan bahan bangunan yang lain seperti dinding luar dan tangga (Salmon & Johnson, 1991) 2.2. DESAIN DAN KONTROL 2.2.1
BALOK KOMPOSIT Balok adalah salah satu diantara elemen-elemen struktur yang paling banyak dijumpai pada setiap struktur. Balok adalah elemen struktur yang memikul beban yang bekerja tegak lurus dengan sumbu longitudinalnya. Hal ini akan menyebabkan balok melentur (Spiegel & Limbrunner,1998) Sebuah balok komposit (composite beam) adalah sebuah balok yang kekuatannya bergantung pada interaksi mekanis diantara dua atau lebih bahan (Bowles,1980). Beberapa jenis balok komposit antara lain : a. Balok komposit penuh Untuk balok komposit penuh, penghubung geser harus disediakan dalam jumlah yang memadai sehingga balok mampu mencapai kuat lentur maksimumnya. Pada penentuan distribusi tegangan elastis, slip antara baja dan beton dianggap tidak terjadi (SNI 03-1729-2002 Ps.12.2.6). b. Balok komposit parsial Pada balok komposit parsial, kekuatan balok dalam memikul lentur dibatasi oleh kekuatan penghubung geser. Perhitungan elastis untuk balok seperti ini, seperti pada penentuan defleksi atau tegangan akibat beban layan,
harus mempertimbangkan pengaruh adanya slip antara baja dan beton (SNI 03-1729-2002 Ps. 12.2.7) c. Balok baja yang diberi selubung beton Walaupun tidak diberi angker, balok baja yang diberi selubung beton di semua permukaannya dianggap bekerja secara komposit dengan beton, selama hal-hal berikut terpenuh (SNI 03-1729-2002 Ps.12.2.8) 1. Tebal minimum selubung beton yang menyelimuti baja tidak kuang daripada 50 mm, kecuali yang disebutkan pada butir ke-2 di bawah. 2. Posisi tepi atas balok baja tidak boleh kurang daripada 40 mm di bawah sisi atas pelat beton dan 50 mm di atas sisi bawah plat. 3. Selubung beton harus diberi kawat jaring atau baja tulangan dengan jumlah yang memadai untuk menghindari terlepasnya bagian selubung tersebut pada saat balok memikul beban.
a) Balok Komposit (tanpa deck)
b) Balok baja diberi selubung beton (concrete encase steel beam)
Kolom adalah elemen penting yang ikut mendukung gaya tekan aksial pada suatu bangunan. Batang yang kita tinjau adalah kolom baja tunggal, baja majemuk dan kolom komposit dengan tampang yang ekonomis. Konstruksi kolom, sebagaimana dibahas dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah kolom yang terdiri dari baja, kanal dan kolom komposit antara beton dengan profil baja IWF yang mengalami beban aksial. Gaya aksial tekan merupakan gaya yang utama dalam menyebabkan tekuk batang (kolom). Dalam menganalisis pengaruh tersebut digunakan perumusan dasar yang sederhana dan umum dijumpai dalam mekanika teknik. Asumsinya juga diambil sesederhana mungkin sehingga mudah dimengerti. Jika beban yang bekerja pada kolom ditambah besarnya secara berangsur-angsur,maka akan mengakibatkan kolom mengalami lenturan lateral dan kemudian mengalami keruntuhan akibat terjadinya lenturan tersebut. Beban yang mengakibatkan terjadinya lentur lateral pada kolom disebut beban kritis dan merupakan beban maksimum yang masih dapat ditahan oleh kolom dengan aman. Pada penulisan tugas akhir ini didapat, kolom yang paling besar Pcr nya adalah pada kolom tampang komposit. Dalam tulisan ini juga , perletakan yang paling maksimum Pcr nya pada perletakan jepit-jepit disamping itu kolom yang paling kecil bahaya tekuknya pada bentang yang terpendek.( Sanci Barus,2008) Ada dua tipe kolom komposit, yaitu : 1. Kolom komposit yang terbuat dari profil baja yang diberi selubung beton di sekelilingnya (kolom baja berselubung beton). 2. Kolom komposit terbuat dari penampang baja berongga (kolom baja berintikan beton).
c) Balok Komposit (dengan deck)
d) Balok Komposit (dengan deck)
Gambar 2.1 Penampang balok komposit 2.2.2
KOLOM KOMPOSIT Kolom komposit didefinisikan sebagai “ kolom baja yang dibuat dari potongan baja giling (rolled) built-up dan di cor di dalam beton struktural atau terbuat dari tabung atau pipa baja dan diisi dengan beton struktural (Salmon & Jonson, 1996).
Profil Baja dibungkus beton
Pipa baja O didisi King Cross
Gambar 2.2 Penampang kolom komposit Kolom Komposit baik itu kolom baja berselebung beton atau kolom baja berintikan beton merupakan suatu solusi hemat untuk kasus dimana
kapasitas beban tambahan yang diinginkan lebih besar dibandingkan dengan penggunaan kolom baja sendiri. Kolom komposit juga menjadi solusi yang efektif untuk berbagai permasalahan yang di ada pada desain praktis. Salah satunya, yaitu jika beban yang terjadi pada struktur kolom sangatlah besar, maka penambahan material beton pada struktur kolom dapat memikul beban yang terjadi, sehingga ukuran profil baja tidak perlu diperbesar lagi (Roberto Leon, Larry Griffis,2005). Kriteria untuk kolom komposit bagi komponen struktur tekan (SNI 03-1729-2002 Ps.12.3.1) : 1. Selubung beton untuk penampang komposit yang berintikan baja harus diberi tulangan baja longitudinal dan tulangan pengekang lateral. 2. Tulangan baja longitudinal harus menerus pada lantai struktur portal, kecuali untuk tulangan longitudinal yang hanya berfungsi memberi kekangan pada beton. 3. Jarak antar pengikat lateral tidak boleh melebihi 2/3 dari dimensi terkecil penampang kolom komposit. Luas minimum penampang tulangan transversal (atau lonitudinal) terpasang. Tebal bersih selimut beton dari tepi terluar tulangan longitudinal dan transveersal minimal sebesar 40 mm; 4. Mutu beton yang digunakan tidak lebih 55 Mpa dan tidak kurang dari 21 Mpa untuk beton normal dan tidak kurang dari 28 Mpa untuk beton ringan. 5. Tegangan leleh profil dan tulangan baja yang digunakan untuk perhitungan kekuatan kolom komposit tidak boleh lebih dari 380 Mpa.
BAB III METODOLOGI 3.1 DIAGRAM ALIR METODOLOGI Mulai
Pengumpulan Data
Studi Literatur
Perencanaan Struktur Sekunder
Preliminary Desain dan Pembebanan
Pemodelan dan Analisa Struktur
Not Ok
Kontrol Desain Ok Perencanaan Pondasi
Penggambaran Hasil Perencanaan
Selesai
3.2.LANGKAH-LANGKAH PENYUSUNAN TUGAS AKHIR Langkah-langkah yang diambil dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1.Pengumpulan Data Data-data perencanaan secara keseluruhan mencakup data umum bangunan, data bahan, dan data tanah : - Data Umum Bangunan Nama gedung : Gedung Direktorat Jenderal Pajak Wilayah I Jawa Timur Lokasi : Jl Jagir Wonokromo Surabaya Fungsi : Perkantoran Zone gempa :2 Jumlah lantai : 8 lantai Tinggi bangunan : ± 39 m (termasuk atap) Ketinggian tiap lantai : Lantai 1 = 4,5 m
Lantai 2 – 8 = 4 m : Struktur beton bertulang : - kekuatan tekan beton (f’c) = 35Mpa - tegangan leleh baja (fy) = 400 Mpa Data Tanah :Data tanah digunakan untuk merencanakan pondasi gedung tersebut. 2.Studi Kepustakaan Mempelajari pustaka/literatur yang berkaitan dengan perencanaan diantaranya tentang : a. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG).1983. b. SNI 03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung c. SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung d. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung e. Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung Menggunakan Metode LRFD dan AISC-LRFD. f. G. Salmon, Charles & E.Johnson, John.1991. Struktur Baja Desain Dan Perilaku Jilid 1 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh: Ir. Wira M.S.CE. Jakarta: Erlangga. g. Amon, Rene ; Knobloch, Bruce & Mazumder,Atanu. 1999 Perencanaan Konstruksi Baja Untuk Insinyur dan Arsitektur 2.Bandung : PT.Pradinya Paramita. h. Rahmat Purwono, 2006, Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. i. Suprobo,Priyo.2000. Desain Balok Komposit BajaBeton.Surabaya : ITS Press. j. Wahyudi, Herman. 1999. Daya Dukung Pondasi Dalam. Surabaya : ITS. Struktur utama Data Bahan
3. Preliminary Design Penaksiran penampang struktur bangunan antara lain penaksiran beban atap, tangga, lantai, penaksiran balok dan kolom komposit yang akan direncanakan. 4. Analisa Pembebanan
Jenis pembebanan pada struktur baja komposit ini adalah dengan menggunakan perancah. Perencanaan pembebanan pada struktur ini berdasarkan PPIUG 1983 dan SNI 03-1726-2002 5.Analisa Struktur Tujuan analisa struktur ini adalah untuk mengetahui gaya dalam yang timbul pada elemen struktur akibat beban yang bekerja. Gaya tersebut adalah gaya geser, gaya aksial, momen lentur dan momen puntir. Selain itu juga digunakan untuk mengetahui besarnya pergeseran lateral. Perhitungan analisa struktur ini dilakukan dengan menggunakan alat bantu berupa program komputer ETABS 9.2. 6.Desain dan kontrol Balok Komposit Kekuatan Balok Komposit Dengan Penghubung Geser LRFD 12.4.2) a.Kuat Lentur positif rencana ditentukan sebagai berikut (LRFD Pasal 12.4.2.1) : - untuk h 1680
tw
fy
dengan b = 0,85 dan Mn dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit. - untuk
h 1680 tw fy
dengan b = 0,9 dan Mn dihitung berdasarkan superposisi tegangantegangan elastis yang memperhitungkan pengaruh tumpuan sementara plastis pada penampang komposit. b.Kuat Lentur negatif rencana b .Mn harus dihitung untuk penampang baja saja,dengan mengikuti ketentuan-ketentuan pada butir 8 (LRFD Pasal 12.4.2.2
Lebar Efektif plat lantai : - Untuk gelagar interior : bE ≤ L
4
bE ≤ bo (untuk jarak balok yang sama) - Untuk gelagar eksterior :
bE ≤
L 8
bE ≤ bo + (jarak dari pusat balok ke pinggir slab) dimana : L = bentang balok bo = bentang antar balok Menghitung momen nominal ( Mn ) Perhitungan Mn berdasar distribusi tegangan plastis :
T = n.Ar.fyr Pyc = As.fy Gaya pada sayap ; Pf bf .tf . fy Gaya pada badan ; Pw
aw
Pyc T Pf 2
Pw tw. fy
2.Menghitung jarak ke centroid d1 = hr + tb – c
( Pf .0,5.tf ) ( Pw(tf 0,5.a web ) Pf Pw d d3 = 2 d2 =
3.Menghitung momen ultimate : Mn = T(d1 + d2) + Pyc(d3 - d2) Gambar 3.1. Distribusi tegangan plastis Menghitung momen nominal ( Mn ) negatif 1. Menentukan gaya tekan ( C ) pada beton : C = 0,85.f’c.tp.beff . Menentukan gaya tarik ( T) pada baja : T = As.fy Dipilih nilai yang terkecil dari kedua nilai di atas 2. Menentukan tinggi blok tekan effektif :
a
As. fy 0,85. f ' c.beff
3. Kekuatan momen nonimal : Mn C.d1 atau T.d1 Bila kekuatan nominal dinyatakan dalam bentuk gaya baja akan diperoleh :
a d Mn As. fy ts 2 2 Menghitung momen nominal ( Mn ) negatif. 1.Menentukan lokasi gaya tarik pada balok baja
Kolom Komposit Kolom komposit yang terbuat dari baja yang diberi selubung beton disekelilingnya (kolom baja berselubung beton) - Kriteria untuk kolom komposit bagi komponen struktur tekan :
Luas penampang profil baja minimal 4% dari luas penampang komposit total. Kolom baja berselubung beton harus diberi tulangan longitudinal dan tulangan lateral minimum sebesar 0,18 mm2/mm spasi tulangan. Beton : 21 MPa ≤ fc’ ≤ 55 MPa Baja dan baja tulangan : fy ≤ 380 MPa (untuk perhitungan) Tebal minimum dinding penampang baja berongga :
t min b
fy 3E
, untuk penampang persegi
- Kuat Rencana Kolom Komposit Yang Menumpu Beban Aksial Pu < c Pn
; c
= 0,85
Pn = As fcr di mana
Jarak minimum antar baut : 3db (LRFD 13.4.1) Jarak maksimum antar baut :15tp atau 200 mm (LRFD 13.4.3)
; fcr =
f my
; = faktor tekuk
c < 0,25
Untuk :
=1
maka
0,25 < c < 1,2
1,43 maka = 1,6 0,67 c
c > 1,2
maka
c
Kc L rm
f my Em
= 1,25c
2
Nu 0,2
c.Nn
Nu 8 . Mux Mny 1,0 .Nn 9 b.Mnx b.Mny
b.
Nu 0,2
c.Nn
Nu Mux Mny 1,0 2 . .Nn b.Mnx b.Mny
Sambungan .Sambungan Baut Kuat geser Rnv = φ.fv.Ab.m Kuat tumpu Rnt = φ.(1.8)fy.db.tp Jumlah baut, n Vu Kontrol jarak baut : Jarak tepi minimum Jarak tepi maksimum
Sambungan Las (LRFD 13.5.3.10)
Ru Rnw dengan, f .Rnw 0.75 t e (0.6 fuw) (las) f .Rnw 0.75 t e (0.6 fu ) (bahan dasar) keterangan :
r
-Kekuatan rencana kolom komposit yang menahan beban kombinasi aksial dan lentur (LRFD Pasal 7.4.3.3). a.
Kontrol Kekuatan Pelat Pn 0.75 0.6 fu Anv Vu < Pn
diambil yang terkecil
φRn : 1.5db (LRFD 13.4.2) : (4tp + 100 mm) atau 200 mm (LRFD 13.4.3)
fuw fu te
: tegangan tarik putus logam las : tegangan tarik putus bahan dasar : tebal efektif las (mm)
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER 4.1. Perencanaan Tangga Adapun data perencanaan tangga sebagai berikut : Tinggi antar lantai = 450 cm Tinggi bordes = 225 cm Lebar injakan (i) = 30 cm Panjang tangga = 350 cm Lebar bordes = 150 cm Tebal pelat miring = 9 cm Tebal pelat bordes = 9 cm Mutu beton ( fc’) = 25 Mpa = 250 kg/cm2 Mutu Baja (fy) = 250 Mpa = 2500 kg/cm2
W F 300.200.8.12
W F 250.125.5.8
W F 300.200.8.12
Gambar 4.1 Denah Tangga
- lantai keramik t = 1cm = 1.24 kg /m2 - rangka + plafond = (11+7)kg/m2 - ducting AC+pipa Total beban finishing
= = = =
24 18 10 94
kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2
Beban Hidup Beban Hidup = 250 kg/m2 Beban berguna = beban hidup + finishing = 250 kg/m2 + 94 kg/m2 = 344 kg/m2 Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus dengan tulangan negatif dengan satu baris penyangga didapatkan data-data sebagai berkut : - bentang (span) = 2,5 m - tebal pelat beton = 9 cm - tulangan negatif = 2,09 cm2/m - direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 8 mm (As = 50,24 mm2 = 0,5024 cm2) - banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m =
A 2,09 = = 4,16 buah = 5 buah As 0,5024
Jarak Tulangan Tarik = 140 mm Jadi, dipasang tulangan tarik Ø 8-140 Gambar 4.2 Potongan A-A Hasil Perhitungan Pelat anak tangga : pelat bondex Balok Tangga WF 150.100.6.9 Balok Bordes WF 150.100.6.9 Balok Penumpu Bordes WF 250.125.5.8 4.2.2 Pelat lantai 1 sampai lantai 10 Dipakai pelat komposit bondek dengan tebal pelat = 0,75mm. Pembebanan a.Beban Superimposed Berat finishing : = 42 kg/m2 - spesi lantai t = 2 cm = 2.21kg /m2
4.3. Perencanaan Balok Anak Data Perencanaan : BJ 41 : fy = 2500 kg/cm2, fy = 4100 kg/cm2 Beton : fc’ = 25 MPa Bentang balok anak (L) = 7,5m Direncanakan dengan profil WF 300.200.8.12 Perencanaan Penghubung Geser : Jadi, shear connector dipasang sejarak 16 cm sebanyak 48 buah untuk masingmasing bentang.
BAB V PEMBEBANAN DAN ANALISA STRUKTUR
BAB VI PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA
5.1 Analisa Struktur Utama Merencanakan beban gempa adalah bertujuan untuk mendapatkan beban gempa yang sesuai dengan peraturan untuk dibebankan kedalam struktur gedung. Beban gempa rencana dicek terhadap kontrol – kontrol sesuai peraturan gempa yaitu SNI 03-1726-2002, dimana kontrol – kontrol tersebut terdiri dari kontrol nilai gaya geser dasar (base shear), waktu getar alami fundamental (T), dan simpangan (drift).
Perhitungan Balok Induk Pada perencanaan ini, ditunjukkan contoh perhitungan balok Induk pada lantai 1. Pada perhitungan berikut Balok Induk direncanakan dengan profil WF 500.300.11.18. Panjang balok (L) = 833 cm. Adapun data – data profil adalah sebagai berikut : A = 163,5 cm2 ix = 20,8 cm r = 26 mm W = 128 kg/m tw = 11 mm Zx = 3100 cm3 d = 488 mm tf = 18 mm Zy = 824 cm3 4 b = 300 mm Ix = 71000 cm Sx = 2910 cm3 iy = 7,04 cm Iy = 8110 cm4 Sy = 541 cm3 h = 404 mm BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2 Beton : fc’ = 25 Mpa = 250 kg/cm2
5.2 Pembebanan Untuk mendapatkan beban gempa yang sesuai dengan SNI 03-17262002, maka terlebih dahulu dicek besarnya Vdinamis yang telah didapatkan dengan bantuan program ETABS v9.2.0 dan membandingkan besaran Vdinamis tersebut dengan Vstatis yang akan diperhitungkan di bawah ini sesuai dengan SNI 03-1726-2002 Ps.6.1, dan nilai Vstatis ini harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung ke masing – masing lantai sesuai SNI 03-1726-2002 Ps.6.1.2 Faktor Respon Gempa (C)
Pada gambar dapat dilihat untuk menentukan nilai faktor respon gempa (C1) pada tanah keras didapat dengan nilai 0,50 dimana T adalah T
waktu getar alami struktur gedung yang didapat dari hasil analisa struktur setelah men-define Respon Spektrum Rencana dan mengeplot grafik C-T pada analisa Respon Spektrum. Kontrol Waktu Getar Alami Fundamental (T) T dihitung dengan menggunakan rumus empiris Method A dari UBC 1997 Section 1630.2.2 dengan tinggi gedung 40,5 meter. Pada arah X Tx = Cc (hn)3/4 = Cc (40,5)3/4 = 1,36 detik Pada arah Y Ty = Cc (hn)3/4 = Cc (40,5)3/4 = 1,36 detik
Zona momen positif Dari hasil output ETABS v9.2.0 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 3976255 Kgcm. Menghitung momen nominal Kontrol kriteria penampang Untuk Sayap Untuk Badan h 1680 bf 170 tw 2tf fy fy
300 170 404 1680 2.18 11 250 250 8,33 < 10,752.......ok 36,73 < 106,25.......ok Profil penampang kompak, sehingga kapasitas momen penampang dianalisa dengan distribusi tegangan plastis. Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn C.(d 1 d 2 ) Py (d 3 d 2 ) C = 408750 kg
Py = As.fy = 163,5.2500 = 408750 kg Mn = 408750 (4,785 + 0) + 408750 (25 - 0) = 12174678,75 kgcm Syarat : Mu ≤ .Mn 3976255 kgcm ≤ 0,85.12174678,7 5 kgcm 3976255 kgcm ≤ 10348425,94 kgcm..........Ok Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar daripada momen akibat beban berfaktor, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi. Zona momen negatif Dari hasil output program ETABS v9.2.0 didapatkan momen negatif Mmaks = 4153695 Kgcm (batang B-23). L = 833 cm beff ≤ ¼ .L = ¼.833 cm = 208,25 cm tbondex = 0,75 mm fyr = 240 Mpa ts = 100 mm Menentukan Lokasi Gaya Tarik pada Balok Baja Batang tulangan menambah kekuatan tarik nominal pada pelat beton. Tc = Asr . fyr = 10. ¼ . л . 0,82 . 2400 = 12057,6 Kg Gaya tekan nominal maksimum dalam penampang baja Pyc = As . fy = 163,5. 2500 = 408750 Kg
Karena Pyc > Tc, maka PNA pada web, berlaku persamaan.
Ts
Pyc Tc 408750 12057,6 2 2 = 198346,2 Kg
Gaya pada sayap, Tf = bf . tf . fy = 30 . 1,8 . 2500 = 135000 Kg Gaya pada badan, Tw =
= 198346,2 – 135000 = 63346,2 Kg Jarak garis netral dari tepi bawah sayap : Tw 63346,2 aw fy.tw 2500.1,1 = 23,03 cm
Menenentukan Jarak Gaya yang Bekerja dari Centroid (Tf .0,5tf ) (Tw(tf 0,5aw)) d2 = Tf Tw (135000.0,5.3,0) (63346,2 .(3,0 0,5.23,03)) = 135000 63346,2 = 5,66 cm = 56,6 mm
d3 = D/2 =50/2 = 25 cm d1 = ts – c = 11 – 2,5 = 8,5 cm Gambar 6.2 Distribusi tegangan negatif
Pyc Tc Tf 2
Perhitungan Momen Nominal Negatif
Mn = Tc (d1+ d2) + Pyc(d3 – d2) = 12057,6 (8,5 + 5,66) + 408750 (25– 5,66) = 12703010,62 Kgcm
Balok Induk Melintang
: WF 500 x 300 x 11 x 18 Kolom Kingcross : K700.300.13.24 Mu = 1,1.Ry.Mpbalok = 1,1.1,5. (3100.2500) Kgcm = 12787500 Kgcm Vutotal = 51758,28 Kg
Persayaratan : Mu ≤ φMn 4153695Kgcm ≤ 0,85 . 12703010,62 Kgcm 4153695Kgcm ≤ 10797559,02 Kgcm.......OK Perencanaan Kolom Komposit Dari hasil output ETABS v9.2.0 diperoleh gaya – gaya yang bekerja pada kolom lantai dasar adalah : Pu = 606463 Kg Mux = 17098901 Kgcm = 17661315 Kgcm Muy = 31103,61 Kg Vux = 29817,4 Kg Vuy Kolom komposit direncanakan dengan menggunakan profil K700.300.13.24 dengan spesifikasi material : A = 471 cm2 Ix = 211800 cm4 ix = 21,21 cm Ix = 220791 cm4 iy = 21,65 cm Sy = 5193,3cm3 d = 700 mm b = 300 mm H= 596 mm Sx = 6051,4 cm Iy = 211800 cm4
Gambar 5.2 Sambungan Balok dan Kolom Sambungan Kolom Dengan Kolom Kolom : KingCross K700.300.13.24 Pu = 606463 Kg Mux = 1,5.fy.Zx = 1,5.2500. 7356,335 = 27586256,25 Kgcm
KING CROSS
KC 700 x 300 x 13 x 24 TULANGAN Ø16mm
50
TULANGAN GESER Ø12 - 300
900
900
Gambar 5.1 Penampang Kolom Komposit Desain Sambungan Sambungan Balok Melintang Dengan Kolom Sambungan antara balok melintang dengan kolom direncanakan dengan menggunakan baut (rigid connection)
Gambar 5.3. Sambungan Antar Kolom Desain Base Plate Direncanakan baseplate dengan ukuran 900 mm x 900 mm digunakan sebagai alas kolom K700.300.13.24.
BAB VI PERENCANAAN STRUKTUR PONDASI
Tiang pancang yang direncanakan adalah menggunakan alternatif jenis tiang dengan spesifikasi WIKA Pile sebagai berikut : - Diameter tiang = 500 mm = 90 mm - Tebal tiang =C - Class = 1159,25 cm2 - Luas beton - Modulus Section = 10583,74 cm2 = 155640 kg - Pbahan
Gambar 7.1. Denah Tiang pancang Diambil tiang pancang dengan kedalaman (D) 35 m dari perhitungan dan didapat nilai daya dukung satu tiang pancang : P 1tp = 131450 kg × 0,88 = 115676 kg = 115,68 ton. Jadi diambil P 1tp = 115,68 ton BAB VII PENUTUP 7.1 KESIMPULAN Dari hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan antara lain :
1. Dilakukan perhitungan struktur sekunder terlebih dahulu seperti perhitungan tangga, pelat lantai, dan balok anak terhadap beban-beban yang bekerja baik beban mati, beban hidup maupun beban terpusat. 2. Analisa balok dihitung terhadap kontrol lendutan, kontrol penampang (local buckling), kontrol lateral buckling dan kontrol geser. 3. Dilakukan kontrol terhadap balok utama dengan anggapan balok adalah balok baja dianggap sebagai struktur komposit dengan pelat pada saat komposit. Dimana balok menerima beban dari struktur sekunder yang harus dilakukan kontrol meliputi : kontrol lendutan, kontrol penampang (local buckling), kontrol lateral buckling dan kontrol geser. 4. Dilakukan kontrol kekuatan struktur kolom komposit yang meliputi kontrol luas minimum beton pada kolom komposit, perhitungan kuat tekan aksial kolom, perhitungan kuat lentur kolom, dan kontrol kombinasi aksial dan lentur. 5. Dari hasil pehitungan didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut : Tebal Pelat Atap : 9 cm Tbal Pelat Lantai : 9 cm Dimensi Kolom : 90 x 90 cm Profil kolom : K 700.300.13.24 Profil Balok Induk : WF 500x300x11x18 Profil Balok Anak : WF 300.200.8.12 Struktur bawah bangunan menggunakan tiang pancang pracetak dengan diameter 50 cm. DAFTAR PUSTAKA
a. Amon, Rene ; Knobloch, Bruce & Mazumder, Atanu.1999. Perencanaan Konstruksi Baja Untuk Insinyur dan Arsitek 2. Bandung : PT. Pradinya Paramita. b. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002). c. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). d. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002). e. Buku diktat Struktur Baja 2 Teknik Sipil ITS.
f. g. h. i. j. k. l. m.
Departemen Pekerjaan Umum. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983. Salmon, Charles G. & E.Johnson, John.1991. Struktur Baja Desain Dan Perilaku Jilid 1 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh : Ir. Wira M.S.CE. Jakarta : Erlangga. Salmon, Charles G. & E.Johnson, John.1996. Struktur Baja Desain Dan Perilaku Edisi Ketiga. Diterjemahkan oleh Ir.Mc.Prihminto Widodo. Jakarta : PT.Gramedia. Smith, J,C,1996. Structural Steel Desain LRFD Approach Second Edition. John Wiley & Sons, Inc : United States of Amerika. Suprobo,Priyo.2000. Desain Balok Komposit Baja-Beton.Surabaya : ITS Press. Uy,B. 2007. International Conference on Modern Design, Construction and Maintenance of Structures : Hanoi , Vietnam. Wahyudi, Herman. 1999. Daya Dukung Pondasi Dalam, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Widiarsa, I.B.R. & Putu, D. Jan,2007. “Kuat Geser Baja Komposit Dengan Variasi Tinggi Penghubung Geser Tipe-T Ditinjau dari Uji Geser Murni”. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil Vol. 11, no. 1.
